单向阀 技术领域
本发明总地涉及一种诸如用在充气轮胎上的单向阀，以及仅在一个方向可透过的薄膜。
背景技术
单向阀在工业和家用中很普通，并尤其在充气轮胎中很多。图1示出了传统的气动单向阀1的各个元件。阀1包括螺纹连接于轮胎(未示出)的阀杆内的进入套管2。进入套管2容纳一轴3，阀门元件4可以沿着该轴3可滑动地移动。阀门元件4在压缩弹簧6的力作用下偏压套管2的座5，从而封闭阀门1。弹簧定位器7连接到轴的一端，以便固定压缩弹簧6。单向阀1的加压使阀门元件4由座5释放，从而允许轮胎充气。
传统的气动单向阀1存在至少以下缺点：
i)阀门1具有相对大量的需要周期维护和保养的元件；
ii)阀门1包括相对复杂的机加工元件，而成本较高；以及
iii)阀门工作复杂并从而工作时易于出现故障。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种单向阀，包括：
阀体，该阀体包括限定流体入口和流体出口的流体通道，该流体通道适于允许流体从入口向出口流动；以及
大致为圆锥形膜片形式的阀膜片，其具有位于其顶点或在其顶点附近的可收缩的孔，该顶点在下游流动方向取向，所述膜片横穿流动通道连接，并由有弹性的挠性材料构成，其中膜片本身至少初始为封闭可收缩的孔，以防止流体在相反方向上朝向入口流动，而施加到膜片入口侧的压力偏移膜片，而暴露出该孔，并允许流体仅从入口向出口地流过通道。
根据本发明另一方面，提供了一种单向阀，其包括：
阀体，该阀体包括限定流体入口和流体出口地流体通道，该流体通道适于允许流体从入口向出口流动；以及
至少两个阀膜片，它们沿着流体通道轴向分隔开并横穿流体通道连接，每个膜片包括可收缩的孔，并由有弹性的挠性材料构成，该材料被构造成每个膜片本身实现可收缩孔的封闭，从而防止流体在相反方向上朝向入口流动，而施加到轴向间隔开的每个膜片入口侧上的压力偏移所述膜片而暴露出相应的孔，并允许流体流过该通道，并仅朝向流体出口地穿过所述膜片。
典型地，压力经由流体喷嘴施加到膜片的入口侧，该喷嘴被设计成可收缩地容纳在通道之内。
一般地，流体为诸如汽油的液体，而单向阀作用为防止蒸汽回流或逃逸。
优选地是，阀体被设计成配装到储液槽或油箱上，其内流体通过流体喷嘴散布。例如，单向阀被构造成配装到汽油油箱上。
根据本发明的另一方面，提供了一种单向阀，其包括一排或一系列彼此连接的类似结构的单向阀，每个所述单向阀包括：
阀体，该阀体包括限定流体入口和流体出口的流体通道，该流体通道适于允许流体从入口向出口流动；以及
横穿流动通道连接并包括可收缩的孔的阀膜片，该阀膜片由具有弹性的挠性材料构成，并被构造成膜片本身在被收缩状态时实现可收缩孔的封闭，以防止流体在相反方向上朝向入口流动，而施加到膜片入口侧的压力偏移膜片，而暴露出该孔，并允许流体仅从入口向出口地流过通道。
一般地，单向阀至少局部彼此嵌套地由它们相应的阀体连接到一起，其中，所述各阀同轴对齐。另外，单向阀每个都是相同的结构，并构造成以它们的阀体对齐的方式彼此抵靠或接合。
优选地是，每个膜片与相应的阀体一体形成。更优选地是，膜片每一个都是大致锥形膜片形式，且具有位于其顶点或在顶点附近的可收缩的孔，其中该顶点取向于下游流动方向。
根据本发明再一方面，提供了一种单向阀，其包括：
阀体，其包括限定入口和出口的通道，该通道适于容纳用于致动阀门的装置；
至少两个阀膜片，它们沿着通道轴向间隔开并横穿该通道连接，每个膜片包括一可收缩的孔，并由具有弹性的挠性材料构成，该材料被构造成每个膜片本身实现可收缩孔的封闭，以防止流体在相反方向上朝向入口流动，而所述致动装置与至少一个膜片的接合暴露出其相应的孔，并允许仅向流体出口方向穿过所述膜片。
一般地，所述致动装置为流体喷嘴，该喷嘴可收缩地插入到至少一个可收缩的孔中，以允许流体经由流体喷嘴流过相应的膜片。
优选地是，阀膜片与阀体一体地形成。
典型地，阀膜片由可模制的聚合材料构成。更典型的是，聚合材料为诸如橡胶材料的弹性体。另外，聚合材料为基于尼龙的材料。
