梭阀提动阀芯机构的制作方法
梭阀提动阀芯机构
背景技术：
1.梭阀，也称为方向控制阀(dcv)或液压切换阀或气动逻辑中的或门，其可包括多个端口和用于端口之间连接的各种构造。简单的梭阀包括第一流体入口端口、第二流体入口端口和出口端口，具有滑阀或提动阀芯(poppet)形式的移动元件。提动阀芯在第一入口端口和第二入口端口之间的穿梭促进取决于端口之间的压差在第一入口端口或第二入口端口和出口端口之间交替流体路径。在一些示例中，采用弹簧偏置球和棘爪机构来将提动阀芯保持在期望的入口端口并且用于提动阀芯在第一入口端口和第二入口端口之间穿梭。然而，棘爪机构的多个部分会导致制造过程中的复杂性和成本。此外，由于棘爪机构易于磨损、撕裂或卡住，因此阀的操作效率可能会降低。
技术实现要素：
2.本公开提供了与梭阀提动阀芯机构相关的系统、装置和方法。在一些示例中，用于引导流体流动的装置可以包括具有腔室、主端口、第一端口和第二端口的阀结构，端口中的每一个被连接到腔室。该装置还可包括在腔室中的可在阻挡第一端口的第一位置和阻挡第二端口的第二位置之间移动的提动阀芯结构，以及将提动阀芯结构连接到腔室的内壁并被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力的第一柔顺构件。
3.在一些示例中，用于引导流体流动的装置可以包括具有腔室、主端口、第一端口和第二端口的阀结构，端口中的每一个被连接到腔室。该装置还可包括在腔室中的可在阻挡第一端口的第一位置和阻挡第二端口的第二位置之间移动的提动阀芯结构，以及将提动阀芯结构连接到腔室的内壁并被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力的第一偏心弹簧机构。
4.在一些示例中，控制通过阀设备的流体流动的方法可以包括对提动阀芯结构施加第一力，将提动阀芯结构维持在第一位置以阻挡流体流过阀设备的腔室中的第一端口，第一力由将提动阀芯结构连接到腔室的内壁的柔顺构件施加。该方法还可包括通过由反作用力克服第一力来使提动阀芯结构远离第一位置朝向阻挡流体流过第二端口的第二位置移动，其中该反作用力由来自第一端口的流体流动生成的流体压力的阈值水平施加在提动阀芯结构上。
5.特征、功能和优点可以在本公开的各种示例中独立实现，或者可以在其他示例中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图来看到。
附图说明
6.图1是根据本公开的方面的用于引导流体流动的包括单个柔顺构件的说明性装置的示意图。
7.图2是用于引导流体流动的装置沿图1中的平面2-2的横截面视图。
8.图3a-图3g是图1的柔顺构件的示例的示意性横截面视图。
9.图4a-图4c是用于引导流体流动的包括一对柔顺构件的装置的操作阶段的示意性横截面视图。
10.图5a-图5c分别是图4a-图4c的部分的分解图。
11.图6是描绘根据本教导的控制通过阀设备的流体流动的说明性方法的步骤的流程图。
12.图7是用于增材制造图1的柔顺构件的说明性装置的示意图。
13.图8是描绘根据本教导的制造柔顺构件的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
14.用于引导流体流动的包括梭阀提动阀芯机构的装置的各个方面和示例以及相关方法在下面描述并在相关联附图中图示。除非另有说明，否则根据本教导的梭阀提动阀芯机构和/或其各种部件可以但不要求包含本文描述、图示和/或并入的结构、部件、功能和/或变体中的至少一个。此外，除非特别排除，否则本文结合本教导描述、图示和/或并入的过程步骤、结构、部件、功能和/或变体可以被包括在其他类似的设备和方法中，包括可在所公开的示例之间互换。以下对各种示例的描述本质上仅是说明性的，决不旨在限制本公开及其应用或用途。此外，以下描述的示例所提供的优点本质上是说明性的，并且并非所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
15.本具体实施方式包括以下紧接在下面的节段：(1)概述；(2)示例、部件和替代方案；(3)说明性组合和附加示例；(4)优点、特征和益处；以及(5)结论。示例、部件和替代方案节段进一步被分为子节段a到d，子节段中的每一个都有相应的标签。
16.概述
17.一般而言，根据本教导的用于引导流体流动的装置包括阀结构，该阀结构包括由柔顺构件促进的柔顺提动阀芯机构。柔顺构件包括径向布置在内环构件周围并延伸到同心外环构件的一个或多个相邻的柔顺节段。内环构件包括固定地接收可移动提动阀芯的孔，并且外环构件被配置为附接到阀结构。柔顺节段被配置为响应于在提动阀芯上施加的流体压差的阈值水平而在弹性范围内弹性变形。在相反方向上交替地对提动阀芯施加力来提供提动阀芯在阀结构的第一入口端口和第二入口端口之间的精确穿梭，以用于将流体引导至出口端口。
18.示例、部件和替代方案
19.以下节段描述了用于引导流体流动的包括梭阀提动阀芯机构的示例性装置的选定方面以及相关的系统和/或方法。这些节段中的示例旨在说明并且不应被解释为限制本公开的整个范畴。每个节段可以包括一个或多个不同的示例，和/或情境信息或相关信息、功能和/或结构。
20.a.用于引导流体流动的说明性装置
