CN101701634A - 挤压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挤压阀(30，40，50)，也称作夹紧阀，是由软管状的闭塞元件组成的直通阀，闭塞元件有时布设在由金属或塑料制成的管状壳体中。闭塞元件或者被机械地、或者被从外部输入的外部介质挤缩，直至达到闭合位置。本发明的挤压阀具有第一柔性软管段(31A，41A，51A)，可借助第一软管挤压装置(33A，43A)对其横截面施加影响，以及具有第二柔性软管段(31B，41B，51B)，可借助第二软管挤压装置(33B)改变其横截面。其中将软管挤压装置控制成，使得第二软管段的开启过程能与第一软管段的闭合过程同时实施，并且反之亦然。优选使第二软管段上的体积变化，优选近似相当于第一软管段上体积变化的一半。

Description

挤压阀

技术领域

挤压阀，有时也称作夹紧阀，是由软管状的闭塞元件组成的直通阀，所述闭塞元件有时被布设在由金属或塑料制成的管状壳体中。软管状的闭塞元件或者被机械地、或者被从外部输入的外部介质挤缩，直至达到闭合位置。

背景技术

挤压阀首先被作为闭塞装置使用于液态介质或固体。通过采用各种软管密封圈，使挤压阀适合用于控制极其不同的介质，从而使挤压阀被使用于各种领域，例如食品工业和化学工业以及医疗技术领域。在借助于所谓的静脉滴液装置输液时，例如常常借助于一个与柔性软管一起被用作挤压阀的滚轮夹，实施点滴速度的剂量分配。

图1示出了公知的机械式挤压阀10，其中图1A示出完全开启的状态，以及图1B示出完全闭合的状态。挤压阀10由柱塞13和挡架12之间的柔性软管11组成。当柱塞13向挡架12方向移动时(以箭头16表示)，挤压阀10被操作，此时处于其间的软管11被相应地挤缩，并且与此同时，用于输送介质14的有效的软管直径减小。在图1A中箭头15示出介质的输送方向。

图2示出公知的、通过外部介质23操作的挤压阀20，其中图2A示出完全开启的状态，以及图2B示出完全闭合的状态。挤压阀20由被压力容器22包围的柔性软管段21组成，所述压力容器充满了外部介质23。当外部介质23的压力升高时(以箭头26表示)，挤压阀20被操作，此时，放置于压力容器22内部的柔性软管段21相应地被挤缩，并且与此同时，用于输送介质24的有效的软管直径减小。在图2A中箭头25示出介质的输送方向。

在公知的挤压阀10、20关闭时，产生压力变化或沿软管的体积流。这种情况在图1B中以箭头17表示，以及在图2B中以箭头27表示。体积流量相当于被挤去的软管体积，并且在软管内沿阀10、20的两个方向传播。在阀10、20开启的情况下，则相应地情况相反。

如果要对很少量的介质14、24进行计量或者必须避免回流，尤其是在取下的导管中存在液流时，这种状态是比较棘手的。例如要将两种成分的胶粘剂混合在一个计量腔中，则回流到导管中的固化剂会堵塞该导管，因为已经混合了的胶粘剂会留在导管中。在医疗应用中，药物的剂量可以发生变化，如果阀门被关闭或者在开启阀门时，血液会流到输液管中，在那儿通过与浓缩的药物的接触而发生改变，并且在紧接着输液时导致并发症。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种能避免在软管中发生至少沿一个方向的体积流的挤压阀。

该技术问题通过一种挤压阀得以解决，该挤压阀具有下列元件：

第一柔性软管段，可以借助于第一软管挤压装置对其横截面施加影响；

第二柔性软管段，可以借助于第二软管挤压装置改变其横截面；

其中将软管挤压装置控制成，使得第二软管段的开启过程能够与第一软管段的闭合过程同时实施，并且反之亦然。

同时在第二软管段上的体积变化，优选至少近似相当于第一软管段上体积变化的一半。

利用这种通过以具有第二软管挤压装置的第二柔性软管段形式的平衡装置的阀，可以在阀的一端，避免由于阀开启或闭合时向外作用的体积变化，因为作用到该方向上的、通过将阀在狭义上构成第一软管挤压装置所引起的体积变化，通过平衡装置适当的反向运动而得以补偿。

当然也可以在阀双端都装备平衡装置。其中如何实现阀的操作以及如何实现软管挤压装置的连接，在此无关紧要。可以考虑例如机械的、液压的或气动的操作，以及以任意组合的同样的连接。

