閥插入件的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種插入件，用于通過管道表面的開口插入其中，所述插入件包括具有第一和第二開口端的插入件主體，該第一和第二開口端之間界定有流動軸。該插入件還包括連接至所述插入件主體的閥瓣。所述閥瓣在閉合位置和打開位置之間移動，其中在閉合位置，該閥瓣創建閉合狀態，從而防止發生沿著所述軸的流動，在打開位置，所述閥瓣允許沿著所述軸的流動發生。所述閥瓣設置為當處于打開位置時，該閥瓣的側面橫截面大致為U形，并相對于所述插入件主體取向，從而該U形拱起在流動軸上方。
【專利說明】閥插入件
【技術領域】
[0001]本發明涉及閥插入件，特別涉及用于在管道中設置止回閥的裝置。
【背景技術】
[0002]閥廣泛用于控制經過導管或管道的流體或其他流的多個行業。止回閥，也叫做單向閥，是一種特定類型的閥，當流體沿著管道的一個軸向方向流動時，執行打開操作，使穿過其中的流體基本自由流動，并當流體在第二方向，沿著管道的相反的軸向方向流動時，執行閉合操作，以防止在第二方向流過。止回閥用于水暖、機械、液壓、管道、蒸汽管和其他使用導管或管道的行業，其中包括液體、蒸汽或其他氣體的流體從管道中流過。
[0003]在傳統裝置中，止回閥通常是又大又笨重，且經常大大減少使用它們的管道的口徑。因此，即時當打開傳統止回閥，允許在第一方向上的流體流動時，由于閥自身的存在，至少部分阻礙流體的流動。此外，安裝這種相對大的閥可能會困難并耗時，特別是在緊湊或密封的空間。
[0004]傳統的閥通常容納在主體內，該主體具有肩部、關節或連接至管道任意端的其他結構。例如，一些止回閥包括安裝至管道末端的閥瓣，覆蓋管道的末端。這些傳統的閥需要在管道或其他導管內有相當大的空間，以將閥安裝于其中。例如，一些閥包括閥瓣或其他元件，該閥瓣或其他元件需要轉向側面或依賴于插入管道中而移動，這需要管道內相當大的空間，在安裝該閥是還需要用戶相當的技術和努力。
[0005]當在管道中安裝傳統閥時，經常需要完全切斷管道，以將閥插入其中。這使得管道失去一些剛性和強度，從而負面影響管道的預期壽命。
[0006]還沒有已知的裝置或方法用于以緊湊高效的方式在管道中安裝閥，特別是止回閥，而不明顯損壞管道的剛性和強度。
【發明內容】
[0007]根據一方面，本發明提供用于在管道中設置閥的插入件，該插入件設置為用于插入管道表面的開口，該插入件包括具有第一和第二開口端的主體，該第一和第二開口端在二者之間界定流動軸。例如，該開口可以是穿過管道橫截面的一部分的切槽。該插入件還包括連接至主體的閥瓣，其中該閥瓣可在閉合位置和打開位置之間移動，在閉合位置該閥瓣創建閉合，從而防止沿著所述軸的流動，在打開位置，該閥瓣允許沿著所述軸的流動。該閥瓣設置為當它位于打開位置時，它的側面橫截面基本為U形，并相對于該插入件主體取向，從而U形閥瓣拱起在流動軸上方。
[0008]因為插入件設置為通過管道表面的開口而插入，所以它可以用于在沿著管道長度任意點設置閥，而不僅僅在管道一端。此外，因為該插入件可以通過管道表面的開口而插入，所以沒有必要切斷管道的整個橫截面來放置插入件，并在其中設置閥。因此，可以保持管道的完整性，同時在管道中可靠地設置閥。
[0009]通過設置插入件，可控制流體或其他材料的流動，其中該插入件包括具有第一和第二開口端的主體，該第一和第二開口端在二者之間界定流動軸，和連接至主體的閥瓣，該閥瓣可以在閉合位置和打開位置之間移動，在閉合位置閥瓣形成閉合狀態。因為當處于打開位置，該閥瓣的橫截面為大致的U形，所以當在打開位置時，它可以取向至拱起在流動軸上方。從而當處于打開位置時，該閥瓣具有最小的侵入性，從而增加流動。
[0010]該閥瓣從閉合位置至打開位置的運動可以僅僅限定在單一的旋轉方向，從而可以提供止回閥。此外，當處于閉合位置時，沿著流動軸觀看的該閥瓣的橫截面可以與主體和/或導管的橫截面匹配，以形成閉合狀態，從而使閥可靠且防漏。這種可靠性可通過設置與該閥瓣配合以形成閉合狀態的密封件來改善。
[0011]該插入件主體的內表面的至少一部分可以彎曲，在打開位置的該閥的U形彎曲可以與主體的內表面的所述部分的彎曲匹配。因此，當處于打開位置時，該閥瓣可緊靠該內表面。
[0012]因此，閥瓣的存在通過該主體包圍流動，并對于主體的橫截面面積具有最小的侵入性。
[0013]該閥瓣可以是剛性的，且它可以是至少部分可變形的。當閥瓣至少部分可變形時，當處于閉合位置時，它可以呈現為大致的平面結構，當處于打開位置時，它可以呈現為大致的彎曲或U形結構。可變形的閥瓣的主體可以包括相對剛性的部分，當閥處于基本平面、閉合的結構時，該相對剛性的部分有助于閥的剛性，和/或可在打開位置，引導閥瓣變形至合適的形狀。在它的大致平面結構中，該可變形的閥瓣用于在管道內提供可靠的閉合，而在其變形打開位置，它拱起在管道內的流動的上方，使管道內的可用的流過量最大化。
[0014]根據一方面，還提供安裝用于在管道內設置閥的插入件的方法。該方法包括在管道的表面上創建槽，該槽沒有延伸穿過該管道的整個橫截面，并通過所述槽安裝該插入件，該插入件包括插入件主體和閥瓣。優選地，所述槽延伸穿過所述管道的少于一半的橫截面。可以在大致垂直于管道內流體流動方向上切割該槽。
[0015]從而提供一種可靠的、便于使用的、及成本效益的方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]現在參考附圖，描述以下實施例和例子，其中:
圖1a為閥插入件的側面剖視圖；
圖1b展示了圖1a所示的、包括密封件的閥插入件的主體；
圖1c展示了圖1a所示的閥中包含的安裝有鉸鏈和彈簧的鉸鏈式閥瓣；
