專利名稱：閥和分配器的制作方法
閥和分配器
發(fā)明描述
本發(fā)明涉及岡和包括閥的分配器。
在一容積內(nèi)部的壓力需要被控制和從一源被供給以壓力的情況下， 提供一適合的閥是已知的。但是，已知的閥是復(fù)雜的，帶有偏壓元件和 控制機(jī)構(gòu)，且并不普遍地適合于多種應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，我們提供了一種包括入口和出口的閥，所 述閥具有可在第一平衡位置和第二開啟位置之間移動(dòng)的閥元件，其中當(dāng) 該閥元件位于所述第一位置時(shí)，所述入口和出口不流體連通，當(dāng)該閥元 件位于所述第二位置時(shí)，所述入口和出口流體連通，并且其中所述閥元 件響應(yīng)于所述入口和出口處的壓力而可在所述第一位置和所述第二位 置之間移動(dòng)。
所述閥元件可以包括一活塞，該活塞具有響應(yīng)于所述出口處的壓力 的第一表面區(qū)域，以及響應(yīng)于所述入口處的壓力的較小的第二表面區(qū) 域，其中該活塞可以是響應(yīng)于所述第一和第二表面區(qū)域上的凈力而可移 動(dòng)的。
所述活塞可以是可在與所述出口流體連通的第一孔中移動(dòng)的，并且 所述第二表面區(qū)域可以設(shè)置在一桿上，該桿附接至所述活塞并且可在與 所述入口流體連通的第二孔中移動(dòng)。
在所述桿中可以設(shè)置一通孔，并且可以設(shè)置上密封件和下密封件， 以在所述桿和笫二孔之間提供滑動(dòng)密封。
在所述第二位置，所述桿的端部可以位于所述上密封件和下密封件 之間，使得流體能夠圍繞所述桿經(jīng)過下密封件，并進(jìn)入通孔。
所述閥元件可以是響應(yīng)于所述入口和出口處的壓力而可移動(dòng)至第 三位置的，其中所述入口和出口不流體連通。
所述閥元件可以是可移動(dòng)至第四位置的，以允許流體從所述出口流 至所述入口。所述閥元件可以只響應(yīng)于所述入口和出口處的壓力而在所述第一 位置和第二位置之間移動(dòng)，且可以不存在偏壓元件或控制元件來在所述 第一和第二位置之間移動(dòng)所述閥元件。
所述閥的一個(gè)示例性使用是用于液體分配器例如噴霧器(aerosol) 中。通常，這種分配器填充有包括諸如丙烷、丁烷或異丁烷之類的揮發(fā) 性有機(jī)化合物的壓縮氣體(propellant)。這樣的壓縮氣體具有如此低 的沸點(diǎn)，使得當(dāng)其被引入噴霧器或點(diǎn)煙器時(shí)，它們?cè)诘蛪合率孢m地保持 為液體形式，而當(dāng)噴霧器被使用時(shí)，它們隨著壓力下降而在低溫下汽化。 已知這些壓縮氣體是易燃和有毒的。已經(jīng)考慮過惰性或不大有害的壓縮 氣體如氮或二氧化碳。但是，為使氮成為液體，要求其被保存在大約 4000 psi的壓力下，而為使二氧化碳成為液體，要求其被保存在815 psi 的壓力下，該壓力過高以致不能被容納在常規(guī)噴霧器容器中。因此，這 些氣體的膨脹-壓力曲線使得當(dāng)所述氣體被用于常規(guī)噴霧器筒一一其 中內(nèi)部壓力通常(conventially )在60-120 psi的范圍內(nèi)——中時(shí)， 隨著內(nèi)容物被使用，容器內(nèi)的壓力過快地減小，且排放速率下降。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，我們提供了一種分配器，該分配器包括容 器以及從該容器釋放在壓力下的液體的噴嘴，該分配器進(jìn)一步包括用于 向所述容器供給在壓力下的流體的壓力源，該壓力源和容器通過根據(jù)本 發(fā)明第一方面的閥連接。
所述壓力源可以是可可釋放地連接至所述容器的。
所述壓力源可以包括所述閥和一壓力瓶。
所述容器可以具有一連接部，以接合所述壓力源，該連接部具有一 推桿，以在一壓力源與所述容器接合時(shí)，將所述閥元件從第三位置推至 第二位置。
所述噴嘴可連接至一延伸進(jìn)入所述容器的管，以允許從所述容器分 配液體。
所述液體可以以噴霧狀物(spray )、射流或泡沫中的一種的形式分配。
現(xiàn)在將參考附圖，僅以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖
