[发明专利]被动控制阀门

说明书

技术领域

本发明一般涉及阀门，所述阀门用以控制从加压容器(诸如，在液滴生成和传送系统中使用)中释放气体，并且更具体地，本发明涉及被动操作的控制阀门。

背景技术

包含气体(例如空气)的加压容器已知可用于多种应用。一个例子是用于加速液滴，诸如在牙齿清洁系统中使用的齿洁剂或者水滴。在这种应用以及涉及液滴加速的类似应用中，重要的是，在所选择的时间段内，特别是在阀门打开的整个时间期间，即从容器充满到容器变空的期间，来自加压容器的气体的质流(mass flow)保持充分恒定。

由此，在操作中用以提供恒定质流的控制阀门是主动而不是被动的。在主动阀门中，作为时间的函数，借助于控制电路/组件来增加阀门的出口面积，当容器变空时补偿气体降低的压强。可能的是，数学地计算实现此结果的函数。然而，实现该函数的控制电路/结构是复杂的；这样的阀门是昂贵的并且通常在使用中并不可靠。

由此，当容器从满容量变空时，理想的是具有简单的、优选为被动的控制阀门来从加压容器产生恒定的质流速率。

发明内容

因而，本发明是一种用于由加压气体容器使用的被动控制阀门，包括：控制阀门，用于控制来自加压容器的气体释放，然后释放的气体用以加速液滴，其中控制阀门包括具有开口穿过其中的橡胶化材料，允许气体以受控方式从加压容器中逸出，其中橡胶化材料具有这样的邵氏(Shore)硬度值、并且其中阀门具有如此的配置：相对于穿过阀门的开口的大小和在容器中的气体压强，当气体从容器中排出时，来自容器的气体的质流随着时间大致恒定。

附图说明

图1是示出加压容器、控制阀门和液滴生成系统的组合的简单横截面视图；以及

图2是示出在此所述控制阀门的更为详细的实施方式的横截面视图。

具体实施方式

通常，本发明是被动控制阀门14，在操作中，所述被动控制阀门14在选定的使用时段以保持恒定的质流速率从加压容器中释放气体，诸如从气体开始释放的时间直到气体完全释放。阀门具有开口26，所述开口26允许气体释放。阀门自身如此构造和设置，并且包括这样的材料，穿过阀门14的开口的面积是贮液器压强的反函数，即，随着压强降低，开口26的横截面积增加。

在各种应用中，这样的阀门是有用的。一个这样的应用是液滴生成系统，其中从控制阀门排出的气体用以将液滴加速至期望的高速度。使用液滴的一个例子是用于清洁牙齿，其中将选定大小的液体齿洁剂或者独立的水滴加速至期望的速度，并将其引导朝向用户的牙齿用于对牙齿进行清洁。在2004年1月20日提交的未决申请序列号No.60/537,690中示出并且描述了这样的液滴系统，所述未决申请由本发明的受让人所有，在此通过参考将其内容引入。然而，应该理解，可在其他气体辅助的液滴系统中使用本控制阀门。这可以包括诸如通过将高速液滴引导穿过角质层进入表皮来进行透皮药物传递。

再进一步，应该理解，可以在其他应用中使用所述控制阀门，在这些应用中，重要的是在容器正在变空的同时具有来自加压气体(诸如，空气或者其他气体)源来的恒定的质流速率。

在图1中示出了气体辅助的液滴齿洁剂系统10。所述系统包括加压气体容器10，已经将所述气体容器10从外部源加压至期望的压强，例如50Bar。当然，可以使用其他压强。一种这样的容器是由不锈钢制造的，具有0.14m的长度、55cc的内部体积、3cm的外部直径和3mm的壁部厚度。由关闭阀门13控制来自加压容器的出口开口12。关闭阀门13的下游是被动控制阀门14，位于黄铜输送管16的前端处，在本实施方式中所述黄铜输送管16具有5mm的直径以及25cm的长度。在输送管部分16的出口处示出为液滴发生器18，诸如在上文引用的申请中所示出和描述。就这一点，输送管部分16变窄至输送管部分20，所述输送管部分20具有约0.5mm的直径。在顶部元件21处从输送管部分20排出液滴，由来自阀门14的空气流加速该液滴并将其引导朝向目标，诸如用户的牙齿。

在气体从加压容器释放期间，在容器内部和大气压之间的压强差足够大，从而在出口区域的最小部分中产生以声速排出的气体。通过下文的公式确定通过上述系统的空气的质流：