21.如图1-图5c所示，该节段描述了根据本教导的说明性流体流动引导装置110。装置110是如上所述用于引导流体流动的装置的示例。
22.图1是流体流动引导装置110的示意性横截面视图。装置110包括具有腔室114的阀结构112，腔室114具有腔室壁116。第一端口118和相对的第二端口120被连接到腔室114以用于促进流体在相反方向上交替进入腔室114。
23.如图1所示，腔室114具有圆柱形结构，并且纵向轴线113在中心延伸穿过第一端口和第二端口118、120。在本示例中，主端口或出口端口122被连接到与纵向轴线113正交的腔室并且在第一端口和第二端口118、120之间。在其他示例中，可以设想腔室114的各种其他几何形状以及入口端口和出口端口之间的相对定向。在一些示例中，第一端口和第二端口118、120可以被连接到两个不同的流体源。在一些示例中，第一端口118可以被连接到出口端口122以用于正常操作，并且第二入口端口120可以是紧急端口，仅在阀操作紧急情况下被激活。
24.提动阀芯结构或提动阀芯124形式的移动元件同轴地接收在腔室114内。提动阀芯124被配置为在阻挡流体从第一端口118进入的第一位置124a和阻挡流体从第二端口120进入的第二位置124c之间移动。提动阀芯124包括沿纵向轴线123的提动阀芯轴126。纵向轴线123沿提动阀芯轴126延伸，并且与纵向轴线113重叠对齐。替代地，轴线113、123可以基于出口端口和入口端口122、118、120在腔室114内的相对定位而不重叠。在所描绘示例中，如图1所示，第一提动阀芯头125和第二提动阀芯头127沿纵向轴线123附接到轴126的相对端。在本示例中，提动阀芯头125、127具有梯形或截头圆锥形横截面形状。替代地，提动阀芯头125、127可具有适当尺寸的任何其他几何形状以阻挡来自选定的入口端口118或120的流体流动。此外，提动阀芯头125、127可被配置为接收密封构件，例如o形环、环形垫圈等。
25.柔顺构件或偏置组件130将提动阀芯124连接到腔室114的内壁115。柔顺构件130也可以被描述为偏心弹簧机构。中心轴线133延伸穿过柔顺构件130，并且与纵向轴线113重叠对齐。柔顺构件130提供提动阀芯124在第一位置124a和第二位置124c之间的精确穿梭。
26.柔顺构件130被配置为交替地对提动阀芯124施加力，该力通过流过第一入口端口118或第二入口端口120的流体在相反方向之间施加。例如，响应于来自第二端口120的流体流动，柔顺构件130在第一方向e1上对提动阀芯124施加第一力。如果方向e1上的力大于来自端口118中流体的力，则提动阀芯124移动以阻挡来自第一端口118的流体流动，并允许流体在第二端口120和出口端口122之间流动。替代地，响应于来自第一端口118的流体流动，柔顺构件在与方向e1相反的第二方向e2上对提动阀芯124施加第二力或反作用力。如果方向e2上的力大于方向e1上的力，则提动阀芯124移动以阻挡来自第二端口120的流体流动，并允许流体在第一端口118和出口端口122之间流动。换句话说，柔顺构件130促进提动阀芯124在第一入口端口118和第二入口端口120之间的穿梭，以允许在第一端口118或第二端口120中任一个与出口端口122之间的交替流体流动路径。
27.图2是流体流动引导装置110沿图1的平面2-2的横截面视图。如前所述，柔顺构件130被连接在腔室114的内壁115和提动阀芯结构124之间。柔顺构件130包括径向布置在中心内环构件136周围并延伸到同心外环构件138的多个柔顺连杆、偏心弹簧设备或柔顺节段134。在本示例中，柔顺构件包括四个柔顺节段134。内环构件136和外环构件138周向地或外周地围绕中心轴线133。内环构件和外环构件之间的径向距离可以被限定为柔顺构件130的径向间隙r。外环构件138被配置为相对于腔室114的内壁115固定。外环构件138可以直接连接到内壁115，或者通过合适的固定支撑结构间接连接。内环构件136被配置为通过直接连接或经由合适的支撑结构相对于提动阀芯结构124固定。
28.如图2所示，内环136具有第一表面或内表面136a和第二表面或外表面136b。外环138具有第三表面或内表面138a和第四表面或外表面138b。内环136的内表面136a可以牢固
地固定到提动阀芯124。外环130的外表面138b可以牢固地固定到腔室114的内壁115。此外，四个柔顺节段134中的每一个都包括相对于中心轴线133的近端134a和远端134b。柔顺节段134的近端134a和远端134b分别牢固地固定到内环136b的外表面和外环138a的内表面。连接技术可包括粘合剂粘合或足以将柔顺节段134固定在内环136和外环138上的期望点位处而不会对柔顺节段134的柔性产生不利影响的任何方法。
29.柔顺节段134也可以与内环构件和/或外环构件一起整体地制造，例如，通过如下文进一步解释的增材制造。从聚合物(例如pvc、peek)、复合材料到金属(例如钢、铝、钛)的各种原材料可用于制作柔顺构件130。原材料的物理特性(例如弹性范围、刚度、应力和疲劳)可能影响柔顺构件130的穿梭力。在采用基于金属的柔顺节段的示例中，内环136和外环138可以根据常规焊接程序来焊接到柔顺节段134。每个柔顺节段134可以是平坦的，或者可以具有任何其他合适的横截面形状。