中

圖1^是具體體現(xiàn)本發(fā)明的閥的剖視圖， 圖lk是在第二位置的圖1^的閥的剖視圖， 圖l丄是在第三位置的圖1^的閥的剖視圖， 圖li是在第四位置的圖1^的閥的剖視圖，
圖2是一替代性閥的剖視圖，
圖3是包括了圖1的閥的分配器的剖視圖，
圖4是在第一運(yùn)作位置的圖3的分配器的一部分的放大圖，
圖5是在第二運(yùn)作位置的圖3的分配器的一部分的放大圖，
圖6是在第二運(yùn)作位置的圖3的噴霧器的一部分的放大圖，
圖7是圖3的分配器的壓力筒的剖視圖。
具體體現(xiàn)本發(fā)明的閥在圖1^到l丄中總體示為10。該閥IO適合用 于需要流體壓力的受控供給的任何適合的應(yīng)用。閥10包括入口11，在
壓力下的流體被供給到該入口 。所述加壓流體可以是從例如氣體罐供給 的氣體。活塞12可在第一孔13中移動(dòng)，在該實(shí)施例中其移動(dòng)受第一孔 13的端部14和簧環(huán)15約束。第二孔16具有較第一孔13小的直徑， 并從第一孔13延伸至入口 11?；钊麠U17連接至活塞12，并可滑動(dòng)地 在第二孔16內(nèi)移動(dòng)。通道18從活塞12的上表面延伸貫穿活塞桿17， 并具有一個(gè)或多個(gè)端口 19。被支承在第二孔16中的凹槽中的上0形環(huán) 密封件20和下0形環(huán)密封件21在活塞桿17和第二孔16之間提供滑動(dòng) 密封。第一孔13的上部提供一出口。孔13的、在活塞12和孔13的端 部14之間的容積優(yōu)選地處于較低壓力，例如經(jīng)由適合的端口 (未示出) 通風(fēng)至大氣。這樣，活塞12能夠響應(yīng)于下述凈力而自由移動(dòng)，所述凈 力源于作用于活塞12的較大表面區(qū)域上和活塞桿17端部的較小表面區(qū) 域上的、入口 ll和出口處的不同壓力。
圖1^示出了在第一、平衡位置的閥IO，在該位置，出口處的較低 壓力，并且因此孔13中的較低壓力，由入口中的、施加至桿17的端部 的較小區(qū)域上的較高壓力平衡。因此，在活塞12上不存在凈力，或在 活塞12上不存在足夠?qū)е禄钊朔T如密封件20、 21和活塞桿17之 間的任何摩擦力而移動(dòng)的凈力。
當(dāng)出口處的壓力下降時(shí)，如圖lk所示，活塞12被向上推動(dòng)至第二開啟位置，因?yàn)槭┘又粱钊?2的力將小于由于作用于桿17端部的較小 區(qū)域上的、入口 11處的較高壓力而引起的向上的力?；钊?2將被向上 推動(dòng)，從而使活塞桿17的下部移動(dòng)而脫離與下0形環(huán)21的接觸。因?yàn)?桿17和第二孔16之間的公差將不是精確的，在壓力下的流體將流過入 口 11、端口 19和通道18進(jìn)入出口 22。當(dāng)出口處的壓力充分增加后， 活塞12上的向下的力將超過桿17端部上的向上的力，于是活塞12將 返回至圖la中的第一位置。
在如圖l匸所示的第三位置，例如由于閥IO被有意地移出分配器， 或由于泄漏或其他原因，第一孔13中的壓力被完全釋放，或降低至大 氣壓力或周圍環(huán)境壓力。在這種情況下，入口 11處的壓力將向上推動(dòng) 活塞12，直到活塞12接合簧環(huán)15,并且端口 19處在上0形環(huán)密封件 20之上。于是，在壓力下的流體不能從入口 ll傳遞至出口 22，因此閥 IO處于安全狀態(tài)。
在氣體容器包括在壓力下的流體源的情況下，岡IO也可以用于再 充填氣體容器。如圖li所示，施加至出口 22的再充填壓力將活塞12 向下推動(dòng)，直到活塞12到達(dá)第四位置一一在這一實(shí)施例中，直到活塞 接合孔13的端部14時(shí)。通道18和端口 19提供流體連接，允許在壓力 下的流體從出口 22傳遞至入口 11。當(dāng)從出口 22釋放壓力時(shí)，活塞12 將被向上推動(dòng)，直到它到達(dá)圖l[中所示的位置?？商娲兀皇峭耆?使用再充填壓力將活塞12推至第四位置，而是可使用諸如推桿之類的 適合的物理機(jī)構(gòu)在岡與再充填壓力源接合時(shí)將活塞12移動(dòng)至第四位 置，并在閥10與再充填壓力源斷開時(shí)，允許活塞12返回至圖1l中所 示的第三位置。如果希望活塞12不一定接觸端面14，第四位置可以通 過諸如孔內(nèi)的簧環(huán)之類的某種其他的止動(dòng)器來限定。
