CN101889163B - 弹性阀 - Google Patents

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Abstract

提供了一种生产阀的方法，其包括利用第一模具模制阀体、利用第二模具预加载阀体、在打开位置将密封部分模制到所述阀体上、以及释放所述预加载的阀体。当释放所述预加的载阀体时，所述密封部分进入闭合位置。当阀被使用时，所述密封部分在处于流体压力下时打开，并且在所述压力被释放时闭合。

Description

弹性阀
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年10月8日提交的、名称为“弹性阀以及制造该弹性阀的装置和方法”的美国临时专利申请No.60/978,377的优先权。
技术领域
本发明一般地涉及阀，并且特别涉及制造瓣阀的方法，以便在阀的模制期间形成阀的开口并且在打开位置形成阀的开口。
背景技术
可以使用软塑料、例如硅酮或者热塑性弹性体制造瓣阀。传统地，为了制造所述阀，模制柔软的阀体，然后使阀体从模制工具中脱模。然后，对模制出的材料进行冲孔或切割，以形成X形开口。在模制工序后形成所述X形开口为制造瓣阀的工艺增加了额外的步骤，并且因此增加了制造所述阀的成本。
以前，没有实践过在阀体的模制工序期间在阀体上形成所述X形开口，因为在模制工序期间通过工具形成的开口可能太大而不允许阀的有效密封。当制造瓣阀或者具有瓣阀作用的部件时，重要的是，密封瓣或唇在打开之后可以紧靠在一起，而不需要在密封区域显著地压缩。
因此，存在对制造瓣阀的持续、不断发展的需求，以使得可以在模制工序期间并且在打开位置制造所述阀的开口。另外，存在对这样的具有开口的瓣阀的需求，所述开口在处于流体压力下时分开，并且在流体压力被释放时闭合，以密封开口防止流动。
发明内容
为此，根据本发明的一个方面，提出一种生产阀的方法，其包括：
在打开位置模制阀；
利用基本上刚性的骨架将所述阀翻转到闭合位置；以及
将所述基本上刚性的骨架附着到所述阀上，其中所述基本上刚性的骨架将所述阀保持在闭合位置。
附图说明
当结合附图考虑时，本发明的目的、特征和伴随的优点的不同实例变得十分清楚，因为其变得更易于理解，其中：
图1是根据本发明的阀的横截面；
图2是根据本发明具有大的密封表面区域的阀密封唇结构的横截面；
图3是根据本发明结合有阱/拉链功能的阀密封唇结构的横截面；
图4是根据本发明结合有定向阀功能/定向流动的阀密封唇结构的横截面；
图5是根据本发明结合有基本上刚性材料的阀密封唇结构的横截面；
图6是根据本发明在打开的阀位置模制的阀的横截面；
图7是根据本发明被翻转或者弯曲到闭合的阀位置的阀的横截面；
图8是根据本发明在打开的阀位置模制的阀的侧视图；
图9是根据本发明被翻转或者弯曲到闭合的阀位置的阀的透视图；
图10是根据本发明基本上刚性的骨架材料；
图11是根据本发明预加载的基本上刚性的骨架材料；
图12是根据本发明处于闭合位置的模制的阀的俯视图；
图13是根据本发明处于闭合位置的模制的阀的侧视图；
图14是根据本发明的定向流动阀的俯视图；
图15是根据本发明的定向流动阀的侧视图；
图16是根据本发明由不相容的材料制成的打开的阀的侧视图；
图17是根据本发明用于模制阀的型芯的侧视图；
图18是根据本发明用于模制具有模制阀体的阀的型芯的侧视图；
图19是根据本发明的模制阀体的侧视图；
图20是根据本发明的模制阀体和第二型芯的侧视图；
图21是根据本发明进入模制阀体中的第二型芯的侧视图；
图22是根据本发明位于模制阀体中的第二型芯的侧视图；
图23是根据本发明的模制阀体的第二型芯弯曲或者预加载部分的侧视图；
图24是根据本发明位于预加载模制阀体中并且模制密封部分的第二型芯的侧视图；
