DE60305588T2

DE60305588T2 - Drehschieberventil

Info

Publication number: DE60305588T2
Application number: DE2003605588
Authority: DE
Inventors: Aharon Weiss
Original assignee: MEGO AFEK IND MEASURING INSTR; MEGO AFEK INDUSTRIAL MEASURING INSTRUMENTS
Current assignee: MEGO AFEK IND MEASURING INSTR; MEGO AFEK INDUSTRIAL MEASURING INSTRUMENTS
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: EP1391645B1; USRE40511E1; US6779557B2; EP1391645A3; ATE328230T1; DK1391645T3; US20040035474A1; ES2265078T3; EP1391645A2; DE60305588D1

Description

Diese Erfindung betrifft Drehschieberventile zum Zuführen eines Fluid-Flusses und/oder Drucks in mehrere Öffnungen, insbesondere Ventile zur Durchführung eines bestimmten Zyklus von Beschickungsabläufen, wie beispielsweise zahlreiche zyklische Befüllungen und Entleerungen mehrerer Druckzellen in einer befüllbaren bzw. aufblasbaren Einrichtung.
In der US-5,014,681, die hier unter Bezugnahme mit aufgenommen ist, ist ein Drehschieberventil zum Befüllen und Entleeren von Druckzellen in einer therapeutischen Hülle offenbart. Dieses Drehschieberventil umfasst zwei Scheiben: eine Statorscheibe mit Fluid-Fluss-Öffnungen, die mit einem Kompressor und den Druckzellen verbunden werden können, und eine Dreh-Verteilungseinrichtungsscheibe, wobei die beiden Scheiben entlang einer planaren, zur Drehachse senkrechten Berührungsfläche in verschließender Weise in Kontakt kommen. Die Öffnungen der Statorscheibe öffnen an der Berührungsfläche. Die Dreh-Verteilungseinrichtungsscheibe weist mehrere U-Kanäle und durchgehende Fenster auf, die an der Berührungsfläche ebenfalls geöffnet sind. Die Kanäle und Fenster sind derart bemessen, dass während einer Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtungsscheibe der Kompressorfluss sukzessive durch die passenden Öffnungen gelenkt wird, um die entsprechenden Druckzellen zu befüllen, welche dann sukzessive zur Atmosphäre geöffnet werden, wobei all dies einer bestimmten Sequenz folgt.
Die JP 01145474 offenbart ein Drehschieberventil mit einer vergleichbaren Funktion, bei dem der Stator zwei in Bezug zueinander fixierte Scheiben umfasst, wobei die Statorscheibe in gleitender Weise mit einer dazwischen angeordneten Rotor-Verteilereinrichtungsscheibe in Kontakt kommt. Die Rotorscheibe weist U-Kanäle und Durchgangsöffnungen auf, welche die Öffnungen des Stators während einer Drehung der Rotor-Verteilereinrichtungsscheibe in verschiedenen Kombinationen verbindet.
Die US-4,614,205 offenbart ein Multi-Öffnungs-Drehschieberventil mit einer ver gleichbaren Funktion zum gleichzeitigen Verbinden mehrerer Kanäle nach einem bestimmten Zyklus. Der Stator und die Dreh-Verteilungseinrichtung in diesem Drehventil sind Aufbauten, die jeweils zwei parallele Platten oder Scheiben umfassen. Der Drehaufbau ist zwischen zwei parallelen Platten des Statoraufbaus Sandwich-artig angeordnet. Zwischen den Rotorplatten erstrecken sich Überführungsröhren, um vergleichbar zu den vorstehend ausgeführten Ausführungen entweder U-Kanäle oder Durchgangspassagen auszubilden.
In der WO 99/02905 ist ein multifunktionales Fluid-Ventil offenbart, welches ein stationäres Basiselement mit mehreren Öffnungen für Fluide aufweist, ein erstes Drehelement mit Kanälen, die mit den Öffnungen des Basiselements selektiv ausgerichtet werden können, um die durchzuführende(n) Funktion(en) auszuwählen, und ein zweites bewegbares Element mit einem U-förmigen Kanal zur selektiven Verbindung der Kanäle des ersten Elements zum Wechseln der ausgewählten Funktion, d.h. zur Bildung einer Fluid-Leitung von einer Öffnung des Basiselements durch einen Kanal in dem ersten Element, dem U-förmigen Kanal in dem zweiten Element und einem zweiten Kanal in dem ersten Element zu einer anderen Öffnung in dem Basiselement. Das zweite Element kann drehbar oder gleitend sein. Jedes der zwei bewegbaren Elemente besitzt einen elektrischen Antrieb.
Erfindungsgemäß wird ein Multi-Öffnungs-Drehschieberventil bereitgestellt, welches umfasst, einen Stator mit mehreren Fluidflussöffnungen und eine Dreh-Verteilungseinrichtung mit mehreren in einem Kanalmuster angeordneten Kanälen. Die Kanäle sind angepasst, die Öffnungen zwischen einander und/oder mit der Umgebung in mehreren bestimmten Kombinationen zu verbinden, wobei jede Kombination mit einer Winkelposition der Dreh-Verteilungseinrichtung in Bezug auf den Stator assoziiert ist. Eine Folge von derartigen Kombinationen, die während einer vollen oder teilweisen unidirektionalen Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtung ausgeführt werden, bilden eine bestimmte Sequenz. Die Dreh-Verteilungseinrichtung umfasst einen Rotor und eine Maske, welche darauf beweglich angebracht ist, wobei mehrere Kanäle untergebracht sind. Die Maske ist angepasst das Kanalmuster durch Ändern ihrer Position in Bezug auf den Rotor zu verändern, wodurch dem Scheibenventil ermöglicht wird verschiedene bestimmte Sequenzen auszuführen, welche verschiedenen Positionen der Maske entsprechen.