圖2a為處于打開位置的、在管道中的圖1b所示的閥插入件，和管道周圍的連接帶的側面剖視圖；
圖2b展示了圖2a的裝置，但是閥瓣處于閉合位置；
圖3為根據一個實施例的閥瓣的透視圖；
圖4a為管道的一部分的側視圖，其中閥插入件將安裝至該管道中；
圖4b為圖4a所示的管道的截面；
圖4c為圖4a所示的管道的側視圖，其中具有用于安裝閥插入件的切槽；
圖5a為待安裝至用于安裝閥插入件的管道的套管的側面剖視圖；
圖5b展示了插入有圖5a所示的套管的圖4a所示的管道的截面； 圖5c為插入有兩個圖5a所示的套管的管道的側面剖視圖；
圖6展示了待安裝至圖5c所示的管道的閥插入件；
圖7a為當閥瓣閉合時，包括閥插入件的管道的截面；
圖7b展示了當閥瓣打開時，圖7a所示的管道；
圖8a為用于安裝至管道的連接帶(jointing strap)的側視圖；
圖8b展示了具有牢固地安裝有圖8a所示的連接帶的管道；
圖9a展示了當閥瓣處于閉合位置時，插入管道中的閥插入件的透視圖；
圖％展示了閥瓣處于部分打開位置的如圖9a所示的閥插入件；
圖9c展示了閥瓣處于打開位置的如圖9a所示的閥插入件；
圖9d展示了沿著圖9a所示的管道的視圖，閥瓣處于閉合位置；
圖9e展示了沿著圖9b所示的管道的視圖，閥瓣處于部分打開位置；
圖9f展示了沿著圖9c所示的管道的視圖，閥瓣處于打開位置；
圖10展示了可變形的閥瓣和用于閥插入件的彈簧連接件的平面圖；
圖11展示了可變形閥瓣和彈簧連接件的側視圖；
圖12展示了包括在管道中原位置的可變形的閥瓣的插入件的側視圖；以及 圖13展示了圖10所示的可變形的閥瓣和彈簧連接件頂部的放大視圖。
【具體實施方式】
[0017]總之，提供用于在管道或導管中實施閥的插入件，該閥優選為止回閥或單向閥。
[0018]該插入件優選包括具有第一和第二開口端的主體和閥瓣，該閥瓣可以合適的方式連接至該主體。例如，可以設置鉸鏈和彈簧機構，以使該閥瓣移動至打開位置，對在管道中一定軸向方向上的流體流動作出反應，并在沒有這種流動時返回至閉合位置。
[0019]該閥瓣可以是大致的馬鞍形。當面對面觀察時，即在平面圖中，該閥瓣的橫截面的形狀與該插入件主體和/或安裝該插入件的管道的內部橫截面的形狀對應，從而當該閥瓣處于閉合位置時，提供可靠的閉合。在側視圖中，該閥瓣可以是U形，繞中央直徑或軸彎曲。該閥瓣的彎曲為當閥打開允許通過管道的流動時，該閥瓣將繞流體呈拱形，優選與管道的內部輪廓對應。這使得閥瓣對管道中用于流通的橫截面面積影響最小。或者，當在管道中處于閉合位置時，該閥瓣為大致的平面，并且當處于打開位置時，可以變形為U形，以與管道的內表面匹配。
[0020]可通過任何合適的方式將該閥插入件安裝至管道。例如，可通過在管道的外圓周部分切割槽，并通過該槽固定該插入件來將該插入件安裝至管道。可利用皮帶、套管或其他合適的裝置將該插入件固定在管道內合適位置，以有助于當該閥插入件使用時，提供可靠的密封。這使得該插入件適合實施單向閥，即使在空間和/或入口受限的管道例如廁所管道中也是如此。
[0021]該插入件還可以具有任何合適的橫截面形狀，以將其可靠地安裝至使用它的管道或導管。在需要改變、移除或更換閥的情況下，可簡單并快速地從管道中去除該插入件，例如利用最初將該插入件安裝至管道而通過的槽，并且可以更換或適當修改。不需要對管道做任何改變以更改或更換本文中所述的閥插入件。因此，提供了高效的和成本效益的閥系統。[0022]圖1a至Ic展示了可用于在管道中設置止回閥的插入件的可能的實施例。
[0023]該插入件10包括開放端主體12，該主體12由連續的大致的圓柱形或環形壁形成，具有位于其內表面的密封件14，例如橡膠密封件。進一步從以下描述可理解的，該密封件14形狀設計為與大致為剛性的閥瓣16配合，從而當位于使用中的插入件10內部的該閥瓣16處于閉合位置時，形成可靠的密封，以阻止流體或其他材料通過。在如圖1a至Ic所示的實施例中，該插入件10用于具有大致圓形橫截面的導管或管道中。因此，該插入件主體12的表面為大致的環形，該閥瓣16在平面圖中為大致的圓形，該密封件14在橫截面視圖中為大致的半圓形或U形。
[0024]從圖7a和7b中可以理解的是，形成如圖1a至Id中所示的插入件10的主體12的大致的環形壁的厚度沿著其圓周變化。從剖視圖看，該壁的下半個圓形部分相對較薄，而該壁的上半個圓形部分相對較厚。出現這種結構的原因是，如下所述，可以在管道上制作槽，用于將插入件10安裝至其中，所以該插入件10的主體12的上部應夠更厚，以彌補切割槽而缺失的管道。
[0025]如圖1a至Ic所示的插入件10還包括結合的鉸鏈和彈簧結構18。該閥瓣16通過鉸鏈連接至該插入件10的主體12。如圖1a所示，該閥瓣16對應于該主體12，從而當閥瓣16以鉸鏈連接至主體12，且處于如圖1b所示的閉合位置時，該閥瓣16在主體12內創建閉合，防止流體流過。如上所述，可以將密封件14設置為安裝至或抵靠至該閥瓣16，以提供可靠的密封閉合。
[0026]為了創建止回閥，該鉸鏈和彈簧機構18設置為限制該閥瓣16在一個方向上-圖1b的實施例中的順時針方向繞鉸鏈進行旋轉運動，從而該閥瓣16可以繞鉸鏈進行樞軸轉動，以配合密封件14，但是不能在該方向進一步轉動。從而，如果流體流動或其他力作用在如圖1b所示的閥瓣16上，試圖使它順時針繞該鉸鏈轉動超過密封件，從而打開該閥時，那么這是不能實現的。相反，該鉸鏈和彈簧機構18設置為使該閥瓣16在相反的轉動方向-在本實施例的逆時針方向繞鉸鏈轉動至少90度，從而該閥瓣16可以從如圖1b所示的閉合位置轉動至能使流體流過該插入件10的打開位置。因為彈簧的存在，在用于將該閥瓣16轉動至打開位置的力消失后，該閥瓣16將彈回閉合位置。