明顯的是，在岡中可以設(shè)置任何其他適合構(gòu)造的通道，以允許入口 ll和出口之間有連接。圖2示出了替代性的活塞12，和桿17'，其中 桿17，除通孔24以外是實(shí)心的，并且桿17，足夠長使得其總是與下O 形環(huán)21形成密封接觸。活塞12，的移動(dòng)導(dǎo)致通孔24開啟和關(guān)閉將流 體供給至與孔13流體連通的出口 22'的供給通道25。
當(dāng)閥10、 10，連接至待被供給以加壓流體的諸如分配器之類的裝 置時(shí)，明顯的是，活塞12將位于如圖1^_所示的第三位置。為了使閥10允許在壓力下的流體從入口 11傳遞至孔13的出口，需要某物理元 件來初始地將活塞12移動(dòng)至第二位置。在圖2的實(shí)施例中， 一推桿26 作為一裝置上的連接器27的一部分被提供，閥10經(jīng)由螺紋連接件28 連接到該裝置上。隨著閥10被獰至螺紋連接件28上，推桿23將與活 塞12接觸，并將活塞12從圖l二的關(guān)閉位置移開，從而允許壓力從入 口11傳遞至孔13。 一旦所述裝置內(nèi)的壓力，并且因此孔13處的壓力， 充分升高，活塞12將移動(dòng)至第一、平衡位置，并隨后響應(yīng)于孔13處的 壓力變化，如上所述地運(yùn)作。如果閥10并不旨在能夠允許進(jìn)行壓力源的再充填，那么該閥可以 被配置為使得活塞12不能移動(dòng)至如圖l丄所示的第四位置。這可以例如 通過以下方式實(shí)現(xiàn)選擇桿17的長度使得其不能延伸超過下0形環(huán)21， 或通過以孔13的端部14的位置限制活塞12的行程范圍，或者通過提 供另一簧環(huán)，或者其他方式。明顯的是，閥10可以用于任何適合的應(yīng)用，在該應(yīng)用中需要從處 于較高壓力的源向處于較低壓力的裝置或容積供給在壓力下的流體。所 述源可以是貯存在壓力下的流體的容器，諸如氣體瓶，或壓力管線，或 泵，或任何其他適合的源。所述閥的構(gòu)造是簡(jiǎn)單的，不需要偏壓或控制 裝置，并且活塞12和桿17的相對(duì)尺寸可以根據(jù)期望的源壓力和出口壓 力選擇。閥10適合于小型化，且制造起來簡(jiǎn)單。現(xiàn)在將參考圖3到7描述所述閥的示例性應(yīng)用。 一分配器被示為 30，在這一實(shí)施例中包括噴霧器，該噴霧器可操作使得該分配器的內(nèi)容 物以噴霧(mist)、噴霧狀物或泡沫的形式噴出，但該分配器根據(jù)需要 可以是任何其他類型的分配器。分配器30包括用于貯存待分配的液體 的容器31,該容器31由該容器31上端的帽32封閉。連接部33被布 置在容器31的下部，以接收氣壓源，如下文更詳細(xì)討論的。所述帽32 具有噴嘴34^和延伸進(jìn)入容器31的體部的汲取管(dip tube) 3化。提 供了一按鈕35，該按鈕在被按壓時(shí)將汲取管34^連接至噴嘴34生，使得 液體被容器31中的壓力從容器31推動(dòng)穿過汲取管34^并穿過噴嘴 而被推出。連接部33包括帶有內(nèi)部密封件37的大體圓柱形的體部36。排放 口 38將連接部33連接至容器31的內(nèi)部。推桿39向下延伸進(jìn)入體部36以接合閥10，如下所述。為向容器31提供在壓力下的流體，提供一壓力源40。該壓力源40 包括壓力瓶41和調(diào)節(jié)器42,該調(diào)節(jié)器42包括一如上所述的閥10，所 述活塞12具有密封件12^并可在壓力源40的端部40[中移動(dòng)。在調(diào)節(jié) 器42中，螺紋螺釘43為活塞12之下的容積提供到大氣的連^"。在這 一實(shí)施例中，該螺紋螺釘43還防止活塞12移動(dòng)至第四位置，作為防止 或阻礙壓力瓶41在未使用狀態(tài)時(shí)排放的安全措施。當(dāng)壓力瓶41包含在 壓力下的流體并且壓力源40未連接至連接部33時(shí)，閥IO處在如圖lg 所示的第三位置。通過將壓力源40插入直到其經(jīng)過密封件37，如圖4所示將壓力源 40引入連接部33。進(jìn)一步推動(dòng)該壓力源使活塞12與推桿39接觸。