Erfindungsgemäß sind die Maske und der Rotor koaxial angeordnete und zusammen drehbare Scheiben, die durch einen reversiblen, steuerbaren elektrischen Antrieb angetrieben sind. Die Dreh-Verteilungseinrichtung ist bezüglich des Stators lediglich in eine erste Richtung drehbar angebracht, während die Maskenscheibe bezüglich der Rotorscheibe lediglich in eine zweite Richtung, entgegen der ersten Richtung, drehbar angebracht ist. Dadurch dreht sich die Dreh-Verteilungseinrichtung nur dann, wenn sich der elektrische Antrieb in die erste Richtung dreht, während sich die Maskenscheibe bezüglich der Rotorscheibe nur dann dreht, wenn sich der Antrieb in die zweite Richtung dreht.
In einer weiteren Ausführungsform des Drehschieberventils weist die Rotorscheibe zwei Seiten auf, wobei mindestens ein Teil der Dreh-Verteilungseinrichtungskanäle diese verbindet. Die erste Seite kommt in verschließender Weise mit einer Seite des Stators in Kontakt, wobei die Verbindungen zwischen den Stator-Öffnungen und den Dreh-Verteilungseinrichtungskanälen über diese Seite ausgeführt werden. Die zweite Seite kommt in verschließender Weise mit einer Seite der Maskenscheibe in Kontakt, und die Maskenscheibe ändert das Kanalmuster, indem Verbindungen zwischen jenen Kanälen geschalten werden, die an der zweiten Seite austreten.
Das Drehschieberventil, das zum Befüllen und Entleeren von N Zellen verwendet wird, umfasst eine zentrale Einlassöffnung und N Auslassöffnungen, die um die zentrale Öffnung angeordnet sind. Die Rotorscheibe weist einen Zufuhrkanal auf, der derart konfiguriert ist, dass sie während einer Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtung die zentrale Einlassöffnung in sukzessiver Weise mit jeder der Auslassöffnungen verbindet.
Das Drehschieberventil ist auch für eine Gruppenentweichung aller N befüllten Zellen geeignet. Zu diesem Zweck weist die Rotorscheibe N Durchgangsfenstern auf, welche die erste Seite mit der zweiten Seite verbinden und derart konfiguriert sind, dass bei einer bestimmten Winkelposition A der Dreh-Verteilungseinrichtung in Bezug auf den Stator die N Durchgangsfenster mit den N Auslassöffnungen zusammenpassen. Die Maskenscheibe weist einen Gruppen-Entweichkanal auf, der derart konfiguriert ist, dass bei einer bestimmten Winkelposition B der Maskenscheibe in Bezug auf die Rotorscheibe der Gruppen-Entweichkanal mit allen der Durchgangsfenster der Rotorscheibe verbunden ist. Der Gruppen-Entweichkanal kann ferner mit einer Vakuumquelle, wie dem Eingang eines Kompressors oder einer Pumpe, verbunden werden, wodurch eine Gruppenevakuierung von beliebigen Volumina ermöglicht wird, die mit den N Auslassöffnungen des Stators verbunden sind, vorausgesetzt, dass die Positionen A und B gleichzeitig erreicht werden.
Vorzugsweise ist das Drehschieberventil geeignet, um als ein Teil eines computerbasierten Systems zum Befüllen und Entleeren in Zyklen von N Zellen zu arbeiten, die mit den N Auslassöffnungen verbunden sind. Der Stator des Drehschieberventils weist N Durchgangsdrucköffnungen auf, die jeweils benachbart zu einer der N Auslassöffnungen angeordnet sind, und wobei ein Druckkanal die Drucköffnungen mit einem Druckauslass verbindet. Die Rotorscheibe weist einen Umgehungs-Kanal auf, der derart konfiguriert ist, um, wenn gedreht, eine beliebige der Auslassöffnungen mit der entsprechenden benachbarten Drucköffnung verbinden zu können, während die Rest-Drucköffnungen bzw. Ruhe-Drucköffnungen gestoppt gehalten werden, wodurch eine Erfassung von Druck P_C in einem Volumen ermöglicht wird, das mit einer beliebigen Auslassöffnung verbunden ist. Vorzugsweise ist der Umgehungs-Kanal hinter dem Zufuhrkanal in Bezug auf die erste Drehrichtung angeordnet, so dass der Umgehungs-Kanal mit Auslassöffnung Nr. n verbunden ist, wenn sich der Zufuhrkanal zwischen Auslassöffnung Nr. n + 1 und Auslassöffnung Nr. n + 2 befindet, wobei n eine Ordinalzahl von einer Auslassöffnungen ist, wobei n in der ersten Richtung zunimmt. Das System umfasst einen Sensor zum Erfassen des Drucks P₀ in der zentralen Einlassöffnung und einen Sensor zum Erfassen des Drucks P_C in dem Druckauslass. Das System ist programmiert das Befüllen einer vorgegebenen Zelle bei einem bestimmten Momentanwert des Drucks P₀ zu beenden, um einen aufgebauten bzw. gebildeten Zieldruck P_E in der Zelle zu erhalten, und wobei das System angepasst ist den Momentanwert in einem nächsten Zyklus zu korrigieren, wenn sich der erfasste Druck P_C in einem gegenwärtigen Zyklus von dem Zieldruck P_E unterscheidet.
