压力致动的柔性阀 【技术领域】
本专利涉及一种压力致动柔性阀，该阀与用于分配流体材料的容器一起使用。特别是，本专利涉及一种压力致动柔性阀，该阀能够与打印墨盒相连接，并自动地随墨水压力而开启和关闭。
背景技术
用于印刷机的现代墨盒通常包括中空管状体，插入其一端的可动活塞，以及连接到相对端的静止分配装置。该分配装置覆盖管状体的分配端，并作为开启和关闭墨盒的阀。当手动地或者更通常地，通过气动压力将活塞压向分配端时，墨水从墨盒中挤出。
阀或分配装置以密封接合方式设置于管状体的分配(顶)端内。该阀有四项功能：(1)当活塞受到驱动时，该阀控制来自墨盒的墨水的流动。(2)在所有其它时间，包括在墨水的注入、运输、贮存和该墨盒在印刷机上的安装时，该阀防止墨水的流动。(3)该阀防止空气进入该墨盒，空气能够导致喷嘴处的局部墨水变干，并通过氧化或粘度的变化而影响墨水成分的特性。(4)该阀防止墨水流到分配装置或打印设备的其它区域。(在这些区域发现的墨水能够干燥和剥落，污染储墨器。)
一种已知的墨盒阀公开于Ritter的欧洲专利文献EP1005999A3中。Ritter阀具有一体地形成的弹性壁支撑，其作为随墨盒容纳物所产生压力而开启和关闭该阀的弹簧。
Ritter公开了一种阀，其包括具有以桥接件连接到口状件颈部内侧的圆顶形密封部分的中心体，以及设置于颈部上的阀套筒。阀套筒具有环状边缘，该环状边缘与中心体地密封部分相配合以封闭该阀。阀套筒具有一体地形成的壁支撑，这些壁支撑作为弹簧。当该阀受到来自墨水的内部压力时，这些壁支撑沿轴向拉伸而升高环状边缘，从而在密封部分和阀套筒边缘之间形成环状开口。
与本发明不同，Ritter阀具有两个可动密封表面。第一密封表面处于中心体密封部分和环状密封边缘的分界处。此密封表面控制墨水从墨盒的流出。第二密封表面处于口状件颈部和环状阀套筒滑动片之间的分界处。此密封表面用于防止墨水通过口状件颈部泄漏并进入环绕弹簧状壁支撑的区域。这些密封表面必须以非常严格的公差制造，并在组装前和组装时受到损坏。
因此，本发明的一个目的在于提供一种仅具有一个密封表面用于分配流体材料的分配阀。
本发明的另一个目的在于提供一种由容器内部压力致动的阀。
另外的和其它的目的将从说明书、附图和所附权利要求而显现。
【发明内容】
本发明为一种压力致动阀，该阀与用于分配流体材料的容器一起使用。在一个优选实施例中，该阀包括外部部件和内部部件。外部部件包括覆盖部分和安装在覆盖部分上的喷嘴。该喷嘴具有大致为圆柱形的侧壁、顶边、以及从该侧壁的顶边径向地向内延伸并终止于刚性环状边缘的环状柔性部分。
内部部件包括侧壁和通过桥接件与侧壁相连接的静止密封部分。内部部件固定于喷嘴侧壁的内部并与其紧密地配合。当该阀处于关闭位置时，密封部分和外部部件的刚性环状边缘共同形成密封。当该阀处于开启位置时，密封部分和环状边缘形成环状开口，流体材料可以流过该环状开口。
在本发明的一个重要方面，外部部件的环状柔性部分构造成当其受到来自容器流体材料的足够压力时向上和向外弯曲，从而将处于关闭位置的刚性环状边缘移动到开启位置。在该优选实施例中，该柔性部分具有大致为S形的截面形状。
在一个可选实施例中，柔性部分不是从喷嘴侧壁的顶边向内延伸，而是形成喷嘴侧壁的一部分，并通过随容器内部压力而膨胀和收缩，象风箱一样工作。当容器内部压力低于一个特定水平时(即，当柔性部分处于收缩位置时)，外部部件的刚性环状阀边缘座靠在内部部件的凸起密封部分上，以封闭墨盒并防止墨水的流动。在容器的容纳物向该阀施加足够的压力时，在阀边缘和密封部分之间露出环状开口，该环状开口使墨水可以流出墨盒。
在本发明的第三实施例中，喷嘴侧壁和从喷嘴顶边向内延伸的环状部分两者都是柔性的。当容器容纳物向该阀施加足够的压力时，喷嘴侧壁和/或环状部分弯曲，露出阀边缘和密封部分之间的环状开口，该开口使墨水可以流出墨盒。
