本发明一般来说涉及包括夹紧阀门的流体流动控制系统,挠性流体导管穿过此夹紧阀门,阀门操作交替地压缩导管而阻止流动和放松导管而允许流动。 更详细地说,本发明提供一种模压的合成橡胶挠性导管,它带有与它成整体的向外伸出的握持装置并适合于合作连接到阀门所携带的适当装置上,从而当阀门在保持导管于夹紧的压缩状态之后被操作以便允许满幅流动时,促使管子扩张。
当挠性导管长时间受压缩时,它的通常恢复开放状态的弹性记忆力被冲淡。尽管解除了压缩力,夹紧的导管仍保持封闭,或者至少部分封闭。
现有技术已经提供许多不同形式的仪器以便进行自动分析,及用古典的分析方法在不同程度上解决固有问题的许多方法。许多形式涉及以这样一种方式转移液体,即保证定量的精确稀释及精确的液体体积从一处到另一处的转移。
在从一个流动路径向另一个切换时遇到困难,一个转移系统涉及通常是单路流动阀的单向阀的采用。这样的阀遇到密封或阀座问题,此问题可能是由于在密封机构上形成的沉淀物堆积引起的。于是可能由于多余的流体流过密封地点而带来误差。也遇到其他问题,例如由于使阀门关闭的压力变化与阀门实际关闭时刻之间的时间延迟而出现的间隙特性。这里,在阀门有机会或有时间彻底截断流动之前,可能让多于所希望的流体流过阀门。泡胀是许多公知的单向阀结构中遇到的另一个普遍的问题。
在Ginsberg等人的1975年5月13日授予的美国专利第3882889号及1976年1月13日授予的美国专利第3932065号中提出了对上述问题的一个解决办法。其中提供了一种气动操作的先闭后开式夹紧阀门,它可以作用于由挠性导管组成的挠性导管路径上。一个阀壳或壳体设有能在其内横向滑动的活塞装置。导管通过在壳体上形成的适当的窗口并进入活塞的路径之中。还设有一个固定的支柱。它与至少一个活塞合作以便停止通过它们之间的导管内的流动。
尽管采用这样的结构的专利夹紧阀门和流体转移系统提供了相当的好处,但是遇到至少尚未被彻底解决的问题。
如前所述,挠性导管一般由柔顺的合成橡胶管子制成。合成橡胶管子具有一种保持其中通道的圆管形状的记忆力。记忆力通常使管子在长时间受压缩(比如说被夹紧)之后恢复其开放状态。冷变形可能至少是造成管子在长时间受压缩时丧失记忆力的部分原因。记忆力的丧失既无法预测又不受欢迎。管子可能由于其中所输送的流体而变得粘合成封闭状态。
夹紧阀门结构往往以偏心夹方案的形式包括一个手动控制,靠它可以把阀门置于不起作用的状态,导管保持开放。虽然采用偏心夹方案的这种提出的解决办法的功能优点是令人满意的,但是增加了较高的制造和装配的费用。此外,有些情况下希望一个或多个挠性导管长时间保持夹紧的封闭状态。而当需要操作时希望立即响应。
因此,提供一种仅能在满幅流动和停止流动状态形式之间工作的座紧阀门,它包括一个可沿着一条线性路径朝着一个固定支柱滑动的活塞,和一个滑动地安置成通过上述夹紧阀门的挠性的小直径管子,它的一部分布置成在活塞与固定支柱之间穿过夹紧阀门内的上述路径,至少上述部分能够进一步受压缩以便封闭穿过上述管子的通道,该管子的特征在于挠性管子带有具有均匀的轴向内孔的整体模压体,一对对置的自由端,至少沿上述体的上述部分的整个长度上与上述体成整体并从它向外延伸的细长纵向构造物,上述构造物能与上述活塞和固定支柱二者连接,该构造物设计并布置成在上述活塞移动期间沿相反方向受拉,借以在上述内孔封闭之后开放上述内孔,该构造物使拉力分布在上述管子的布置在上述夹紧阀门内的那部分的整个长度上。
此外,确切地说提供了一种带有对置端部和一个均匀的轴向内孔的模压的合成橡胶挠性管子,上述管子的一部分以与阀门垂直的方向能够滑动地穿过一个夹紧阀门并在上述夹紧阀门中跨越其宽度延伸,其特征在于在上述端部之间至少在上述管子的上述部分的长度上有一对向外伸出的对置的纵向握持构造物,上述构造物为在管子受压缩之后沿径向相反的方向拉上述管子提供一个握持物,拉力沿上述管子的该部分长度均匀分布以便防止上述力集中在有限的施力区。