Um die Erfindung zu verstehen und zu sehen, wie sie in der Praxis durchgeführt werden kann, wird nun eine bevorzugte Ausführungsform lediglich durch ein nicht begrenzendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils ist;
2A, 2B und 2C jeweils Ansichten von unten, oben und einer Schnittansicht der in 1 gezeigten Statorscheibe sind;
3A, 3B und 3C jeweils Ansichten von unten, oben und einer Schnittansicht der in 1 gezeigten Rotorscheibe sind; und
4A, 4B und 4C jeweils Ansichten von unten, oben und einer Schnittansicht der in 1 gezeigten Maskenscheibe sind.
In 1 ist ein Multi-Öffnungs-Drehschieberventil 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, um beispielsweise mit einer befüllbaren Einrichtung verwendet zu werden, die mehrere Druckzellen aufweist. Ein Beispiel für eine derartige befüllbare Einrichtung wird in den Erklärungen verwendet, ohne den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Die Einrichtung ist eine therapeutische Massagehülle mit N ringförmigen Zellen, die ein menschliches Glied (hier nicht gezeigt) umgeben, wie es in der aufgenommenen US-P-5,014,681 beschrieben ist. Die ringförmigen Zellen befinden sich nahe zueinander oder überlappen sogar etwas, und sie müssen in Abhängigkeit des therapeutischen Verfahrens zyklisch in verschiedenen Sequenzen befüllt oder entleert werden.
Das Drehschieberventil 10 umfasst ein Gehäuse 12, eine Statorscheibe 14, eine Rotorscheibe 16, eine Maskenscheibe 20, eine Kopplungsscheibe 22 und einen Antriebsmotor 24, worin alle für einen koaxialen Aufbau entlang Achse 2 des Ventils angepasst sind.
Das Gehäuse 12 ist eine massive Platte mit einer ringförmigen Aussparung 26, die den Stator 14 aufnimmt, mit mehreren N Auslassfenstern 28, die um die Achse 2 in einer Fächerähnlichen Weise mit einem bestimmten einheitlichen Winkelabstand Δα voneinander angeordnet sind. Die Auslassfenster 28 sind durch individuelle Kanäle (nicht zu sehen) mit Auslassöffnungen 30 verbunden. Im Betrieb sind die Auslassöffnungen 30 durch Röhren mit den befüllbaren Zellen einer befüllbaren Einrichtung, wie einer Massagehülle (nicht gezeigt), verbunden. Das Gehäuse 12 weist auch eine zentrale Einlassöffnung 32 auf, die mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid, wie die Ableitung eines Luftkompressors (nicht gezeigt), verbunden werden kann, eine Entweichöffnung 34 und eine Vakuumöffnung 33, die mit einer Vakuumquelle, wie dem Eingang eines Luftkompressors, verbunden werden kann. Das Gehäuse weist auch einen Kanal 35 zum Erfassen des Luftdrucks des Einlassflusses auf und einen Kanal 36 zum Erfassen des Luftdrucks in befüllten Zellen, wie nachstehend noch detaillierter beschrieben wird.
In den 2A, 2B und 2C, ist der Stator 14 eine Scheibe mit einer breiten axialen Öffnung 38 und mit mehreren verschiedenen Durchgangsfenstern, Aussparungen und Kanälen. Insbesondere weist der Stator 14 N Durchgangsauslassfenster 40 auf, die mit den Auslassfenstern 28 des Gehäuses zusammenpassen, und N Durchgangsdrucköffnungen 46, die jeweils benachbart zu einem Auslassfenster 40 angeordnet sind. An der unteren, dem Gehäuse 12 (2A) zugewandten Seite des Stators befinden sich die Ausgangsseiten der N Auslassfenster 40, ein bogenförmiger, die Fenster 40 konzentrisch umspannender Vakuumkanal 42, und ein bogenförmiger mit dem Vakuumkanal 42 konzentrischer Zelldruckkanal 44, der intern mit den N Drucköffnungen 46 verbunden ist. Wenn der Stator in dem Gehäuse angebracht ist, passt das Ende 47 des Zelldruckkanals 44 mit dem Einlass des Erfassungskanals 36 zusammen. Eine Entweichaussparung 48, die positioniert ist, um mit der Entweichöffnung 34 des Gehäuses 12 zusammen zu passen, steht durch einen Schlitz 51 mit einem Entweichfenster 50 an der oberen Seite des Stators (2B) in fluider Verbindung. An der oberen, dem Rotor 16 zugewandten Seite des Stators befinden sich auch die Eingangsseiten der Auslassfenster 40 und mehrere Aussparungen 52, die in einer Fächerähnlichen Weise zwischen den Auslassfenstern 40 angeordnet sind. Die Aussparungen 52 sind von der Scheibenachse weiter als die Fenster 40 versetzt und sind intern mit dem Entweichkanal 42 an der unteren Seite der Scheibe verbunden. Die Drucköffnungen 46 verbinden den Zelldruckkanal 44 an der unteren Fläche des Stators mit der oberen, dem Rotor 16 zugewandten Fläche des Stators. Eine lange, bogenförmige Aussparung 54 weist eine weite Öffnung 56 auf, welche angepasst ist mit der Vakuumöffnung 33 im Gehäuse 12 zusammen zu passen und durch einen Schlitz 55 mit dem Entweichkanal 42 in fluider Verbindung steht. Eine Erweiterung 58 der Aussparung 54 ist dazu durch eine schmale Passage 60 verbunden.