在本发明的第四实施例中，静止密封部分直接地连接到容器，而大致呈杯形的外部部件具有柔性部分，该柔性部分用于开启和关闭安装在密封部分上的阀。
【附图说明】
图1为本发明的压力致动柔性阀的分解底视透视图，其包括外部部件的剖视图，示出了活塞。
图2为图1所示压力致动柔性阀及活塞的顶视分解透视图。
图3为根据本发明制造的组装后处于关闭位置的压力致动柔性阀的截面视图。
图4为图3所示压力致动柔性阀处于开启位置的截面视图。
图5为本发明的压力致动阀的第二实施例的截面视图。
图6为本发明的压力致动阀的第三实施例的截面视图。
图7为本发明的压力致动阀的第四实施例的截面视图。
图8为本发明的密封部分的三种可能结构的截面视图。
具体实施例
本发明为一种压力致动阀，该阀用于流体分配容器，例如用于商用打印机的墨盒。该阀在容器内部的受压流体作用于其上时开启，并在压力减弱时关闭。该阀具有以类似弹簧形式的作用以开启和关闭该阀的柔性部分。此柔性部分可以为向内延伸并具有波状截面形状的环的形式(图1到图4和图7)，圆柱形风箱(图5)，或者两者(图6)。不考虑柔性部分的结构，该阀仅具有一个密封表面。
为说明的目的，附图中的压力致动阀被示为可以与用于分配打印墨水的管状纸板墨盒一起使用，但应当理解，该阀可以与其它类型容器一起使用，包括但不局限于金属容器、挤压管和袋，也可以与包括气体、粉末、乳剂和浆糊的其它类型流体材料的容器一起使用。尽管在墨盒使用中该分配端通常会指向下方，但墨盒被示为其阀和分配端指向上方。
图1-4示出了压力致动阀的第一实施例，其中柔性部分为具有波状截面形状的向内延伸的环的形式。图1和图2为阀或分配装置10和活塞50的分解透视图，在该活塞插入圆柱形管的相对端(未示出)时形成了一个墨盒。阀10具有两个部分：内部配合部件12和外部部件14。外部部件14可以具有一体地形成的喷嘴部分16，如图所示。可选地，喷嘴部分16可以形成为连接到外部部件14的覆盖部分18的单独部件。
内部配合部件12包括圆柱形侧壁20和优选地为圆顶形的密封部分22，该密封部分通过桥接件24连接到侧壁20。内部部件12固定于外部部件14的喷嘴部分16，例如，通过绕圆柱形侧壁20的基部设置的环状凸缘26。该凸缘26在环绕喷嘴侧壁30的内侧圆周地设置的槽28中形成弹性卡入配合。在所示实施例中，槽28的底表面由从喷口侧壁30的内表面径向向内地延伸的制动器32形成。可选地，内部部件12可以通过螺纹方式、热焊接、或者任何其它的适当方式固定于外部部件14的喷嘴部分16，或者内部部件12可以为喷嘴部分16一体的一部分，也即由同一块材料形成。无论将内部部件12以何种方式固定于喷嘴16内部，内部部件12应与喷嘴16的内部紧密地配合以将浪费的墨水减到最少。关于这点上，内部部件侧壁20的外径应与喷嘴侧壁30的内径大致相同。
再说外部部件14，侧壁34从覆盖部分18的周边向下延伸。侧壁34滑动地安装到圆柱形墨盒体的分配端(图中未示)并可以具有从侧壁34的顶部径向向外延伸的凸缘36，以当外部部件14完全插入墨盒体中时邻接墨盒体的上边缘。可选的是，侧壁可以延伸到这样一个长度，以使其可以作为墨盒体。
喷嘴16安装于在外部部件覆盖部分18中在中心设置的孔上，并且，在优选实施例中，包括侧壁30和从喷嘴侧壁30的顶边42径向向内延伸的环状柔性部分40。柔性部分终止于刚性环状边缘44。环状边缘44形成一个位于中心的开口46。对于一般的打印墨盒，此开口46的直径约为3/4英寸，尽管其可能为更小或更大。
