TW202336367A - 壓力感測一體式裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種高壓流體儲存系統，其具有可執行一壓力調節器裝置之功能之至少一個壓力感測一體式裝置(PSUD)。該PSUD可經製造為一單個一體式構造，其中外殼主體及內部壓力調節機構兩者係由一單個單元、材料或兩者製成。該PSUD不具有任何銲接組件，亦非由複數個單獨組件組裝而成，或兩者兼而有之。

Description

壓力感測一體式裝置
本發明係關於真空致動氣缸(VAC)及具有壓力調節閥之低氣壓氣體遞送系統之領域。
低氣壓遞送系統(諸如VAC)可使用一壓力感測裝置來調節閥之打開及閉合。
一壓力感測總成(PSA)大體上包含已經組裝之各種組件，且可包含組裝後之各種銲接組件。在一些PSA中，可存在由不同材料製成之組裝在一起之各種(例如，17或更多個)單獨組件。組裝此等各種組件及銲接該等組件以產生一PSA可導致不一致效能、歸因於不良製造程序及品質控制之故障，或兩者兼而有之。此外，PSA之各種組件通常在不同位置處或由不同製造商製造，且其間之不同公差可導致具有不一致品質及效能之最終經組裝PSA。例如，不一致效能可包含氣體尖峰、氣體壓力振盪或兩者。在操作期間通常偵測到PSA之故障。在經組裝之PSA中識別此等故障之具體原因係困難的，因為可存在許多不同組件，此為故障之原因。
在一些實施例中，本文揭示一種可取代PSA之裝置。
本發明之一些實施例係關於一種可執行PSA之功能之壓力感測一體式裝置(PSUD)。在一些實施例中，PSUD係一VAC調節器裝置。PSUD可具有比PSA更佳之效能一致性，且減少氣體尖峰、氣體壓力波動，或兩者。
本發明之一些實施例係關於一種具有一VAC調節器裝置之VAC，其中VAC調節器裝置包含PSUD之一實施例。本發明之一些實施例係關於一種具有一或多個VAC調節器裝置之VAC，其中至少一個VAC調節裝置包含PSUD之一實施例。
本發明之一些實施例係關於一種PSUD，其不具有PSA中可存在之任何製造缺陷。
本發明之一些實施例係關於一種不具有任何銲接組件之PSUD。
本發明之一些實施例係關於一種並非由複數個組件組裝而成之PSUD。
本發明之一些實施例係關於一種PSUD，其係一單個一體式構造。在一些實施例中，該一體式構造可經由(若干)增材製造程序(例如3D列印)製造。
在一些實施例中，PSUD係由能夠增材製造之一材料製成。在一些實施例中，材料係一聚合物。在一些實施例中，材料係一金屬，諸如例如不銹鋼。在一些實施例中，材料係一複合材料，其係材料之一組合。
在一些實施例中，該PSUD包含一外殼及一減壓機構，其中該外殼及該減壓機構係一體式構造，使得該外殼及該減壓機構由一單個一體式主體形成。
在一些實施例中，一減壓機構至少包含伸縮管、回縮彈簧、桿及閥部分。在一些實施例中，該單個一體式主體至少包含一外殼之一部分及隔膜。在一些實施例中，該單個一體式主體包含一外殼之一部分、隔膜、回縮彈簧、桿或閥部分中之一或多者。在一些實施例中，該單個一體式主體至少包含一外殼、隔膜、回縮彈簧、桿及閥部分。
在具有隔膜之一些實施例中，入口以一第一壓力流動一流體，此引起隔膜撓曲，從而允許流體緩慢流動至PSUD中。接著以一第二壓力引導該流體流動朝向出口，其中第二壓力低於第一壓力。
如本文中所使用，術語「流體」包含氣體。
在一些實施例中，該隔膜與該外殼之間不存在銲接件。
