具有密封球的電致動閥的制作方法
【專利摘要】提供了一種包括外殼（202）的閥（201），外殼（202）包括流體進口（332）和流體出口（204）。閥（201）還包括構造成在被激勵時振動的一個或多個振動元件（409）。閥（201）還包括放大板（410），放大板（410）包括流體通道（412）以及與流體進口（332）流體連通的一個或多個壓力平衡孔口（413），接觸一個或多個振動元件（409）。密封球（407）位于流體進口（332）與流體通道（412）之間。
【專利說明】具有密封球的電致動閥
【技術領域】
[0001 ] 下述實施例涉及閥，并且更具體地但并非排他地涉及具有密封球的電致動閥。
【背景技術】
[0002]流體運送設備正在變得日益普遍，并且對便攜且容易使用的流體運送設備的需求增加。便攜式流體運送設備正在被用于諸如家庭護理、護理點測試、燃料電池、香水分配器等應用。為了使便攜式流體運送設備是有效且高效的，其應是輕質的，在尺寸方面小，消耗最小的功率，并且制造起來是成本有效的。在許多應用中，同樣重要的是流體運送設備提供準確且一致的流體分布。因此，有必要在流體運送設備中包括高效的流體閥。在許多方面，流體閥表征了設備的效率。
[0003]嘗試滿足以上標準的便攜式閥的一個解決方案是微型電磁閥。然而，微型電磁閥不如原來預期的那樣有效。電磁閥在尺寸以及功率消耗兩方面受到限制。為了獲得足夠的性能，電磁閥通常消耗相當大的功率量。在某些情況下，當使用電池作為電源時，電磁閥的功率消耗是不可接受的。
[0004]另一解決方案是使用電致動的壓電閥。某些壓電閥使用閉合臂進行操作，該閉合臂在壓電元件被去激活時密封抵靠密封臺肩。這些閥通常要求相當大的空間量以進行操作，并且可能并不總是提供適當的解決方案，因為其在與可能在孔周圍干燥的液體一起使用時經受堵塞。然而，在本領域中還已知提供密封球，其密封抵靠密封臺肩。
[0005]例如，表面上被轉讓給本 申請人:并被通過引用結合到本文中的國際專利申請公開W0/2009/106233公開了一種具有密封球的電致動閥。該閥包括振動元件以及與振動元件接觸的放大板。
[0006]圖1示出了與’ 233申請的圖3中所示的閥類似的現有技術閥10的簡化剖面圖?，F有技術閥10包括外殼11，其被分成第一部分Ila和第二部分lib。第一部分Ila包括流體進口 12，而第二部分Ilb包括流體出口 13。如可以認識到的，流體進口 12可以適合于從加壓流體源(未示出)接收加壓流體。此外，流體出口 13可以設置成向期望部件(未示出)輸送流體。因此，閥10被設計成控制加壓流體從流體進口 12至流體出口 13的流動。
[0007]現有技術閥10也被示為具有電觸點14。電觸點14與電極15接觸以向振動元件16供應電力。振動元件16可以包括壓電材料，如在’233申請中所解釋的。振動元件16能夠在被激勵時即在被暴露于電場或電勢時振動。壓電材料在本領域中是已知的，并且常常利用它們在被交變場激勵時的物理特性。如果交變電場被施加于壓電兀件，則兀件16在電場的頻率下改變尺寸。因此，振動元件16將電能轉換成機械能。閥10還包括放大板17。放大板17可以將由振動元件16產生的振動放大并傳遞至密封球18。放大板17還限定流體通道19，流體可以流過該流體通道19。作用在放大板17上的流體被兩個密封構件20a、20b阻止到達振動元件16。
[0008]密封球18尺寸和形狀被確定為與流體通道19形成基本流體不透密封以防止流體流動。如在’ 233申請中所解釋的，流體室21中的流體的壓力提供抵抗密封球18的偏置力。為了允許流體流過閥10，振動元件16被激勵且引起其振動。該振動被傳遞且可能被放大板17放大。放大板17的振動克服了迫使密封球18密封抵靠流體通道19的流體壓力，從而允許流體在進口 12與出口 13之間流動。
[0009]雖然現有技術閥10提供了用于相對低流量操作的適當控制，但如可以認識到的，流體的壓力作用在放大板17的單側上。更具體地，流體的壓力跨越板17的直徑D作用在被暴露于進口壓力室21的放大板17的進口側上。直徑D基本完全跨越進口壓力室21延伸。因此，流體的壓力趨向于對放大板17的振動進行阻尼。雖然該流體阻尼對于某些流體壓力而言可能不是顯著的，但隨著流體壓力增加，使放大板17以預定振幅振動所需的功率也增加。結果，高壓應用可能要求過大的功率量。