30.如图3a至图3g所示，柔顺节段134可以被直接连接到一个或多个相邻的柔顺节段，或者可以通过间隔或狭缝142彼此间隔开。多个柔顺节段134可以对称地或不对称地布置在内环136和外环138之间。一般来说，柔顺构件130，包括内环构件136和外环构件138，可以具有任何合适的几何形状，包括任何弯曲或多边形形状。在图3a所示的示例中，柔顺构件130具有八角形环构件，柔顺节段134和狭缝142具有梯形横截面形状。在图3b所示的另一个示例中，柔顺构件130包括柔顺节段134，该柔顺节段134在中心孔135周围形成连续的整体结构。在图3c-图3e所示的示例中，柔顺构件130包括柔顺节段134，该柔顺节段134分别被布置在中心孔135周围的两个、四个或八个狭缝142分开。在图3f-图3g所示的示例中，柔顺构件130分别包括布置在中心孔135周围的柔顺节段134之间的单个或两个宽狭缝142。
31.柔顺节段134或柔顺节段之间的狭缝142的数量的增加或减少可能影响致动柔顺构件130所需的力或其他性能规格。例如，柔顺节段134之间的狭缝142的数量可以与致动柔顺构件130所需的力成反比。附加地或替代地，增加柔顺节段的表面积可增加致动柔顺构件所需的力。柔顺构件130的性能，或者换句话说，提动阀芯124的穿梭响应和基于流体压差将提动阀芯124保持在特定位置的能力取决于许多变量，包括材料成分、厚度、柔顺节段的数量、相邻的柔顺节段之间的间距以及柔顺节段的总表面积等变量。因此，有许多方法可以为特定的提动阀构造调整特定的柔顺构件。柔顺构件可以在初始制造过程中针对特定目的来调整，或者也可以稍后通过从给定的柔顺构件添加或移除柔顺节段材料来调整。
32.图4a-图4c表示流体流动引导装置410的操作阶段的示意性横截面视图。装置410是如上所述的梭阀提动阀芯机构的另一个示例。装置410类似于上述装置110。除了在400到500范围内而不是在100到200范围内，相应零部件与图1中进行一致编号。
33.装置410包括具有腔室414的阀结构412。第一端口418和相对的第二端口420被连接到腔室414以用于促进流体在相反方向上进入腔室414。如图4a-图4c所示，腔室414具有圆柱形结构，并且纵向轴线413在中心延伸穿过第一端口418和第二端口420。在本示例中，主端口或出口端口422沿正交于纵向轴线413延伸的轴线421在第一端口418和第二端口420之间的中途被连接到腔室414。
34.提动阀芯结构或提动阀芯424被同轴地接收在腔室414内。提动阀芯424被配置为在阻挡流体从第一端口418进入的第一位置424a(如图4a所示)和阻挡流体从第二端口420进入的第二位置424c(如图4c所示)之间通过中间位置424b(如图4b所示)移动。提动阀芯
424包括沿与轴线413重叠对齐的纵向轴线423延伸的提动阀芯轴426。第一梯形或截头圆锥形提动阀芯头425和第二梯形或截头圆锥形提动阀芯头427沿纵向轴线423附接到轴426的相对端。
35.装置410包括一对柔顺构件430、430'，用于促进提动阀芯424在腔室414的第一端口418和第二端口420之间的移动。柔顺构件430、430'被配置为在相反方向上同步交替地对提动阀芯424施加力。第一柔顺构件430和第二柔顺构件430’是上述柔顺构件130的示例。如图4a-图4c和图5a-图5c所示，柔顺构件430、430'的内环构件436、436'分别牢固地附接到可移动支撑件或提动阀芯424。同样，柔顺构件430、430'中的每一个的外环构件438、438'分别牢固地附接到固定支撑件或阀结构412。
36.每个柔顺构件430、430'包括多个柔顺节段或连杆434、434'，这些柔顺节段或连杆434、434'径向布置在相应的内环436、436'周围并延伸到相应的外环438、438'。可以在如图4a-图4c中所描绘的横截面视图中可视化用于每个柔顺构件430、430'的一对柔顺节段434、434'。第一柔顺构件430和第二柔顺构件430'被配置为同心，并且它们的中心轴线433、433'与纵向轴线413、423重叠对齐。在本示例中，如图4a所示，第一柔顺构件430和第二柔顺构件430'沿提动阀芯轴426的纵向轴线423间隔开，使得它们在相反方向上距轴线421等距距离d。
37.如图4a-图4c和图5a-图5c所示，柔顺构件430、430'的内环436、436'被夹在附接到提动阀芯424的内衬或包装材料446层之间。类似地，柔顺构件430、430'的外环438、438'被夹在附接到腔室415的内壁的内衬或包装材料446层之间。通常，包装材料446可以在流体流动引导装置410的操作使用期间辅助限制内环436、436'在提动阀芯424上或外环438、438'在腔室414的内壁415上的任何不期望的滑动移位。
38.此外，装置410包括一对穿孔的支撑环448、448'，所述一对穿孔的支撑环448、448'可移动地接收在腔室414的内衬材料446内，用于支撑提动阀芯424。如图4a-图4c所示，支撑环448、448'分别被固定地附接到梯形或截头圆锥形提动阀芯头425、427的长底侧，并被配置为与提动阀芯424一起自由移动。第一柔顺构件430和第二柔顺构件430’结合支撑环448、448'协作地起作用以建立提动阀芯424在流体流动引导装置410内沿纵向轴线413的穿梭运动。