图25是根据本发明的预加载模制阀体和密封部分的侧视图；
图26是根据本发明脱模的阀体和处于闭合位置的密封部分的侧视图；
图27是模制阀体和在压力下处于闭合位置的密封部分的侧视图；
图28是根据本发明的模制阀体和在压力下处于部分打开位置的密封部分的侧视图；
图29是根据本发明的模制阀体和在压力下处于完全打开位置的密封部分的侧视图；
图30是根据本发明的模制阀体和处于闭合位置的密封部分的侧视图；
图31是根据本发明的模制阀体和处于闭合位置的密封部分的侧视图；
图32是根据本发明的模制阀体和在压力下处于闭合位置的具有中心阀的密封部分的侧视图；
图33是根据本发明的模制阀体和在压力下处于部分打开位置的具有中心阀的密封部分的侧视图；
图34是根据本发明的模制阀体和在压力下处于完全打开位置的具有中心阀的密封部分的侧视图；
图35是根据本发明的模制阀体和处于闭合位置的具有中心阀的密封部分的侧视图；
图36是根据本发明的用于阀的构造的型芯的侧视图；
图37是根据本发明其上具有模制的基本上刚性的阀骨架的用于阀结构的型芯的侧视图；
图38是根据本发明基本上刚性的阀骨架从其上部分脱模的用于阀结构的型芯的侧视图；
图39是根据本发明基本上刚性的阀骨架从其上完全脱模的用于阀结构的型芯的侧视图；
图40是根据本发明模制的基本上刚性的阀骨架的侧视图；
图41是根据本发明进入模制的基本上刚性的阀骨架中的第二型芯的侧视图；
图42是根据本发明的模制的基本上刚性的阀骨架中的第二型芯的侧视图；
图43是根据本发明的模制的基本上刚性的阀骨架的第二型芯弯曲或者预加载部分的侧视图；
图44是根据本发明在其上具有预加载的模制的基本上刚性的阀骨架的第二型芯和模制在其上的密封部分的侧视图；
图45是根据本发明的预加载的模制的基本上刚性的阀骨架和密封部分的侧视图；
图46是根据本发明的部分预加载的模制的基本上刚性的阀骨架和密封部分的侧视图；
图47是根据本发明的脱模的基本上刚性的阀骨架和处于闭合位置的密封部分的侧视图；
图48是根据本发明处于打开位置的阀的横截面；
图49是根据本发明处于打开位置的阀和基本上刚性的骨架的横截面；
图50是根据本发明接近打开位置的阀的基本上刚性的骨架的横截面；
图51是根据本发明闭合阀的基本上刚性的骨架的横截面；
图52是根据本发明闭合阀的基本上刚性的骨架的横截面；
图53是根据本发明闭合阀的基本上刚性的骨架的横截面；
图54是根据本发明闭合阀的基本上刚性的骨架的横截面；
图55是根据本发明将阀保持在闭合位置的基本上刚性的骨架的横截面；
图56是其中密封部分已经闭合的阀的侧视图；以及
图57是其中已经在闭合位置利用基本上刚性的材料对密封部分包覆模制的阀的侧视图。
具体实施方式
虽然本发明易受附图中示出并且在本文的具体实施例中详细描述的不同形式的实施例的影响，但是应当理解，这里所公开的内容将被认为是本发明原理的示例。其并非用于将发明局限于所示出的具体实施例。
本发明的实施例包括具有开口的瓣阀，所述瓣阀当处于流体压力下时可以分开，并且当解除流体压力时可以闭合，以密封所述开口，从而防止流体流动。进一步的实施例包括制造瓣阀的方法，以使得在模制工序期间可以在处于打开位置的同时制造阀的开口。
根据本发明的阀可以是弹性单向阀，其例如可以被用于分配家用、化妆和个人护理液体、洗涤剂或者凝胶剂，或者例如可以被用于医疗和工业流体传送应用。根据本发明的阀可以由软塑料、例如硅酮或者热塑性弹性体制造。
根据本发明的阀可以里朝外地模制并且然后翻转，以便在完成模制之后实现其功能。为了实现所述模制，可以使用翻转所述阀的模制组件，以支承并保持阀的新几何形状，并且一旦被翻转便确保阀处于其工作位置的几何形状。在优选实施例中，在将阀翻转到其工作位置之后，可以利用基本上刚性材料包覆模制(overmold)所述阀，以将阀锁定在其工作位置。可以在阀仍然处于第一模具中时包覆模制所述阀。