[0027]通過下文中插入件在管道中的應用可以很好理解如圖1a至Ic所示的該插入件10的物理外觀和操作。圖2a和2b展示了在管道20內原位置的、具有安裝在管道20外部的連接帶28的插入件10。圖9a至9f也展示了沒有如圖2a至2b所示的連接帶28的位于管道內的閥插入件的透視圖。閥瓣允許的運動方向在圖2a和2b (逆時針)與圖9a至9d (順時針)中不同。稍后下面將描述該插入件安裝至該管道20中的方式。
[0028]如圖所示，該插入件10的主體12的尺寸設計為適合安裝至管道20的橫截面中。在圖中，使用圓柱形管道20，從而該插入件10具有圓柱形或環形插入件主體12，如圖9a至9f中清楚顯示的。該主體12的外直徑基本與該管道20的內直徑對應，從而該插入件10緊貼于管道20內。該插入件10的主體12應該包括相對薄的環形壁，從而盡可能少地減小管道的口徑。
[0029]在如圖2b、9a和9d所示的閉合位置，該閥瓣16在該插入件10內創建了閉合。該插入件10在其插入管道20內的點處填滿管道口徑,從而閉合該閥瓣16,防止通過管道20的流動。該閉合的止回閥將阻礙由流動產生的任何轉向力或管道內非允許的軸向的力。從而防止流體、氣體、氣味、嚙齒動物或其他材料在管道20中的回流。
[0030]當由于管道20內允許方向的流動或力引起轉向力時，該流動將使該閥瓣16繞其鉸鏈轉動，從而使閥打開，并允許管道20內的流過(throughlow)，如圖2a、9c和9f所示。為了盡量增大這種流過，盡量減小由于止回閥存在造成的閥口徑的減小，該閥瓣16是薄的。優選地，其厚度不大于管道直徑的一半，理想上該厚度遠遠小于該管道直徑的一半。該閥瓣16優選繞一個軸彎曲。從圖3、9a至9f可以很好地理解該彎曲。其中可以看出，該閥瓣16為大致的馬鞍形，即從側視圖中為U形。該閥瓣16的彎曲使得該閥瓣16當它處于打開位置時，繞管道20中的流動呈杯形或拱形，可以從圖9c和9f很好地看出。在打開位置，該閥瓣16拱起在上方，從而包圍流動而不是阻礙流動。
[0031]該閥瓣16的彎曲優選與使用該插入件10的管道的內表面匹配。從而，當該閥處于如圖2a、9c和9f所示的完全打開位置時，該閥瓣16的外表面應該大致與管道20的內表面平行，優選與它同高，二者之間具有最小的間隙或間斷。此外，該閥瓣16應夠足夠薄，從而當它處于打開位置，它對管道20的口徑的減小最少，以用于流體或其他材料的流過。
[0032]如圖9b和9e所示，閥瓣16能夠處于在如圖9a和9d所示的閉合位置與圖9c和9f所示的完全打開位置之間的部分打開位置。當打開和閉合時，該閥瓣16將處于如圖9b和9e所示的部分打開位置，當在管道的允許方向存在流動，但是該流動不是很大或力度不足以打開該閥瓣16時，該閥瓣也是部分打開的。在如圖9b和9e所示的部分打開位置，該閥瓣16將拱起在迫使其從閉合位置打開的流動的上方。
[0033]對于該大致剛性的閥瓣16的三維形狀有兩個不同的相互作用的考慮因素。關于第一個考慮因素，該閥瓣16形狀應該設計為適合創建閉合，從而當該閥瓣處于完全閉合位置時，防止沿著管道20的軸向流動。在如上所述的實施例中，管道20和插入件主體12都是圓柱形，從而當從管道的軸向流動方向看時，該閥瓣16在其閉合位置形成圓形閉合，如圖7a和9d所示。理想地，在插入件主體12的內表面應該具有密封件14或閥座，其中該密封件14形狀設計為與該閥瓣16在其閉合位置形成可靠的閉合。
[0034]該大致剛性的閥瓣16的三維形狀的第二個考慮因素是，如上所述，當該閥瓣16處于打開位置時，它應該是圍繞通過管道20的流動的縱向軸的杯形或拱形,如圖7b、9c和9f所示。從而該閥瓣16包圍通過管道20的流動的形狀和方向，而不是阻礙或限制該流動。理想地，當處于打開位置時，該閥瓣16應該與該管道20和/或該插入件的主體12的內表面齊平。
[0035]一旦確定該閥瓣16的三維形狀，那么如果閥作為止回閥操作，那么它必須以正確取向連接至插入件10的主體12 (或直接至管道20)的正確位置。由于止回閥的目的在于允許一個方向而不是另一個方向的流動通過管道或導管，重要的是基于允許的流動方向，合適形狀的閥瓣16正確連接至該插入件10的主體12，從而使該閥瓣16繞鉸鏈在允許的方向轉動。如上所述，當該閥瓣16轉動至管道或導管內的打開位置時，該閥瓣16的內表面應該成杯狀圍繞該流體流動，并應該盡可能地與管道或導管的內部形狀和輪廓對應，以使流過的流動最大化。
[0036]插入件的安裝
閥插入件10是特別有優點的，因為它可以安裝至任何類型、尺寸或形狀的管道，甚至當管道的入口非常有限時。現在將描述如何將包括閥瓣16的插入件10安裝至管道的例子。該例子涉及具有如圖4b所示的大致的圓形橫截面的管道20，但是可以理解的是，該原理適用于其他形狀的管道或導管。
[0037]圖4a展示了安裝插入件10之前的管道20。為了準備用于插入件10的管道20，在管道上切割槽，如圖4c所示。該槽22尺寸設計為能將該插入件10安裝至該管道20，以保證在安裝之后，該管道20和該插入件10形成防漏的連續體。對于如圖4a至4c所示的管道20，該管道具有大致的圓形橫截面，可以使用如圖1a至2b所示的大致環形的插入件10。為了將環形插入件10安裝至該管道20，必須去除該管道20的半環形截面。因此，如圖4c所示，該槽22僅僅延伸經過該管道20的直徑的一半。因為在該方法中，在沿著管道長度的任意點，沒有完全切斷或切割該管道20，從而保持了管道的大部分的剛性和強度。不需要切斷管道。