附图说明

接下来根据3张附图，对本发明的优选实施例加以详细说明。

图1A和图1B分别示出了公知的机械式挤压阀10的完全开启状态和完全闭合状态；

图2A和图2B分别示出了公知的、通过外部介质23操作的挤压阀20的完全开启状态和完全闭合状态；

图3A和图3B示出了带有软管挤压装置的机械控制的按照本发明的挤压阀的第一个实施例。

图4A、图4B和图4C示出了带有软管挤压装置的机械控制的按照本发明的挤压阀的第二个实施例。

图5示出带有软管挤压装置的液压控制的按照本发明的挤压阀的第三个实施例。

具体实施方式

图3示出按照本发明的挤压阀30的第一个实施例，其中图3A示出完全开启的状况，以及图3B示出完全闭合的状况。挤压阀30包括一个具有三个柔性软管段31A、31B和31C以及对应配设的软管挤压装置33A、33B和33C的软管31。与之不同地也可以规定，整个软管件31是均匀柔性的，由此使结构简化。

其中软管段31A是那个被用作流量调节的软管段，而软管段31B和31C则用于平衡由于软管段31A的开启或闭合而引起的体积变化。

为此，位于软管段31A上的初级柱塞33A，通过两个可转动地支承在支点39A、39B上的杠杆38A、38B，与两个次级柱塞33B、33C连接。其中在阀开启的状态下(图3A)，两个次级柱塞33B、33C挤压各自的软管段31B、31C，直到由此被排出的介质34的体积，至少差不多相当于在初级柱塞33A(图3B)完全闭合时由对应配设的软管段31A排出的介质34的体积的一半。

使运动部件，也就是柱塞33A-33C、杠杆38A、38B以及各自的杠杆臂的几何形状和布设优先选择成，使得由于初级柱塞33A的移动而在挤压区域31A内产生的体积变化，至少差不多为分别由次级柱塞33B、33C的反向移动而在挤压区域31B、31C内产生的体积变化的两倍。

在阀30工作时，通过这样的布设达到，使由初级柱塞33A的移动而在两端引起的的体积变化，通过次级柱塞33B、33C的移动而得以补偿。在阀的外部(未画出)，不通过操作初级柱塞33A改变压力和/或体积。

当然，如果只有阀的(流入或流出)一侧对于体积变化敏感的话，也可以只采用单侧的平衡装置。为此简单地将另一个平衡柱塞以及相应的杠杆去除。

在图3的实施例中，三个柱塞33A-33C是机械式地实现连接的，但是也可以液压式地、或者机电式地或者通过电气控制以及相应的被电气控制的柱塞33A-33C实现连接。

按照本发明设计的挤压阀显现出许多优点。首先，已经流入的量，不会由于软管的闭合而发生变化。这例如在药物计量时很重要。另一方面(可能已污染的)介质不会被回吸，并且流动方向保持恒定不变。在流入管路中不产生过压，从而使此处使用的计量泵，不被这种反作用的压力所影响。最后，可以灵活地而且节省材料地布设挤压型材。尤其不必设计特别小的、使体积变化保持较小的挤压截面，因为原则上任意大小的体积变化都能够被平衡。通过相应地减小机械负载，可使用(廉价的)软管材料。

需要注意的是，挡架可能要安置在柱塞33A-33C的对面。除了柱塞，还可以采用使软管从两侧窄缩的钳子状的挤压装置，或者还可以采用优选被电机驱动的、使软管在整个圆周上被包夹和紧缩的挤压装置。

最后，可以毫无顾虑地将装置的尺寸设计成，使得在初级柱塞33A闭合时，在流入和流出管上(未画出)产生一个负压(与传统的挤压阀上出现的过压相反)。因此，只须选择使在阀开启状态时由次级柱塞33B、33C排出的体积，大于由初级柱塞排出的体积的一半即可。

当然，其他不同的软管几何形状也可以顺利地配备按照本发明的挤压阀，例如流入和流出管的各种软管直径。在这种情况下，只须适当地调整次级柱塞。

图4示出一种有趣的软管几何形状，其中图4A示出阀40的俯视图，图4B示出在阀40完全开启时，沿剖面线A-A的剖面图，以及图4C示出在阀40完全闭合时，沿剖面线A-A的剖面图。

阀40的软管41被布设成U状。箭头45A和45B示出通过软管41的介质44的流动方向。初级软管挤压装置43A作用到位于由软管41构成的“U”形的顶点处的柔性软管段41A上。次级软管挤压装置(在剖视图上只能看见流入管的软管挤压装置43C)作用到位于“U”形的边脚上的柔性软管段41B和41C上。

