CN109312872A - 阀组件及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种阀组件具有端口选择组件以及伺服驱动筒体，该端口选择组件具有一个入口流体路径和多个出口流体路径。筒体包括与入口流体路径对齐的狭槽。筒体还包括多个凹坑。阀组件还包括球形密封件，球形密封件中的每一个至少部分地设置在相应的凹坑内。筒体的旋转使球形密封件移动以阻塞或开启出口流体路径中的一个或多个，从而控制流体从入口流体路径通过狭槽并且通过出口流体路径的流动。

Description

阀组件及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年6月1日提交的美国临时专利申请62/344,304的优先权利益，该美国临时专利申请以引用方式被并入本文。
技术领域
本公开大体上涉及阀，并且更具体地，涉及使用可旋转筒体以选择出口端口的阀组件。
背景技术
为飞机设计饮料制造机带来通常不会出现在地面饮料制造机设计中的挑战。机械致动的饮料制造机通常使用螺线管/歧管系统。然而，螺线管/歧管系统具有更高的功耗、增加的重量和更高的成本。
附图说明
从以下结合附图的详细描述可以最好地理解本技术的特征，附图中：
图1是根据一个实施例进行配置的阀组件的等轴视图。
图2A是根据一个实施例的阀组件的分解图。
图2B是根据一个实施例的阀组件的另一个分解图。
图3A是根据一个实施例的图1的阀组件的筒体和周围部件的分解图。
图3B是根据一个实施例的阀组件的筒体和周围部件的另一个分解图。
图4是根据一个实施例的阀组件的剖视图。
具体实施方式
以下讨论涉及各种示例性实施例。然而，本领域普通技术人员应该理解，本文公开的示例具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅仅是该实施例的示例，并不旨在暗示本公开的范围限于该实施例。
在以下描述中使用某些术语指特定特征或部件。如本领域技术人员将理解的，不同的人可通过不同的名称来指相同的特征或部件。本文档并不旨在区分名称不同但不是功能不同的部件或特征。附图不一定按比例绘制。本文中的某些特征和部件可以按比例扩大或以略微示意性的形式示出，并且为了清楚和简明起见，可不示出常规元件的一些细节。
本公开大体上涉及阀组件和操作方法。各种实施例可在各种背景下使用。例如，阀组件可与伺服马达结合使用以控制(例如，用于飞机的)饮料制造机的操作。在飞机饮料制造机的背景下，如本文所述的伺服驱动阀组件将替代目前使用的常规的螺线管/歧管系统。在一个实施例中，软件控制用于引导伺服马达选择适当的端口以引导水通过以冲泡咖啡、茶等，或者将热水引导到饮料制造机前部的水龙头。优于螺线管/歧管系统的优点是更低的功耗、更轻的重量以及更低的成本。根据一个实施例，多个螺线管由一个伺服马达代替，从而提供更低的成本和更大的简单性。
为了促进对本公开的原理的理解的目的，已经参考了附图中示出的实施例，并且已经使用具体语言来描述这些实施例。然而，本发明的范围不受该具体语言的限制，并且本公开应该被解释为包含本领域普通技术人员通常会想到的所有实施例。
转到图1，示出了(例如，在飞机饮料制造机中使用的)阀组件100的等轴视图。阀组件100包括伺服组件110和端口选择组件120。根据一个实施例，端口选择组件120的前端具有穿过其中的多个孔或端口130。在图1所示的实施例中，设置有五个端口130，即出口端口130a-130d和入口端口130e。然而，本领域技术人员将理解，可提供任何数量的端口或孔以满足期望的要求。根据一个实施例，所述多个端口或孔130如图1-4所示进行布置。在一个实施例中提供多个流体流动路径(例如，水流动路径)。在阀组件100与饮料制造机结合使用的实施例中，流体流动路径中的每一个承载水并且对应于多个饮料制造机功能(例如，咖啡冲泡、泡茶、热水、系统净化等)中的一个。此外，流体流动路径中的每一个被限定在端口选择组件内并且与端口选择组件120内(例如，在结合图2讨论的端口选择筒体210内)的水流狭槽/凹坑连通。根据一个实施例，流体流动路径中的一个是入口流体路径(例如，用于热水)，并且其他流体流动路径是出口流体路径(例如，用于供应用于饮料制造机功能或净化功能的热水)。