如 上所述，這驅(qū)使活塞12遠(yuǎn)離第三位置，并進(jìn)入第二位置，如圖5所示。 在壓力下的流體從閥10穿過排放口 38被供給到容器31中。當(dāng)容器31 達(dá)到適合的壓力時(shí)——該適合的壓力如像上文所討論的通過選擇活塞 12和活塞桿17的尺寸而設(shè)置的，活塞12將移動(dòng)至第一、平衡位置， 如圖6所示。雖然壓力源40和連接部33被示為位于容器31的大體中央處，并 被容納在容器31的下部中，但是分配器可以設(shè)有以任何適合方式定位 和連接的壓力源和容器。明顯的是，當(dāng)按壓按鈕35以從容器31分配液體時(shí)，容器31內(nèi)的 壓力將下降。相應(yīng)地，活塞12將被向上推動(dòng)，并且在壓力下的流體將 被供給到容器31中，直到再次達(dá)到平衡壓力。當(dāng)需要再充填壓力瓶41時(shí)，將螺紋螺釘43移去，或充分?jǐn)Q出，以 允許活塞12移動(dòng)至第四位置。接著，閥10可以與適合的再充填噴嘴 44接合，該噴嘴44將活塞12推動(dòng)至第四位置，如圖7所示。壓力從 噴嘴44的通道45穿過孔18和出口 19被供給到壓力瓶41中。當(dāng)需要 再充填容器31時(shí)，可以將帽32或連接部33移去以允許將液體引入容 器31，并接著將其以適合的液密密封件和壓力密封件封閉?？商娲?， 如果適合，可以在插入壓力源40之前，將待分配的液體通過排放口 38 引入容器31。明顯的是，所述分配器的優(yōu)點(diǎn)在于，它使得可以提供如下的噴霧器或分配器該噴霧器或分配器能夠被再充填以待分配的液體和壓縮氣 體。因此，這提供了優(yōu)于已知噴霧器的相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，在已知噴霧器的 情況下， 一旦內(nèi)容物被排空，必須將整個(gè)容器丟棄，從而導(dǎo)致資源的大 量浪費(fèi)。所述分配器是有利的還在于，閥10的使用允許氮或二氧化碳被可 靠地使用。氮或二氧化碳不會(huì)具有已知壓縮氣體的環(huán)境損害效應(yīng)，并且 生產(chǎn)和分配起來比較廉價(jià)。氮和二氧化碳還是惰性的，相對(duì)廉價(jià)，并且 不會(huì)具有與已知的易燃?jí)嚎s氣體相關(guān)的危險(xiǎn)性。例如，為在容器內(nèi)提供 約75-250 psi的壓力，壓力源可以包含處于約4000 psi的壓力的液態(tài) 氮。將會(huì)選擇活塞和桿的面積，使得當(dāng)這些壓力分別被施加至閥10的 出口和入口時(shí)，閥元件移動(dòng)至其第一、平衡位置。lcc的液態(tài)氮在70C 將提供696. 5 cc的氣體a因此，具有12 cc的容積的壓力源將提供用 于分配器的約10次排放的壓縮氣體。明顯的是，包括壓力瓶和岡10的壓力源可以單獨(dú)使用，用于任何 適合的功能。在本說明書和權(quán)利要求書中使用時(shí)，術(shù)語"包括(comprise)"和 "包括(comprising)"及其變體意為包含所指定的特征、步驟或完整 物。這些術(shù)語不應(yīng)被解釋為排除其他特征、步驟或部件的存在。在前述描述或下述權(quán)利要求或附圖中公開的、以其特定形式或通過 實(shí)現(xiàn)所公開的功能的裝置表達(dá)的特征，或用于獲得所公開的結(jié)果的方法 或工藝，在適當(dāng)時(shí)，可以單獨(dú)地，或以這些特征的任何組合的方式，用 于以本發(fā)明的多種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種包括入口和出口的閥，該閥具有可在第一平衡位置和第二開啟位置之間移動(dòng)的閥元件，其中當(dāng)所述閥元件位于所述第一位置時(shí)，所述入口和出口不流體連通，當(dāng)所述閥元件位于所述第二位置時(shí)，所述入口和出口流體連通，并且其中所述閥元件響應(yīng)于所述入口和出口處的壓力而可在所述第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的閥，其中所述閥元件包括一活塞，該活 