39.图4a示出了装置410的第一阶段410a。在沿阀结构412的纵向轴线413的第一方向f1上施加在第二端口420处的流体压力大于第一端口418处的流体压力，并且压差大于预设阈值。因此提动阀芯424穿梭，使得提动阀芯头425阻挡第一端口418，从而阻挡流体通过第一端口418进入。在该阶段，提动阀芯424处于第一位置424a。因此，第二端口420和出口端口422被连接用于流体流动。
40.响应于在沿阀结构412的纵向轴线413的第二方向f2上施加的流体压力，在如图4c所示的第二阶段410c中，第二端口420处的压力小于第一端口418处的压力，并且压差超过预设阈值。因此提动阀芯424穿梭，使得提动阀芯头427阻挡第二端口420，从而阻挡流体通过第二端口420进入。在该阶段，提动阀芯424处于第二位置424c。因此，第一端口418和出口端口422被连接用于流体流动。如图4b所示，在提动阀芯424在第一位置424a和第二位置424c之间穿梭期间，阀结构412可以经过短暂的中间过渡阶段410b。
41.基于施加的流体压力，第一柔顺构件430和第二柔顺构件430’协作地促进提动阀
芯424在第一端口418和第二端口420之间的穿梭。此外，柔顺构件430、430'促进将提动阀芯424保持在期望的入口端口418或420中而不会颤动或过早穿梭。为了简单描述起见，图4a-图4c的部分450a-c(包括柔顺构件430)在图5a-图5c中被描绘为分解图。
42.部分450a-c表示在上面分别描述的装置410a-c的三个不同操作阶段处的柔顺构件430的三种不同构造。具体地，图5a-图5c图示了随着提动阀芯424在第一位置424a和第二位置424c之间穿梭由柔顺节段434的柔顺变形介导的内环436相对于外环438的移动。
43.如图5a中所见，柔顺构件430的第一构造430a具有呈第一横向延伸形式434a的柔顺节段434。在第一构造430a中，内环构件436相对于外环构件438在沿中心轴线413的方向f1上以偏移或横向位移l被移位。响应于在沿中心轴线433的第二方向f2上施加的压力，第一构造430a移动到短暂的过渡中间构造430b。柔顺节段434呈压缩形式434b，并且内环构件436与外环构件438正确对齐。此外，响应于在沿中心轴线433的第二方向f2上施加的流体压力，短暂的过渡构造430b移动到柔顺构件430的第二构造430c中。柔顺节段434呈第二横向延伸形式434c，并且内环构件436相对于外环构件438在相对于第一构造430a的相反方向上沿轴线413以横向位移l被移位。
44.同样，第二构造430c被配置为响应于在沿纵向轴线413的相反方向f1上施加的流体压力通过过渡构造430b移动回到第一构造430a。柔顺节段434的柔性性质促进柔顺构件430在第一构造430a和第二构造430c之间以最小的压力或疲劳重复切换。用于柔顺构件430的柔顺机构也可以被描述为用于内环构件436响应于在相反方向上施加的流体压力相对于外环构件438的偏心弹簧机构。
45.b.控制流体流动的说明性方法
46.本节段描述了用于控制通过阀结构的流体流动的说明性方法的步骤。用于引导流体流动的装置的方面，包括阀结构、提动阀芯和柔顺构件，可用于图6所示的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的部件和系统。这些参考是为了说明，而非旨在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
47.图6是说明在说明性方法中执行的步骤的流程图，并且可能没有叙述完整的过程或该方法的所有步骤。尽管方法600的各个步骤在下文中描述并在图6中描绘，但这些步骤不必全部执行，并且在一些情况下，这些步骤可以同时执行或以与所示顺序不同的顺序执行。
48.控制流体流动的方法600包括响应于阀结构内施加的流体压力，采用柔顺构件来引导提动阀芯在第一端口和第二端口之间的运动。柔顺构件提供选择性地促进第一端口或第二端口中任一个与出口端口之间的流体流动路径。
49.步骤612包括在第一方向上朝向第一端口对柔顺构件施加第一力。第一力可以由流体压力施加，该流体压力由来自阀结构的第二端口的流体流动生成。
50.步骤614包括响应于第一力将连接到柔顺构件的提动阀芯在第一方向上朝向阻挡第一端口的第一位置移动。步骤614的继续包括将提动阀芯维持在第一位置处，阻挡来自阀结构的第一端口的流体流动，从而将第二端口连接到出口端口并允许流体在第二端口和出口端口之间流动。
51.步骤616包括在与第一方向相反的第二方向上对柔顺构件施加反作用力。可以通过流体压力的阈值水平来施加反作用力以克服第一力，该流体压力由来自阀结构的第一端
口的流体流生成。
52.步骤620包括将附接到柔顺构件的提动阀芯移动到阻挡流体从阀结构的第二端口流动的第二位置，从而将第一端口连接到出口端口并且允许流体在第一端口和出口端口之间流动。
53.c.用于增材制造的说明性装置和方法
54.本节段描述了图7中描绘的说明性增材制造设备的方面，该说明性增材制造设备可用在增材制造方法中以制造在上述阀组件中使用的柔顺构件和/或其他结构。