在一个实施例中，伺服组件110包括伺服马达，该伺服马达由在逻辑电路上实现的软件程序控制。术语“逻辑电路”在此意指被设计成执行根据数学逻辑定义的复杂功能的电路(一种类型的电子硬件)。逻辑电路的示例包括微处理器、控制器、专用集成电路和现场可编程门阵列。
转到图2A和图2B，示出了阀组件100的分解图。图2A表示阀组件100的分解图的前透视图，并且图2B示出阀组件100的分解图的后透视图。端口选择组件120包括第一外壳205、筒体210(例如，伺服驱动的筒体)、压缩弹簧212、坯料(billet)214、球形密封件216、第一端口垫圈220(例如，橡胶垫圈)、适配器板225、第二端口垫圈230、多个水管密封O形环240、第二外壳235、具有推动连接夹头250的前板242(通过其限定孔130)以及(通过前板242、第二外壳235、适配器板225和第一外壳205中的对应孔)将端口选择组件120保持在一起的多个螺钉260。筒体210被联接到伺服组件110，伺服组件110能够使筒体210旋转。根据一个实施例，伺服组件110(例如，其马达)使筒体210从第一旋转位置旋转到第二旋转位置，以使阀组件100从第一状态(在第一状态下，所有的出口流体路径被阻塞)转变至第二状态(在第二状态下，入口流体路径通过狭槽被连接到出口流体路径中的一个)，或反之亦然。另外，在一些实施例中，伺服组件110能够使筒体210从第一旋转位置旋转到第二旋转位置，以使阀组件100从第一状态(在第一状态下，入口流体路径通过筒体210中的狭槽被连接到第一出口流体路径)转变至第二状态(在第二状态下，入口流体路径通过狭槽被连接到第二出口流体路径)。
图3A和图3B示出了图2的筒210、压缩弹簧212、坯料214、球形密封件216和第一端口垫圈220的放大视图。在一个实施例中，筒体210具有凹坑302(被描绘为圆柱形)，并且第一端口垫圈220具有穿过其限定的孔318a-318e。最外侧孔318a-318d中的每一个用作沿相应的出口流体路径的出口端口，而最内侧孔318e用作沿入口流体路径的入口端口。凹坑302中的每一个的尺寸被设定成包含压缩弹簧212。每个凹坑302在一个端部处打开(如图3A所示)并且在另一个端部处闭合。一些凹坑302的开口端与孔318中的一个不同的孔对齐。
在一个实施例中，筒体210具有狭槽311，狭槽311具有第一部分和第二部分。无论阀组件100是处于闭合配置(其中入口流体路径从出口流体路径切断)还是打开配置(其中入口流体路径被连接到出口流体路径)，第一部分(最内侧)都与最内侧孔318e对齐。然而，根据阀组件100是处于闭合配置还是打开配置，第二部分(最外侧)可以或可以不与最外侧孔318a-318d中的一个对齐。具体地，当阀组件100处于闭合配置时，筒体210被取向成使得第二部分不与最外侧孔318a-318d中的任一个对齐。相反，当阀组件100处于打开配置时，筒体210被取向成使得第二部分与最外侧孔318a-318d中的一个对齐。与狭槽311的第二部分对齐的孔318对应于使用结合阀组件100的装置的功能。例如，在饮料制造机的背景下，如果选择咖啡功能，则伺服组件110的伺服马达使筒体210旋转，直到狭槽311的第二部分与通向咖啡制造机头部的孔318对齐。实际上，狭槽311构成中间流体路径，该中间流体路径当与最外侧孔318a-318d中的一个对齐时将入口流体路径(通过孔318e)与出口流体路径中的一个连接。