[0010]下述實施例克服了這個及其他問題并實現了技術的進步。該實施例提供了具有一個或多個壓力平衡孔口的放大板。該孔口允許進口處的流體作用在放大板的至少一部分的兩側。該孔口能夠有利地減小在單側被暴露于加壓流體的放大板的截面面積。在流體作用在放大板的兩側的情況下，放大板的流體阻尼被顯著減小。

【發(fā)明內容】

[0011]根據實施例，提供了一種設備。該設備包括外殼，外殼包括流體進口和流體出口。根據實施例，提供了構造成在被激勵時振動的一個或多個振動元件。根據實施例，所述設備還包括放大板，該放大板包括流體通道以及與流體進口流體連通的一個或多個壓力平衡孔口，接觸所述一個或多個振動元件。根據實施例，所述設備還包括位于流體進口與流體通道之間的密封球。
[0012]根據實施例，提供了一種形成閥的方法，閥包括具有流體進口和流體出口的外殼。該方法包括步驟:將一個或多個振動元件放置在閥外殼中并將包括流體通道以及與流體進口流體連通的一個或多個壓力平衡孔口的放大板放置成接觸一個或多個振動元件。該方法還包括步驟:在流體進口與形成于放大板中的流體通道之間放置密封球。
[0013]方面
根據一方面，一種設備包括:
外殼，外殼包括流體進口和流體出口 ；
一個或多個振動元件，一個或多個振動元件構造成在被激勵時振動；
放大板，放大板包括流體通道以及與流體進口流體連通的一個或多個壓力平衡孔口，接觸所述一個或多個振動該元件；以及
密封球，密封球位于流體進口與流體通道之間。
[0014]優(yōu)選地，所述設備還包括第一密封構件，第一密封構件在放大板與外殼之間形成基本流體不透密封。
[0015]優(yōu)選地，所述設備還包括第二密封構件，第二密封構件包括內密封唇和外密封唇，內密封唇在外殼與放大板之間在接近流體通道處形成基本流體不透密封，外密封唇在外殼與放大板之間在徑向地遠離流體通道處形成基本流體不透密封。
[0016]優(yōu)選地，所述設備還包括密封球定位器，密封球定位器被聯(lián)接到外殼并限制密封球相對于流體通道的徑向移動。
[0017]優(yōu)選地，所述設備還包括電路，電路接觸振動元件并構造成激勵振動元件。[0018]優(yōu)選地，所述壓力平衡孔口允許流體進口處的加壓流體作用在放大板的至少一部分的第一側和第二側。
[0019]優(yōu)選地，所述密封球的尺寸和形狀被確定為與流體通道形成基本流體不透密封。
[0020]根據另一方面，形成包括具有流體進口和流體出口的外殼的閥的方法包括步驟: 將一個或多個振動兀件放置在閥外殼中；
將放大板放置成接觸所述一個或多個振動元件，放大板包括流體通道以及與流體進口流體連通的一個或多個壓力平衡孔口 ；以及
將密封球放置在流體進口與形成于放大板中的流體通道之間。
[0021]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:使用第一密封構件在放大板與外殼之間形成基本流體不透密封。
[0022]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:用第二密封構件的內唇在外殼與放大板之間在接近流體通道處形成基本流體不透密封并用第二密封構件的外唇在外殼與放大板之間在徑向地遠離流體通道處形成基本流體不透密封。
[0023]優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:將密封球定位器聯(lián)接到外殼以限制密封球相對于流體通道的徑向移動。
[0024]優(yōu)選地,所述方法還包括步驟:使一個或多個振動元件與電路接觸，電路構造成激勵振動元件。
[0025]優(yōu)選地，所述壓力平衡孔口允許流體進口處的加壓流體作用在放大板的至少一部分的第一側和第二側。
[0026]優(yōu)選地，所述密封球的尺寸和形狀被確定為與流體通道形成基本流體不透密封。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]現在將以示例的方式參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1示出了現有技術閥的剖面圖。