[0038]如圖5a至5c，能夠通過將插入件固定至兩個套管24之間的位置，從而將該插入件10安裝至該管道20。從這些圖中可以理解，每個套管24基本為環形，在其一端具有半環形唇或凸緣26。套管24可通過該槽22插入該管道20中，并推裝至該槽22的一端,從而套管24的主體靠在管道20的內表面上，半環形凸緣26靠在通過切割在管道20上形成的半環形邊緣上。從而該半環形凸緣26使得該套管24牢固地安裝在該管道20內的適當位置。在如圖5c所示的裝置中，套管24安裝在管道20的槽22的兩側。在圖9a至9f中，一個套管(在這些圖中的左手側)具有上部切口，當閥瓣18處于如圖9c所示的打開位置時，該上部切口用于容納該閥瓣18的邊緣。套管24上的切口部分使閥瓣的表面與用于插入該閥瓣的管道的內表面齊平，而不是依靠在套管24的內表面上，從而盡可能少的減少該管道的內口徑。根據以上描述的原理，也可以使用其他形狀的套管和切口。
[0039]如圖6所示，一旦安裝了套管24，那么如圖1b所示的插入件10可安裝至管道20。該插入件10尺寸應該設計為填補槽22中的兩個套管24之間的缺口。從而，在管道20被切割的部分，應該沒有缺口或泄露。可以理解的是，這并不是將插入件10安裝至管道20的唯一的方法。可以省略如上所述的套管24，或者使用一個套管24，和/或利用任何其他合適的裝置將該插入件10安裝至管道20內的合適位置。重要的是，文中所述的閥插入件10可以安裝至管道20內，而沒有在任意點貫穿管道20的直徑，進行完全切割或切斷。該插入件10應該緊貼該管道20安裝，從而在該插入件10的外表面和該管道20的內表面之間不存在空隙。可以設置任何合適的密封裝置，從而當該插入件10安裝至管道時，不會存在通過該槽22的進入或離開管道的泄露。
[0040]圖8a和Sb展示了連接帶28 (還如圖2a和2b所示)，其可以用作管道的槽切割模板。從中可以看到，該連接帶28可以以任何合適的方式纏繞并固定至管道20的外表面。該帶28包括切口部分30，該切口部分可以作為槽切割模板，用于切割合適尺寸的槽22，以將具體的插入件10安裝至管道20。當管道20被密封在插入件的周圍時，該切口部分30還可以將該插入件10固定在合適的位置。
[0041]在切割該管道20之后，該插入件10或任何附加裝置，例如密封件或套管24定位在管道20內，該連接帶28可轉動，從而其切口部分30圍繞還未切割的管道20的一部分(SP圖中所示管道20的下半部分)，該管道20的槽22由帶28的連續部分覆蓋。這可確保插入件10和管道20之間形成密封。此外，該連接帶28作為指示物，為用戶指示插入件10在管道20內的位置。如果需要改變、去除或更換該止回閥，用戶可以簡單和方便地轉動該帶28，從而提供槽22內的插入件10的入口。以簡單有效的方式實現這點。此外，該裝置使得除了安裝該帶28和切割該槽22的人訪問插入件10，以變更、替換或去除該止回閥。因此，該閥插入件10可以設置為用于家庭用戶的自己做(DIY)裝置，以在管道中安裝止回閥。它不需要通過管道工或其他專業技工來安裝、更換或修理。
[0042]可變形的閥瓣
如圖1a至9f所述的閥插入件10包括大致剛性的閥瓣16，其具有如圖3清楚展示的固定的鞍狀。但是也能夠將插入件設置為用于在管道或導管內實施閥，其中該插入件具有不同類型的閥瓣，該閥瓣至少部分是可變形的。
[0043]圖10展示了可變形的閥瓣1002，用于插入管道，以在該管道中設置閥。如圖10所示的可變形的閥瓣1002的橫截面為大致圓形，以與大致圓柱形的管道一致。但是該可變形的閥瓣1002可以具有不同的橫截面形狀，以與不同形狀的管道或導管一致。該可變形的閥瓣1002包括大致為平面的瓣體1004。該大致為平面的瓣體1004由彈性材料，例如橡膠形成。如下面詳細描述的，該瓣體1004的彈性使其根據施加至其的力，變形遠離其大致的平面結構。例如，該瓣體1004可以根據管道內水的壓力或推壓該閥瓣1002的其他流體變形。
[0044]該可變形的閥瓣1002還包括彈性線1006，以提供一些剛性。該彈性線1006可以包括彈簧線或任何合適類型的線。該彈性線1006優選設置為大致的圓形結構(除了如下面進一步描述的頂部)，臨近該瓣體1004外邊緣，但又沒完全在外邊緣處。這種結構增強了該瓣體1004的外邊緣，但是同時該瓣體1004的徑向內側部分仍然是可變形的。
[0045]在如圖10所示的實施例中，該彈性線1006還設置在兩個基本平行的條1008，位于該瓣體1004的中心線的每側。該線的帶1008每個連接該彈性線1006的圓形部分的上部與其下部。可以理解的是如圖10所示的彈性線1006的具體結構僅僅是一個例子。該彈性線1006可以設置為任何合適的結構，以平衡操作中該閥瓣1002的變形性和剛性要求，下面將進一步描述。
[0046]該彈性線1006應該可靠地連接至大致平面的瓣體1004。該彈性線1006可以結合至該瓣體1004，或者通過任何合適的方式連接至該瓣體1004，例如通過焊接、模壓或超模壓。本領域技術人員理解，將該彈性線1006連接至瓣體1004的最好的方式將至少部分取決于該可變形的閥瓣1002的組成部件的具體材料。
[0047]在如圖10和13所示的實施例中，位于大致的圓形部分的頂部的每個彈性線1006的一端，從該瓣體1004延伸出以連接板1010和彈簧機構1012。該彈性線1006的兩端分別在第一和第二相應的連接點1014AU014B處連接至螺旋彈簧1012的每一端。第一和第二相應的內側板部分1016AU016B設置在第一和第二連接點1014A、1014B外側。該板1010還包括位于相應的內側板部分1016AU016B外側的外側板部分1018AU018B。在該彈簧1012的任意一側，具有閂1020AU020B，其從相應的連接點1014A、1014B，穿過該內側板部分1016AU016B，并穿過外側板部分1018AU018B。該閂1020A、1020B終止于該外側板部分1018AU018B的外面，并具有栓頭，確保它們固定至該外側板部分1018AU018B。