根据一个实施例，每个圆柱形凹坑302保持压缩弹簧212，压缩弹簧212在凹坑302的封闭端和坯料214之间被压缩，使得压缩弹簧212压靠在坯料214(其可实现为小的塑料件)上并且(通过坯料214)压靠在球形密封件216中的一个上，从而将球形密封件推靠于第一端口垫圈220。最外侧孔318a-318d(其被描绘为径向布置)与筒体210中的至少一些凹坑302对齐，从而允许球形密封件216密封所有孔318a-318d(当阀组件100处于闭合位置时)，或除了孔318a-318d中的一个之外的所有孔(当阀组件处于打开位置时)且当筒体210被旋转到选择的位置时(如图3A、图3B和图4中所示)未密封孔对应于选择的出口端口130(其对应于选择的功能)。
根据一个实施例，坯料214有助于防止由弹簧212和球形密封件216之间的相互作用引起的球形密封件216上的磨损。坯料214被描绘为圆柱形，但是可以是例如球形的，在这种情况下，每个坯料用作次级球。
根据一个实施例，狭槽311用作筒体210的第五凹坑，并且允许水从阀组件100的中间(例如，热水入口)端口流到通过由伺服组件110驱动的筒体210的旋转选择的功能性出口端口(例如，咖啡冲泡、泡茶、热水、系统净化等)。
再次参见图2A和图2B，第二外壳235具有穿过其限定的孔235a-235e，包括：沿出口流体路径定位的孔235a-235d和沿入口流体路径定位的孔235e。第二垫圈230具有穿过其限定的孔230a-230e(用作端口)，包括：沿出口流体路径定位的孔230a-230d和沿入口流体路径定位的孔230e。适配器板225包括狭槽225a-225d(其沿出口流体路径定位)和穿过其限定的孔225e(其沿入口流体路径定位)。每个狭槽被限定在适配器板225的一个侧面上，并且具有第一端部和第二端部。每个狭槽的第一端部(最外侧端部)与第二端口垫圈230中的对应孔对齐，并且第二端部(最内侧端部)与适配器板225的另一个侧面上的对应孔227a-227d中的一个连通。孔227a-227d中的每一个与第一端口垫圈220中的对应孔对齐。因此，狭槽225a-225d中的每一个提供沿出口流体路径的通道，该通道用于将第二端口垫圈230上的孔与第一端口垫圈220上的孔318连接。应该注意，虽然沿出口流体路径的孔250a-250d、235a-235d和230a-230d以90度间隔规则地隔开，但是孔227a-227d和318a-318d都分别位于适配器板225和第一端口垫圈220的一个侧面上。实际上，适配器板225将出口流体路径之间的距离从第一距离缩小到第二(且较短的)距离(从而允许伺服组件110的较小架构)，并且将出口流体路径从对称布置转化为不对称布置(例如，以适应具有有限的(例如，180度)运动范围的伺服马达)。
转到图4，公开了阀组件100的剖视图。如图所示，例如在一个端部设置的伺服组件110驱动筒体210。在所示的实施例中，筒体210在筒体的多个出口流体流动路径(例如，水流动路径)的每一个中容纳压缩弹簧212、坯料214、密封球216和垫圈220的端口218。阀组件100还包括位于另一个端部处的入口端口130e(例如，热水入口端口)。
在一个实施例中，逻辑电路402(经由电缆404)接收信号并且控制伺服马达406以驱动轴408旋转筒体210。在一个实施例中，推动-连接管配件可以被集成到阀组件100中，以进一步降低成本并且实现更快且更容易的组装、检查和维护。根据一个实施例，塑料水管可通过将它们推入夹头直到就位而简单地连接到外壳中，并且通过压下夹头唇缘并抽出管而断开。在一些实施例中，可将管替换或切割成不同的长度，而无需任何附加的修改或硬件。常规使用的配件更昂贵并且连接和断开也更耗时，并且需要永久地夹紧或锻造到管道上的附加的硬件。