Der Stator 16 ist an dem Gehäuse 12 in der Aussparung 50 davon in verschließender Weise angebracht und arbeitet als ein integraler Körper mit dem Gehäuse.
Unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 3C weist die Rotorscheibe 16 an der unteren, dem Stator 14 (3A) zugewandten Seite eine verdeckte bzw. blinde Aussparung 62 auf. An der selben Seite weist der Rotor einen radialen Zufuhrkanal 64 auf, der sich von der Aussparung 62 zu einen Radius erstreckt, der geeignet ist, die Auslassfenster 40 auf dem Stator 14 zu bedecken, wenn das Ventil aufgebaut ist. An einer Seite des Zufuhrkanals 64 sind mehrere N + 3 Fenster 66 in Fächer-ähnlicher Weise angeordnet. Die Fenster 66 befinden sich in einem Winkelabstand Δα voneinander und von dem Zufuhrkanal 64, so dass diese in der Lage sind mit den Fenstern 40 an dem Stator 16 zusammen zu passen, wenn das Ventil aufgebaut ist. Eine Gruppe von drei Fenstern 68A, 68B und 68C, die gleichartig zu den Fenstern 66 sind, sind an der anderen Seite des Zufuhrkanals 64 lokalisiert. Zwischen den Fenstern 66 ist eine Gruppe von N Öffnungen 70 angeordnet, die von der Achse 2 des Ventils weiter als der äußere Rand der Fenster 66 entfernt sind. Eineinhalb Winkelschritte Δα von dem Zufuhrkanal 64 ist eine einzelne Umgehungs-Aussparung 72 platziert. Die Aussparung 72 weist ein derartiges radiales Ausmaß auf, dass sie die fluide Verbindung zwischen einem Fenster 40 und einer entsprechenden Drucköffnung 46 an dem Stator bedecken und aufbauen kann, wenn des Ventil aufgebaut ist (auch in 2B in unterbrochener Linie gezeigt). Der Rotor weist auch ein breites Fenster 74 auf, das den Bogen der Fenster 66 und 68 zu einem ganzen Ring vervollständigt. An dem Rotor ist eine breite Entweichöffnung 76 angeordnet, die von der Achse 2 weiter als die Öffnungen 70 entfernt ist und konfiguriert ist, um mit der Aussparung 54 an dem Stator zusammen zu passen. An dem Kreisumfang der Rotorscheibe 16 befinden sich mehrere geneigte Zähne 78, die einen Teil eines Klinkenschaltwerks bzw. einer Ratsche bzw. eines Schaltgetriebes bilden, und angepasst sind um mit der Kopplungscheibe 22 (1) in Eingriff zu kommen.
In den 4A, 4B und 4C weist die Maskenscheibe 20 ein breites, bogenförmiges Fenster 80 mit einem radialen Ausmaß gleichartig zu dem der Fenster 66 an dem Rotor 16 auf, und ein winkelförmiges Ausmaß, das geeignet ist N Fenster 66 zu bedecken, wenn die Maskenscheibe 20 an dem Rotor 16 angebracht ist. Die Maskenscheibe 20 weist ferner eine Gruppe von drei benachbarten Entweichfenstern 82A, 82B und 82C auf und ein entfernt liegendes Entweichfenster 84, wobei jedes angepasst ist mit der Entweichöffnung 76 an dem Rotor 16 zusammen zu passen. An der unteren, dem Rotor 16 zugewandten Seite der Maske befindet sich eine Gruppenentweichaussparung 86, die gleichartig geformt ist zu und benachbart zu der Gruppe von Fenstern 82 angeordnet ist. Die Gruppenentweichaussparung 86 steht mit einem bogenförmigen Entweichkanal 88 in Verbindung, der ein winkelförmiges Ausmaß, eine radiale Position und eine Breite aufweist, die geeignet sind mit den Öffnungen 70 zusammen zu passen und diese alle durch die Entweichaussparung 86 mit der Entweichöffnung 76 an dem Rotor zu verbinden, wenn die Maskenscheibe 20 an dem Rotor 16 angebracht ist. An dem Kreisumfang der Maskenscheibe 20 befinden sich drei Paare von Zähnen 90, um die Maskenscheibe mit der Kopplungsscheibe 22 (1) zu koppeln.
In der 1 ist die Kopplungsscheibe 22 eine dünne Scheibe mit drei geraden Zähnen 92, die mit dem Zahn 90 an der Maskenscheibe 20 zusammenpassen, und einer Federklinke 94. Die Kopplungsscheibe ist an der Welle (nicht zu sehen) des elektrischen Motors 24 fixiert.