根据本发明的该实施例，可以利用处于打开位置的阀开口的瓣模制阀。图6是处于打开阀位置的阀10的横截面，并且图8是处于打开位置的阀的侧视图。通过在打开位置模制阀，在模制工序期间可以构造阀开口的瓣，以当它们处于闭合位置时密封以防止流体流动。此外，当在打开位置模制阀时，可以模制参见图2-4可以看出和描述的密封结构。
瓣的密封边界可以被构造成是平坦的。在替换实施例中，瓣的密封边界可以具有互补的形状，以当瓣处于闭合位置时进一步增强瓣之间的密封。图1是根据本发明的阀10的横截面，其具有处于闭合位置的密封唇11。如可以在图2-4中看到，可以形成阀密封唇结构，以增大密封区域的表面(图2)，以能够具有阱/拉链的功能(图3)或者能够实现定向阀功能流动(图4)。当能够具有如图3所示的阱/拉链功能时，则进一步增强阀的密封效果。
在如图2所示的本发明的实施例中，可以这样模制瓣，以使得密封区域的表面区域具有比阀本体的厚度更大的厚度。瓣的增加的厚度可以加强阀的密封功能，以获得独特的阀，所述独特的阀例如具有较大的密封接触区域，或者具有用于预定的流动图案或者特定阱特征的特定设计。所述增加的厚度还可以允许通过在阀的上游或者下游侧的密封区域中增加材料来调整至打开阀所需的流体力。
在如图3所示的本发明的实施例中，阀的密封瓣可以具有在密封区域中互锁的凹槽或者突起。所述互锁产生密封阱，以增强阀的密封特征。
在打开位置模制出阀之后，可以将阀翻转或弯曲到闭合阀位置，以能够闭合阀瓣的密封结构。图7是翻转或弯曲到闭合阀位置的阀10的横截面，图10是处于闭合位置的阀的透视图。如图7所示，可以通过基本上刚性的骨架14将翻转的阀10保持在适当的位置，所述骨架14可以被模制或组装到阀上，以确保阀的正确运行。
图48-55示出了根据本发明的阀10的横截面，所述阀10首先处于打开位置，并且然后借助于基本上刚性的骨架14翻转阀10。如上所述，当阀处于打开位置时，可以在阀被闭合之前获得阀唇的不同密封结构。
或者，根据本发明的阀可以具有嵌入到阀中的锁定特征，例如卡扣。该实施例中的阀例如可以是一个部件或者多个部件。所述锁定特征可以有助于将阀从打开位置翻转到闭合位置，并且一旦被翻转则将阀可靠地保持在锁定位置。在一些实施例中，所述锁定特征可以是阀的材料。
在本发明的其它实施例中，可以借助于模制型芯和包覆模制沿功能性方向模制阀。参见图17，示出了用于阀结构的型芯20的侧视图。如图18所示，阀体22可以被模制到型芯20上。图19示出了从型芯上移除的模制阀体22。图20-22示出了进入模制阀体22中的第二型芯21。如图23所示，第二型芯21可以弯曲或者预加载基本上刚性的模制阀体22的一部分。参见图24，当第二模具21处于模制阀体22内部时可以模制密封部分24。
图25示出了在释放阀体的基本上刚性部件的被弯曲或者预加载部分之前的模制阀体和密封部分。在图26中，释放阀体的基本上刚性部件的被弯曲或者预加载部分并且阀处于闭合位置。
参见图27-31，示出了模制阀体和密封部分的侧视图。当密封部分处于压力下时，密封部分打开。当压力被释放时，密封部分返回到闭合位置。
图32-35中示出了模制阀体和密封部分的替换实施例。在该实施例中，密封部分包括具有阱特征的中心开口。如图32所示，密封部分始于闭合位置。当处于压力下时，密封部分打开，并且当释放压力时，密封部分返回到闭合位置。
当如上所述的包覆模制工艺结合到根据本发明的方法中时，可能发生包覆模制材料的收缩并且在阀中提供了额外的压缩和/或密封的附加优点。例如，可以使用模制塑料材料的二次喷射(注射)以加强阀体，从而确保所述阀保持在其工作结构。本领域的技术人员将了解，如果使用适当的材料来用于二次喷射，并且正确地计算二次喷射的材料的收缩量，则密封瓣可以单独满足该特征。类似地，如果通过二次模制的材料的收缩量来克服在第一次模制中分离密封瓣的钢部分或型芯的区域，则本领域的技术人员将了解，可能仅通过使用该工艺来实现阀开口的密封。