本文示出和描述的具体实施方式是说明性示例，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法的步骤均可任何合适的顺序执行。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本公开，而不是对范围的限制。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，对于本领域技术人员来说，许多修改和调整是显而易见的。
还将认识到，如本文所使用的术语“包含”、“包含着”、“包括”、“包括着”、“具有”和“具有着”特别旨在被视为开放式术语。除非上下文另有明确说明，否则在描述本发明的上下文中使用术语“一个/种(a)”和“一个/种(an)”和“该”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数。另外，应该理解的是，尽管本文可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制，这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。

Claims (20)

1.一种阀组件，其包括：
端口选择组件，其包括一个入口流体路径和多个出口流体路径；
伺服驱动的筒体，其包括：
与所述入口流体路径对齐的狭槽，
多个凹坑；以及
多个球形密封件，所述球形密封件中的每一个至少部分地设置在所述多个凹坑中的相应凹坑内，
其中所述筒体的旋转使所述球形密封件移动以阻塞或开启所述多个出口流体路径中的一个或多个，从而控制流体从入口流体路径通过所述狭槽并且通过所述出口流体路径的流动。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其还包括：
端口垫圈，其包括多个孔，所述多个孔包括沿所述入口流体路径的孔和沿所述多个出口流体路径中的每一个的相应孔，
其中所述筒体的所述旋转使所述多个球形密封件沿所述垫圈的表面移动，以阻塞或开启所述多个孔中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其还包括：
入口端口，其位于所述阀组件的第一端部处，其中所述入口端口限定所述入口流体路径的起点；
多个出口端口，其位于所述阀组件的所述第一端部处，其中所述多个出口端口中的每个出口端口限定所述多个出口流体路径中的一个出口流体路径的终点，
其中所述多个出口流体路径中的至少一个具有与所述多个出口端口中的一个出口端口对齐的第一部分以及不与该出口端口对齐但与所述多个孔中的孔对齐的第二部分；以及
适配器板，其被设置在所述第一端部和所述筒体之间，所述适配器板包括与该出口端口和所述孔两者对齐的至少一个通道。
4.根据权利要求2所述的阀组件，其中所述球形密封件的数量超过所述端口垫圈中的孔的数量，使得当所有所述多个出口流体路径被球形密封件阻塞时，存在不阻塞出口流体路径的至少一个球形密封件。
5.根据权利要求1所述的阀组件，其还包括：
多个压缩弹簧，其中
所述多个压缩弹簧中的每个压缩弹簧被设置在所述多个凹坑中的一个凹坑内的球形密封件上方，使得当所述筒体的所述旋转移动所述球形密封件以阻塞出口流体路径时，所述压缩弹簧将所述球形密封件推靠于沿所述出口流体路径的孔。
6.根据权利要求5所述的阀组件，其还包括多个坯料，其中所述多个坯料中的每个坯料被设置在所述多个压缩弹簧中的一个与所述多个球形密封件中的一个之间，并且将力从该压缩弹簧传递到该球形密封件。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其还包括：
入口端口，其位于所述阀组件的第一端部处，其中所述入口端口限定所述入口流体路径的起点；以及
多个出口端口，其位于所述阀组件的所述第一端部处，其中所述多个出口端口中的每个出口端口限定所述多个出口流体路径中的一个出口流体路径的终点。
8.根据权利要求7所述的阀组件，其还包括：