Der elektrische Motor 24 ist reversibel und durch Winkelgeschwindigkeit und Winkelkoordinate steuerbar. Das Steuersystem (nicht gezeigt) umfasst unter anderem einen Sensor 96 für die Winkelposition der Rotorscheibe 16 und einen Sensor 98 für die Winkelposition der Maskenscheibe 20.
Im aufgebauten Zustand sitzt der Rotor 16 auf dem Stator 14 und ist durch ein Ein-Richtungs-Lager 18, das eine Drehung des Rotors lediglich in Richtung A erlaubt, drehbar mit dem Gehäuse 12 verbunden. Die Maskenscheibe 20 sitzt drehbar auf dem Rotor 16. Die Kopplungsscheibe 22 ist mit der Maskenscheibe 20 durch den Zahn 90 und 92 in Eingriff gebracht, um die Maske in eine beliebige Richtung zu drehen. Zur gleichen Zeit wird die Federklinke 94 der Kopplungsscheibe 22 mit dem Zahn 78 der Rotorscheibe 16 in Eingriff gebracht, um ein Klinkenschaltwerk zu bilden, das der Maske 20 erlaubt in Bezug auf den Rotor 16 lediglich in Richtung B gedreht zu werden. Der Stator 14, der Rotor 16 und die Maske 20 sind durch ein Federmittel (nicht gezeigt) zur Luftdichtheit aneinander gepresst. Somit drehen sich, wenn sich der Motor 24 in Richtung A dreht, die Maskenscheibe 20 und der Rotor 16 zusammen als ein einzelner Körper, und bilden eine Dreh-Verteilungseinrichtung, die mit dem Stator 14 zusammenwirkt, um die von dem Luftkompressor kommende Luft in einer bestimmten Sequenz zu den Auslassöffnungen 30 zu führen. Diese Art und Weise der Drehung ist als "betriebsbereiter bzw. funktionsbereiter Modus" bezeichnet. Wenn sich der Motor in Richtung B dreht, steht der Rotor 16 in Bezug auf den Stator 14 still, während die Maskenscheibe 20 bezüglich des Rotors 16 gleitet, um ihre Winkelposition bezüglich des Rotor zu verändern, folglich wird eine andere Dreh-Verteilungseinrichtung erzeugt, die im Stande ist eine andere bestimmte Sequenz auszuführen. Diese Art und Weise der Drehung ist als "Installations- bzw. Einrichtungsmodus" bezeichnet. Dadurch kann das erfindungsgemäße Drehschieberventil die Funktion von verschiedenen herkömmlichen Multi-Öffnungs-Schieberventilen ausführen.
Nachstehend werden eine Anzahl bestimmter Sequenzen lediglich als Beispiele erläutert.
Sequenz A: Sequenzielles Befüllen – gleichzeitiges Entleeren.
Die Maskenscheibe 20 wird bezüglich des Rotor 16 in Richtung B in eine Position gedreht, bei der das Entweichfenster 84 mit der Entweichöffnung 76 zusammenpasst, und zur gleichen Zeit das breite, bogenförmige Fenster 80 der Maske alle N Fenster 66 des Rotors bedeckt. In der anfänglichen Position des Rotors 16 in Bezug auf den Stator 14 befindet sich der Zufuhrkanal 64 über dem Entweichfenster 50. Dies ist ein Bereitschafts- oder Leerlaufmodus bei dem die unter Druck stehende Luft von dem Kompressor über die zentrale Einlassöffnung 32 und die axiale Öffnung 38 zu der Aussparung 62 und den Zufuhrkanal 64 kommt und das Drehschieberventil durch das Entweichfenster 50 und die Entweichöffnung 34 verlässt.
Wenn der Rotor 16 beginnt, sich in Richtung A zu drehen, bewegt sich der Zufuhrkanal 64 über das nächstgelegene Auslassfenster 40₁ , das mit der ersten ringförmigen Zelle verbunden ist, und beginnt zu befüllen. Nach einer bestimmten Zeit oder nachdem ein bestimmter Druck in der ersten Zelle erreicht ist, bewegt sich der Rotor weiter und der Zufuhrkanal 64 passt jetzt mit der nächstgelegenen Aussparung 52₁ zusammen, die mit dem Entweichkanal 42 verbunden ist, während die fluide Verbindung mit der ersten Zelle gestoppt wird. Dies ist auch ein Bereitschaftsmodus. Nach einer bestimmten Zeit bewegt sich der Rotor weiter und der Zufuhrkanal passt mit dem nächsten Auslassfenster 40₂ zusammen, um die nächste Zelle zu füllen. Somit werden alle N Zellen in Folge gefüllt bis der Zufuhrkanal das letzte Auslassfenster 40_N erreicht. Nach einer bestimmten Zeit macht der Rotor ungefähr eine halbe Drehung, so dass alle N Auslassfenster 40 mit den Fenstern 66 zusammenpassen und mit der Atmosphäre über das Fenster 80 an der Maske in Verbindung stehen. Dadurch werden die Zellen gleichzeitig entleert und die Sequenz A ist beendet.
Sequenz B: Sequenzielles Befüllen – sequenzielles Entleeren.
Die Maskenscheibe 20 wird bezüglich des Rotors 16 in Richtung B in eine Position gedreht, bei der das Entweichfenster 82A mit der Entweichöffnung 76 zusammenpasst, und zur gleichen Zeit das breite, bogenförmige Fenster 80 der Maske die Fenster 68A, 68B und 68C des Rotors bedeckt. In der anfänglichen Position des Rotors 16 in Bezug auf den Stator 14 befindet sich, wie vorstehend, der Zufuhrkanal 64 über dem Entweichfenster 50.