将阀固定在其密封位置的其它方法例如包括卡扣装配、模压或者使用粘结剂或者焊接技术将阀连接到支承框架上，所述支承框架例如为用于需要阀结构的不同产品中的后继组装的帽或挡圈。
在本发明的实施例中，利用型芯模制阀，所述型芯具有翻转的穹顶，其中当阀被翻转到其装配位置时形成阀部分的钢或型芯的角度被计算以适于密封。翻转的穹顶拱的位置使得可在闭合位置密封阀结构。
基本上刚性材料的支承肋可以模制到靠近密封瓣的区域上。所述支承肋可以增强阀的密封、打开和闭合。在替换实施例中，基本上刚性材料的支承结构或骨架可以模制到阀上，或者阀可以模制到基本上刚性的骨架上。所述支承骨架可以在使用时协助控制密封瓣和协助阀的功能。具体地说，即使当瓣的厚度薄时，支承骨架也可以确保阀的密封瓣返回到闭合位置。如果阀已经在翻转位置被模制，支承骨架还可以确保阀不会返回到其翻转位置。可以用于支承肋或支承骨架的基本上刚性的材料例如包括聚丙烯。
参见图10，示出了基本上刚性的骨架材料14。在本发明的实施例中，基本上刚性的骨架可以是基本上刚性的外壳。当应用基本上刚性的骨架或外壳时，如图11所示，在模制阀材料之前可以在模具中弯曲或者翻转所述基本上刚性的骨架。然后，可以模制阀材料，并且当从模具中脱出后，所述阀可以闭合。在将阀模制到所述基本上刚性的骨架上之后，骨架可以回到其初始模制位置并且当从模具中移除时产生成品的阀。
图36-47示出了其中阀被模制到基本上刚性的骨架上的本发明的实施例。图36是用于阀结构的型芯30的侧视图。在图37-39中，基本上刚性的骨架32被模制到型芯30上并且然后从型芯上移除。图40是在型芯上完成模制之后的基本上刚性的骨架32的侧视图。
如图41所示，第二型芯31可以进入基本上刚性的骨架32中。参见图42-43，当第二型芯31进入基本上刚性的骨架32中时，第二型芯31可以弯曲或者预加载所述基本上刚性的骨架32的一部分。在利用第二型芯弯曲或者预加载所述基本上刚性的骨架的一部分之后，可以将密封部分34模制到预加载的基本上刚性的骨架32和第二型芯31上，如图44所示。然后，可以将第二型芯从基本上刚性的骨架32和密封部分34上移除。
图45示出了在释放基本上刚性的骨架的预加载部分之前基本上刚性的骨架32和密封部分34的侧视图。在图46中，基本上刚性的骨架32的预加载部分被部分地释放，并且在图47中基本上刚性的骨架32的预加载部分被完全释放。当模制的骨架的基本上刚性部件被释放时，阀到达闭合位置。
可以改进支承骨架的弹性效果，以确保在模制柔性密封材料并且从而完成所述阀之后当释放预加载时所述支承骨架返回其模制位置。例如，可以通过将玻璃纤维或者其它增强填料添加到支承骨架中实现所述改进。
根据本发明的基本上刚性的骨架优选由如下材料制造，所述材料适于当例如利用LSR(液体硅橡胶)、天然橡胶或者任何其它必须烘焙或加热来固化的材料进行包覆模制时将包围骨架的热量和高温。基本上刚性的骨架可以在恶劣的环境中工作。
在本发明的实施例中，阀的密封瓣可以在打开位置模制，并且然后在二次模制之前在闭合位置成形。在所述实施例中，二次模制的基本上刚性的骨架可以使阀在从模具中脱模时停留在闭合位置。图12是处于闭合位置的带有基本上刚性的骨架的阀的俯视图，并且图13是处于闭合位置的带有支承阀的密封区域的基本上刚性的骨架的阀的侧视图。基本上刚性的骨架的支承有助于控制阀的打开和闭合功能并且还使得密封区域的壁厚更薄。
在一些实施例中，阀的流动方向可以为与当阀被翻转时阀的流动方向相同的方向。在其它实施例中，阀的流动方向可以为相反的方向。
本发明的实施例包括密封瓣，所述密封瓣在后侧、前侧和/或密封区域的内侧具有支承肋。所述支承肋可以赋予密封瓣以强度，以及通过允许使用与本领域技术人员公知的为得到所需密封效果而在阀中传统上需要的壁厚和材料量相比更薄的壁厚而将昂贵的密封和阀材料的使用减至最少。