[0028]圖2示出了根據實施例的閥組件。
[0029]圖3示出了根據實施例的閥組件的剖面圖。
[0030]圖4示出了根據實施例的閥組件的分解圖。
[0031]圖5示出了根據實施例的閥的一部分的放大剖面圖。
【具體實施方式】
[0032]圖2-5和隨后的說明描述了特定示例以教導本領域的技術人員如何實現和使用閥的實施例的最佳方式。出于教導發(fā)明原理的目的，已經簡化或省略了某些常規(guī)方面。本領域的技術人員將認識到落在本描述的范圍內的來自這些示例的變體。本領域的技術人員將認識到可以以各種方式將下述特征組合以形成本閥的多個變體。結果，下述實施例不限于下述特定示例，而是僅僅由權利要求及其等同物來限制。
[0033]圖2示出了根據實施例的閥組件200。所示的閥組件200包括四個單獨的閥20 la-201 d。然而，應認識到的是在不與其他閥組合的情況下可以單獨地提供閥20 la-201 d。例如，閥組件200可以包括單個閥。類似地，閥組件200可以包括多于或少于四個閥。因此，形成閥組件200的閥201的特定數目絕不應限制本實施例的范圍。[0034]根據實施例，閥組件200包括外殼202，其被示為包括第一部分202a和第二部分202b。第一部分202a構造成根據已知方法來聯(lián)接第二部分202b，包括但不限于粘合劑、焊接、銅焊、鍵合、機械緊固件、卡扣配合等。用來將第一部分202a和第二部分202b聯(lián)接在一起的特定方法絕不應限制本實施例的范圍。如可以認識到的，可以將兩個部分202a、202b分離以便組裝閥組件200的內部部件。
[0035]根據實施例，閥組件200還包括流體進口 203。雖然示出了單個流體進口 203，但閥組件200可以包括多個流體進口。例如，可以將閥組件200的每個閥201設置成控制不同類型的流體。在此類實施例中，可以為每種流體提供單獨的流體進口。流體進口 203被示為形成于第一部分202a中；然而，應認識到的是可以替代地在第二部分202b中形成流體進口 203。流體進口 203適合于聯(lián)接加壓流體源(未示出)。加壓流體可以包括液體、氣體或其組合。特定類型的流體絕不應限制當前描述的實施例的范圍?？梢詫⒘黧w進口 203直接聯(lián)接到加壓流體源，或者替代地，可以使用諸如流體軟管或其他管道之類的流體輸送設備將流體進口 203聯(lián)接到加壓流體源。閥組件200被設計成控制經由流體進口 203進入閥組件200并經由流體出口 204a-204d中的一個或多個離開閥組件200的來自加壓流體源的加壓流體流動。雖然流體進口 203和多個流體出口 204a-204d被示出從外殼202延伸，但應理解的是，在其他實施例中，流體進口 203和/或流體出口 204a-204d可以包括能夠接受流體配件的孔口。
[0036]閥組件200還包括電連接器205。提供電連接器205設置成將閥組件200電連接到外部電源(未示出)。外部電源可以包括電插座、電池或某種類型的計算機或控制器，其被設計成控制閥201a-201d中的一個或多個的致動。電連接器205可以簡單地提供到一個或多個閥201a-201d的電通信，或者替代地，電連接器205可以包括其自己的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)構造成確定閥201a-201d中的哪些來致動。例如，電連接器205可以基于已知總線協(xié)議來接收電信號，處理該電信號，并基于所接收的信號對閥201中的一個或多個進行致動。在這種情況下，電連接器205可以接收例如并行或串行總線信號。本領域的技術人員將易于認識到適合于對閥201a-201d進行致動的各種其他類型的連接和信號。電連接器205所使用的特定構造對于本實施例的目的而言并不是重要的，并且絕不應限制本實施例的范圍。