在一些實施例中，一裝置包括一單個一體式主體，該單個一體式主體包含一外殼，其中該外殼包含一入口及一出口；及一減壓機構，該減壓機構經裝納於該外殼內且經安置於該入口與該出口之間，其中減壓機構包含連接至一閥之一隔膜部分，且其中該減壓機構經組態以接收經由該入口進入之具有一第一壓力之一流體，以一第二壓力將該流體之一流引導朝向該出口。
在裝置之一些實施例中，該減壓機構進一步包括一桿，其中該閥包含一提升閥，其中該桿之一第一端經連接至該隔膜部分之一側，該桿之一第二端經連接至該提升閥，其中該減壓機構操作使得當該隔膜部分朝向該出口撓曲時，該提升閥處於一打開狀態且當該隔膜部分靜止時，該提升閥處於閉合狀態。
在裝置之一些實施例中，該外殼及該減壓機構不具有任何銲接件或銲接組件。
在裝置之一些實施例中，該單個一體式主體係由一金屬製成。
在裝置之一些實施例中，該金屬包含一不銹鋼。
在裝置之一些實施例中，該單個一體式主體進一步包括一第二減壓機構，其經裝納於該外殼內且經安置於該減壓機構與該出口之間，且其中該減壓機構經組態以接收來自該減壓機構之具有第二壓力之流體，且接著以一第三壓力將該流體之該流引導朝向該出口。
在裝置之一些實施例中，該第一壓力高於低氣壓。
在裝置之一些實施例中，該第二壓力係低氣壓。
在裝置之一些實施例中，該第二壓力低於該第一壓力。
在一些實施例中，一流體供應系統包括一容器主體，其界定用於在一第一壓力下儲存一流體之一內腔；及一壓力調節器裝置，其經安置於該內腔中且為一單個一體式主體，其中該單個一體式主體包含一外殼，該外殼包含一入口及一出口；及一減壓機構，該減壓機構經裝納於該外殼內且經安置於該入口與該出口之間，其中該減壓機構包含連接至一閥之一隔膜部分，且其中該減壓機構經組態以接收經由該入口進入之具有該第一壓力之該流體，以一第二壓力將該流體之一流引導朝向該出口，其中該第二壓力低於該第一壓力。
在流體供應系統之一些實施例中，該減壓機構進一步包括一桿，其中該閥包含一提升閥，其中該桿之一第一端經連接至該隔膜部分之一側，該桿之一第二端經連接至該提升閥，其中該減壓機構操作使得當該隔膜部分朝向該出口撓曲時，該提升閥處於一打開狀態且當該隔膜部分靜止時，該提升閥處於一閉合狀態。
在一些實施例中，該流體供應系統進一步包括一第二壓力調節器裝置，其中該第二壓力調節器裝置之一入口經連接至該壓力調節器裝置之出口。
在流體供應系統之一些實施例中，該第二壓力調節器裝置經安置於該內腔中，其中該第二壓力調節器裝置係另一單個一體式主體，其中該另一單個一體式主體包含一第二外殼(其包含一第二入口及一第二出口)及一第二減壓機構，該第二減壓機構經裝納於該第二外殼內且經安置於該第二入口與該第二出口之間，其中該第二減壓機構經組態以接收經由該第二入口進入之具有該第二壓力之該流體，以一第三壓力將該流體之一流引導至該第二出口，其中該第三壓力低於該第二壓力。
在流體供應系統之一些實施例中，該第二減壓機構包括一第二隔膜部分；一第二桿；及一第二提升閥，其中該第二桿之一第一端經連接至該第二隔膜部分之一側，該第二桿之一第二端經連接至該第二提升閥，其中該第二減壓機構操作使得當該第二隔膜部分朝向該出口撓曲時，該第二提升閥處於一打開狀態且當該第二隔膜部分靜止時，該第二提升閥處於一閉合狀態。
在一些實施例中，該流體供應系統進一步包括經連接至該壓力調節器裝置之入口之一過濾器裝置。
在已經揭示之該等優點及改良當中，自結合附圖之以下描述，本發明之其他目的及優點將變得顯而易見。本文中揭示本發明之詳細實施例；然而，應理解，所揭示之實施例僅繪示可以各種形式體現之發明。此外，關於本發明之各種實施例所給出之各實例旨在為闡釋性，而非限制性。