喷嘴16的柔性部分40具有能够使其受到压力从图3所示的关闭位置弯曲到图4所示的开启位置的几何形状和厚度。在图1到图4所示实施例中，柔性部分40具有向内延伸的环的形状，该环具有弯曲的或波状的截面形状，例如图中所示的S形。优选地，柔形部分40包括凸起部分48和凹入部分52。凸起部分48的形状类似环状圆环面的上半部而凹入部分52类似环状圆环面的下半部。两圆环表面48、52在交界线53处相连接并且一起形成具有大致S形的截面形状。
尽管喷嘴16的柔性部分40刚被描述为具有单个凸起部分和单个凹入部分，应当理解，包括具有多个凸起和多个凹入部分，仅一个凸起部分，或仅一个凹入部分的其它结构也将是合适的。柔性部分的主要要求在于其能够在关闭和开启位置之间随着由容器容纳物产生的压力变化而弯曲，并能够在其处于关闭位置时在边缘44和密封部分22之间保持足够的密封。
如图3中所示，当有很小或没有由容器容纳物产生的内部压力时(即，当柔性部分40处于关闭位置时)，阀边缘44座靠在密封部分22上以封闭墨盒并防止墨水流动。在图示实施例中，密封表面，即边缘44座靠在密封部分上的表面，形状大致地像一个截去头部的圆锥。此单个密封表面减少了材料泄露出容器的机会或者空气进入容器的机会。为在阀边缘44和密封部分22的相对表面之间确保良好的、防漏的密封，当内部部件12弹性地卡入到外部部件14的喷嘴部分16的内部时，柔性部分40被密封部分22施加预应力。
如图4所示，在足够的内部压力由容器容纳物施加于阀10上时，柔性部分40向上和向外弯曲，在阀边缘44和密封部分22之间露出环状开口54，该开口使墨水可以流出墨盒。当压力再次减小时，柔性部分40回到其初始形状，而阀10关闭。
活塞50被构造为与分配装置10紧密地配合，从而当活塞在容器体内移动过整个距离后使残留于墨盒中的墨水量减到最少。因此，活塞50的顶表面56与外部部件覆盖部分18相配合，而活塞中心毂58与内部部件12和喷嘴16相配合。
在图5所示的第二实施例中，阀的柔性部分的形状类似于圆柱形风箱，或那种可以被称为手风琴状的。图中所示的阀或分配装置60包括内部部件62和外部部件64。如优选实施例中所示，内部部件62包括圆柱形侧壁70和通过桥接件74连接到侧壁70的密封部分72。内部部件62固定于外部部件64的喷嘴部分66并与喷嘴66的内部紧密地相配合。
外部部件64包括覆盖部分68，从覆盖部分68的周边向下延伸的侧壁84，和安装在覆盖部分68在中心设置的孔上方的喷嘴66。侧壁84滑动地安装在圆柱形墨盒体(未示出)的分配端并可以具有凸缘86，该凸缘从侧壁84的顶部径向地向外延伸。一个环状顶部88从喷嘴侧壁80的顶边92向内延伸并终止于刚性环状边缘94。
在此可选的实施例中，该柔性部分不是像优选实施例中那样从喷嘴侧壁的顶边向内延伸，而是形成了喷嘴侧壁80的一部分。特别的是，喷嘴侧壁80具有比较刚性的下部82(内部部件62固定于该处)和柔性的、可扩张的上部90。可扩张上部90大致地为圆柱形并通过随容器内部压力扩张和收缩而象风箱一样工作。在柔性部分90中没有开口。如同优选实施例中那样，柔性部分90的主要要求在于其能够随容器容纳物产生的压力变化而在关闭和开启位置之间扩张和收缩，并当处于压缩位置时能够在边缘94和密封部分72之间保持足够的密封。
如图5所示，在容器容纳物产生很少的或没有产生内部压力时(即，在柔性部分90处于收缩位置时)，阀边缘94座靠在内部部件62的密封部分72上，以封闭墨盒并防止墨水流动。当容器容纳物向阀60上施加了足够的压力时，柔性部分90扩张，在阀边缘94和密封部分72之间露出环状开口(未示出)，该开口使墨水可以流出墨盒。当压力减小时，柔性部分90收缩到其初始形状而阀60关闭。
在图6所示的本发明第三实施例中，喷嘴侧壁和从喷嘴顶边向内延伸的环状部分两者都是柔性的。如同前述实施例那样，阀或分配装置110包括内部部件112和外部部件114。内部部件112包括圆柱形侧壁120和通过桥接件124与侧壁120相连接的密封部分122。内部部件112固定于外部部件114的喷嘴部分116并与喷嘴116的内部紧密地相配合。