[0037]圖3示出了根據實施例的閥組件200的剖面圖。該剖面圖是沿著圖2的線3_3截取的。如圖3中所示，流體進口 203與在外殼202的第一部分202a中形成的進口溝道303流體連通。雖然進口溝道303被示為在外殼202的第一部分202a中形成，但應認識到的是在其他實施例中，進口溝道303可以在第二部分202b中形成。進口溝道303提供閥組件200的流體進口 203與多個閥201a-201d之間的流體連通路徑。更具體地，進口溝道303提供閥組件200的流體進口 203與每個單獨閥的流體進口 332a-332d之間的流體連通路徑。如可以認識到的，在單個閥構造中，流體進口 203可以與流體進口 332相同，并且因此，如果需要的話可以將流體進口 203重新定位以省略流體溝道303。閥的流體進口 332a-332d提供進口溝道303與閥的進口壓力室331a-331d之間的流體連通路徑，這在圖5中更詳細地示出并在所附描述中進行討論。
[0038]同樣如圖3中所示，每個閥包括密封球定位器330。密封球定位器300可以被聯(lián)接到第一部分202a并向下延伸至流體室331中。密封球定位器330保持密封球407 (圖4)的相對位置。下面更詳細地討論密封球定位器330并在圖5中更詳細地示出密封球定位器330。
[0039]圖4示出了根據實施例的閥組件200的分解圖。隨后的描述參考用于單個閥201的閥元件，并且因此，在許多情況下省略了在數字后面的識別特定閥的字母以簡化該描述。然而，應認識到的是，閥組件200的多個閥201a-201d中的每一個可以具有基本相同的部件。
[0040]根據所示的實施例，流體進口 203包括流體聯(lián)接件403，流體聯(lián)接件403被可去除地聯(lián)接到閥組件200的第一部分202a。在其他實施例中，流體聯(lián)接件403可以包括第一部分202a的一體化部分。例如，流體聯(lián)接件403可以是可去除的以適應各種流體配件和壓力。
[0041]根據實施例，多個閥201中的每一個可以包括第一密封構件406、密封球407、電路408、一個或多個振動元件409、包括流體通道412的放大板410、以及第二密封元件411。
[0042]根據實施例，振動元件409能夠在被激勵時即在被暴露于電場或電勢時進行振動。根據圖4中所示的實施例,振動元件409包括正方形板。在所示的實施例中，每個閥201包括相對于流體通道412彼此相對地定位的兩個振動元件409。然而，應認識到的是，當然也可以設想其他形狀。例如，在其他實施例中，振動元件409可以包括基本圍繞形成于放大板410中的流體通道412的圓盤。此外，與每個閥201相關聯(lián)的振動元件409的數目可以改變。
[0043]根據實施例，振動元件409包括壓電材料，例如壓電陶瓷。然而，其他材料也是可能的，諸如電活性聚合物。壓電陶瓷以及電活性聚合物在本領域中是眾所周知的，并且常常利用它們在被交變場激勵時的物理特性。如果交變電場被施加于振動元件409，則元件409在電場的頻率下改變尺寸。因此，振動元件409可以有利地將電能轉換成機械能。如可以認識到的，如果以一個或多個振動元件409和相應的放大板410的組合諧振頻率來施加電場，則系統(tǒng)將更高效地振動。
[0044]在某些實施例中，振動元件409能夠在被用相對低的電壓激勵時振動。例如，在一個實施例中，可以使用例如約24伏的低DC電壓對振動元件409供電。本領域的技術人員將易于認識到如果實施了 DC電壓，則可能需要附加的電子裝置以產生交變信號。因此，這僅僅是一個示例，并且其他構造和電壓也在設想之中且在本實施例的范圍內。
[0045]根據實施例，振動元件409被電路408激勵，電路408與電連接器205進行電通信。電路408可以包括例如電子條帶、多個電導線或跡線、印刷電路板等。電路408的特定構造并不是重要的。然而，電路408應能夠在電連接器205與振動元件409中的一個或多個之間傳送電信號。
