CN114288577A - 一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于呼吸气体等管道用单向阀领域，是将单向阀筒内的密封面、支撑及固位条、支撑拦条用同一圆柱模切成同曲率的凹形曲面，将薄的弹性阀片中轴线固定在支撑及固位条上，两边阀片在轻微作用力下可上扬开启，气体顺畅通过；在没有一定外来作用力下，两边弯曲的弹性阀片将自动向平直方向恢复，在恢复平直状态中遇到凹形的密封曲面阻挡，与曲面相扣而使管路密闭。本发明采用弹性薄阀片，呼吸阻力低；采用凹形曲面，阀片高灵敏回弹密封，噪音低。本单向阀采用圆筒设计，主要用于气道上的单向开启，在呼吸罩两边管路各安相互倒置的单向阀，即可吸气时一边打开，另一边紧密；呼气时则相反，实现呼吸气体的单向流动。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸气体等管道用单向阀技术领域，是将人体吸入和呼出的气体经过单向阀进行控制，而在管道内单向流动，解决气体回流的问题。
背景技术
目前公知的常用技术是用弹簧作为回复力，这种单向阀阻力极大，除如呼吸机等有电动送风、氧气瓶等有高压而冲开单向阀片外，人体自然呼吸根本无法使用。
目前公知的口罩单向阀，是将一扁平的单向阀安在口罩上，吸起时阀片紧闭，气体通过过滤材料过滤后供人体吸入；呼气时单向阀打开，人体呼出的气体直接呼出。这种单向阀并非管路上单向阀，无法满足呼吸保护装置中呼吸的气体单向流动。
发明内容
为解决呼吸系统防护罩对高灵敏、微阻力单向阀的需要，本发明发明了一种圆筒式高灵敏、微阻力单向阀。
本发明创造解决其技术问题所采用的技术方案是：将单向阀筒内的密封面、支撑及固位条、支撑拦条用同一圆柱模切成同曲率的凹形曲面，将弹性阀片的中轴线部分固定在支撑及固位条上，两边阀片在轻微作用力下即可上扬开启，气体顺畅通过；在无一定外来作用力下，两边弯曲的弹性阀片将自动向平直方向恢复，在恢复平直状态中遇到凹形的密封曲面阻挡，与曲面相扣而使管路密闭。本发明采用弹性薄阀片，呼吸阻力低；采用凹形曲面，阀片高灵敏回弹相扣密封，噪音低。在用于气道上的单向开启时，在呼吸系统防护罩两边管路各安相互倒置的单向阀，即可吸气时一边打开，另一边紧密；呼气时则相反，实现呼吸气体的单向流动。
本发明所述的单向阀由单向阀主筒、单向阀筒盖、阀片固位杆、单向阀阀片组成，采用圆筒状，适用于呼吸气体等管路连接并单向止开控制。
本发明所述单向阀主筒下部为主筒接管，中部筒体内依次为主筒扩容室、阀片支撑及固位曲面条、阀片密封曲面、阀片同曲率支撑拦条，上部为阀舱。
本发明所述主筒扩容室保障经过阀片的通过气体截面不会显著小于主筒接管的通过气体截面，降低气体通过单向阀不必要的阻力。
本发明所述阀片支撑及固位曲面条居中，在其上面有阀片固位拦条固位孔，用于支撑和固定阀片纵向的中间部分。
本发明所述阀片同曲率支撑拦条，凹形最低点与阀片支撑及固位曲面条的凹形最低点交汇，两边与阀片密封曲面相接，其凹形曲率与曲面一致。
本发明所述阀片固位杆由阀片固位杆圆形杆体、阀片固位杆插销组成，阀片固位杆插销其大小、位置与阀片支撑及固位曲面条上的孔对应一致，将阀片固位孔套入各阀片固位杆插销，然后插进阀片支撑及固位曲面条上的各阀片固位拦条固位孔，阀片固位杆圆形杆体压住阀片，即将阀片中间纵向的轴线周围部分固定，两边横向的两个半圆阀片依阀片密封曲面弯曲，紧扣在阀片密封曲面上；有轻微气体从主筒接管进入或者阀舱有轻微负压时，两半圆阀片即从两边弯曲上扬，气体从主筒扩容室进入阀舱。当主筒接管无气体进入或者阀舱内无负压时，单向阀阀片自动弹回到阀片密封曲面上，与阀片密封曲面紧扣，不会有气体回流，也避免气体反向时再复位造成部分气体回流和阀片受呼吸力的作用猛烈撞击密封面发生噪音；当主筒接管是负压或阀舱有正压时，阀片同曲率支撑拦条拦住阀片，单向阀阀片更加紧扣曲面，使主筒室内的气体不会进入主筒接管。