55.增材制造方法的第一步包括接收描述有序多层的数字信息。如图7所描绘，数字信息可以由增材制造设备710的计算机控制器712接收。增材制造设备也可以称为打印机或制造机。计算机控制器712可以包括被配置为接收数字设计信息和打印机710的控制功能的任何数据处理系统。图7中所示的说明性计算机控制器包括用于控制打印机功能的处理器714和用于存储接收到的数据的存储器716。
56.接收到的信息可以包括构成三维物体的层的多个二维图案的几何数据和/或设计细节，其中三维物体是待制造的工件728。在一些示例中，工件728可以是如上所述的柔顺构件。这些层也可以被描述为横截面或切片。多个层是有序的，使得层可以从第一层到最后一层被编号或组织。
57.下一步包括在位于打印机710的构建环境720中的构建平台718上沉积原材料。构建平台可以包括可由计算机控制器712沿制造轴线722移动的支撑件。构建平台可以具有垂直于制造轴线722的平坦表面。
58.原材料可以是适用于增材制造的任何材料，通常是流体或粉末，并且包括但不限于光聚合物树脂、热塑性塑料、石膏、陶瓷和金属。材料可以从原材料源724(例如料斗、罐或粉末源)分配。例如，尼龙粉末可以通过由计算机控制器712致动的刷臂从粉末源扫到构建平台718的粉末床上。
59.原材料可以被均匀地分配在构建平台718之上，或者可以以选定的图案沉积。可以在计算机控制器712的控制下进行沉积。在一些示例中，构建平台718被浸没在原材料中并且可以通过重力或流体压力来完成沉积。在一些示例中，连接到原材料源724的打印头726以对应于有序多层中的第一层的图案沉积原材料。
60.下一步包括改变原材料以生产第一层。换言之，根据描述有序多层中的第一层的设计信息并且由计算机控制器712引导，在沉积材料中引起物理变化，以将第一层实现为构建平台上的物理物体。
61.该材料可以由打印机710的打印头726作用，该打印机710由计算机控制器712控制。例如，打印头可以包括激光器，该激光器通过暴露于光来固化光聚合物或通过暴露于热来烧结金属粉末。打印头可以由计算机控制器712引导以遵循在接收到的第一层数字信息中绘出的路径，和/或由处理器714基于接收到的数字信息计算的路径。
62.下一步包括重新定位构建平台。在一些示例中，构建平台718从打印头726的选定距离开始。选定距离可以由打印头执行的程序确定。在层的生产之后，构建平台可以由计算机控制器712沿制造轴线722重新定位为以该层的厚度远离打印头726。即，可以移动构建平台，使得所生产的层的顶表面与打印头726的距离为选定距离。
63.在一些示例中，构建平台718开始与打印机710的另一个元件(例如原材料分配部
件)对齐。在层的生产之后，构建平台可以由计算机控制器712沿制造轴线722重新定位，使得所生产的层的顶表面与打印机710的其他元件对齐。在一些示例中，上述步骤可以包括代替或除了构建平台718之外而重新定位打印头726。在一些示例中，可以跳过上述步骤。
64.可以重复上述步骤以生产接收到的数字信息的多个层中的每一层，直到生产最后一层。进一步的步骤可以包括在工件中打印所需的连接结合、间隙、孔、袋、通道、凹槽、槽或任何其他物理特征。然后所生产的第一层到最后一层可以包括如在接收到的数字信息中描述的工件728。工件可以从打印机中取出并根据需要进行后处理。例如，可以从构建平台的构建板上机加工工件，然后可以通过机加工或其他方法进一步精加工更小的细节或打磨表面。对于另一个示例，可以在工件中安装磁铁或其他连接器。
65.d.柔顺构件制造的说明性方法
66.本节段描述了用于增材制造柔顺构件的说明性方法的步骤。用于引导流体的装置的方面，包括阀结构、提动阀芯、柔顺构件、增材制造方法和/或先前描述的增材制造设备，可用于下文描述的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的部件和系统。这些参考是为了说明，而非旨在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
67.图8是说明在说明性方法中执行的步骤的流程图，并且可能没有叙述完整的过程或该方法的所有步骤。图8图示了制造用于流体流动引导装置的梭阀结构中的柔顺构件130的示例方法800。
68.步骤810包括打印柔顺构件。打印的柔顺构件可以是单个整体件并且可以包括由一个或多个柔顺节段连接的内环结构和外环结构。柔顺构件可以被配置有任何所需的几何形状和/或任何功能性质。上述柔顺构件130、430、430'是这种柔顺构件的示例。
69.如上所述，可以根据增材制造方法来进行打印。特别地，可以通过在位于构建环境中的构建平台上沉积原材料来进行打印。原材料可以是适用于增材制造的任何材料，包括但不限于聚合物(例如尼龙11或12)或金属(例如铝合金)。柔顺构件可具有中心轴线，该中心轴线可与竖直方向或增材制造方法的制造轴线重合。换言之，柔顺构件可以在竖直方向上打印。在一些示例中，制造方法可以包括打印支撑结构以适应非自支撑的柔顺构件的几何形状。
70.柔顺构件可包括围绕中心轴线径向布置在同心的内环构件和外环构件之间的一个或多个相邻的柔顺节段。柔顺构件可以包括由内环和外环限定的中心孔，并且可以被描述为周向地或外周地围绕中心孔和中心轴线。