[0046]根據所示的實施例，電路408包括對應于每個振動元件409的一個或多個突片(tab)408a?？梢詫⑼黄?08a聯(lián)接到振動元件409。例如，可以通過軟焊、導電膏、導電粘合劑等將突片408a聯(lián)接到振動元件409。替代地，突片408a可以簡單地接觸振動元件409。根據實施例，突片408a可以為每個振動元件409提供一個或多個電接觸點。突片408a可以通過提供至少兩個電觸點來使得每個振動元件409能夠被單獨地激勵。例如，可以為一個電觸點提供電源，同時將另一個電觸點保持在參考電壓，例如接地。在包括用于每個閥401的兩個振動元件409的本實施例中，這可以使得能夠針對低流量應用而激勵一個振動元件409并針對要求增加振動的較高流量應用而激勵兩個振動元件409。另外，通過對信號(頻率和/或振幅)進行控制，在任一情況下，可以獲得成比例的流體控制。
[0047]替代地，放大板410可以包括導電材料或導電路徑，其允許電能從一個突片408a開始行進通過閥401的振動元件409中的一個，并且隨后通過放大板410，然后到達閥401的相對側上的相應振動元件409和突片408a，以使電路閉合。換言之，放大板401可以包括公共接地。根據本實施例，還可以將電路408聯(lián)接到放大板410?？梢允褂弥T如焊接、軟焊、導電粘合劑等已知方法將電路408聯(lián)接到放大板410。在電路408被聯(lián)接到放大板410的情況下，放大板410應至少部分地由導電材料形成。根據實施例，可以適合于閥401的導電材料的一個示例是不銹鋼。不銹鋼是導電的，并且對于很多種類的流體而言是相對耐腐蝕的。然而，取決于預期流體，可以將其他導電材料用于放大板410。應認識到的是，上述構造僅僅是用以將閥201的各種部件電聯(lián)接以激勵振動元件409的可能方式的示例。本領域的技術人員將易于認識到落在本實施例的范圍內的替代構造。
[0048]根據實施例，電路408構造成基于從電連接器205接收到的電信號來激勵與閥201中的一個或多個相關聯(lián)的一個或多個振動元件409。換言之，電路408可以每次激勵對應于單個閥201或多于一個閥201的振動元件409中的一個或多個。
[0049]根據實施例，振動元件409被聯(lián)接到放大板410。放大板410可以設置成將由振動元件409產生的振動進行放大。例如,放大的量可以基于放大板410在振動元件409之間延伸的距離(直徑)而變。具有平板力學的基本知識的那些人可以易于認識到在放大板410的徑向端部處產生的振動在流體通道412所處的放大板410的中心處被最大地放大。因此，根據被激勵的特定振動模式，中心處的放大一般作為振動元件409之間的距離(直徑)的函數而增加，或者替代地，在本實施例中，作為密封構件406、411之間的距離(直徑)的函數而增加。這在某些實施例中可能是有利的，因為可以使由振動元件409產生的振動最小化而同時保持足夠的振動振幅被施加到密封球407，密封球407大致位于放大板410的徑向中心處。在其它實施例中，放大板410可以不設置成對振動元件409產生的振動進行放大，而是可以簡單地將來自振動元件409的振動傳遞至密封球407。
[0050]在某些情況下，被輸送的流體可能會負面地影響振動元件409的壽命和/或性能。例如，流體可能會腐蝕振動元件409。因此，放大板410(其如上文所解釋的可以由不銹鋼形成)可以提供流體與振動元件409之間的分離。為了保證振動元件409不被暴露于流體，密封構件406、411可以設置成封鎖住流體并防止暴露于振動兀件409。雖然密封構件406、411可以提供適當的流體分離，以便將來自振動元件409的振動高效地傳送至密封球407，但密封構件406、411應優(yōu)選地由軟彈性體制成并且被放置在幾乎不存在軸向位移的區(qū)域(稱為節(jié)點的區(qū)域)中或者至少被放置在放大板410的位移最小的區(qū)域中。在一個示例性實施例中，密封構件包括橡膠。例如，第一密封構件406可以包括橡膠O形環(huán)。然而，在某些實施例中，第二密封構件411可以提供如下面更詳細地解釋的雙密封功能。