本发明所述单向阀阀片的阀片弹性片体为薄的弹性胶片，呼吸时使其两半圆上扬开启所需的作用力小，降低人体自然呼吸时肺部的负荷。
本发明单向阀的闭合主要靠阀片弹性片体自动恢复平直时受凹曲面阻止，而与凹曲面紧密结合，实现密封；受筒体内阀片密封曲面的支撑和阀片同曲率支撑拦条支撑，来自阀舱的相应的气体压力会被阻止；在需要打开时，只需克服阀片弹性片体自身弯曲的轻微弹性阻力，即可将阀片打开，气体通过单向阀。
本发明所述阀片密封曲面、阀片支撑及固位曲面条、阀片同曲率支撑拦条曲面的制作方法是在3D或模具设计中，首先计算设计出曲面高度，并加上阀片支撑及固位曲面条所需的厚度，设计出中间纵向有支撑及固位条、横向有支撑拦条、周围为阀片密封面的主筒室内圆筒，再用相应的圆柱体，其圆截面弧线与预定阀片支撑及固位曲面条的中心轴垂直相交的横线相切，然后模切主筒室内圆筒，即成为以纵向支撑及固位条的中心轴线为最低部分，朝横向的两边均匀展开的凹形圆弧曲面。
本发明单向阀阀片固位部分在中间，由阀片固位杆居中固位在阀片支撑及固位曲面条上，与阀片密封曲面和阀片同曲率支撑拦条凹形圆弧曲面一样，都由阀片支撑及固位曲面条的中心轴线沿横向两边展开，阀片固位杆将单向阀阀片居中轻压固位后，能使两边半圆阀片更均匀、紧密地弹扣在阀片密封曲面上。
本发明将单向阀的阀片与凹形密封曲面结合，单向阀的阀片弹性片体受阀片密封曲面的阻挡，而不能恢复至平直状态，其平直恢复力可对对抗阀片弹性片体自身的重力，因此无论单向阀处于正置、倒置、侧置状态，只要无呼吸外力作用下，阀片弹性片体就会灵敏地恢复回扣在阀片密封曲面上，从而避免微弱呼吸时漏气和出现阀片受用力呼吸外力作用才闭合时撞击密封面出现噪音。
本发明所述阀片弹性片体，用弹性好的平直薄材料，依单向阀内部阀片密封曲面大小且与主筒壁之间留一定间隙制作，并根据阀片支撑及固位曲面条上各阀片固位拦条固位孔位置及大小打孔。
本发明阀片固位杆圆形杆体为一小圆柱，其压住和固定阀片仅限于纵轴线及周围很少部份，当阀片受力需要大幅度上扬打开时，阀片除中轴线中间很少部分外，小圆柱上收的弧形都不会阻碍两边大部分阀片上扬，让气道充分打开，使每次阀片弹性片体上扬开启时阻力及磨损都最小。
本发明所述单向阀筒盖下部为筒盖密封环，中部为筒盖盖板，上部为筒盖接管；筒盖密封环涂上密封胶插入单向阀主筒，将装配好阀片的整个单向阀内部密封，并将单向阀主筒与单向阀筒盖固定。
本发明两个单向阀相互反方向倒置，一个为吸入气体单向阀，另一个为呼出气体单向阀，与呼吸系统防护罩接连使用，即可起到吸起时，呼出气体单向阀阀片因打开方向与吸气方向相反，从而阀片紧闭，禁止气体活动，而吸入气体单向阀阀片打开方向与吸起方向相同，从而阀片打开，此侧气体可流动，吸入气体；呼气时，则相反，吸入气体单向阀阀片紧闭禁止气体流动，呼出气体单向阀阀片打开气体呼出。
本发明技术最主要最核心的采用筒式，将密封面、阀片固位和支撑条、阀片拦条用同曲率的圆柱模切，实现同曲率凹形曲面，阀片居中固位后，受凹形曲面阻挡其恢复平直状态而与曲面紧扣密封。
本发明所依据的科学原理：弹性材料具有恢复其原有状态的力。
本创造发明的有益效果是：1、本发明阻力极低，能完全适用于人体自然呼吸的气道气体单向流动控制之用，当然也可适用于电动送风的单向流动控制之中。2、本发明除了人体呼吸之用外，还可适用于生产、生活中的管路单向之用。3、本发明的阀片自动回弹密封，在无一定力下回弹密封的灵敏度高，噪音极低，充分满足人们在使用中防止噪音干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明单向阀图。