貫穿說明書及發明申請專利範圍，除非上下文另有明確規定，否則以下術語具有本文中明確相關聯之含義。本文中所使用之片語「在一項實施例中」、「在一實施例中」及「在一些實施例中」不一定(儘管其可)指代(若干)相同實施例。此外，本文中所使用之片語「在另一實施例中」及「在一些其他實施例中」不一定(儘管其可)指代一不同實施例。本發明之所有實施例旨在不脫離本發明之範圍或精神之情況下為可組合的。
如在本文中所使用，術語「基於」並非排他性且允許基於未描述之額外因素，除非上下文另有明確規定。此外，貫穿說明書，「一」、「一個」及「該」之含義包含複數個參照物。「在…中」之含義包含「在…中」及「在…上」。
如在本文中所使用，術語「在…之間」不一定需要安置成緊鄰其他元件。通常，此術語意謂其中藉由兩個或更多個其他事物夾置某一事物之一組態。同時，術語「在…之間」可描述緊鄰兩個相對事物之事物。因此，在本文中所揭示之任何一或多個實施例中，經安置於兩個其他結構元件之間之一特定結構部分可為： 直接安置於兩個其他結構元件之間使得該特定結構部分與兩個其他結構元件直接接觸； 安置成緊鄰兩個其他結構元件之僅一者使得該特定結構部分僅與兩種其他結構元件之僅一者直接接觸； 安置成間接靠近兩個其他結構元件之僅一者使得該特定結構部分不與其他兩個結構元件之僅一者直接接觸，且存在另一元件，該另一元件使該特定結構部分與兩個其他結構元件之該一者並列； 間接安置於該兩個其他結構元件之兩者之間使得該特定結構部分不與兩個其他結構元件之兩者直接接觸，且其他特徵可安置於其間；或 其任何(若干)組合。
如在本文中所使用，術語「一體式裝置」意謂已經由(若干)增材製造程序(例如3D列印)一體式地形成或建構之一裝置。因此，「一體式裝置」由能夠經增材製造之一材料製成。此材料之實例包含聚合物、金屬、不銹鋼、複合材料或其組合。
圖1描繪具有機械裝置102、104之一低氣壓遞送系統100之一非限制性實施例之一示意圖，該等機械裝置經組態以降低一流體之壓力使得流體之輸出處於一低氣壓。機械裝置102、104包含處於階段1之一第一VAC調節器102及處於階段2之一第二VAC調節器104。VAC調節器102、104之各者可為或包含本文中所描述之一PSUD。第一VAC調節器102經連接至一入口過濾器裝置106，且亦連接至第二VAC調節器104。圖1中所展示之系統100具有經串聯之入口過濾器裝置106、第一VAC調節器102及第二VAC調節器104。因此，在一高壓(諸如，例如100 psig至1600 psig)下儲存之一流體流動至入口過濾器106中，且接著通過第一VAC調節器102及第二VAC調節器104，其中VAC調節器102、104降低流體之壓力，且可在低氣壓下將流體遞送出系統100。
在一些實施例中，機械裝置102、104之各者係一體式裝置。因此，兩個一體式裝置102、104可如在圖1中所展示之例示性實施例中所描繪般連結在一起。
圖2展示PSUD 200之一非限制性實施例之一透視圖。PSUD 200具有含有一入口204及一出口206之一外殼202。應理解，根據一些實施例，兩個或更多個PSUD可一起形成於一單個外殼中(例如，參見圖1及圖4)。
圖3A及圖3B展示在圖2中所展示之PSUD 200之不同透視截面圖。圖3C展示一示意性側視圖，其描繪在PSUD 200內之一流體之一流動路徑(藉由箭頭所指示)。PSUD 200具有一外殼202及由一單個一體式主體製成之其他組件。外殼202係具有一單個一體式主體之一體式裝置。外殼202界定一(或多個)內腔及一(或多個)通道用於裝納一流體、調節流體、引導流體之流或其任何組合。