下面参照本说明书的附图,借助于例子介绍本发明的最佳实施例。
图1是表明使用本发明的流体系统的示意图。
图2是按照本发明设计的模压流体导管的透视图。
图3是沿图2中3-3线所取的导管纵剖视图。
图4是沿图2中4-4线所取的横剖视图。
图5是可用于这里介绍的挠性导管的一种夹紧阀门的分解透视图。
图6是图5的装配好的夹紧阀门的纵剖视图,它画出假定处于刚好在它在由图1表示的流体系统中的操作之前的状态的夹紧阀门。
图7是与图6类似的剖视图,但画出本发明在重新开放压缩的导管时的操作。
该发明打算用于用挠性导管组成流动路径并用有选择地操作的夹紧阀门引导流体沿上述路径从一处向另一处流动的流体流动系统。
所用的夹紧阀门包括象在前面提到的美国专利第3932065号和第3882899号中所公开的这种形式的先闭后开式并包括作用于安排在其路径中的挠性导管上的活塞装置,以便逐次有选择地压缩一个或另一个或者两个上述挠性导管。活塞在阀门内滑动,以便把导管压向也是在阀门内的一个固定件,压缩导管并实现流动的中止。
安排成横向跨越活塞路径的导管是由弹性材料制成的,而且通常具有在受压缩之后恢复圆管形开放状态的弹性记忆力。然而,已经发现当导管长时间受压缩时,弹性记忆力可能至少暂时地丧失。
所遇到的问题可能表现为导管壁自身粘合而截断流动,或者这种现象可能是由于导管材料变软或制成导管的材料和通过导管的流体的混合所造成的。
提供了即使在管子长时间被夹紧封闭之后在阀门操作期间迫使管子进入开放状态的装置,上述装置在阀门操作过程中沿径向相反的方向拉管子,即使在长时间不起作用后也确实保证正常的流体流动。
下面参见附图,在图1中示意地画出一个流体流动系统(10),该系统使用按照本发明设计的挠性导管(20)。
该液体转移系统(10)包括一对挠性导管,至少一个导管(20)按照本发明设计。挠性管路(14)连接到上述导管(20)的自由端以便为系统(10)组成一个流体流动通路,导管(20)穿过一个单个的夹紧阀门(30)并借助于气动开关(16)和(17)分别连接到各自的压力源和真空源(18)、(22)。一个管路(12)连接到液体源(24),而导管(20)由管路(14)连接到由容器(26)所代表的排出地点。气动开关(16)借助于活塞缸(28)的操作活塞(28′)有选择地控制阀门(30)的动作。
夹紧阀门(30)安排成管路(12)常开而管路(14)常闭,如图6所示,当阀门(30)被操作时,即当由来自压力源(18)的空气使活塞(44)向右运动时,在管路(14)保持封闭的情况下,管路(12)首先封闭。然后在管路(12)保持封闭的情况下管路(14)开放。此后,抽真空造成相反的程序。
夹紧阀门(30)包括一个由一对最好是用塑料模压的相配的外壳(34)、(36)组成的一个壳体(32)。外壳(34)有一个整体的支柱(38),它能紧密地插进一个形状一致的孔中,两个外壳压配在一起。外壳的侧壁有着加长的缺口(40),它们在装配成壳体时组成在壳体(32)的对置侧面上的窗口(42)。
带有圆杆(48)和(50)的一对活塞(44)和(46)分别装进装配好的壳体(32)中。在装配外壳(34)、(36)时,在壳体(32)中提供端部通道(52)、(54)。圆杆(48)可穿过通道(52)往复运动而圆杆(50)可穿过通道(54)往复运动。
一个螺圈弹簧(56)套在圆杆(50)上,活塞(46)包括一个轭形支承构造物(58),它由带外突起肋片(62)的一个平板(60)及由角柱(66)连到活塞(46)上的第二平板(64)组成。角柱组成窗口(68)和(70)。支柱(38)在平板(60)、(64)之间穿过时,窗口(68)、(70)对正壳体(32)的窗口(42)。