图2是本发明单向阀主筒正面剖视图。
图3是本发明单向阀主筒府视图。
图4是本发明单向阀筒盖剖视图。
图5是本发明单向阀筒盖下视图。
图6是本发明单向阀阀片图。
图7是本发明阀片固位杆图。
图8是本发明用于流体单向流动的配对单向阀图。
图中：600.单向阀，610.吸入气体单向阀，620.呼出气体单向阀，630.单向阀主筒，631.主筒接管，632.主筒壁，633.主筒扩容室，634.阀片支撑及固位曲面条，635.阀片固位拦条固位孔，636.阀片密封曲面，637.阀片同曲率支撑拦条，638.阀舱，660.单向阀筒盖，661.筒盖密封环，662.筒盖接管，663.筒盖盖板，680.单向阀阀片，681.阀片弹性片体，682.阀片固位孔，690.阀片固位杆，691.阀片固位杆圆形杆体，692.阀片固位杆插销。
具体实施方式
如图1至图8所示，本发明一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法的单向阀600 包括吸入气体单向阀610和呼出气体单向阀620，具体的又主要由单向阀主筒630、单向阀筒盖660、单向阀阀片680、阀片固位杆690等构成，其中单向阀主筒630又具体包括主筒接管631、主筒壁632、主筒扩容室633、阀片支撑及固位曲面条634、阀片固位拦条固位孔635、阀片密封曲面636、阀片同曲率支撑拦条637、阀舱638。
具体为：在实施中，首先将单向阀分为单向阀主筒630、单向阀筒盖660、阀片固位杆690、单向阀阀片680四个部件。设置好单向阀主筒630的主筒接管631所需的内外径及长度，然后确定适宜的单向阀主筒内直径及壁厚，单向阀主筒中部筒体内依次设主筒扩容室633、阀片支撑及固位曲面条634、阀片密封曲面636、阀片同曲率支撑拦条637，阀片支撑及固位曲面条634、阀片密封曲面636、阀片同曲率支撑拦条637起初处于同一厚度，首先计算出曲面高度，并加上阀片支撑及固位曲面条634所需的厚度确定。阀片密封曲面如筒内筒，阀片支撑及固位曲面条634与阀片同曲率支撑拦条637垂直交叉。根据空气通过大小设置主筒扩容室633与阀片密封曲面636筒内径。然后再用相应的圆柱体，其圆截面弧线与阀片支撑及固位曲面条634的中心轴垂直相交的横线相切，然后模切主筒室内圆筒阀片支撑及固位条、阀片密封面、阀片支撑拦条，即成为以纵向阀片支撑及固位曲面条634的中心轴线为最低部分，朝横向的两边均匀弯曲上扬展开的凹形圆弧曲面。单向阀主筒上部为阀舱638，其高度根据单向阀阀片680上扬所需的空间距离，并考虑单向阀筒盖密封环高度确定。然后依据单向阀主筒大小及固位需要设计单向阀筒盖660、筒盖密封环661，并设置筒盖接管662。关于单向阀阀片680，根据密封曲面大小及考虑阀片运动不会出现与筒壁摩擦确定其大小，标准规范的阀片应呈一椭圆形。关于阀片固位是将单向阀阀片680、阀片支撑及固位曲面条 634、阀片固位杆690一起设置固位孔和插销，最佳为3个固位孔，中间一个、两边各一个，在设置上保障三个部件对应的孔或插销的孔位及大小一致。
本发明在生产时，用硬质材料生产单向阀主筒630、单向阀筒盖660、阀片固位杆690。用弹性、薄的如硅胶片等适宜材料生产单向阀阀片680。生产好各部件，用阀片固位杆690上的阀片固位杆插销692插进阀片各孔，然后在阀片支撑及固位曲面条634的阀片固位拦条固位孔635上涂少量固位胶，将安上阀片的阀片固位杆插销插插进阀片固位拦条固位孔内，即将阀片固定在单向阀主筒内，然后将单向阀筒盖660的筒盖密封环661涂上密封固位胶，将其插入单向阀主筒630，即生产成单一的单向阀。两个单向阀方向相互倒置配成一组，即是完整的用于气体管路上的使气体单向流动控制的单向阀。