多个夹头，其中所述多个夹头中的一个围绕所述入口端口的周边设置，并且所述多个夹头中的剩余所述夹头中的每一个围绕所述多个出口端口中的一个出口端口的周边设置。
9.根据权利要求7所述的阀组件，其中所述多个出口端口中的每一个对应于饮料制造机的不同功能。
10.根据权利要求9所述的阀组件，其中所述入口端口接收热水的入口流。
11.根据权利要求1所述的阀组件，其还包括：
伺服马达，所述伺服马达被联接到所述筒体；以及
逻辑电路，其控制所述伺服马达以旋转所述筒体，以便选择所述多个出口流体路径中的一个出口流体路径为活动的。
12.一种阀组件，其具有第一状态和第二状态，所述阀组件包括：
入口流体路径；
出口流体路径；
球形密封件；
筒体，其将所述球形密封件压靠在表面上，所述表面包括沿所述入口流体路径的孔和沿所述出口流体路径的孔，
其中所述筒体包括狭槽，所述狭槽至少部分地与沿所述入口流体路径的所述孔重叠，
其中当所述阀组件处于所述第一状态时，
所述球形密封件处于第一位置，以便阻塞沿所述出口流体路径的所述孔，从而防止流体从所述入口流体路径流到所述出口流体路径，
所述筒体处于第一旋转位置，其中所述狭槽不与沿所述出口流体路径的所述孔对齐；
其中当所述阀组件处于所述第二状态时，
所述筒体处于第二旋转位置，其中所述狭槽至少部分地与沿所述出口流体路径的所述孔对齐，
所述球形密封件处于第二位置，以便其不阻塞沿所述出口流体路径的所述孔，从而允许流体从所述入口流体路径流动通过所述狭槽并且通过所述出口流体路径，
其中当所述阀组件从所述第一状态切换到所述第二状态时，所述筒体相对于所述表面旋转，从而将所述球形密封件从所述第一位置移动到所述第二位置并且将所述狭槽从所述第一旋转位置移动到所述第二旋转位置。
13.根据权利要求12所述的阀组件，其还包括端口垫圈，其中所述表面是所述端口垫圈的表面。
14.根据权利要求12所述的阀组件，
其中所述筒体具有限定在其中的凹坑，并且所述球形密封件至少部分地设置在所述筒体内，所述阀组件还包括被设置在所述凹坑内、在所述球形密封件上方的压缩弹簧，
其中所述筒体通过所述压缩弹簧将所述球形密封件压靠在所述表面上。
15.根据权利要求12所述的阀组件，其还包括：
多个压缩弹簧，其中
所述多个压缩弹簧中的每个压缩弹簧被设置在所述多个凹坑中的一个凹坑内的球形密封件上方，使得当所述筒体的所述旋转移动所述球形密封件以阻塞出口流体路径时，所述压缩弹簧将所述球形密封件推靠于沿所述出口流体路径的孔。
16.根据权利要求12所述的阀组件，其还包括：
伺服马达，所述伺服马达被联接到所述筒体；以及
逻辑电路，其控制所述伺服马达以旋转所述筒体，以便选择所述多个出口端口中的一个出口端口为活动的。
17.一种用于控制流体通过阀组件的流动的方法，所述方法包括：
接收电信号；
响应于所述电信号，
将筒体从第一旋转位置旋转到第二旋转位置，以便使从所述筒体的凹坑突出的球形密封件从所述球形密封件阻塞沿出口流体路径的孔的位置移动到所述球形密封件不阻塞所述孔的位置，
其中所述筒体包括狭槽，所述狭槽在所述筒体处于所述第一旋转位置时与沿入口流体路径的孔对齐但是不与沿所述出口流体路径的所述孔对齐，并且在所述筒体处于所述第二旋转位置时与沿所述入口流体路径的所述孔和沿所述出口流体路径的所述孔两者对齐。
18.根据权利要求17所述的方法，其还包括使用压缩弹簧将所述球形密封件推靠于沿所述出口流体路径的所述孔所处的表面。
19.根据权利要求18所述的方法，其中使用所述压缩弹簧推所述球形密封件包括使用所述压缩弹簧将坯料推靠于所述球形密封件。
20.根据权利要求17所述的方法，其还包括：
通过逻辑电路接收信号；
响应于所述信号，所述逻辑电路控制伺服马达以旋转被联接到所述伺服马达的筒体。
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