喷嘴部分116设置于外部部件114的覆盖部分118中居中设置的孔的上方。喷嘴116包括侧壁130和从喷嘴侧壁130的顶边142向内延伸并终止于边缘144的环状顶部140。环状顶部140是柔性的，具有类似于优选实施例中柔性部分40的几何形状。
类似于第二实施例，喷嘴侧壁130包括相对刚性的下部132(内部部件112固定于其上)和柔性的、可扩张的上部134。可扩张的上部134基本为圆柱形并与柔性环状顶部132协同工作，以随容器内部压力的变化而开启和关闭阀110。
如图6中所示，当容器容纳物向阀110上施加了很小的或没有施加内部压力时，阀边缘144座靠在内部部件112的密封部分122以封闭墨盒并防止墨水的流动。当容器容纳物产生足够的压力时，柔性的可扩张部分134扩张和/或环状柔性部分140向上和向外弯曲，在阀边缘144和密封部分122之间露出环状开口(未示出)以使得墨水可以流出墨盒。当压力减少时，柔性可扩张部分134和柔性环状部分140回到它们的初始形状而阀110关闭。
在图7所示的本发明第四实施例中，象前述实施例一样，阀160包括内部部件162和外部部件164，除了在此实施例中是内部部件162，而不是外部部件164被直接连接到容器。杯状的外部部件164安装在内部部件162上。
内部部件162包括覆盖部分168，从覆盖部分向上延伸的圆柱形侧壁170，和通过桥接件174与侧壁170相连接的密封部分172。第二侧壁166从覆盖部分168的周边向下延伸，并被构造得紧固地配合于墨盒分配端的内部。
杯状外部部件164优选地通过径向向内延伸的凸缘176安装在内部部件162的上方，位于侧壁184基部的该凸缘以弹性卡入侧壁170上。环状顶部190从侧壁184的顶边192向内延伸并终止于边缘194。环状顶部190是柔性的，具有类似于优选实施例中柔性部分40的几何形状。
如图7所示，在容器容纳物施加了很少的或没有施加内部压力时，阀边缘194座靠在内部部件162的密封部分172以封闭墨盒并防止墨水流动。当容器所容纳物产生了足够的压力时，环状柔性部分190向上和向外弯曲，露出阀边缘194和密封部分172之间的环状开口并使墨盒中的墨水可以流出。当压力减少时，环状柔性部分190回到其初始位置而阀160关闭。
密封部分不必一定是图1-6所示的圆顶形，或者类似于图7所示的截去头部的圆锥。密封部分可以是任何为环状边缘提供适当密封区域的形状。图8示出了本发明的密封部分的三种可能的结构。在图8a中，密封部分为锥形。在图8b中，密封部分的形状如同图7所示，类似于截去头部的圆锥。在图8c中密封部分具有更复杂的形状。
因此，业已描述了具有单个动密封区域的压力致动柔性阀的四个实施例。单个密封区域减少了材料泄漏出容器的机会或空气进入容器的机会。该阀包括具有密封区域的第一静态部件和具有座靠在密封区域上的环状边缘的第二可动部件。第二部件也具有随来自容器容纳物的压力而改变形状的柔性部分，从而开启和关闭该阀。柔性部分可以为阀的环状顶部、阀侧壁，或者它们两者的一部分。
在活塞受到驱动时，压力致动阀控制来自墨盒的墨水流，防止墨水在所有其它时间内的流动，并防止墨水流动到分配装置和打印设备的其它区域。
那些不脱离本发明范围的本发明的其它修改和可选实施例也是预想之中的，本发明的范围由上述阐述和所附权利要求所限定。这意味着，该权利要求覆盖这些落入其范围内的修改。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种压力致动阀(10)，该阀与用于分配流体材料的容器一起使用，该阀(10)包括：