[0051]根據所示的實施例，每個閥401a_401b的各放大板410被示為聯(lián)接在一起而形成單個平板。應認識到的是，放大板410不需要包括單個平板，并且本示例絕不應限制本實施例的范圍。然而，在閥組件200包括多個閥的實施例中，將放大板410形成為單個平板可以提供更容易且更便宜的制造。如所示，該平板可以包括切口部分，諸如切口部分420，其能夠提供各放大板410之間的適當的振動分離，使得一個放大板410的振動不會負面地影響相鄰放大板410的振動。[0052]根據實施例，放大板410包括流體通道412。流體通道412提供流體進口 332與流體出口 204之間的流體連通。為了控制通過流體通道412的流體流動，密封球407的尺寸和形狀被確定為與流體通道412形成基本流體不透密封。因此，當振動元件409被去激勵時，流體的壓力作用在密封球407上而迫使密封球407抵靠流體通道412，從而形成基本流體不透密封。雖然未示出，但在某些實施例中，可以為流體通道412提供附加密封構件，諸如橡膠或塑料密封件以幫助用密封球407來形成基本流體不透密封。
[0053]除流體通道412之外，放大板410包括一個或多個壓力平衡孔口 413。在所示的實施例中，放大板410包括四個壓力平衡孔口 413。然而應認識到的是,放大板410可以包括任何數目的期望的壓力平衡孔口 413。下面更詳細地描述壓力平衡孔口 413。
[0054]圖5示出了組裝好的閥201的一部分的放大剖面圖。圖5是從圖3中所示的圓圈5截取的。圖5示出了具有被相互聯(lián)接的第一和第二部分202a、202b的閥201。如圖5中所示，第一密封構件406形成外殼202的第一部分202a與放大板410之間的基本流體不透密封。更具體地，第一密封構件406形成外殼202的第一部分202a與放大板410的第一側410之間的基本流體不透密封。在’233申請中公開的現有技術閥中，第一密封構件406連同放大板410 —起可基本限定進口壓力室431，導致進口 332處的加壓流體跨越基本整個直徑D (忽視流體通道412的面積)而作用。然而，如圖5中所示，多個壓力平衡孔口 413使流體室331在放大板410的至少一部分下面延伸。
[0055]因此，根據實施例，第二密封構件411包括內密封唇511和外密封唇512。此外，第二密封構件411在內和外密封唇之間延伸以幫助限定流體室331。應認識到的是，在替代實施例中，內密封唇511和外密封唇512可以由不同的密封構件形成。例如，內和外密封唇可以包括單獨的O形環(huán)密封。因此，外殼202的第二部分202b可以限定流體室331而不是密封室構件411的下側。
[0056]根據實施例，例如，外密封唇512形成放大板410與外殼202的第二部分202b之間的基本流體不透密封以防止流體到達振動元件409。更具體地，外密封唇512形成放大板410的第二側410b與第二部分202b之間的基本流體不透密封。外密封唇512形成徑向地遠離流體通道412的基本流體不透密封。在所示的實施例中，外密封唇512在遠離流體通道412約D/2的距離處形成密封。根據實施例，內密封唇511在接近流體通道412處與放大板410形成基本流體不透密封。更具體地，內密封唇511在接近流體通道412處與放大板410的第二側410b形成基本流體不透密封。根據實施例，內密封唇511在約d/2處形成密封。內密封唇511因此可以防止流體室331中的流體繞過密封球407。由于壓力平衡孔口 413的緣故，流體室331中的加壓流體被針對放大板410的至少一部分暴露于放大板410的第一側410a和第二側410b兩者。此暴露導致室331中的加壓流體被相對于放大板410基本平衡，除了流體通道與壓力平衡孔口 413的內邊界之間的距離以外，導致加壓流體作用在由直徑d限定的面積上以對振動振幅進行阻尼。如可以認識到的，加壓流體所作用的本實施例的直徑d遠小于現有技術閥的直徑D。密封唇511、512之間的作用在放大板410的第一側410a上的壓力和作用在第二側410b上的壓力是基本相等的。因此，與現有技術閥相比，對于本實施例而言，顯著減小了由于加壓流體而引起的振動阻尼。