优选地是，阀体被构造成现有阀杆的改装。另外，阀体被设计成可密封地插入到流动线路中。
一般地，流体为水或压缩空气。
根据本发明再一方面，提供了一种仅在一个方向可透过的薄膜，所述薄膜包括可收缩膜片的片或层，每个膜片包括可收缩的孔，并由具有弹性的挠性材料构成，该材料被构造成每个膜片本身实现可收缩孔的封闭，以防止流体在相反方向流动，而施加到膜片上游侧的压力偏移一个或多个膜片，以暴露出相应的孔，并允许流体仅在所述一个方向上流过薄膜。
一般地，薄膜为具有彼此相邻形成的一系列所述片或层的多层。
附图说明
为了利于更好地理解本发明的特征，将参照附图，仅通过示例方式描述仅在一个方向可穿过的单向阀和薄膜的若干实施例，其中：
图1是传统气动单向阀的总成；
图2示出了根据本发明一个实施例的单向阀的总成的三个阶段；
图3是适于与灌溉管一同使用的本发明另一实施例的总成；
图4是适于在充气轮胎内使用的本发明单向阀的再一实施例的总成；
图5是适于无内胎充气轮胎的本发明再一实施例的单向阀的总成；
图6是本发明另一方面的单向阀总成；
图7是适于模制单向阀的工具的水平视图及局部剖视图；
图8是图7的工具的与其放大视图在一起的局部剖视图；
图9是图7和8的工具的剖视图；
图10示出根据本发明其他方面的单向阀的三个实施例；
图11A到C示出合并在液力线路的快速接头中的单向阀的该方面的另一实施例；
图12是图11A到11C的单向阀的各种元件的分解剖视图；以及
图13是根据本发明再一实施例的仅在一个方向可通过的薄膜的剖视图。
具体实施方式
如图2到5所示，示出根据本发明一个方面构造的单向阀的各种实施例，其总地由10表示。为了参照容易并避免重复，相似的元件用相同的附图标记加以标识。
在每个示例中，单向阀10包括阀体12和阀薄膜14。阀体12为大致管状，并包括细长通道16，该通道在其相对端部18和20分别限定了入口和出口。
这些实施例的单向阀10由聚合材料模制，优选地是由诸如橡胶或基于尼龙材料的弹性体模制。阀门10适宜材料的选择对本领域技术人员在不尝试和试验情况下是显而易见的。阀薄膜14为圆锥形膜片，该膜片与管状阀体12一体形成。膜片14被构造为一个大致锥形的元件，在其顶点或顶点附近具有可收缩的开口或孔22。圆锥形膜片14定位成以其顶点处于下游流动方向。构成膜片14的具有弹性的挠性材料确保了膜片在收缩条件下阻挡或封闭孔22，以防止流体在相反方向上朝向入口18流动。另一方面，在膜片14内侧上通道16之内流体的加压使膜片14偏移，而暴露出孔22。从而，通过所暴露的孔22，允许流体仅从入口18向出口20流过通道16。
图2到5示出单向阀10在各种应用中的变动形式的安装。图2的单向阀在其入口18扩宽，并被构造成落座于内螺纹和外螺纹连接套24之内。外螺纹导管26和内螺纹导管28然后螺纹啮合于相应的外/内螺纹连接套24上，从而形成总地示作30的匹配接头。该匹配接头30被设计成足够的压力施加到阀体12上以将其密封在连接套24内。应理解的是，单向阀10能够适于配合任何标准及现存的管元件，如所述的螺纹连接套24和导管26和28。
图3示出另一个单向阀10，在该实施例中其适于用作一个滑动接头，如在诸如标号32和34所示的灌溉管相邻长度上使用的。在这个实施例中，管32和34在管状阀体12相应端部上扩大。如放大的细节所示出的，可以在阀体12内包含一个或多个诸如标号36所示的倒刺，既提供与管32和34的紧密接合，又增强管32和34与阀体12之间的密封。聚乙烯管32或34与阀门10的配装可以包括加热管子以改善其适配性。在管32或34滑过阀体12后，其会在周围环境下自然冷却。
图4示出单向阀10的另一变型，其可以代替传统的气动单向阀1。在这个实施例中，阀体12设置有外螺纹38，用于将阀门10固定到阀杆40内。阀杆40优选地为传统气动单向阀1的阀杆。