[0048]界定用于閥瓣1002轉動的軸，該軸基本穿過該板1010和彈簧機構1012的軸心。在操作時，管道中的流體壓力將使該閥瓣1002繞該軸轉動，以在管道中創建打開，從而允許流體流過。該內側板部分1016AU016B隨著該閥瓣1002轉動，但是該外側板部分1018A、1018B不轉動。相反，該內側板部分1016AU016B的轉動使相應的外側板部分1018AU018B和閂1020A、1020B向外移動，遠離該彈簧1012的中心。因為該閂1020A、1020B連接至該彈簧1012的任一端，當該閥瓣1002轉動時，這種向外移動具有拉伸彈簧的效果。因此，當該閥瓣1002轉動至打開位置時，該彈簧1012處于拉伸狀態。當從該閥瓣1002移除流體壓力時，彈簧1012的偏置(返回其松弛位置)促使該外側板部分1018AU018B向內移動，從而促進該內側板部分1016AU016B，以及該內側板部分連接的彈性線1006的兩端，在相反方向再次轉動，從而將該閥瓣1002轉動至其閉合位置。
[0049]圖11展示了連接至螺旋彈簧1012的可變形的閥瓣1002的實施例。從中可以看至|J，如上所述通過該瓣體1004的轉動拉伸的螺旋彈簧1012可以是該彈性線1006的連續部分，該彈性線1006用于為該瓣體1004提供剛性。
[0050]在圖11中，該彈簧線1006嵌入該瓣體(flap body)1004內，而不是安裝至如圖10所示的瓣體1004的表面。從圖11還可以看出，該瓣體1004的外緣能夠向外張開以提供圍繞該瓣體1004的外緣的邊緣1102。這種邊緣1102可以幫助套管或密封件(未在圖11中示出)旁邊的可變形的閥瓣1002的定位，以當該可變形的閥瓣1002處于閉合位置時，增強管道的閉合。
[0051]該可變形的閥瓣1002可以設置為包括插入件主體的插入件的一部分，如上面詳細描述的大致的剛性閥瓣。該插入件主體可以是大致的環形或圓柱形，以使其與圓柱形管道一致，或者依賴于該插入件插入的管道或導管的形狀，它可以是任何合適的其他形狀。如上面所詳細描述的，該插入件可以通過在管道上切割槽，但不完全切割該管道，并將該插入件安裝入切除管道部分的槽內，從而將插入件放置于管道中。該插入件可以包括密封件，如圖11和12中詳細描述的。此外，它可以與一個或多個套管結合使用。
[0052]圖12展示了插入件1200的實施例，包括可變形的閥瓣1002。該插入件1200包括插入件主體1202，包括可變形的瓣體1004和彈性線1006的可變形的閥瓣1002，和設置在該瓣體1004上方的彈簧1012。如圖12所示的彈簧1012為該彈性線1006的連續部分，其連接至該瓣體1004。該彈簧1012繞軸1204卷繞，該可變形的閥瓣1002可繞該軸轉動，從而從閉合位置移動至打開位置。可以設置任何合適的彈簧或其他偏置機構，以使該閥瓣1002在一個方向轉動(即圖12中從閉合至打開的逆時針方向)。通過該彈簧和/或包括阻止這種轉動的阻塞裝置的插入件主體1202可防止該閥瓣1002在相反方向的轉動(即圖12中的從閉合至打開的順時針)。雖然圖12中未展示出，但是該插入件主體1202還可以包括密封件或閥座，當處于閉合位置時，該瓣體1004與該密封件或閥座依靠。
[0053]如圖12所示為兩個套管1206，設置在管道1208內的該插入件主體1202的每一偵U。在如上所述剛性瓣實施例中，一旦切割槽之后，該套管1206可協助該插入件1200在管道1208內的定位。該套管1206還可以有助于保證該管道1208的氣密性和防水性，以防止當該插入件1200插入管道1208時發生泄露。
[0054]雖然圖中未展示出，該插入件(包括剛性或可變形閥瓣)的基部能夠包括從中延伸的栓，其中該栓可位于管道底面的凹部，以進一步固定該插入件。例如，用戶在管道中創建槽之后，在將該插入件安裝至管道中之前，他或她隨后可以在管道下部內表面創建缺口或凹部，從而將該栓置于該缺口或凹部內。
[0055]一旦插入管道或導管中，該可變形的閥瓣1002可起作用，從而在該管道或導管中設置止回閥。與上面所述剛性閥瓣16相同，該可變形的閥瓣1002可以僅僅在一個方向轉動，從而允許沿著管道或導管的一個方向上而不是另一個方向的流動。圖10至13中描述了與可變形的閥瓣1002結合使用的彈簧機構的具體例子。但是，可以理解的是，任何其他合適的偏置機構可以與該可變形的閥瓣1002結合使用，例如文中所示的與剛性閥瓣插入件相關偏置機構。在操作時，在允許方向上穿過管道的水或其他流體推壓該閥瓣1002將使該閥瓣1002在管道主體內轉動，從而創建使流體流過的打開。
[0056]流體壓力將使該可變形的閥瓣1002轉動，但是最初基本不改變其形狀。一旦施加更大的壓力，該閥瓣1002將朝向完全打開位置移動，流體的壓力將對該瓣體1004形狀的改變具有額外的效果，迫使該瓣體變形，并呈現出安裝瓣體的管道的內部形狀。本領域技術人員將理解，如圖10所示的彈性線1006的結構是特別有用的，因為位于彈性線的條1008之間的瓣體1004的中心部分剛性有限，從而當受到流體壓力時，非常易變形。當該可變形的閥瓣1002處于打開位置時，這將使該瓣體1004的中心部分向上呈拱形抵靠至管道的內表面。
[0057]與如上所述的剛性閥瓣16的情況一樣，當在允許的方向對可變形的閥瓣1002沒有流體壓力時，或者在非允許的方向對閥瓣1002具有流體壓力時，該閥瓣1002將恢復至閉合位置，其中該瓣體1004填滿該管道的主體,從而防止在非允許方向流體的流過。如果該彈性線1006設置在如圖10所示的該瓣體1004的外邊緣附近，這將增強該閥瓣1002，并將有助于將其鎖定在閉合位置。這還增強閥瓣對在非允許流動方向上的流體壓力的抵抗性。
