CN102261481A - 具有浮动座装置的针阀组件 - Google Patents

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CN102261481A CN2011101057395A CN201110105739A CN102261481A CN 102261481 A CN102261481 A CN 102261481A CN 2011101057395 A CN2011101057395 A CN 2011101057395A CN 201110105739 A CN201110105739 A CN 201110105739A CN 102261481 A CN102261481 A CN 102261481A
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Abstract

本发明涉及具有浮动座装置的针阀组件。一种阀组件(12)包括限定了阀通路(60)的阀主体(28)，以及限定了与阀通路(60)流体连通的座孔(80)的浮动座(30)。阀组件(12)还包括至少部分地设置在阀通路(60)内的针(36)。浮动座(30)适于以适于适应针(36)和浮动座(30)之间的未对准的方式相对于阀主体(28)运动。

Description

具有浮动座装置的针阀组件
技术领域
本文公开的主题涉及具有浮动座装置的针阀组件。
背景技术
可实现针阀组件来调节流体流率。传统的针阀组件包括具有渐缩终端的针，以及限定了孔的座。针的渐缩端可平移到孔中，以便以可变的量来阻塞孔。这样，用户就可以使针朝向或远离座而平移，以调节通过孔的流体流的速率。
关于传统的针阀组件的一个问题是它们对构件未对准敏感。举例来说，如果针相对于座太低，针就会在阀组件闭合时过早地接合座孔的下边缘。针的额外平移会在针阀和座之间的交接部处产生力，而且这个力的幅度会随着针进一步平移到座孔中而增大。这个力可降低阀组件调节流体流的精确性，而且还可导致阀组件泄漏或过早地故障。
发明内容
以上提到的缺陷、缺点和问题在本文中得到了解决，通过阅读和理解以下说明书将理解本文。
在一个实施例中，一种阀组件包括限定了阀通路的阀主体，以及限定了与阀通路流体连通的座孔的浮动座。该阀组件还包括至少部分地设置在阀通路内的针。该浮动座适于以适于适应针和该浮动座之间的未对准的方式相对于阀主体运动。
在另一个实施例中，一种阀组件包括限定了阀通路的阀主体，以及浮动座，其设置成与阀主体接触，使得滑动交接部限定在它们之间。该浮动座限定了与阀通路流体连通的座孔。该阀组件还包括至少部分地设置在阀通路内的心轴。该心轴在终端部处限定了针。该针选择性地可平移通过座孔，以调节通过阀通路的流体流。该浮动座适于以适于适应针和该浮动座之间的未对准的方式相对于心轴运动。
在另一个实施例中，一种系统包括限定了阀组件腔的歧管，以及至少部分地设置在阀组件腔内的阀组件。该阀组件包括限定了阀通路的阀主体，以及浮动座，其设置成与阀主体接触，使得滑动交接部限定在它们之间。该浮动座限定了与阀通路流体连通的座孔。该阀组件还包括至少部分地设置在阀通路内的心轴。该心轴在终端部处限定了针。该针可至少部分地平移通过座孔，以调节通过阀通路的流体流。该浮动座适于以适于适应针和浮动座之间的未对准的方式相对于心轴运动。
根据附图及其详细描述，将使本发明的各种其它特征、目标和优点对本领域技术人员显而易见。
附图说明
图1是歧管和阀组件的截面图示；
图2是图1的阀组件的分解截面图示；
图3是描绘了在完全打开位置上的图1的阀组件的截面图示；
图4是描绘了在部分打开位置上的图1的阀组件的截面图示；以及
图5是描绘了在完全阻塞位置上的图1的阀组件的截面图示。
部件列表：
图1
10歧管
12阀组件
14入口通道
16出口通道
18阀组件腔
19流体腔
20流体流箭头
图2
12阀组件
22把手
24心轴
26衬套
28阀主体
30阀座
32内部通路
34终端部
36终端部(或针)
38点
40主体
42第一直径增大部分
44第二直径增大部分
46外部心轴螺纹
48O形环槽
52衬套槽
54外表面
56内表面
58流体流端口
60内部阀通路
62座槽
64带螺纹区段
65阀螺纹
66密封表面
70终端部
72终端部
74间隙
80孔
82内部通路
84环形表面
86外边缘
92O形环槽
图3
12阀组件