使用者使用时，只需将一个单向阀接在一边管路上，将另一个方向倒置的单向阀接在另一边管路上，即可行成流体单向流动的控制。
本单向阀的实例一，用于呼吸气体管路上的单向流动控制。将相互倒置的配对单向阀，分别安装在呼吸系统防护罩的两侧，即可对通过呼吸系统防护罩的气体进行单向流动控制。还可将单向阀安装在远离呼吸系统防护罩的气体管路上，也可对气体管路中的气体单向流动进行控制。
本单向阀的实例二，用于其它气体管路上的单向流动控制。如需要对队呼吸气体外的其它工业气体、生活中气体在管路中的单向流动时，在相应部件的两侧管路上分别接装相互倒置的单向阀，即可对气体进行单向流动控制。
本单向阀的实例三，用于液体管路上的单向流动控制。如需要控制溶液在管路中的单向流动时，在相应部件的两侧管路上分别接装相互倒置的单向阀，即可对溶液进行单向流动控制。
Claims (8)
1.一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：由单向阀主筒(630)、单向阀筒盖(660)、阀片固位杆(690)、单向阀阀片(680)组成，采用圆筒状，适用于呼吸气体等管路连接并单向止开控制；
所述单向阀主筒(630)下部为主筒接管(631)，中部筒体内依次为主筒扩容室(633)、阀片支撑及固位曲面条(634)、阀片密封曲面(636)、阀片同曲率支撑拦条(637)，上部为阀舱(638)；
所述主筒扩容室(633)保障经过阀片的通过气体截面不会显著小于主筒接管(631)的通过气体截面，降低气体通过单向阀不必要的阻力；
所述阀片支撑及固位曲面条(634)居中，在其上面有阀片固位拦条固位孔635，用于支撑和固定阀片纵向的中间部分；
所述阀片同曲率支撑拦条(637)，凹形最低点与阀片支撑及固位曲面条(634)的凹形最低点交汇，两边与阀片密封曲面(636)相接，其凹形曲率与曲面一致；
所述阀片固位杆(690)由阀片固位杆圆形杆体(691)、阀片固位杆插销(692)组成，阀片固位杆插销(692)其大小、位置与阀片支撑及固位曲面条(634)上的孔对应一致，将阀片固位孔(682)套入各阀片固位杆插销(692)，然后插进阀片支撑及固位曲面条(634)上的各阀片固位拦条固位孔(635)，阀片固位杆圆形杆体(691)压住阀片，即将阀片中间纵向的轴线周围部分固定，两边横向的两个半圆阀片依阀片密封曲面(636)弯曲，紧扣在阀片密封曲面(636)上；有轻微气体从主筒接管(631)进入或者阀舱(638)有轻微负压时，两半圆阀片即从两边弯曲上扬，气体从主筒扩容室(633)进入阀舱(638)；当主筒接管(631)无气体进入或者阀舱(638)内无负压时，单向阀阀片(680)自动弹回到阀片密封曲面(636)上，与阀片密封曲面(636)紧扣，不会有气体回流，也避免气体反向时再复位造成部分气体回流和阀片受呼吸力的作用猛烈撞击密封面发生噪音；当主筒接管(631)是负压或阀舱(638)有正压时，阀片同曲率支撑拦条(637)拦住阀片，单向阀阀片(680)更加紧扣曲面，使主筒室内的气体不会进入主筒接管(631)；
所述单向阀阀片(680)的阀片弹性片体(681)为薄的弹性胶片，呼吸时使其两半圆上扬开启所需的作用力小，降低人体自然呼吸时肺部的负荷；
单向阀(600)的闭合主要靠阀片弹性片体(681)自动恢复平直时受凹曲面阻止，而与凹曲面紧密结合，实现密封；受筒体内阀片密封曲面(636)的支撑和阀片同曲率支撑拦条(637)支撑，来自阀舱(638)的相应的气体压力会被阻止；在需要打开时，只需克服阀片弹性片体(681)自身弯曲的轻微弹性阻力，即可将阀片打开，气体通过单向阀。