这里由普通的挠性管子制成的管路(12)通过窗口(42)在活塞(44)与轭形构造物(58)的肋片(62)之间穿过。另一根导管(20)通过支柱(38)和平板(64)之间的窗口(70)。正常时轭形构造物(58)被弹簧(56)偏置以便压缩导管(20)使之封闭。
在开始操作阀门(30)时,活塞(44)横向运动,以便把导管(12)压缩到肋片(62)上,从而封闭导管(12)。这时导管(12)及导管(20)都封闭。继续向活塞(28′)施加力把轭形构造物(58)进一步横向向右推动,如图中所示,以便克服弹簧(56)的偏置,借以把导管(20)沿径向拉开,打开封闭的导管(20),导管(12)仍保持压缩于封闭状态。
抽真空时,施加在活塞(44)上的力使轭形构造件(58)沿其原来路径返回其原始状态,横向向左运动,导管(12)和(20)二者再次封闭,直到达到原始状态时导管(12)开放。
如果普通挠性管子长时间保持在封闭或夹紧状态,则其在压缩力解除时将使普通导管恢复开放状态的弹性记忆力丧失或至少有效性降低,结果夹紧的导管仍然封闭或至少部分封闭,而通过的流体流动停止或至少受阻。此外,压扁的管子的管壁可能粘合在一起,这也许是由于有关流体对导管材料的作用或其他因素引起变软、泡胀的结果。
这里提供了克服这些问题的解救办法,因此现在把注意力转向它。一个挠性圆管形导管(20)设有整体模压的细长体(74),它有端部(76)、(78)和一个连续的中心轴向内孔(80)。模压体(74)制成带有与体(74)同时成形的一对径向对置的细长凸边(82)、(84)。凸边(82)、(84)沿体(74)的基本长度纵向延伸并平行。凸边有T形截面,每个T形的横臂(86)既平行于内孔(80)的中心线又互相平行地延伸,用上述凸边(82)、(84)的短支腿(88)与体(74)的圆管部分连接。
平板(64)制成带有一个T形槽(90),它的尺寸和形状适应导管(20)的T形槽边(82)、(84)中的一个凸边(82)。阀门(30)的支柱(38)也设有一个截面形状适应凸边(84)的T形槽(92)。当导管(20)滑动地穿过阀门窗口时,T形凸边同时穿过各自的通道(90)、(92)。在凸边(82)、(84)的一端设有一个大体上矩形的整体式止动块(94),以便阻止导管(20)继续穿过阀门。当活塞朝着夹紧阀门的原始位置滑动地返回时,一个凸边(84)保持不动而活塞拉动另一个凸边(82),它的横臂(86)装进槽(90)中以便沿径向相反的方向拉开导管(20),从而确实保证导管(20)能恢复其开放状态,而不论它保持夹紧封闭的时间长短,或者管子是否粘合成夹紧或封闭状态。构造物的长度这样选择,以致于使任何拉力沿管子分布并容易引导构造物(82)、(84)通过各自的槽。构造物应该长到足以跨越阀门(10)的宽度滑过各自的T形槽。过短的构造物使力施加在管子长度的一小段上,因此在连接凸边上产生很大的应力,当在打开管子期间向它施加拉力时比较容易造成构造物从管子上撕掉或引起管壁破坏。构造物可以被握持和拉动以便保证它的轴向通道的完全打开。当拉动对侧时把体的一侧保持不动的装置可由上述对置的构造物提供,其中一个或每一个可由手工拉动。
构成流体流过系统的路径的管路连接到导管(20)的自由端。在凸边(82)、(84)的自由端可以设有斜角构造物(96)以便容易和引导上述凸边通过槽(90)、(92)。
当然,这里介绍的模压挠性导管也可以代替导管(12)起作用。此外,虽然介绍成与有一对穿过它的导管的先闭后开夹紧阀门一起(共同)使用,但上述挠性导管同样可以与仅带有一个穿过它的导管的仅能在开放和关闭状态之间操作的夹紧阀门、甚至与用两个以上的导管操作的阀门共同工作。