14入口通道
16出口通道
19流体腔
28阀主体
30座
36针
48O形环槽
50O形环
58端口
72终端部
76O形环
80孔
82内部通路
84环形表面
86外边缘
90O形环
92O形环槽
100间隙
102间隙
图4
12阀组件
28阀主体
30座
36针
62座槽
70终端部
74间隙
80孔
84环形表面
110滑动表面
114润滑剂
图5
12阀组件
30座
36针
76O形环
80孔
110滑动表面
120旋转点
122间隙
具体实施方式
在以下详细描述中，对形成该详细描述的一部分的附图进行了参照，而且在图中以说明的方式显示了可实践的具体实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使得本领域技术人员能够实践(这些)实施例，而且将理解，可使用其它实施例，并且可在不偏离实施例的范围的情况下作出逻辑、机械、电学和其它改变。以下详细描述因此不应理解为限制本发明的范围。
参照图1，根据一个实施例描绘了歧管10和阀组件12。歧管10和阀组件12可实现为以便调节流体的流动。为了本公开的目的，用语“流体”定义成包括连续、无定形的物质，其分子自由地运动经过彼此，而且该物质有呈现其容器的形状的倾向。因此应当理解，之前所定义的用语“流体”可包括液体或气体。根据一个实施例，歧管10和阀组件12是麻醉机(未显示)的构件，并且被实现为用以调节通到患者(未显示)的气体(例如氧气、一氧化二氮或空气)的流动。可构想到歧管10和/或阀组件12的备选实施方式。
歧管10限定了入口通道14、出口通道16和阀组件腔18。阀组件腔18适于保持阀组件12。阀组件腔18的一部分适于接收流体，且因此将被称为流体腔19。流体腔19与出口通道直接流体连通，并且可通过阀组件12选择性地与入口通道14联接。箭头20表示通过入口通道14，通过阀组件12，通过流体腔19，并且通过出口通道16的流体流。如将详细描述的那样，阀组件12可实现为以便调节箭头20所表示的流体流。
参照图2，根据一个实施例，分解截面图示描绘了阀组件12。根据所描绘的实施例，阀组件12包括把手22、心轴24、衬套26、阀主体28和阀座30。把手22限定了适于保持心轴24的大体圆柱形的内部通路32。把手22是可选构件，可结合该构件来提供机械优点，且从而有利于心轴24以精确的方式旋转。
心轴24限定了终端部34和大体相对的终端部36。端部34可固定在把手22的内部通路32内。端部36向点38渐缩，且因此也可称为针36。心轴24包括具有第一直径增大部分42和第二直径增大部分44的大体圆柱形的主体40。第一直径增大部分42限定了适于将心轴旋转转换成平移的外部心轴调节(metering)螺纹46。第二直径增大部分44限定了适于容纳O形环50(在图3中显示)的O形环槽48。如将在下文中详细描述的那样，O形环50构造成以便形成心轴24和阀主体28之间的密封件。
衬套26是大体环形的，并且构造成以便以允许心轴24旋转的方式在阀主体28内支承和对准心轴24。衬套26构造成以便接收心轴24，并且可保持在阀主体28的衬套槽52内，如将在下文详细描述的那样。因此，衬套26的外径略微大于衬套槽52的内径，而衬套26的内径略微大于心轴主体40的外径。衬套26可包含耐用的低摩擦性材料。根据一个实施例，衬套26按压配合在衬套槽52中，使得衬套26保持相对于阀主体28而固定。可利用设置在心轴24和衬套26的交接部处的润滑剂(未显示)或利用低摩擦性的衬套套管(未显示)来促进心轴24的旋转。
阀主体28是大体空心的，并且包括外表面54、内表面56和流体流端口58。阀主体28的外表面54的至少一部分与歧管10(在图1中显示)接触，以用于将阀主体28保持在阀组件腔18(在图1中显示)内(的目的)。外表面54限定了适于保持O形环90(在图3中显示)的O形环槽92。O形环90构造成以便形成阀主体28和歧管10(在图1中显示)之间的密封件。
内表面56限定了可变直径的内部阀通路60。内表面56在一端处终止于衬套槽52，而在相对端处终止于座槽62。衬套槽52适于保持衬套26，而座槽62适于接收座30。阀主体28的内表面56包括限定内部阀调节螺纹65的带螺纹区段64，以及密封表面66。当心轴24设置在阀通路60内时，阀调节螺纹65适于接合心轴调节螺纹46。端口58与阀通路60流体连通。
