可充气物体及用于其的阀的制作方法

1.本说明书总体上涉及可充气物体，以及更具体地涉及用于可充气物体的阀。


背景技术：

2.已知构造具有阀的可充气物体，该阀允许使用者手动地给该物体充气和放气。典型地，阀采用某种单向流动机制来允许空气被推动到物体中，同时在由使用者吹气之间的期间阻止空气离开物体。这些单向流动机制有时需要大量努力才能克服，这可能导致使用者在对物体充气的期间感到疲倦。此外，使用者需要吹入到可充气物体内的空气的体积可能很大，并且还会导致使用者感到疲倦或头晕。至少改善可充气物体的一个或多个这些述及的问题或其他问题将是有利的。


技术实现要素：

3.在一个方面，提供一种可充气物体，其包括可充气物体主体以及安装到可充气物体主体的阀，可充气物体主体围封腔室以接收空气以便对可充气物体主体加压力。该阀包括阀体，该阀体限定在腔室和周围环境之间的通路。阀体具有台肩部。阀体限定通向周围环境的通路的外端和通入腔室的通路的内端。该阀还包括单向阀瓣，该单向阀瓣可在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中单向阀瓣允许在腔室和周围环境之间通过通路的流体连通，而在关闭位置中单向阀瓣对台肩部密封以阻断在腔室与周围环境之间通过通路的流体连通。单向阀瓣通过关闭力而被偏置到关闭位置。关闭力被选择成可克服的，以便通过由人通过通路吹向单向阀瓣的气流将单向阀瓣移动到打开位置，而无需他们的嘴与阀体接合来与其形成密封。
4.在一个方面，提供一种可充气物体，其包括可充气物体主体以及安装到可充气物体主体的阀，可充气物体主体围封腔室以接收空气以便对可充气物体主体加压力。该阀包括阀体，该阀体限定在腔室和周围环境之间的通路。阀体具有台肩部。阀体限定通向周围环境的通路的外端和通入腔室的通路的内端。该阀还包括单向阀瓣，该单向阀瓣可在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中单向阀瓣允许在腔室和周围环境之间通过通路的流体连通，而在关闭位置中单向阀瓣对台肩部密封以阻断在腔室与周围环境之间通过通路的流体连通。单向阀瓣通过关闭力而被偏置到关闭位置。关闭力被选择成可克服的，以便通过具有小于约48m/s的速度且处于低于1大气压的压力下的气流将单向阀瓣移动到打开位置。该阀还包括盖，该盖能够可移除地安装在外端上以形成对在腔室与周围环境之间的流体连通的盖密封。
5.在另一方面，提供一种可充气物体，其包括可充气物体主体以及安装到可充气物体主体的阀，可充气物体主体围封腔室以接收空气以便对可充气物体主体加压力。该阀包括阀体，该阀体限定在腔室和周围环境之间的通路。阀体具有台肩部。该阀还包括单向阀瓣，该单向阀瓣可在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中单向阀瓣允许在腔室和周围环境之间通过通路的流体连通，而在关闭位置中单向阀瓣对台肩部密封以阻断在腔室
与周围环境之间通过通路的流体连通。单向阀瓣通过关闭力而被偏置到关闭位置。该阀还包括盖，该盖能够可移除地安装在外端上以形成对在腔室与周围环境之间的流体连通的盖密封。盖包括放气突出部，该放气突出部从盖的其余部分突出足够远以允许将盖插入到通路中到放气位置，在放气位置中放气突出部将单向阀瓣驱动到打开位置以允许对可充气物体放气。
6.在阅读以下附图和描述之后，其他技术优点对于本领域的普通技术人员而言将容易地变得显而易见。
附图说明
7.为了更好地理解本文描述的实施例并更清楚地示出实施例可以如何实现，现在将仅通过示例的方式参考附图。
8.图1示出根据本公开的实施例的可充气物体的透视图。
9.图2是取自图1中所示的可充气物体的阀的剖视侧视图。
10.图3a是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，其中单向阀瓣处于打开位置。
11.图3b是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，其中单向阀瓣处于关闭位置。
12.图4是使用者通过阀吹起图1中所示的可充气物体的透视图。
13.图5是图2中所示阀的放大的侧视图，示出空气流入到可充气物体内。
14.图6是图2中所示阀的透视剖视图。
15.图7是从图2中所示阀的一个变型的外端看去的透视图。
16.图8是从图2中所示阀的内端看去的透视图。
17.图9是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，其中盖处于关闭位置。