第一腔室300最靠近入口204，經由入口204流入之流體首先經接收於第一腔室300內。一分離器組件302將第一腔室300與一第二腔室306分隔，其中孔308及閥(例如一提升閥)310經組態以基於閥310相對於孔308之位置而具有一閉合狀態及一打開狀態。藉由一桿312之移動控制閥310之此相對位置。
閥310經連接至桿312之一端312a。桿312經裝納於第二腔室306內且延伸穿過第二腔室306，其中桿312之另一端312b經連接至一隔膜部分304之一側304a。一彈簧部分316經連接至隔膜部分304之與連接至桿312之側相反之另一側304b。
隔膜部分304係由一可撓性材料製成(例如，一可撓性金屬，諸如例如經組態為可撓性之不銹鋼)。隔膜部分304之撓曲移動引起桿312及相關聯閥310之移動。當隔膜部分304朝向(例如，形成朝向入口204之一凹形)撓曲時，桿312朝向第一腔室300移動。桿312之此移動引起閥310遠離孔308移動，從而導致閥310之一打開狀態。當隔膜部分304靜止或朝向出口206撓曲時，桿312亦朝向出口206方向移動，且桿312之此移動(或非移動)引起閥310閉合孔308，從而導致閥310之一閉合狀態。
第二腔室306連接至一或多個內部通道314，內部通道314經組態以將流體之流從第二腔室306引導至出口206。
隔膜部分304之撓曲係由在第一腔室與第二腔室之間之壓差引起，且亦受彈簧部分316之彈簧常數影響。彈簧部分316經組態以阻尼隔膜部分304之振盪運動。隔膜部分304之此阻尼可幫助調節排出流體之壓力，流體流動通過內部通道314或兩者。
在圖3A至圖3C中所展示實施例中，外殼202、隔膜部分304、分離器組件302、桿312、閥310全部由一單個一體式主體製成。藉由外殼202之(若干)內部結構界定之其他各種部分(諸如流動路徑)亦由相同單個一體式裝置製成。其中在圖3A至圖3C中所展示之所有結構部分經由例如增材製造程序一起形成。因此，在圖3A至圖3C中所展示之組件及結構均非需要銲接以將其等連接在一起。在製造程序完成時藉由外殼202包圍及圍封圖3A至圖3C中所展示之內部結構。
在一些實施例中，機械裝置(在圖1中所展示之102、104)一起為一體式裝置PSUD 400。如在圖4中所展示，在PSUD 400之此等實施例中，存在串聯地裝納於一單個外殼406中之兩個部分402、404(內部結構未經展示，但類似於例如在圖3A至圖3C中所展示之內部結構)，其中外殼406及兩個壓力部分402、404由一單個一體式主體形成。可經由例如增材製造程序製成此單個一體式主體。因此，PSUD 400不需要在製造此等多個組件之後組裝之多個組件。因此，PSUD 400不包含任何銲接件，且不需要多個組件之任何銲接。在一些實施例中，部分402、404之各者包含獨立操作但仍連接為一體式裝置。因此，一流體可經由入口408進入，行進通過內部隔室(例如，如在圖3A至圖3C中所展示及本文中所描述)，且接著行進通過部分404之內部隔室(例如，如在圖3A至圖3C中所展示及本文中所描述)，且接著經由出口410行進出。雖然圖4展示兩個部分402、404，應理解，在PSUD之一些實施例中，可存在串聯、並聯或其任何組合之多於兩個部分。
應理解，在不脫離本發明之範疇之情況下，可進行詳細之改變，尤其在經採用之構造材料及部件之形狀、尺寸及配置方面。本說明書及所描述之實施例係實例，其中本發明之真實範疇及精神藉由以下發明申請專利範圍指示。