阀座30也被称为浮动座30，因为它构造成以便相对于心轴24和阀主体28运动(例如平移和/或旋转)，以便适应构件未对准。阀座30限定了终端部70和大体相对的终端部72。终端部70是大体圆柱形的且设置在座槽62内。座槽62和端部70之间存在径向设计空隙或间隙74，以允许阀座30运动。终端部72适于接收O形环76(在图3中显示)。O形环76构造成以便形成阀座30和歧管10(在图1中显示)之间的密封件。阀座30还限定了在终端70的附近的孔80，以及与孔80流体连通的内部通路82。孔80由具有外边缘86的环形表面84更加精确地限定。
已经对歧管10和阀组件12的构件进行了描述，现在将根据一个实施例来阐述它们的操作。图3-5描绘了一系列的事件，在这些事件期间，阀组件12操作通过其从图3中的完全打开到图4中的部分打开以及到图5中的完全阻塞的全部运动范围。为了说明阀组件12的操作，针36和座30显示为沿轴向未对准，使得针36相对于座30较低。应当理解，虽然是以最小未对准来生产许多阀组件，但是构件制造公差和构造变化产生显著的未对准并不罕见。众所周知，这种未对准可助长过早磨损、构件故障和操作不精确。
参照图3，显示了阀组件12在其完全打开位置上。在此位置上，流体能够以最大速率流过内部通路82、孔80、端口58、流体腔19和歧管出口通道16。设置在座30的终端部72上的O形环76可实现为以便防止流体通过座30和歧管10之间，并且从而将任何流体流引导到内部通路82中。设置在心轴O形环槽48内的O形环50可实现为以便防止流体通过心轴24和阀主体28之间，并且从而将这种流体流引导到端口58中。设置在阀主体O形环槽92内的O形环90可实现为以便防止流体流通过阀主体28和歧管10之间，并且从而将这种流体流引导到歧管出口通道16中。
描绘了阀组件12具有相对于座30未对准的针36。更确切地说，该未对准被描绘为包括相对于座30较低的针36。这个未对准提供了限定在针36和环形表面84的顶部部分之间的间隙100，间隙100大于限定在针36和环形表面84的底部部分之间的间隙102。
参照图4，显示了阀组件12在部分打开位置上，在此位置上，之前描述的构件未对准已经导致针36过早地接合环形表面84的底部部分。在其中阀座相对于阀主体而固定的更加传统的设计中，通过孔80的针36的任何额外的平移都会在接触点处产生力。产生的这个力会损害针36和/或座30，从而损害阀组件12的耐用性。致力于保持最佳的耐用性，座30构造成以便以适于适应构件未对准的方式运动。为了本公开的目的，对阀座“构造成以便以适于适应构件未对准的方式运动”的引用应当定义为包括这样的阀座平移和/或旋转：该阀座平移和/或旋转具有降低未对准的针在其最初接合座孔以及之后继续穿过该座孔时所产生的力的幅度的效果。
通过在座槽62和座端部70之间提供径向设计空隙74来有利于座30的运动。另外，限定在座30和阀主体28之间的接触表面处的滑动交接部110构造成以便有利于相应的构件之间的相对运动或滑动。可通过选择具有相对低的摩擦系数的构件材料，或者通过应用设置在滑动交接部110处的润滑剂114来促进相对运动。当座30在图4中所描绘的稳态位置上时，座30和阀主体28之间的滑动交接部110限定了大体环形的接触表面。根据一个备选实施例(未显示)，滑动交接部可限定半球形接触表面，使得座可相对于阀主体枢转，同时保持大体一致的交接部接合。
参照图5，显示了阀组件12在其完全阻塞位置上，在此位置上，没有流体可穿过座孔80。可看到座30已经运动以便适应与针36的未对准。出于更加清楚地说明阀组件12的操作的目的，放大了座30的运动。已经将座30的运动描绘为主要包括绕着虚点120的逆时针旋转，以适应具体类型的未对准(即，相对于阀座较低的针)。但是，应当理解，座30可按许多不同的方式平移和/或旋转，以最有效地适应沿着360度或自由度中的任一个所限定的方向的相对的针36未对准。通过以所描述的方式平移和/或旋转，座30能够至少部分地吸收未对准的针在其进一步穿过座时所产生的力，并且与针重新对准，使得针在座孔内更加居中。这个吸收和重新对准消除或降低了施加到针36和座30上的力的幅度，并且因而提高了阀组件12的耐用性。