图5示出图4的单向阀10在无内胎结构充气轮胎中的安装。阀杆40位于传统制造的橡胶套管42内，该套管42包括其内落座轮缘的环形通道44。另外，橡胶套管可以与单向阀10一体地形成。在这个实施例中，橡胶套管42或阀体12的高度被减小以便其较刚硬，以用于插入到轮缘内。此外，套管或阀体12的内唇部46的截面尺寸和轮廓减小，从而有助于通道44相对轮缘的密封。
图6示出根据本发明另一方面的单向阀50的一个示例。单向阀50结构与上述的一样而具有管状阀体52和圆锥形膜片54。管状体52包括限定位于膜片54各侧的入口和出口58和60的通道56。膜片54与阀体52一体形成，并由具有弹性的挠性聚合材料制成或模制。
在单向阀50的这个特定结构中，环形凸缘62设置在阀体52的入口端。阀体52配装在燃料箱的加注管64上，而凸缘62设置一密封件，其抵靠汽车(未示出)的板66。在使用中，加注喷嘴68可收缩地容放在阀门10内，以便偏移膜片54而允许汽油经由喷嘴68流入燃油箱中。从而，膜片54弹性变形，以便暴露出可收缩的开口70，喷嘴68穿过该开口70。重要的是，膜片54围绕喷嘴68成形，以防止汽油蒸汽从加注管64或油箱中逃逸。当喷嘴从阀门50抽出时，阀薄膜54回到其收缩状态，在该状态下其阻塞或封闭可收缩的开口70。从而，在收缩状态下，防止了燃油蒸汽从油箱中逃逸或反方向流向入口58。
图7到9示意性示出了适于形成如上所述的诸如标号10所示的单向阀的模制工具。总地示为标号80所示的工具被设计用于传统的注模设备。
工具80包括两个相互可接合的模具部分82和84。每个模具部分82和84分别包括轴和凸缘盘86/88和90/92。一个模具部分82的轴86和凸缘盘88在一起机加工，而凸缘盘92可以在另一个模具部分84的轴90上转动。这就允许从本示例的单向阀10的外螺纹38上取下工具80。图7的局部剖视图详细示出工具80的详细几何形状，其限定了用于聚合材料注模的内腔94。重要的是，一相对薄的凸起96连接到轴86上，并穿过所形成的阀门10的顶点。从而，这个凸起96形成或限定了阀10的可收缩的开口或孔22。
图8示出在收缩位置的图7的工具80，且模具部分82从注模的阀10中移出。接着，旋转另一个模具部分84的凸缘盘92，以便从工具80中释放出注模的阀10。随着注模的聚合物冷却，薄膜或膜片14从另一模具部分84的轴90上脱离。然而，另一模具部分84的轴90也可以包括柱塞或其他装置以助于或利于注模阀门10的脱离。图8也分别示出加注口和释放口98和100，它们使聚合物流到模具腔90内。一个模具部分82或84也可以包括用于模具部分82和84相互接合的定位销102。加注口98提供一个识别点(discriminate point)，以用于要被注模的聚合物均匀遍及工具80的腔90内。释放口100使注模的聚合物均匀地流动并分布到模具腔90中。
如图10所示，图中示出单向阀100另一方面的三个实施例，该单向阀100包括一排或一系列彼此连接的类似结构的单向阀，如标号120和140所示。从而整体的单向阀100为防故障的结构。为了参照简单并为了避免重复，类似的元件用相同的附图标记加以标识。
在防故障单向阀100的这种特定结构中，该系列单向阀中每一个，如标号120和140所示，包括阀体(如标号160或180所示)，该阀体与相应的阀薄膜(如标号200或220所示)在一起。阀体160或180大致为管状，并与相应的膜片200或220模制到一起，其中膜片构造成一个大致为圆锥形的元件。重要的是，膜片200或220包括在其顶点形成的可收缩的孔240或260。锥形膜片200或220以其顶点在下游流动方向而定向。
在这个示例中，可收缩膜片200和220由聚合材料模制，优选地为弹性体，如橡胶或基于尼龙的材料。膜片200或220与构造其的弹性材料一同的特殊形状确保了膜片200或220在收缩状态下堵塞或封闭孔240或260，以防止流体在上游方向上流动。另一方面，由施加到每个膜片200或220上游侧的压力，所述膜片偏移，从而暴露出相应的可收缩孔240或260。从而，随着可收缩孔240或260暴露，使流体在下游方向流过防故障单向阀100。