[0058]如上所述，包括如文中所述的可變形的閥瓣1002的插入件可以包括合適的彈簧或其他偏置裝置。該偏置裝置可容納在該插入件的主體內，從而當插入件位于管道的切口部分中時，該偏置裝置也位于該切口部分內，或者該偏置裝置可以位于該插入件的主體外部，從而當插入件位于合適位置時，該偏置裝置位于該管道的切口部分的外部。如圖10和13所示的彈簧1012和板1010裝置優選設置在環形插入件主體外部。如上面關于剛性閥瓣插入件的描述，當該插入件位于管道內時，能夠在管道的切口部分周圍使用連接帶。如果在如圖10和13所示的裝置的情況下，該偏置機構從該插入件主體的表面突出，那么該連接帶可以包括合適的凹部，以容納該偏置機構。該連接帶內任意的這種凹部應該使該偏置機構的組成部件，例如閂1020A、1020B和外側板部分1018AU018B按照實際中插入件的正確操作所要求的進行移動。
[0059]包括如上所述的可變形的閥瓣1002的插入件與包括剛性閥瓣16的插入件具有類似的優點:閥瓣可以拱起在管道中允許方向的流體流動的上方，從而最大化用于流體流動的橫截面面積。由于由橡膠或其他可變形材料制成，該可變形的閥瓣1002可以非常薄，從而當處于打開位置時，它將很小地降低管道的口徑。此外，因為該瓣體1004非常薄，它適合于安裝至根本不能安裝常規閥的非常狹小的空間。在其放松結構中大致為平面的可變形的閥瓣可以相對直接的方式制備，多個這種可變形的閥瓣可以緊湊地堆放，以有效地存儲和運輸。
[0060]變化實施例
以上圖片描述的具體裝置涉及管道、插入件主體和圓形橫截面的閥瓣，其中同樣的原理也應用至其他形狀的橫截面，例如卵形、橢圓形和不規則形狀。如果管道具有略不規則的橫截面，那么可以設計不規則的插入件或不規則的閥瓣，從而其外表面與管道的橫截面匹配，以便于管道配合。當該插入件包括與不規則插入件主體結合設置的閥瓣時，在該插入件主體的開放端之間界定的內表面可以是較規則的橫截面，例如圓形，從而在其中可以使用形狀設計為閉合圓形開口的閥瓣。另外或可選的，位于內表面和外表面之間的插入件的厚度可以在一定范圍內改變，以適應管道厚度的不同和/或插入件安裝處的管道壁的缺失。在所有情況下，止回閥插入件應該盡可能小地減少管道的口徑，同時當該閥瓣處于閉合位置時，提供可靠的阻礙以抵抗流動。
[0061]如果需要變更、改變或替換該閥插入件，可以快速并容易地將該插入件移出該管道，而不需要對管道自身進行任何物理改變。對于整個閥插入件，包括該插入件主體、閥瓣和任何連接機構能夠作為單個單元被替換。另外或可替換的，可以更換該閥瓣，而不更換該插入件的主體。此外，如果適用，可更換或更新在插入件主體的內表面上形成的密封件，以保證該閥長時間可靠地操作。
[0062]在如上所述裝置中，該插入件設置為提供止回閥，但是該閥瓣的形狀對于其他類型的閥同樣適用。因為該大致剛性的閥瓣的側面橫截面為U形，當處于打開位置時，它使得在沿著管道的一個方向上的流動最大化。如果該大致剛性的閥瓣可繞其鉸鏈轉動，對沿著管道的第二、相反方向作出反應，那么它的彎曲將不會拱起在流動軸上方，而是抵靠在流動軸上。因此，在第二方向上的流動至少部分被該閥瓣阻擋。從而該大致剛性的閥瓣可用于這種裝置，其中在管道中允許兩個方向的流動，但是在一個方向比另一個方向具有更多的限制。
[0063]可以在管道或導管內安裝與本文中公開的閥插入件共同作用的其他部件。例如，可將活塞閥加入管道內插入件的任一側，用于當在水管中改變該插入件時，緩解水壓力。可替換地或附加地，在該插入件的上游，可以包括虹膜(iris)閥或其他類型的截止閥，用于在更換或改變該插入件之前，關閉管道或導管內的流動。例如，這種虹膜閥可以包括手動操作地、有凸邊的裝置，在管道或導管中形成阻礙，防止該止回閥下游的流動。可替換地或附加地，該虹膜閥可通過管道外部的齒輪或其他機構來操作，用于與止回閥工作。
[0064]改變或更換該插入件的方法非常快速和簡單。一旦去除管道外的任何外部元件，例如帶，包括閥瓣的插入件可從管道中出槽，并可立即將替換件插入其中。從而能夠避免，或至少大幅消減在關閉用于改變止回閥的生產線造成的時間和金錢的損失。閥插入件安裝和改變的簡易和速度對于DIY應用非常有利，因為用戶將不需要用于改變閥的水管工的服務，以及不需要買一個傳統意義上的完整閥，而是可以簡單地更換閥插入件。
[0065]可以從管道或導管的開放端將該閥插入件設置在所需位置，而不是通過管道中的槽插入。但是，可以理解的是，在一些情況下，特別是必須在現存系統中實施閥的情況，例如管道系統，那么通過導管中的槽插入該插入件將是優選選擇，以使對系統的破壞最小化。
[0066]本文中所描述的閥插入件提供完全可擴展的、靈活的方案。它與傳統產品不同，因為它不是現成的止回閥本身的形式，而是使管道或導管(一部分)作為止回閥的裝置。
[0067]雖然本文中已經描述了具有附加的閥瓣的環形插入件，但是可以使用任何合適形狀的插入件。該插入件主體和閥瓣的尺寸可以根據安裝它們的管道和導管的尺寸設計和選擇。該設計應該保證當處于閉合位置時，該閥瓣可以對流動創建阻礙，當處于打開位置時，該閥瓣允許另一個方向的流動，在流動方向的上方呈拱形，以盡可能小地減少管道口徑。管道的大部分工業制造商制造具有標準直徑的管道，可制備與這些管道配合的標準的止回閥插入件。此外，如果管道具有非標準尺寸或形狀，能夠定制設計并制造具有與該管道匹配的閥瓣的非標準插入件，和/或將標準插入件密封至不規則的管道中。如果進行后者，那么應 該選擇該插入件的尺寸和形狀，以盡可能少地減少管道的口徑，并當該閥瓣使用中處于打 開位置時，使盡可能多的流體或其他材料流過管道。