当座30已经以图5中所描绘的方式旋转时，座30和阀主体28之间的滑动交接部110限定了弓形接触区，或者在多数极端情况下限定了设置在座30的顶部处的点接触。座30的底部已经旋转离开阀主体28且不再与其接触，使得在它们之间限定了间隙或间隔122。还应当理解，座30的平移和/或旋转趋向于压缩O形环76。O形环76因此优选由可被重复压缩和膨胀而不会经受永久变形的弹性体构成。当针36缩回以打开阀组件12时，O形环76将膨胀且从而施加趋向于使座30返回到图3-4中所显示的稳态位置的力。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。

Claims (13)

1.一种阀组件(12)，包括：
限定了阀通路(60)的阀主体(28)；
限定了与所述阀通路(60)流体连通的座孔(80)的浮动座(30)；以及
至少部分地设置在所述阀通路(60)内的针(36)；
其中，所述浮动座(30)适于以适于适应所述针(36)和所述浮动座(30)之间的未对准的方式相对于所述阀主体(28)运动。
2.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述浮动座(30)设置成与所述阀主体(28)接触，使得滑动交接部(110)限定在它们之间，所述滑动交接部(110)构造成使得所述浮动座(30)和所述阀主体(28)之间能够有相对运动。
3.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀组件(12)进一步包括设置在所述滑动交接部(110)处的润滑剂(114)。
4.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀主体(28)限定了适于接收所述浮动座(30)的座槽(62)，并且其中，所述座槽(62)尺寸设置成以便在所述阀主体(28)和所述浮动座(30)之间提供径向设计空隙，以便适应所述浮动座的运动。
5.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀组件(12)进一步包括设置在所述浮动座(30)的周缘的周围的O形环(76)，所述O形环(76)构造成以便以适于适应所述浮动座的运动的方式而有弹性地变形。
6.根据权利要求5所述的阀组件(12)，其特征在于，所述O形环(76)由弹性体构成。
7.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述针(36)选择性地可平移通过所述座孔(80)，以调节流体流。
8.根据权利要求1所述的阀组件(12)，其特征在于，所述浮动座(30)适于以趋向于使所述针(36)在所述座孔(80)内居中的方式相对于所述阀主体(28)运动。
9.一种阀组件(12)，包括：
限定了阀通路(60)的阀主体(28)；
浮动座(30)，设置成与所述阀主体(28)接触，使得滑动交接部(110)限定在该浮动座(30)和阀主体(28)之间，所述浮动座(30)限定了与所述阀通路(60)流体连通的座孔(80)；以及
至少部分地设置在所述阀通路(60)内的心轴(24)，所述心轴(24)在终端部处限定了针(36)，所述针(36)选择性地可平移通过所述座孔(80)，以调节通过所述阀通路(60)的流体流；
其中，所述浮动座(30)适于以适于适应所述针(36)和所述浮动座(30)之间的未对准的方式相对于所述心轴(24)运动。
10.根据权利要求9所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀组件(12)进一步包括设置在所述滑动交接部(110)处的润滑剂(114)。
11.根据权利要求9所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀主体(28)限定了适于接收所述浮动座(30)的座槽(62)，并且其中，所述座槽(62)尺寸设置成以便在所述阀主体(28)和所述浮动座(30)之间提供径向设计空隙，以便适应所述浮动座的运动。
12.根据权利要求9所述的阀组件(12)，其特征在于，所述阀组件(12)进一步包括设置在所述浮动座(30)的周缘的周围的O形环(76)，所述O形环(76)构造成以便以适于适应所述浮动座的运动的方式而有弹性地变形。
13.根据权利要求9所述的阀组件(12)，其特征在于，所述浮动座(30)适于以趋向于使所述针(36)在所述座孔(80)内居中的方式相对于所述心轴(24)运动。
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