2.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：所述阀片密封曲面(636)、阀片支撑及固位曲面条(634)、阀片同曲率支撑拦条(637)曲面的制作方法是在3D或模具设计中，首先计算设计出曲面高度，并加上阀片支撑及固位曲面条(634)所需的厚度，设计出中间纵向有支撑及固位条、横向有支撑拦条、周围为阀片密封面的主筒室内圆筒，再用相应的圆柱体，其圆截面弧线与预定阀片支撑及固位曲面条(634)的中心轴垂直相交的横线相切，然后模切主筒室内圆筒，即成为以纵向支撑及固位条的中心轴线为最低部分，朝横向的两边均匀展开的凹形圆弧曲面。
3.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：单向阀阀片(680)固位部分在中间，由阀片固位杆(690)居中固位在阀片支撑及固位曲面条(634)上，与阀片密封曲面(636)和阀片同曲率支撑拦条(637)凹形圆弧曲面一样，都由阀片支撑及固位曲面条(634)的中心轴线沿横向两边展开，阀片固位杆(690)将单向阀阀片(680)居中轻压固位后，能使两边半圆阀片更均匀、紧密地弹扣在阀片密封曲面(636)上。
4.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：将单向阀的阀片与凹形密封曲面结合，单向阀的阀片弹性片体(681)受阀片密封曲面(636)的阻挡，而不能恢复至平直状态，其平直恢复力可对对抗阀片弹性片体(681)自身的重力，因此无论单向阀处于正置、倒置、侧置状态，只要无呼吸外力作用下，阀片弹性片体(681)就会灵敏地恢复回扣在阀片密封曲面(636)上，从而避免微弱呼吸时漏气和出现阀片受用力呼吸外力作用才闭合时撞击密封面出现噪音。
5.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：所述阀片弹性片体(681)，用弹性好的平直薄材料，依单向阀内部阀片密封曲面(636)大小且与主筒壁(632)之间留一定间隙制作，并根据阀片支撑及固位曲面条(634)上各阀片固位拦条固位孔(635)位置及大小打孔。
6.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：阀片固位杆圆形杆体(691)为一小圆柱，其压住和固定阀片仅限于纵轴线及周围很少部份，当阀片受力需要大幅度上扬打开时，阀片除中轴线中间很少部分外，小圆柱上收的弧形都不会阻碍两边大部分阀片上扬，让气道充分打开，使每次阀片弹性片体(681)上扬开启时阻力及磨损都最小。
7.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：所述单向阀筒盖(660)下部为筒盖密封环(661)，中部为筒盖盖板(663)，上部为筒盖接管(662)；筒盖密封环(661)涂上密封胶插入单向阀主筒(630)，将装配好阀片的整个单向阀内部密封，并将单向阀主筒(630)与单向阀筒盖(660)固定。
8.根据权利要求1所述的一种微阻力高灵敏单向阀及其制作方法，其特征是：两个单向阀相互反方向倒置，一个为吸入气体单向阀(610)，另一个为呼出气体单向阀(620)，与呼吸系统防护罩接连使用，即可起到吸起时，呼出气体单向阀(620)阀片因打开方向与吸气方向相反，从而阀片紧闭，禁止气体活动，而吸入气体单向阀(610)阀片打开方向与吸起方向相同，从而阀片打开，此侧气体可流动，吸入气体；呼气时，则相反，吸入气体单向阀(610)阀片紧闭禁止气体流动，呼出气体单向阀(620)阀片打开气体呼出。
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