71.打印的柔顺构件可以是完整的柔顺构件、柔顺构件的一部分和/或柔顺构件的部件。方法800还可包括将结构与其他未打印或单独打印的部件合并。方法800可包括对柔顺构件进行后处理的步骤，例如机加工、钻孔和/或表面精加工。该方法可包括在内环构件和外环构件中机加工连接器孔口，和/或在内环构件和外环构件中机加工紧固件孔口以允许内环构件和外环构件的连接，以促进柔顺构件在阀结构内部的移除和/或重新附接。替代地，方法800可以不包括打印的柔顺构件的后处理。可以设计和打印柔顺构件，使得不需要打磨表面粗糙度、移除牺牲的支撑材料和/或机加工附加特征。
72.步骤810的子步骤814包括打印内环构件，该内环构件被配置为接收可移动支撑件或提动阀芯结构。内环构件可被打印成具有被配置为将提动阀芯牢固地接收在流体流动引导装置内的合适的几何形状、直径、厚度和宽度。
73.步骤810的子步骤818包括打印多个柔顺节段以用于连接柔顺构件的内环和外环，并且控制柔顺构件的内环和外环之间的相对移动。每个柔顺节段可以具有最靠近中心轴线、连接到内环结构的近端以及离中心轴线最远并且连接到柔顺构件的外环结构的远端。每个柔顺节段可以是平坦的，具有任何期望的多边形形状，包括任何横截面形状。柔顺节段可以各自直接连接到一个或多个相邻的柔顺节段，或者可以通过间隔或狭缝彼此间隔开，其中柔顺节段围绕中心轴线径向延伸。
74.步骤810的子步骤822包括打印外环，该外环被配置为接收在阀结构中的腔室的固定支撑件或内壁内。外环构件可以被打印成具有被配置为牢固地接收在流体流动引导装置的腔室内的适当的几何形状、直径、厚度和宽度。
75.柔顺节段可以与内环和外环同时打印。即可以同时执行步骤814、818和822。打印期间沉积的每一层材料可包括内环的一部分、柔顺节段的一部分和外环的一部分。内环和外环以及柔顺节段可以被打印成单个整体式结构，没有接头或接缝。打印件或片材的厚度可以在0.005到0.2英寸之间的范围。替代地，内环结构和外环结构可以配置用于连接到可互换的柔顺节段，以用于调整提动阀芯移动性能以匹配特定的流体流动动力学。
76.说明性组合和附加示例
77.本节段描述了梭阀提动阀芯机构的附加方面和特征，以一系列段落的形式呈现，但不限于此，为了清晰和高效，其中的一些或全部可以用字母数字表示。这些段落中的每一段可以以任何合适的方式与一个或多个其他段落组合，和/或与本技术中其他地方的公开内容组合。下面的一些段落明确提及并进一步限制其他段落，提供但不限于一些合适组合的示例。
78.a0.一种用于引导流体流动的装置，包括：
79.阀结构，其具有腔室、主端口、第一端口和第二端口，端口中的每一个被连接到腔室，
80.腔室中的提动阀芯结构，其可在阻挡第一端口的第一位置和阻挡第二端口的第二位置之间移动，以及
81.第一柔顺构件，其将提动阀芯结构连接到腔室的内壁，并且被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力。
82.a1.根据a0所述的装置，其中第一柔顺构件包括偏心弹簧设备。
83.a2.根据a0或a1所述的装置，其中第一柔顺构件包括内环、外环和将内环连接到外环的第一柔顺连杆，内环被固定到提动阀芯结构，并且外环被固定到腔室的内壁。
84.a3.根据a2所述的装置，其中第一柔顺连杆在迫使提动阀芯结构进入第一位置和迫使提动阀芯结构进入第二位置之间交替。
85.a4.根据a2或a3所述的装置，其中第一柔顺连杆围绕提动阀芯结构。
86.a5.根据a4所述的装置，其中第一柔顺连杆具有在内环和外环之间径向延伸的一个或多个狭缝。
87.a6.根据a2-a5中任一项所述的装置，其中第一柔顺构件包括将内环连接到外环的第二柔顺连杆。
88.a7.根据a2-a6中任一项所述的装置，其中第一柔顺构件包括将内环对称地连接到外环的第三柔顺连杆和第四柔顺连杆。
89.a8.根据a2-a7中任一项所述的装置，其中内环和外环中的至少一个是多边形。
90.a9.根据a2-a8中任一项所述的装置，其中内环和外环中的每一个是多边形。
91.a10.根据a2-a9中任一项所述的装置，其中第一柔顺连杆包括聚合材料。
92.a11.根据a2-a10中任一项所述的装置，其中第一柔顺连杆迫使内环相对于提动阀芯结构的长度从外环偏移。
93.a12.根据a2-a11中任一项所述的装置，其中第一柔顺连杆被配置为屈服于阈值流体压力水平，从而允许提动阀芯结构在第一位置和第二位置之间移动。
94.a13.根据a0-a12中任一项所述的装置，进一步包括：
95.第二柔顺构件，其将提动阀芯结构连接到腔室的内壁，并且被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力，其中第一柔顺构件沿提动阀芯结构的长度与第二柔顺构件隔开。
96.a14.根据a0-a13中任一项所述的装置，其中第一柔顺构件是单个整体结构。
97.a15.根据a0-a14中任一项所述的装置，其中第一柔顺构件是增材制造的。
98.b0.一种用于引导流体流动的装置，包括：
99.阀结构，其具有腔室、主端口、第一端口和第二端口，端口中的每一个被连接到腔室，
100.腔室中的提动阀芯结构，其可在阻挡第一端口的第一位置和阻挡第二端口的第二位置之间移动，以及