根据本发明的阀可以由在模制工序中不结合(bond)的两种相异(异种)或不同材料模制而成。在这种实施例中，可以在两种材料的接触点中的至少一个中产生阀功能。根据阀的预期功能，来自流动方向的压力然后将使阀打开或者闭合。图5是具有密封区域的阀10的横截面，所述密封区域由基本上刚性的材料12和柔韧的弹性体、橡胶或硅酮基材料13组成。
参见图14，示出了阀结构的俯视图，其中在基本上刚性的骨架材料14的边缘和密封材料15之间形成密封区域。图15是图14中所示的阀结构的侧视图。基本上刚性的骨架的重叠的挡块14′可以形成定向阀，所述定向阀仅可以在一个方向上打开并且当流动反向时可以非常紧密地密封。在该实施例中，如图16所示，密封区域中的开口较大，其允许较大的流动体积。另外，当其它装置通过阀连接时，圆形密封特性提供了更好的密封特性。在本发明的该实施例中，优选地，在基本上刚性的骨架和密封材料之间具有多个附着点(未示出)。
在阀的密封特性不是非常重要的实施例中，可以仅使用基本上刚性的材料或者利用基本上刚性的材料和弹性材料的混合物制造阀。当使用基本上刚性的材料时，可以在阀中嵌入或内置锁定特征，以当被翻转到其密封位置时将阀结构保持在适当位置。所述阀可以例如用于与容器和关闭件连接，所述容器和关闭件以与阀结构相同的材料构造或与阀结构形成一件式材料结构。
还可以模制具有弹性特征的基本上刚性的骨架，例如，通过将玻璃纤维加强件添加到材料混合物(例如聚丙烯)中并且然后可以利用铰接材料(例如，无玻璃纤维加强件的聚丙烯)将预加载或者翻转的骨架结构包覆模制到例如翻转顶部中。这种工艺可以保持使用相同种类的材料，例如以用于再循环的目的。例如，还可以因为性能或者成本原因使用不同的材料组合。
本发明的实施例包含包括至少一种材料的阀，所述阀具有在打开位置模制的阀开口并且具有在打算使用阀之前能够使阀翻转和/或释放到闭合工作位置的设计。
其它实施例包含包括基本上刚性的支承结构和/或基本上刚性材料(例如塑料或者金属)的骨架的阀。在将阀材料引入模具中之前，可以在模具中弯曲和/或预加载部分或全部支承结构。然后，当从模具中排出阀材料时，可以将阀材料翻转到密封位置。当阀被使用时，支承结构可以有助于控制阀的密封唇和阀结构。
其它实施例包含包括相互模制在一起的基本上刚性的支承结构和/或骨架和阀材料的阀。当阀被使用时，支承结构可以有助于支承阀材料并且控制密封唇和阀结构。
本发明的进一步实施例包含模制阀，其中阀的密封唇具有互锁在密封区域中的凹槽和/或突起。所述凹槽和/或突起可以产生密封阱，以增强阀的密封特征。
其它实施例包含模制阀，其中密封唇具有比围绕阀材料的壁厚更大的密封表面区域。
一些实施例包含模制阀，其中密封唇具有结合到密封区域中的支承肋。所述支承肋可以赋予密封部分以强度，以及使与提供所需的密封效果通常必需的材料量和壁厚相比材料的使用和壁厚最小化。
在本发明的实施例中，阀可以由在模制工序中不结合的两种相异材料模制而成。可以通过两种材料之间的至少一个接触点产生阀功能。
在进一步的实施例中，可以模制阀，其中阀的骨架由更刚硬的材料制成并且在二次模制中被弯曲，其允许在完成二次模制之后使骨架返回到其原始位置。因此，在模制工序之后并且当从模具中脱出时可以闭合所述阀。
一些实施例包含包括至少一个型芯和/或空腔的装置和/或模具，所述型芯和/或空腔具有能够使之前模制的部分弯曲和/或翻转的几何形状。可以将在外部制造的部分附着或者模制到刚性(硬质)塑料或者薄膜材料例如弹性体、橡胶或者硅酮上。
在其它实施例中，一种装置和/或模具可以包括至少一个具有能够被致动和/或移动到闭合模制工具中的几何形状的型芯和/或空腔，其可以在其上模制刚性塑料或者薄膜材料例如弹性体、橡胶或者硅酮之前弯曲和/或翻转之前模制或者在外部制造的部分。