外部部件(14)，其包括用于覆盖容器的一端并具有在中心设置的孔的覆盖部分(18)，从覆盖部分(18)的周边轴向向下延伸的侧壁(34)，以及安装在该孔上面的喷嘴(16)，该喷嘴(16)包括从该孔的周边轴向地向上延伸并具有顶边(42)的侧壁(30)和从喷嘴侧壁(30)的顶边(42)径向向内延伸并终止于刚性环状边缘(44)的环状柔性部分(40)，该柔性部分(40)被构造成当受到来自容器流体材料的足够压力时向上和向外弯曲，从而将刚性环状边缘(44)在关闭位置与开启位置之间移动；和
内部部件(12)，其包括侧壁(20)和通过桥接件(24)连接到内部部件侧壁(20)的静止密封部分(22)，内部部件(12)被固定于喷嘴侧壁(30)以紧密地与其相配合，当刚性环状边缘(44)处于关闭位置时，密封部分(22)和刚性环状边缘(44)共同形成密封，当环状缘(44)处于开启位置时，密封部分(22)和环状缘(44)形成环状开口(54)。
2.根据权利要求1所述的压力致动阀(10)，其特征在于柔性部分(40)具有大致为S形的截面形状。
3.根据权利要求1所述的压力致动阀(10)，其特征在于外部部件(14)还包括具有在中心设置的孔的覆盖部分(18)，并且喷嘴(16)设置于该孔上方。
4.根据权利要求3所述的压力致动阀(10)，其特征在于外部部件(14)还包括从覆盖部分(18)的周边向下延伸的侧壁(34)。
5.根据权利要求1所述的压力致动阀(10)，其特征在于内部部件(12)还包括围绕内部部件侧壁(20)的基部设置的环状凸缘(26)，该凸缘(26)在环绕喷嘴侧壁(30)内部设置的槽(28)中形成卡入配合。
6.根据权利要求5所述的压力致动阀(10)，其特征在于该槽(28)具有由制动器(32)形成的底表面，该制动器从喷嘴侧壁(30)的内部表面径向向内延伸。
7.根据权利要求1所述的压力致动阀(10)，其特征在于密封部分(22)为圆顶形。
8.一种压力致动阀(60)，该阀与用于分配流体材料的容器一起使用，该阀(60)包括：
外部部件(64)，其包括喷嘴(66)，该喷嘴(66)包括具有顶边(92)的大致圆柱形的侧壁(80)和从侧壁(80)的顶边(92)径向向内延伸并终止于边缘(94)的环状顶部(88)，喷嘴侧壁(80)包括大致为风箱形且无孔的可扩张部分(90)，该可扩张部分(90)被构造成随容器内部压力的变化而扩张和收缩，从而将边缘(94)在关闭位置和开启位置之间移动；和
内部部件(62)，其包括侧壁(70)和通过桥接件(74)连接到内部部件侧壁(70)的静止密封部分(72)，内部部件(62)被固定于喷嘴圆柱形侧壁(80)以紧密地与其相配合，当边缘(94)处于关闭位置时，密封部分(72)和边缘(94)共同形成密封，当边缘(94)处于开启位置时，密封部分(72)和环状边缘(94)形成环状开口。
9.一种压力致动阀(160)，该阀与用于分配流体材料的容器一起使用，该阀(160)包括：
第一部件(162)，其包括用于覆盖容器的端部并具有在中心设置的孔的覆盖部分(168)，从覆盖部分(168)的周边轴向地向下延伸的圆柱形侧壁(166)，从该孔的周边轴向地向上延伸的颈部(170)，以及通过桥接件(174)连接到侧壁(170)的静止密封部分(172)；和
大致为杯状的第二部件(164)，该部件安装在第一部件的颈部(170)之上，并包括具有顶边(192)的轴向侧壁(184)和从顶边(192)径向向内延伸并终止于刚性可动边缘(194)的柔性环状顶部(190)，柔性部分(190)被构造成当受到来自容器流体材料的预定大小压力时向上和向外弯曲，从而将边缘(194)从关闭位置移动到开启位置，当边缘(194)处于关闭位置时，边缘(194)和密封部分(172)共同形成密封，而当边缘(194)处于开启位置时，边缘(194)和密封部分(172)形成流体可以从其中流出的环状开口。