[0068]因為可以快速并容易地取出該閥插入件，所以能夠定期檢查止回閥的操作，而基 本不影響管道系統的操作。這是具有優點的，例如，當利用該插入件在家中或其他建筑物中 的水或污水處理系統中設置止回閥時，由于為保險目的可定期檢查閥，以在發生溢流和溢 水前避免這些問題。
[0069]能夠安裝額外的結構，例如觀察眼，用于在不移除閥時檢查閥是否工作。該觀察眼 還可以用于閥插入件的維護。
[0070]雖然文中所描述的閥插入件主要用于控制管道中的水或其他流體，但是該閥插入 件還有其他應用。例如它可以用于車輛發動機內，或者包括需要在一個方向上控制流動的 一個或多個導管的任何其他的系統。
[0071]如上面詳細描述的控制流量的行為，該止回閥插入件在管道中可以具有額外的用 途。例如，該插入件可以被合適的物質浸潤，該物質可溶解于止回閥控制的流體或其他材料 的流。從而，該插入件可以作為水軟化墨盒，緩慢釋放抑制劑，用于排氣管的中央加熱系統 或催化轉換器。另外或者可選地，整個插入件的一部分可以由將溶解于或與導管中的流體 反應的材料制成。例如，整個插入件或其一部分可以由銅或鉬形成。此外或可選地，該止回 閥插入件可以用于主要飲用水的水測試和供給。此外，該插入件可以用作測試裝置，用于從 流體中提取底物。為了這個目的，該插入件主體可以包括存儲裝置和/或可以包括用于引 導該提取的底物離開該管道的裝置。
[0072]該插入件可以由任何合適的材料制備，該材料包括金屬、陶瓷、塑料、橡膠、電線或 其他人造材料。雖然以上描述的閥可以包括鉸鏈和彈簧機構，用于將該閥瓣連接至該插入 件的主體，但是可以使用任何合適的連接機構，只要它能夠使閥瓣在使用時從閉合位置移 動至打開位置。可以提供使該閥瓣在使用時通過平移運動或其他運動從閉合位置至打開位 置的裝置，來代替用于轉動該閥瓣的鉸鏈。根據實施例，在沒有設置插入件主體時，可以在 管道中使用該閥瓣和密封件，以阻礙流動。在這種實施例中，該閥瓣可直接連接至該管道和 /或該密封件。
[0073]該大致可變形的閥瓣可以由任何合適的材料或材料的組合制成。雖然在本文描述 的具體實施例中使用彈性線，以增強該可變形閥瓣的剛性和指導變形，但是為此目的可以 使用任何合適的其他材料代替。
[0074]該閥瓣可以是彈簧加載的，以在閉合方向通過如圖所示的機械彈簧使它偏置。或 者，該偏置裝置可通過使用流體或適合替代彈簧的其他合適的替換物來實現。當該止回閥 插入件用于發動機中時，例如汽車發動機，由于發動機內的爆燃力，該閥瓣可以朝向打開位 置移動。
[0075]在管道或其他導管中可以使用一個或多個閥插入件，以控制導管中的流動。該插 入件可以與現有的閥裝置一起安裝并操作，或者作為這種裝置的替換物。
[0076]文中描述的相關術語例如“順時針”、“逆時針”、“右邊”、“左邊”、“上部”、“下部”僅 僅用來描述圖中所示的具體裝置，而不是起限制作用。
[0077]文中所描述的實施例和例子提供了靈活的、可擴展的方案，其中止回閥可以以成本效益的方式實施。可以簡單和快速的安裝、更換和修改該止回閥，使其具有用戶友好性并 可適用于廣泛范圍的工業和實際情況。
【權利要求】
1.用于在管道中設置閥的插入件(10，1200)，所述插入件設置為通過所述管道(20，1208)的表面上的開口插入，該插入件(10，1200)包括: 具有第一和第二開口端的插入件主體(12，1201)，所述第一和第二開口端之間界定有流動軸； 閥瓣(16，1002)，該閥瓣連接至所述插入件主體(12，1201)； 所述閥瓣(16，1002)在閉合位置和打開位置之間移動，其中在閉合位置，所述閥瓣(16，1002)創建閉合狀態，從而防止發生沿著所述流動軸的流動，在打開位置，所述閥瓣(16，1002)允許沿著所述流動軸的流動發生； 所述閥瓣(16，1002)設置為當處于打開位置時，其側面橫截面基本為U形，并相對于所述插入件主體(12，1201)取向，從而所述U形拱起在所述流動軸上方。
2.根據權利要求1所述的插入件(10，1200)，其特征在于，所述閥瓣(16，1002)鉸鏈連接至所述插入件主體(12，1202)。
3.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，所述閥瓣(16，1002)僅僅在單一轉動方向上從所述閉合位置移動至打開位置。
4.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，在所述閉合位置，沿著流動軸方向觀察的所述閥瓣(16，1002)的橫截面與所述插入件主體(12，1202)的橫截面或管道(20，1208)的橫截面匹配，以形成所述閉合狀態。
5.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，所述插入件主體(12，1202)的內表面 的至少一部分彎曲，其中在打開位置的所述閥瓣(16，1002)的U形彎曲與所述插入件主體(12，1202)的內表面的所述至少一部分的彎曲匹配。
6.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，還包括偏置裝置(18，1012)，以使所述閥瓣(16，1002)朝向閉合位置偏置。
7.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，還包括密封件(14)，設置為與所述閥瓣(16，1002)配合，以形成所述閉合狀態。
8.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(1200)，其特征在于，所述閥瓣(1002)從第一結構至少部分變形至與第一結構不同的第二結構。