Wenn der Rotor 16 beginnt sich in Richtung A zu drehen, bewegt sich der Zufuhrkanal 64 über das nächstgelegene Auslassfenster 40₁ , das mit der ersten ringförmigen Zelle verbunden ist, und es wird gefüllt. Dann bewegt sich der Rotor weiter und der Zufuhrkanal 64 passt jetzt mit der nächstgelegenen Aussparung 52₁ zusammen (Bereitschaftsmodus). Nach einer bestimmten Zeit bewegt sich der Rotor weiter und der Zufuhrkanal 64 passt mit dem nächsten Auslassfenster 40₂ zusammen, um die nächste Zelle zu füllen. Zur gleichen Zeit passt das Fenster 68A des Rotors mit dem ersten Auslassfenster 40₁ zusammen und die erste Zelle entlässt ihren Druck durch das Fenster 80 in die Atmosphäre. Somit werden alle N Zellen in Folge befüllt und jede wird entleert, wenn die nächste Zelle befüllt wird.
Falls das Entweichfenster 82B der Maske alternativ entgegengesetzt zur Entweichöffnung 76 des Rotor fixiert ist, dann wird das Fenster 80 der Maske lediglich Fenster 68B und 68C des Rotors bedecken. Somit wird das Auslassfenster 40₁ zur Atmosphäre lediglich geöffnet werden, wenn das Fenster 68B mit ihm zusammenpasst, was eintreten wird, wenn der Zufuhrkanal 64 das Auslassfenster 40₃ erreicht. Wenn das Entweichfenster 82C der Maske entgegengesetzt zur Entweichöffnung 76 fixiert ist, öffnet in einer gleichartigen Art und Weise das Auslassfenster 40₁ zur Atmosphäre lediglich, wenn dass Fenster 68C mit ihm zusammenpasst, wobei dies eintritt, wenn der Zufuhrkanal 64 das Auslassfenster 40₄ erreicht. Dadurch stellen die drei Entweichfenster 82A, 82B und 82C der Maske mit der Zusammenarbeit den drei Fenstern 68A, 68B und 68C des Rotors drei Sequenzen B bereit, wobei jede durch einen anderen Versatz in der Zell-Entleerung charakterisiert ist.
Sequenz C: Aktive Saugung.
Die Maskenscheibe 20 wird bezüglich des Rotors 16 in Richtung B in eine Position gedreht, bei der die Gruppenentweichaussparung 86 mit der Entweichöffnung 76 zusammenpasst. Der Rotor 16 wird jetzt zusammen mit der Maskenscheibe 20 in Bezug auf den Stator 14 in Richtung A in eine Position gedreht, bei der sich der Zufuhrkanal 64 über dem Entweichfenster 50 im Bereitschaftsmodus, wie vorstehend, befindet. Die Entweichöffnung 76 wird jetzt über der bogenförmigen Aussparung 54 positioniert und ist in fluider Verbindung mit der Vakuumöffnung 33, die mit dem Kompressoreingang verbunden ist. Der bogenförmige Entweichkanal 88 bedeckt alle Öffnungen 70 des Rotors, die wiederum mit den Einlassfenstern 40 zusammenpassen. Dadurch stellt die Kompressorsaugung die schnelle Entleerung der Massagehüllezellen bereit.
Das erfindungsgemäße Drehschieberventil kann zweckmäßigerweise in einem computerbasierten Systems zum Befüllen und Entleeren in Zyklen von mehreren Zellen verwendet werden, die mit den Auslassöffnungen verbunden sind, beispielsweise in der in der US-P-5,014,681 gezeigten therapeutischen Hülle. Das System ist programmierbar, um das Befüllen von jeder Zelle zu beenden, wenn ein bestimmter Momentanwert des Drucks P₀ erreicht ist (d.h. durch Bewegen des Zufuhrkanals 64 zur Bereitschaftsposition oder zu der nächsten Zelle). Der Momentandruck P₀ ist jedoch während des Befüllens unbeständig, und selbst wenn das System das Befüllen bei P₀ = P_E beendet, kann sich der aufgebaute Druck P_C in der Zelle nach einer kurzen Zeit verschieden vom Zieldruck P_E erweisen. Ein anderer Faktor, der den aufgebauten Druck P_C in der Zelle beeinflussen kann, ist das Befüllen der nächsten benachbarten Zelle, insbesondere wenn sich die Zellen überlagern. Das computerbasierte System, welches das Befüll-Entleer-Verfahren steuert, benötigt, dass der tatsächlich aufgebaute Druck P_C in der Zelle erfasst wird, um ihn mit dem Zieldruck P_E zu vergleichen und um zu versuchen den Unterschied ΔP = P_E – P_C durch Ändern des bestimmten Drucks P₀ für diese spezielle Zelle zu minimieren, wenn die nächste Runde zum Befüllen der selben Zelle kommt.