本发明的其它实施例包含模制由基本上刚性的材料和密封材料组成以便在两种材料之间、即在硬的和软的/柔性的材料之间产生阀密封部分的阀。
进一步的其它实施例包含模制由两种材料组成的阀，所述两种材料不结合，以便在两种材料的专用区域中产生阀部分。
在一些实施例中，阀可以由至少两种不结合的材料组成。阀部分可以形成在两种材料之间的专用区域中，并且包括在阀的至少一个区域中的机械结合(机械连接)，以确保在使用时阀保持节拍或正常运行。
本发明的实施例包括具有至少一种材料的阀，所述材料具有嵌入到阀中的锁定特征。当阀被翻转到其密封位置时，所述锁定特征可以将阀结构保持在适当的位置并且借助于阀自身的结构锁定。
其它实施例包含在阀的组装位置的第三次模制或者施加压力。第三次模制可以例如为由基本上刚性材料制造的阀臂。
然而，其它实施例包含包括至少一个型芯和/或空腔的装置和/或模具，所述型芯和/或空腔具有能够使之前模制或者在外部制造的部分弯曲和/或翻转的几何形状。所述装置可以被插入到基本上刚性的塑料中，并且薄膜材料例如弹性体、橡胶或者硅酮可以被模制到阀的至少一个密封区域中。
其它实施例可以包含包括至少一个型芯和/或空腔的装置和/或模具，所述型芯和/或空腔具有能够使之前模制或者在外部制造的部分弯曲和/或翻转的几何形状。所述装置可以被插入到基本上刚性的塑料中，并且薄膜材料例如弹性体、橡胶或者硅酮可以被模制到阀的至少两个密封区域中。当填充相同材料时，所述密封区域可以相连，但是在模制期间所述密封区域不相连以用于密封。
上述实施例可以单独结合到根据本发明的阀中，或者可以组合以形成具有优于本领域技术人员公知的密封特性的阀。所述阀可以结合到如上所述的各种产品中。
从前述内容中可以看出，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变型和改进。应当理解，这里所举例说明的具体装置或者方法不意味着或者不应当被推断为进行限制。当然，其意欲通过所附的权利要求覆盖落入权利要求范围内的所有变化。

Claims (8)

1.一种生产阀的方法，其包括：
在打开位置模制阀；
利用基本上刚性的骨架将所述阀翻转到闭合位置；以及
将所述基本上刚性的骨架附着到所述阀上，其中所述基本上刚性的骨架将所述阀保持在闭合位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当所述阀处于打开位置时构造所述阀的唇。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构造所述阀的唇包括将所述唇模制成具有比所述阀的壁厚更大的密封表面。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构造所述阀的唇包括将所述唇模制成具有至少一个凹槽和至少一个突起，其中当所述阀进入闭合位置时所述凹槽和突起互锁。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构造所述阀的唇包括将所述唇模制成在密封区域中具有支承肋。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述基本上刚性的骨架附着到所述阀上包括将所述基本上刚性的骨架模制到所述阀上。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括与所述阀的模制分开地模制所述基本上刚性的骨架。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述基本上刚性的骨架附着到所述阀上包括将所述基本上刚性的骨架嵌入到所述阀中。
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