[0057]根據實施例，密封球407位于流體進口 332與形成于放大板410中的流體通道412之間。如圖5中所示，密封球407被密封球定位器330保持成接近流體通道412。在’ 233申請中公開的現有技術閥中，不需要密封球定位器330，因為流體壓力迫使密封球進入流體通道，流體通道是放大板中的唯一孔口。然而，在本實施例中，流體壓力可能會迫使密封球407抵靠壓力平衡孔口 413中的一個而不是流體通道412。這可以導致閥401被留在打開狀態(tài)遠遠超過振動元件409的振動停止的時間。因此，密封球定位器330基本圍繞密封球407以將密封球407的移動限制成大體平行于流體通道412。另外，密封球定位器330可以防止密封球407在運輸、安裝、拆解等期間遠離流體通道412移動。如所示，密封球定位器330允許密封球407上升到放大板410之上并遠離放大板410。然而,密封球定位器330可以保持密封球的位置接近流體通道412，使得當振動元件409的振動停止并且因此放大板410的振動停止時，流體壓力將會迫使密封球407抵靠流體通道412。
[0058]在使用中，當對于特定閥201而言需要在閥出口 204處存在流體時，可以激勵閥201的一個或多個振動元件409。當振動元件409被激勵時，振動元件409開始振動。根據實施例，振動元件409在系統(tǒng)的諧振頻率下被激勵。此諧振頻率可以基于振動元件409和放大板410的諧振頻率，或者替代地，其可以基于整個閥401。優(yōu)選地，諧振頻率并不基于閥組件200的諧振頻率，從而防止其他放大板410中的振動。根據實施例，閥201可以包括用于參數設定的反饋。例如，參數設定可以調節(jié)頻率、流體流速等。另外，參數設定可以將閥201構造成由閥201的用戶來調節(jié)參數集。
[0059]由一個或多個振動元件409產生的振動被放大板410傳遞且優(yōu)選地被放大板410放大。由于放大板410振動，所以已經在放大板410上圍繞著流體通道412干燥的任何流體可能會從放大板410分離。這有利地防止流體通道412在不使用的時段期間堵塞。提供給放大板410的振動只須克服作用在密封球407上的加壓流體的力以導致密封球407與流體通道412之間的密封破壞，從而允許流體通過流體出口 204離開?？梢钥刂普駝拥念l率和/或振幅以便控制提供給密封球407的能量，這進而控制流體通過閥201的流動。如可以認識到的，隨著放大板410振動，加壓流體針對放大板410的至少一部分作用在放大板410的兩側上。具體地，在所示的實施例中，流體針對由D限定的面積減去由d限定的面積作用在放大板410的兩側上。有利地，顯著減小了由放大板410上的流體的壓力引起的振幅阻尼。
[0060]在去除提供給振動元件409的能量時，基本瞬時地，振動停止并且加壓流體再次迫使密封球407密封抵靠流體通道412以停止流體流動。由于密封球定位器330基本上限制了密封球407在振動時段期間徑向地遠離流體通道412的移動，所以顯著降低了密封球407密封抵靠壓力平衡孔口 413中的一個而不是流體通道412的風險。除了迫使密封球407抵靠流體通道412之外，流體壓力還迫使放大板410抵靠內密封唇511以進一步防止流體在放大板410與內密封唇511之間泄漏到流體出口 204中。
[0061]如所示，閥201最佳地限制流體暴露到流體出口 332、壓力室331和流體出口 204的。因此，僅有的暴露于流體的內部部件是密封球407、密封元件406、411以及放大板410。密封元件406、411有利地防止流體到達振動元件409。這不僅增加振動元件409的壽命，而且降低由于流體到達電路408而引起的電短路的機會。
[0062]閥201提供用于控制流體輸送的有效且高效的方法，尤其是對于流體壓力將阻止使用’ 233申請所公開的閥的情況。閥201能夠在不存在電力的情況下通過僅使用流體壓力來使密封球407密封抵靠流體通道412而防止流體流動。不同于某些現有技術閥，閥201不需要獨立的偏置設備來迫使密封球407抵靠流體通道412。
[0063]另外，當流體被輸送通過閥201時，閥201通過使用放大板207將振動放大來使功率消耗最小化。功率平衡孔口 413進一步減少功率消耗以減少施加在放大板410上的流體阻尼。閥201因此提供具有最小數目的零件的緊湊式低壓流體輸送設備。