Das Drehschieberventil erleichtert das vorstehend aufgeführte Verfahren zum präzisen Erreichen eines im Ziel aufgebauten Drucks P_E in den gefüllten Zellen. Der Momentandruck P₀ wird an der zentralen Einlassöffnung des Drehventils durch einen Drucksensor erfasst, der mit dem Kanal 35 verbunden ist. Die Erfassung des aufgebauten Zellendrucks P_C wird, nachdem die nächste Zelle befüllt ist, durch die Umgehungsaussparung 72 an dem Rotor bereitgestellt, die eineinhalb Winkelschritte Δα in Bezug auf eine Drehungsrichtung A hinter dem Zufuhrkanal 64 lokalisiert ist. Wenn der Zufuhrkanal 64 zwei aufeinanderfolgende Zellen über die entsprechenden Auslassfenster 40 befüllt hat und sich in Bereitschaftsposition auf halben Weg zu einem dritten Auslassfenster 40 befindet, dann bedeckt die Umgehungsaussparung 72 das erste Auslassfenster 40 und eine entsprechende Öffnung 46 an dem Stator. Dadurch ist eine fluide Verbindung zwischen der ersten befüllten Zelle und dem Zelldruckkanal 44 bereitgestellt, der über den Erfassungskanal 36 mit einem Drucksensor verbunden ist, und der aufgebaute Zelldruck P_C wird erfasst.
Obwohl eine Beschreibung von speziellen Ausführungsformen dargelegt wurde, wird es erwogen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise die Maske in Bezug auf den Rotor nicht nur durch Drehung beweglich sein, sondern durch einem beliebigen anderen Weg, der eine Kommutation der Kanäle der Dreh-Verteilungseinrichtung bereitstellt; die Maske kann mehrere bewegliche Teile umfassen; der Rotor und die Maske können durch andere Mittel als einen elektrischen Motor angetrieben sein; die Scheiben können dazwischen entlang einer konischen oder anderen Fläche der Drehung in Kontakt treten, etc.. Der Stator kann auch zwei Scheiben mit Einlass- oder Auslassfenstern an beiden Seiten der Dreh-Verteilungseinrichtung umfassen, in einer zu US-4,614,205 oder zur JP 01145474 vergleichbaren Art und Weise.

Claims

Multi-Öffnungs-Drehschieberventil (10), welches umfasst, einen Stator (14) mit mehreren Fluidflussöffnungen (38, 40, 56) und eine Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) mit mehreren Kanälen (64–76, 80–88), die in einem Kanalmuster angeordnet sind, wobei die Kanäle angepasst sind, die Öffnungen zwischen einander und/oder mit der Umgebung in mehreren bestimmten Kombinationen zu verbinden, wobei jede Kombination, mit einer Winkelposition der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) in Bezug auf den Stator (14) assoziiert ist, wobei eine Folge von derartigen Kombinationen während einer vollen oder teilweisen unidirektionalen Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) ausgeführt wird, die eine bestimmte Sequenz bildet; wobei die Dreh-Verteilungseinrichtung umfasst, eine Rotorscheibe (16) und eine Maskenscheibe (20), welche koaxial und in drehbarer Weise darauf angebracht ist, wobei die Rotorscheibe (16) und die Maskenscheibe (20) die mehreren Kanäle unterbringen, und wobei die Maskenscheibe (20) angepasst ist, das Kanalmuster zu verändern, wodurch dem Scheibenventil (10) ermöglicht wird, verschiedene bestimmte Sequenzen auszuführen, welche verschiedenen Positionen der Maskenscheibe (20) entsprechen, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Maskenscheibe (20) ihre Position in Bezug auf die Rotorscheibe (16) verändert, und wobei die Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) relativ zu dem Stator (14) lediglich in eine erste Richtung (A) drehbar ist, und die Maskenscheibe (20) relativ zu der Rotorscheibe (16) lediglich in eine zweite Richtung (B), entgegen der ersten Richtung (A), drehbar ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 1, worin die Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) mittels eines elektrischen Antriebs (24) drehbar ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, worin die Maskenscheibe (20) mittels eines elektrischen Antriebs (24) drehbar ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Drehung der Maskenscheibe (20) lediglich in die zweite Richtung (B) durch einen Mechanismus mit Sperrzahnrad und Sperrklinke (78, 94) bereitgestellt ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches weiter umfasst, einen einzelnen reversiblen, elektrischen Antrieb (24), wodurch die Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) lediglich dreht, wenn der Antrieb (24) in die erste Richtung (A) dreht, und die Maskenscheibe (20) relativ zu der Rotorscheibe (16) lediglich dreht, wenn der Antrieb in die zweite Richtung (B) dreht.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Rotorscheibe (16) eine erste Seite aufweist, die in verschließender Weise mit einer Seite des Stators (14) in Kontakt kommt, und wobei die Verbindungen zwischen den Stator-Öffnungen (40) und den Dreh-Verteilungseinrichtungskanälen (64–76) über die erste Seite durchgeführt werden.
Drehschieberventil nach Anspruch 6, worin die Rotorscheibe (16) eine zweite Seite aufweist, die in verschließender Weise mit einer Seite der Maskenscheibe (20) in Kontakt kommt, wobei mindestens ein Teil der mehreren Kanäle (66–76) bei der zweiten Seite austreten, und die Maskenscheibe (20) das Kanalmuster ändert, indem Verbindungen zwischen dem Teil von Kanälen geschalten werden, die bei der zweiten Seite austreten.
Drehschieberventil nach Anspruch 7, worin die mehreren Fluidflussöffnungen umfassen, eine zentrale Einlassöffnung (38) und N Auslassöffnungen (40), die um die zentrale Öffnung angeordnet sind.