9.根據權利要求8所述的插入件(1200)，其特征在于，在所述第一結構中，所述閥瓣(1002)基本為平面，在所述第二結構中，所述閥瓣(1002)的側面橫截面基本為U形。
10.根據權利要求8或9所述的插入件(1200)，其特征在于，所述閥瓣(1002)包括相對彈性的閥體(1004)和連接至所述相對彈性的閥體(1004)的一個或多個相對剛性的部分(1006)。
11.根據權利要求10所述的插入件(1200)，其特征在于，所述一個或多個相對剛性的部分(1006)包括線。
12.根據權利要求11所述的插入件，其特征在于，所述線包括彈簧線，其中所述彈簧線連接至彈簧(1012)，所述彈簧(1012)形成用于控制所述閥瓣(1002)運動的控制裝置的一部分。
13.根據權利要求12所述的插入件，其特征在于，所述控制裝置還包括板(1010)，所述板(1010)具有連接至所述彈簧(1012)的任一端的內側(1016A, 1016B)和外側(1018A,1018B)板部分，其中所述內側板部分(1016A，1016B)設置為根據所述閥瓣(1002)的轉動而轉動，其中所述內側板部分(1016A，1016B)的轉動使得所述外側板部分(1018A，1018B)橫向向外移動。
14.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，所述閥(10，1200)的至少一部分由待溶解于流體流的物質浸潤，或者包括將溶解于或與流體流反應的材料。
15.根據前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)，其特征在于，還包括用于檢測流體流的物質。
16.包括前面任意一項權利要求所述的插入件(10，1200)的系統,該系統還包括用于插入所述管道(20，1208)的套管(24，1206)。
17.根據前面任意一項權利要求所述的系統，還包括密封裝置，以防止在將所述插入件(10，1200)插入管道(20，1208)中之后，管道發生泄露。
18.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述密封裝置包括連接帶(28)，用于安裝至所述管道(20，1208)的外表面。
19.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述連接帶(28)包括模板(30)，該模板用于在所述管道(20，1208)上創建槽(22)，該管道(20，1208)用于插入如權利要求1至15中任意一項所述的插入件(10,1200)。
20.用于在管道(20，1208)中設置閥的方法，所述方法包括:在所述管道(20，1208)的表面創建槽(22)，所述槽(22)沒有沿著所述管道(20，1208)的整個橫截面延伸，并通過所述槽(22)安裝插入件(10，1200)，所述插入件(10，1200)包括: 具有第一和第二開口端的插入件主體(12，1202)，所述第一和第二開口端之間界定有流動軸，和連接至所述插入 件主體(12，1202)的閥瓣(16，1002)； 所述閥瓣(16，1002)在閉合位置和打開位置之間移動，其中在閉合位置，所述閥瓣(16，1002)創建閉合狀態，從而防止發生沿著所述軸的流動，在打開位置，所述閥瓣(16，1002)允許沿著所述軸的流動發生； 所述閥瓣(16，1002)設置為當處于打開位置時，其側面橫截面基本為U形，并相對于所述插入件主體(12，1201)取向，從而所述U形拱起在流動軸上方。
21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于，所述閥瓣(16，1002)僅僅在單一轉動方向上從所述閉合位置移動至打開位置。
22.根據權利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述管道(20，1208)的內表面的至少一部分是彎曲的，其中在打開位置，所述閥瓣(16，1002)的U形彎曲與所述管道(20，1208)的內表面的所述至少一部分的彎曲匹配。
23.根據權利要求20至22中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括在將所述插入件(10，1200)插入管道之前，通過所述槽(22)將套管(24，1206)插入所述管道。
24.根據權利要求23所述的方法，包括在將所述插入件(10,1200)插入管道之前，通過所述槽(22)將兩個套管(24，1206)插入所述管道，且將所述套管(24，1206)定位在插入所述插入件(10，1200)的空間的每一側。
25.根據權利要求20至24中任意一項所述的方法，還包括在將所述插入件(10，1200)插入所述管道(20，1208)之后，添加密封裝置，以防止所述管道(20，1208)發生泄露。
26.根據權利要求20至25中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述管道(20，1208)上沿基本垂直于管道(20，1208)中流動軸的方向創建所述槽(22)。
27.根據權利要求20至26中任意一項所述的方法，其特征在于，所述管道(20，1208)包括家庭用管道系統。
28.基本如本文 中所描述的或如附圖所示的裝置、系統或方法。
【文檔編號】F16K27/02GK103459905SQ201280010486
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月1日 優先權日:2011年3月1日
【發明者】伊恩·萊昂斯 申請人:康諾特萊索瑟維斯有限公司