[0064]以上實施例的詳細描述不是被本發(fā)明人設想在本描述的范圍內的所有實施例的排他性描述。事實上，本領域的技術人員將認識到可以將上述實施例的某些元件不同地組合或消除以產生其他實施例，并且此類其他實施例落在本描述的范圍和講授內容內。對于本領域的技術人員而言還將顯而易見的是可以整體地或部分地將上述實施例組合以產生在本描述的范圍和講授內容內的附加實施例。
[0065]因此，在本文中出于說明性目的描述了閥的特定實施例和用于閥的示例，在本描述的范圍內可以有各種等同修改，如本領域的技術人員將認識到的。在本文中提供的講授內容可以應用于其他閥，而不僅僅是上文所述和附圖所示的實施例。相應地，應根據以下權利要求來確定實施例的范圍。
【權利要求】
1.一種設備，包括: 外殼(202)，所述外殼(202)包括流體進口 (332)和流體出口(204)； 一個或多個振動元件(409)，所述一個或多個振動元件(409)構造成在被激勵時振動； 放大板(410)，所述放大板(410)包括流體通道(412)以及與所述流體進口(332)流體連通的一個或多個壓力平衡孔口(413)，接觸所述一個或多個振動元件(409);以及 密封球(407 )，所述密封球(407 )位于所述流體進口( 332 )與所述流體通道(412 )之間。
2.權利要求1的設備，還包括第一密封構件(406)，所述第一密封構件(406)在所述放大板(410)與所述外殼(202)之間形成基本流體不透密封。
3.權利要求1的設備，還包括第二密封構件(411)，所述第二密封構件(411)包括內密封唇(511)和外密封唇(512)，所述內密封唇(511)在所述外殼(202 )與所述放大板(410 )之間在接近所述流體通道(412)處形成基本不透流體密封，所述外密封唇(512)在所述外殼(202)與所述放大板(410)之間在徑向地遠離所述流體通道(412)處形成基本流體不透密封。
4.權利要求1的設備，還包括密封球定位器(330)，所述密封球定位器(330)被聯(lián)接到所述外殼(202)并限制所述密封球(407)相對于所述流體通道(412)的徑向移動。
5.權利要求1的設備，還包括電路(408)，所述電路(408)接觸所述振動元件(409)并構造成激勵所述振動元件(409 )。
6.權利要求1的設備，其中，所述壓力平衡孔口(413)允許所述流體進口(332)處的加壓流體作用在所述放大板(410)的至少一部分的第一側(410a)和第二側(410b)上。
7.權利要求1的設備，其中，所述密封球(407)的尺寸和形狀被確定為與所述流體通道(412)形成基本流體不透密封。
8.一種形成閥的方法，所述閥包括具有流體進口和流體出口的外殼，所述方法包括步驟: 將一個或多個振動兀件放置在所述閥外殼中； 將放大板放置成接觸所述一個或多個振動元件，所述放大板包括流體通道以及與所述流體進口流體連通的一個或多個壓力平衡孔口 ；以及 將密封球放置在所述流體進口與形成于所述放大板中的流體通道之間。
9.權利要求8的方法，還包括步驟:使用第一密封構件在所述放大板與所述外殼之間形成基本流體不透密封。
10.權利要求8的方法，還包括步驟:用第二密封構件的內唇在所述外殼與所述放大板之間在接近所述流體通道處形成基本流體不透密封并且用所述第二密封構件的外唇在所述外殼與所述放大板之間在徑向地遠離所述流體通道處形成基本流體不透密封。
11.權利要求8的方法，還包括步驟:將密封球定位器聯(lián)接到所述外殼以限制所述密封球相對于所述流體通道的徑向移動。
12.權利要求8的方法，還包括步驟:使所述一個或多個振動元件與電路接觸，所述電路構造成激勵所述振動元件。
13.權利要求8的方法，其中，所述壓力平衡孔口允許所述流體進口處的加壓流體作用在所述放大板的至少一部分的第一側和第二側上。
14.權利要求8的方法，其中，所述密封球的尺寸和形狀被確定為與所述流體通道形成基本流體 不透密封。
【文檔編號】F16K31/00GK103443514SQ201280008403
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年2月9日 優(yōu)先權日:2011年2月10日
【發(fā)明者】N.德佩拉斯 申請人:弗路德自動控制系統(tǒng)有限公司