101.第一偏心弹簧机构，其将提动阀芯结构连接到腔室的内壁，并且被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力。
102.b1.根据b0所述的装置，还包括：
103.第二偏心弹簧机构，其将提动阀芯结构连接到腔室的内壁，并且被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力，其中第一偏心弹簧机构沿提动阀芯结构的长度与第二偏心弹簧机构隔开。
104.b2.根据b1所述的装置，其中第一弹簧机构和第二弹簧机构被配置为同步地反转力方向。
105.b3.根据b1或b2所述的装置，其中第一偏心弹簧机构和第二偏心弹簧机构中的每一个包括单件式柔顺构件，该单件式柔顺构件具有固定到提动阀芯结构的内环、固定到腔室的内壁的外环以及将内环连接到外环的柔顺连杆。
106.b4.根据b3所述的装置，其中柔顺连杆的刚度确定将提动阀芯结构从第一位置和第二位置之一朝向另一位置移动所需的流体压力的阈值水平。
107.c0.一种控制通过阀设备的流体流动的方法，包括：
108.在提动阀芯结构上施加第一力，将提动阀芯结构维持在阻挡流体流过阀设备的腔室中的第一端口的第一位置，第一力由将提动阀芯结构连接到腔室的内壁的柔顺构件施加，
109.通过由反作用力克服第一力来使提动阀芯结构远离第一位置朝向阻挡流体流过第二端口的第二位置移动，其中该反作用力由来自第一端口的流体流动生成的流体压力的阈值水平施加在提动阀芯结构上。
110.优势、特征和益处
111.本文描述的梭阀提动阀芯机构的不同示例提供了优于用于操作梭阀的已知解决方案的若干优点。例如，本文描述的说明性示例允许提动阀芯基于施加的流体压力在一对入口端口之间平稳且受控地穿梭。
112.此外，除其他益处外，本文描述的说明性示例允许将提动阀芯的提动阀芯头选择性地保持在阀的第一入口端口或第二入口端口处，而不会过早穿梭。
113.此外，除其他益处外，本文描述的说明性示例允许消除梭阀设计中的机械特征，从而增加阀的寿命。
114.此外，除其他益处外，本文描述的说明性示例允许对提动阀芯机构的性能的控制。
115.没有已知的系统或设备能够执行这些功能，特别是使用包括较少数量的轻质量零部件的廉价材料的情况下。因此，本文描述的说明性示例对于梭阀操作特别有用。然而，并非本文描述的所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
116.结论
117.上面阐述的公开内容可以涵盖具有独立效用的多个不同示例。尽管已经以其(一个或多个)优选形式公开了这些示例中的每一个，但不应将其如本文公开和说明的具体示例视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。就本公开内使用的节段标题而言，此类标题仅用于组织目的。本公开的主题包括本文公开的各种元素、特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。以下权利要求特别指出了某些被认为是新颖且非显而易见的组合和子组合。可以在要求本技术或相关申请的优先权的申请中要求保护特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合。此类权利要求，无论在范畴上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同，都被认为包括在本公开的主题内。
技术特征：
1.一种用于引导流体流动的装置(110、410)，包括：阀结构(112、412)，其具有腔室(114、414)、主端口(122、422)、第一端口(118、418)和第二端口(120、420)，所述端口中的每一个被连接到所述腔室(114、414)，所述腔室(114、414)中的提动阀芯结构(124、424)，其可在阻挡所述第一端口(118、418)的第一位置(124a、424a)和阻挡所述第二端口(120、420)的第二位置(124c、424c)之间移动，以及第一柔顺构件(130、430)，其将所述提动阀芯结构(124、424)连接到所述腔室(114、414)的内壁(115、415)，并且被配置为在所述第一位置(124a、424a)和所述第二位置(124c、424c)之间在相反方向上交替地对所述提动阀芯结构(124、424)施加力。2.根据权利要求1所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺构件(130、430)包括偏心弹簧设备(134、434)。3.根据权利要求1所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺构件(130、430)包括内环(136、436)、外环(138、438)以及将所述内环(136、436)连接到所述外环(138、438)的第一柔顺连杆(134，434)，所述内环(136、436)被固定到所述提动阀芯结构(124、424)，并且所述外环(138、438)被固定到所述腔室(114、414)的所述内壁(115、415)。4.