图10示出防故障单向阀100的两个结构，其中任意两个单向阀(如标号120和140所示)彼此嵌套或为大致相同的结构而仅是彼此毗邻。在防故障单向阀100的嵌套实施例中，外部阀门120的外部主体160为内螺纹，并设计成与内部阀门140的内部主体180啮合。在另一实施例中，相邻的阀体160和180彼此对齐，并可以一同容纳或包含在一个阀壳体(未示出)内。在两种情况下，阀膜片(如标号200和220所示)定位成它们相应的可收缩孔240和260彼此对齐并同轴。阀体160和180的内孔一同限定了单向阀100的流体通道280，该通道具有流体入口300和出口320。
图11A到11C示出根据本发明的单向阀的另一方面，在该实施例中，单向阀被设计成结合在液压管线或软管520的总地示作500的快速接头中。液压管接头500被设计成螺纹啮合阀壳体540，其中安装了单向阀1000的另一实施例。为了参照简单，并为了避免重复，与上述单向阀10或100类似的该单向阀1000的元件用一附加的0加以标识。例如，膜片被标识为2000和2200。
在这个申请中，阀膜片200和220不是由流体压力致动，而是经由流体喷嘴致动，在本示例中，该流体喷嘴为流体喷射头560的形式，该喷射头560经由围绕喷射头560四周形成的倒刺580连接到液压软管520上。图11A到11C示出在将快速管接头500连接到壳体540上所包含的各步骤。喷射头管接头500开始纵向沿喷射头560滑动，直到其抵靠围绕喷射头560形成的环形凸缘600。喷射头560然后被挤压而与膜片2000和2200形成接合，从而将膜片相应的可收缩孔2400和2600暴露出来。管接头500逐步螺纹连接到壳体540上，以驱使喷射头560与膜片2000和2200接合。从而，在这个示例中，在连接快速管接头500时，允许容纳在壳体540以及任何相关的管道中的液压流体等挠性软管520。从而喷嘴560作用为致动本发明这个特定方面的阀门1000的装置。
图12示出结合在所述的快速液压管接头中的阀门1000的分解剖视图。每个阀体1200和1400被设计成同轴压配合在壳体540中。每个阀体1200和1400包括环形凹槽620，该凹槽被成形为与圆周形成在壳体540内表面内的脊640互补并被设计为与后者接合。
图13示出本发明另一方面的薄膜1000′的一个示例。薄膜1000′仅在一个方向上可穿过，且在显微程度下可以用作修补肺部的装置。薄膜1000′为多层的，具有一系列可收缩膜片(如2000′)的片或层，该膜片彼此并靠形成。在这个实施例中，每个膜片(如2000′)包括相应的阀体1600′，该阀体与相邻膜片的相邻阀体一体形成。然而，应理解的是，薄膜1000′不需包括这种排列的阀体，而可以限制为一片或层互连的可收缩膜片。在任何情况下，薄膜1000′与上述单向阀10或100功能相同。即，施加到薄膜1000′上游侧的压力偏移一个或多个膜片(如2000′)，以暴露出其相应的孔2400′，从而允许流体流过膜片1000′。另一方面，在没有正压力施加到薄膜1000′上游侧的情况下，膜片(如2000′)处于收缩状态，从而可收缩的孔(如2400′)被封闭，以防止流体在相反方向流过薄膜1000′。
现在，已经详细描述了本发明各个方面的若干优选实施例，本领域技术人员应理解单向阀和可穿过的薄膜至少具有以下优点：
(i)单向阀结构相对简单；
(ii)工作时，单向阀依赖流体压力有效开启，并依赖阀薄膜的特性和结构有效关闭；以及
(iii)单向阀制造成本相对低。
本领域技术人员将理解到在此描述的本发明易于实现不同于所具体描述的变动和改进。例如，注模仅为形成单向阀的一项示例性技术，膜片实际上可以由任何具有弹性的挠性材料构成，该材料在收缩状态下阻塞可收缩孔，以防止流过阀或薄膜。单向阀可以扩展到不同于上述的其他用途中。例如，防故障单向阀可以穿过船壳的蒙皮连接，并提供快速撤离工具，在该处人可以滑过双重或多重膜片的阀。
所有这些变动和改进被认为处于本发明的范围之内，本发明的特征可以由前面的描述来确定。