塞具有響應(yīng)于所述出口處的壓力的第一表面區(qū)域，以及響應(yīng)于所述入口 處的壓力的較小的第二表面區(qū)域，其中所述活塞響應(yīng)于所述第一和第二 表面區(qū)域上的凈力而可移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中所述活塞可在與所述出口流體 連通的第一孔中移動(dòng)，并且所述第二表面區(qū)域設(shè)置在一桿上，該桿附接 至所述活塞并且可在與所述入口流體連通的第二孔中移動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥，其中一通孔被設(shè)置在所述桿中，并 且上密封件和下密封件被設(shè)置來在所述桿和所述第二孔之間提供滑動(dòng) 密封。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥，其中在所述第二位置，所述桿的端 部位于所述上密封件和下密封件之間，使得流體能夠繞所述桿經(jīng)過所述 下密封件，并進(jìn)入所述通孔。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥，其中所述閥元件響應(yīng)于 所述入口和出口處的壓力而可移動(dòng)至第三位置，其中所述入口和出口不流體連通o
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥，其中所述閥元件可移動(dòng) 至第四位置，以允許流體從所述出口流至所述入口。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥，其中所述閥元件僅響應(yīng) 于所述入口和出口處的壓力而在所述第一位置和所述第二位置之間移 動(dòng)，且不存在偏壓元件或控制元件來在所述第一和第二位置之間移動(dòng)所 述閥元件。
9. 一種基本如本說明書中所述和/或參照附圖所述的閥。
10. —種分配器，包括容器以及從所述容器釋放在壓力下的液體的 噴嘴，該分配器進(jìn)一步包括向所述容器供給在壓力下的流體的壓力源，該壓力源和容器通過根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分配器，其中所述壓力源可可釋放地連接至所述容器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的分配器，其中所述壓力源包括所述岡 和一壓力瓶。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的分配器，在權(quán)利要求12間接依賴于權(quán) 利要求5的情況下，其中所述容器具有一連接部，以接合所述壓力源， 該連接部具有一推桿，以在一壓力源與所述容器接合時(shí)，將所述閥元件 從所述第三位置推至所述第二位置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的分配器，其中所述噴嘴 可連接至一延伸進(jìn)入所述容器的管，以允許從所述容器分配液體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的分配器，其中所述液體 以噴霧狀物、射流或泡沫中的一種的形式分配。
16. —種基本如本說明書中所述和/或如附圖中所示的分配器。
17. 在本說明書中和/或在附圖中公開的任何新穎特征或特征組合。
全文摘要
一種包括入口和出口的閥，該閥具有可在第一平衡位置和第二開啟位置之間移動(dòng)的閥元件，其中當(dāng)該閥元件位于第一位置時(shí)，所述入口和出口不流體連通，當(dāng)該閥元件位于第二位置時(shí)，所述入口和出口流體連通，并且其中所述閥元件響應(yīng)于所述入口和出口處的壓力而可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
文檔編號(hào)F16K15/04GK101678946SQ200880018208
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者約翰·梅林·柯普斯登-布魯斯 申請(qǐng)人:約翰·梅林·柯普斯登-布魯斯