Drehschieberventil nach Anspruch 8, worin die Rotorscheibe (16) einen Zufuhrkanal (64) aufweist, der derart konfiguriert ist, dass während einer Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) der Zufuhrkanal (64) in sukzessiver Weise die zentrale Einlassöffnung (38) mit jedem der N Auslassöffnungen (40) verbindet.
Drehschieberventil nach Anspruch 9, worin die Rotorscheibe (16) N Durchgangsfenster (66) aufweist, welche die erste Seite mit der zweiten Seite verbinden, wobei eine derartige Konfiguration vorliegt, dass bei einer bestimmten Winkelposition A der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) hinsichtlich des Stators (14) die N Durchgangsfenster (66) mit den N Auslassöffnungen (40) zusammenpassen.
Drehschieberventil nach Anspruch 10, worin die Maskenscheibe (20) einen Gruppen-Entweichkanal (86–88) aufweist, der derart konfiguriert ist, dass bei einer bestimmten Winkelposition B der Maskenscheibe (20) hinsichtlich der Rotorscheibe (16), der Gruppen-Entweichkanal (86–88) mit allen N Durchgangsfenstern (66) der Rotorscheibe (16) verbunden ist und mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, wodurch eine Gruppenevakuierung von irgendwelchen Volumina ermöglicht wird, die mit den N Auslassöffnungen (40) des Stators verbunden sind, vorausgesetzt, dass die Positionen A und B erreicht sind.
Drehschieberventil nach Anspruch 11, worin die Vakuumquelle eine Eingangsöffnung eines Kompressors oder einer Pumpe ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 11 oder 12, worin der Stator (14) eine Vakuum-Öffnung (54–56–33) aufweist, die mit der Vakuumquelle verbindbar ist, und die Rotorscheibe (16) eine Entweichöffnung (76) aufweist, die derart konfiguriert ist, dass sie in der Position B der Maskenscheibe (20) mit dem Gruppen-Entweichkanal (86–88) verbunden ist und sie in der Position A der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) mit der Vakuumöffnung zusammenpasst.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 9 bis 13, worin die mehreren Fluid-Fluss-Öffnungen (38, 40, 56) weiter umfassen, mehrere Entweichöffnungen (52), die mit der Umgebungsatmosphäre verbunden sind (42) und mindestens zum Teil zwischen den N Auslassöffnungen (40) angeordnet sind, derart dass der Zufuhrkanal (64) während einer Drehung der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20) mit einer der Entweichöffnungen (52) kommunizieren kann, während er nicht mit einer der N Auslassöffnungen (40) kommuniziert.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 9 bis 14, worin der Stator (14) N Durchgangsdrucköffnungen (46) aufweist, die jeweils benachbart zu einer der N Auslassöffnungen (40) angeordnet sind, und wobei ein Druckkanal (44) die Drucköffnungen (46) mit einem Druckauslass (47, 36) verbindet, der mit einem Drucksensor verbindbar ist, wobei die Rotorscheibe (16) einen Umgehungs-Kanal (72) aufweist, der derart konfiguriert ist, um, wenn gedreht, irgendeine der N Auslassöffnungen (40) mit der entsprechenden benachbarten Drucköffnung (46) verbinden zu können, während die Ruhe-Drucköffnungen bzw. Rest-Drucköffnungen gestoppt gehalten werden, wodurch eine Erfassung von Druck P_C in einem Volumen ermöglicht wird, das mit der irgendeinen Auslassöffnung mittels des Sensors verbunden ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 15, worin der Umgehungs-Kanal (72) hinter dem Zufuhrkanal (64) in Bezug auf die erste Drehrichtung (A) angeordnet ist, derart dass der Umgehungs-Kanal (72) mit der Auslassöffnung Nr. n (40_n ) verbunden ist, wenn der Zufuhrkanal (64) zwischen der Auslassöffnung Nr. n + 1 und der Auslassöffnung Nr. n + 2 ist; wobei n eine Ordinalzahl von einer der N Auslassöffnungen (40) ist, wobei n in der ersten Richtung zunimmt.
Drehschieberventil nach Anspruch 16, welches einen Teil eines computerbasierten Systems zum Füllen und Leeren in Zyklen von N Zellen bildet, die mit den N Auslassöffnungen (40) verbunden sind, durch Drehen der Dreh-Verteilungseinrichtung (16, 20), wobei das System weiter umfasst, einen Sensor zum Erfassen des Drucks P₀ in der zentralen Einlassöffnung (38), und wobei der Drucksensor zum Erfassen des Drucks P_C in der Drucköffnung (47, 36) ist, wobei das System programmierbar ist, um das Füllen einer der N Zellen bei einem bestimmten Momentanwert des Drucks P₀ zu beenden, um einen gebildeten Zieldruck P_E in der einen Zelle zu erhalten, und wobei das System angepasst ist, um den Momentanwert in einem nächsten Zyklus zu korrigieren, wenn der erfasste Druck P_C in einem gegenwärtigen Zyklus sich von dem Zieldruck P_E unterscheidet.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin der Stator zwei Platten umfasst, wobei jede Platte einen Teil der Fluidflussöffnungen unterbringt, wobei die Dreh-Verteilungseinrichtung zwischen den zwei Platten Sandwich-artig angeordnet ist.