在图示的实施例中，所述软管挤压装置借助于可转动地支承在轴49上的摇摆装置48连接。摇摆装置48的一条臂承载了初级软管挤压装置43A，另一条臂被进一步构造成T形，并且承载两个次级软管挤压装置。

其中两个次级软管挤压装置在阀开启的状态下，挤压各自的软管段41B、41C，直至由此而排出的介质体积，至少差不多相当于在初级软管挤压装置43A(图4C)完全闭合时，由对应配设的软管段41A所排出的介质体积的一半为止。

使运动部件，也就是软管挤压装置43A-43C、摇摆装置48和各自的摇摆臂的几何形状和布设，优选再次选择为，使得由于初级挤压装置43A的移动而在挤压区域41A产生的体积变化，至少差不多是分别由次级挤压装置的反向移动而产生的体积变化的两倍。

结合图3所说明的变型方案，也可以应用在图4的实施例中。为避免重复，请参阅与图3有关的对附图描述的相关章节。

图5示出一种液压驱动的挤压阀50。导管51具有三个柔性的软管段51A-51C，其中中间软管段51A执行本身的阀功能，而软管段51B和51C被用作压力/体积平衡。柔性的软管段51A-51C，分别被充满了外部介质53的压力容器52A-52C包围。当初级压力容器52A中的压力升高时，挤压阀50关闭，此时处于压力容器52A内部的柔性软管段51A被相应地压缩，并且与此同时，用于输送介质54的有效的软管直径减小。

同时，在次级压力容器52B和52C中的压力变小，从而使处于这两个压力容器内部的软管段51B和51C扩张。其中将阀装置50设计成，使得此时被软管段51B和51C扩张的体积，至少差不多相当于被软管段51A排出的体积的一半。

与图3和图4中的机械阀30和40不同，在按照图5的液压阀50中，当阀处于开启状态时，在平衡位置附近必须无预紧力。相反地，可以通过在次级压力容器52B和52C中产生负压来建立平衡。

通过适当地连接这些压力容器，就可以实现，使在此情况下被软管段51B和51C扩张的体积，至少差不多相当于被软管段51A所排出的体积的一半。

图5示出一种可行的连接。一个公共的、充满外部介质的缸体58具有两个孔。第一个孔通过流入导管60A供给初级压力容器52A。与两条流入导管60B和60C连接的第二个孔，则供给次级压力容器52B和52C。活塞59布设在所述两个孔之间。通过使活塞59向箭头56方向移动，将导致初级压力容器52A中所希望的压力升高，以及同时在次级压力容器52B和52C中压力的下降。此时在初级压力容器52A中，有与从两个次级压力容器52B和52C中一起取出的数量一样多的外部介质被挤缩，也就是说，从次级压力容器52B和52C中的每一个中，分别取出在初级压力容器52A中被挤缩的体积的一半。之后软管段51A被挤缩了一个体积，与此同时，软管段51B和51C分别被扩张了该体积的一半。

因此对于按照图5的结构也适用的是，在(未示出的)阀的外部压力和/或体积不会因为对阀的操作而发生变化。

Claims (6)

1.一种挤压阀(30，40，50)，具有下列元件：

第一柔性软管段(31A，41A，51A)，可以借助于第一软管挤压装置(33A，43A)对其横截面施加影响；

第二柔性软管段(31B，41B，51B)，可以借助于第二软管挤压装置(33B)改变其横截面；

其中将所述软管挤压装置控制成，使得第二软管段的开启过程能与第一软管段的闭合过程同时实施，并且反之亦然。

2.按照权利要求1所述的挤压阀，其特征在于，该挤压阀的软管挤压装置的尺寸设计为，使得在操作软管挤压装置时，在第二软管段上的体积变化至少近似相当于在第一软管段上体积变化的一半。

3.上述权利要求中任一项所述的挤压阀，其特征在于，附加地具有第三柔性软管段(31C，41C，51C)，该第三柔性软管段布设在所述阀(30，40，50)的背离第二软管段的一侧并且可借助于第三软管挤压装置(33C，43C)使其横截面改变，其中将所述第三软管挤压装置控制成，使得第三软管段的开启过程能与第一软管段的闭合过程同时实施，并且反之亦然。

4.按照权利要求3所述的挤压阀，其特征在于，该挤压阀的软管挤压装置的尺寸设计为，使得在操作软管挤压装置时，在第三软管段上的体积变化至少近似相当于在第一软管段上体积变化的一半。

5.按照上述权利要求中任一项所述的挤压阀，其特征在于，机械式地、液压式地或者气动地操作所述软管挤压装置。

6.按照上述权利要求中任一项所述的挤压阀，其特征在于，机械式地、液压式地或者气动地连接所述软管挤压装置。

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