根据权利要求3所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺连杆(134、434)在迫使所述提动阀芯结构(124、424)进入所述第一位置(124a、424a)和迫使所述提动阀芯结构(124、424)进入所述第二位置(124c、424c)之间交替。5.根据权利要求3所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺连杆(134、434)围绕所述提动阀芯结构(124、424)。6.根据权利要求3所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺构件(130、430)包括将所述内环(136、436)对称地连接到所述外环(138、438)的第三柔顺连杆和第四柔顺连杆(134、434)。7.根据权利要求3所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺连杆(134、434)迫使所述内环(136、436)相对于所述提动阀芯结构(124、424)的长度(l)从所述外环(138、438)偏移。8.根据权利要求3所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺连杆(134、434)被配置为屈服于阈值流体压力水平，从而允许所述提动阀芯结构(124、424)在所述第一位置(124a、424a)和所述第二位置(124c、424c)之间移动。9.根据权利要求1所述的装置(110、410)，还包括：第二柔顺构件(430')，其将所述提动阀芯结构(124、424)连接到所述腔室(114、414)的所述内壁(115、415)，并被配置为在所述第一位置(124a、424a)和所述第二位置(124c、424c)之间在相反方向上交替地对所述提动阀芯结构(124、424)施加力，其中所述第一柔顺构件(130、430)沿所述提动阀芯结构(124、424)的长度与所述第二柔顺构件(430')隔开。10.根据权利要求1所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺构件(130、430)是单个整体结构。11.根据权利要求1所述的装置(110、410)，其中所述第一柔顺构件(130、430)是增材制造的。12.一种用于引导流体流动的装置(110、410)，包括：阀结构(112、412)，其具有腔室(114、414)、主端口(122、422)、第一端口(118、418)和第
二端口(120、420)，所述端口中的每一个被连接到所述腔室(114、414)，所述腔室(114、414)中的提动阀芯结构(124、424)，其可在阻挡所述第一端口(118、418)的第一位置(124a、424a)和阻挡所述第二端口(120、420)的第二位置(124c、424c)之间移动，以及第一偏心弹簧机构(130、430)，其将所述提动阀芯结构(124、424)连接到所述腔室(114、414)的内壁(115、415)，并被配置为在所述第一位置(124、424a)和所述第二位置(124c、424c)之间在相反方向上交替地对所述提动阀芯结构(124、424)施加力。13.根据权利要求12所述的装置(110、410)，还包括：第二偏心弹簧机构(430')，其将所述提动阀芯结构(124、424)连接到所述腔室(114、414)的所述内壁(115、415)，并被配置为在所述第一位置(124a、424a)和所述第二位置(124c、424c)之间在相反方向上交替地对所述提动阀芯结构(124、424)施加力，其中所述第一偏心弹簧机构(130、430)沿所述提动阀芯结构(124、424)的长度与所述第二偏心弹簧机构(430')隔开。14.根据权利要求13所述的装置(110、410)，其中所述第一弹簧机构(130、430)和所述第二弹簧机构(430')被配置为同步地反转力方向。15.一种控制通过阀设备(112、412)的流体流动的方法(600)，包括：在提动阀芯结构(124、424)上施加(612)第一力，将所述提动阀芯结构(124、424)维持在阻挡流体流过阀设备(112、412)的腔室(114、414)中的第一端口(118、418)的第一位置(124a、424a)，所述第一力由将所述提动阀芯结构(124、424)连接到所述腔室(114、414)的内壁(115、415)的柔顺构件(130、430)施加，通过由反作用力克服所述第一力来使所述提动阀芯结构(124、424)远离所述第一位置(124a、424a)朝向阻挡流体流过第二端口(120、420)的第二位置(124c、424c)移动(620)，其中所述反作用力由来自所述第一端口(118、418)的流体流动生成的流体压力的阈值水平施加在所述提动阀芯结构(124、424)上。
技术总结
本申请涉及梭阀提动阀芯机构。公开了一种用于引导流体流动的装置，其包括具有腔室、主端口、第一端口和第二端口的阀结构，端口中的每一个被连接到腔室。腔室中的提动阀芯结构可在阻挡第一端口的第一位置和阻挡第二端口的第二位置之间移动。将提动阀芯结构连接到腔室的内壁的第一柔顺构件被配置为在第一位置和第二位置之间在相反方向上交替地对提动阀芯结构施加力。结构施加力。