100:低氣壓遞送系統 102:機械裝置/第一真空致動氣缸(VAC)調節器 104:機械裝置/第二真空致動氣缸(VAC)調節器 106:入口過濾器 200:壓力感測一體式裝置(PSUD) 202:外殼 204:入口 206:出口 300:第一腔室 302:分離器組件 304:隔膜部分 304a:隔膜部分之一側 304b:隔膜部分之另一側 306:第二腔室 308:孔 310:提升閥 312:桿 312a:桿之一端 312b:桿之另一端 314:內部通道 316:彈簧部分 400:壓力感測一體式裝置(PSUD) 402:壓力部分 404:壓力部分 406:外殼 408:入口 410:出口
本文中僅藉由實例參考隨附圖式描述本發明之一些實施例。現具體詳細參考圖式，應強調，所展示之實施例係藉由實例且出於對本發明之實施例之闡釋性論述之目的。在此方面，結合圖式之描述，可如何實踐本發明之實施例對於熟習此項技術者而言係顯而易見的。
圖1描繪具有一或多個本文中所描述之PSUD之一低氣壓遞送系統之一非限制性實施例之一示意圖。
圖2描繪本文中描述之PSUD之一非限制性實施例之一透視圖。
圖3A描繪在圖2中所展示之PSUD之非限制性實施例之一透視截面圖。
圖3B描繪在圖3A中所展示之PSUD之另一透視截面圖。
圖3C描繪在圖3A至圖3B中所展示之PSUD之非限制性實施例之一示意性側視截面圖。
圖4描繪本文中所描述之PSUD之一非限制性實施例之一透視圖。
100:低氣壓遞送系統
102:機械裝置/第一真空致動氣缸(VAC)調節器
104:機械裝置/第二真空致動氣缸(VAC)調節器
106:入口過濾器

Claims (10)

  1. 一種裝置，其包括： 一單個一體式主體，其包含： 一外殼， 其中該外殼包含： 一入口，及 一出口；及 一減壓機構，該減壓機構經裝納於該外殼內且經安置於該入口與該出口之間， 其中該減壓機構包含連接至一閥之一隔膜部分， 其中該減壓機構經組態以接收經由該入口進入之具有一第一壓力之一流體，以一第二壓力將該流體之一流引導朝向該出口。
  2. 如請求項1之裝置，其中該減壓機構進一步包括一桿， 其中該閥包含一提升閥， 其中該桿之一第一端經連接至該隔膜部分之一側， 該桿之一第二端經連接至該提升閥， 其中該減壓機構操作使得當該隔膜部分朝向該入口撓曲時，該提升閥處於一打開狀態，且當該隔膜部分靜止或朝向該出口撓曲時，該提升閥處於一閉合狀態。
  3. 如請求項1之裝置，其中該外殼及該減壓機構不具有任何銲接或銲接組件。
  4. 如請求項3之裝置，其中該單個一體式主體係由一金屬製成。
  5. 如請求項4之裝置，其中該金屬包含一不銹鋼。
  6. 如請求項1之裝置，其中該單個一體式主體進一步包括： 一第二減壓機構，其經裝納於該外殼內且經安置於該減壓機構與該出口之間，及 其中該減壓機構經組態以接收來自該減壓機構之具有該第二壓力之該流體，且接著以一第三壓力將該流體之該流引導朝向該出口。
  7. 如請求項1之裝置，其中該第一壓力高於低氣壓。
  8. 如請求項1之裝置，其中該第二壓力係低氣壓。
  9. 如請求項1之裝置，其中該第二壓力低於該第一壓力。
  10. 一種流體供應系統，其包括： 一容器主體，其界定用於在一第一壓力下儲存一流體之一內腔；及 一壓力調節器裝置，其經安置於該內腔中且係一單個一體式主體， 其中該單個一體式主體包含： 一外殼，其包含： 一入口，及 一出口；及 一減壓機構，其經裝納於該外殼內且經安置於該入口與該出口之間， 其中該減壓機構包含連接至一閥之一隔膜部分，及 其中該減壓機構經組態以接收經由該入口進入之具有該第一壓力之該流體，以一第二壓力將該流體之一流引導至該出口，其中該第二壓力低於該第一壓力。
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