18.图10是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，其中盖处于放气位置。
19.图11a是图2中所示阀的一个变型的透视图，其中阀上的台肩部形成用于被图3a和图3b中所示的单向阀瓣接合的凹陷部。
20.图11b是图11a中所示阀的一个变型的剖视透视图，示出在凹陷部中的单向阀瓣。
21.图12是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，其中有连接结构的一个变型，其将单向阀瓣保持到阀体。
22.图13a是图2中所示阀的另一个变型的透视图。
23.图13b是图13a中所示阀的一个变型的剖视侧视图。
24.图14是图2中所示阀的放大的剖视侧视图，示出与图1中所示的可充气物体的可充气物体主体的壁接合的延伸部分。
25.除非另有特别说明，否则附图中描绘的物品不一定按比例绘制。
具体实施方式
26.为了图示的简单和清楚，在认为合适的情况下，附图标记可以在多个图中重复以指示对应或类似的元件。此外，阐述了许多具体细节以提供对本文描述的一个或多个实施例的透彻理解。然而，将由本领域普通技术人员理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下来实践本文描述的实施例。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序和组件，以免混淆本文描述的实施例。一开始应当理解的是，尽管示例性实施例在附图中示出并且
在下文中描述，但是本公开的原理可以使用任何数量的技术来实现，无论当前是否已知。本公开不应以任何方式限于在附图中示出和在下文中描述的示例性实施方式和技术。
27.除非上下文另有指示，贯穿本说明书使用的各种术语可以如下阅读和理解：所贯穿使用的“或”是包括性的，如同写成“和/或”；所贯穿使用的单数冠词和代词包括其复数形式，以及反之亦然；类似地，性别代词包括它们的对应代词，因此代词不应被理解为将本文描述的任何内容限制为由单一性别的使用、实施、执行等；“示例性”应被理解为“说明性的”或“示范性的”，而不必理解为“优于”其他实施例。对于术语的进一步定义可在本文中阐述；这些可以适用于那些术语的先前和随后的实例，如通过阅读本说明书将理解到的那样。
28.在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的系统、设备和方法进行修改、添加或省略。例如，系统和设备的组件可以被集成或分离。此外，本文公开的系统和设备的操作可以由更多、更少或其他组件来执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或其他步骤。此外，可以以任何合适的顺序执行步骤。如本文中所使用的，“每个”是指集合的每个构件或集合的子集的每个构件。
29.参考图1，其示出根据本公开的实施例的可充气物体10。可充气物体10包括可充气物体主体12和阀14。可充气物体主体12围封腔室16用于接收空气以便对可充气物体主体12加压力。阀14安装到可充气物体主体12并且包括阀体18、单向阀瓣20和盖22。阀体18(图2)限定腔室16和周围环境26之间的通路24，周围环境26是可充气物体10外部的环境。通路限定图6中所示的通路轴线a。
30.参考图2，阀体18限定通路24的外端28，其通向周围环境26，以及限定通路24的内端30，其通入腔室16。阀体18还包括台肩部32，台肩部32是单向阀瓣20可以对其密封的密封表面。单向阀瓣20可在打开位置(图3a)和关闭位置(图3b)之间移动，在打开位置中单向阀瓣20允许在腔室16和周围环境26之间通过通路24的流体连通，而在关闭位置中单向阀瓣20对台肩部32密封以阻断在腔室16和周围环境26之间通过通路24的流体连通。
31.至少在某些情况下，单向阀瓣20通过关闭力f而被偏置到关闭位置。关闭力f是将单向阀瓣20推向关闭位置的所有力的总和。这包括以下力中的一个或多个：1.腔室16内的空气压力p1，其大于周围环境26中的空气压力p2；2.单向阀瓣20自身中的回弹性，其将单向阀瓣20推向关闭位置；以及3.单独的偏置构件，诸如弹簧，其将单向阀瓣20推向关闭位置。在所示的示例中，单向阀瓣20没有被单独的偏置构件推动到关闭位置。此外，在一些实施例中，单向阀瓣20缺乏足够的回弹性以将其自身推到关闭位置。换言之，在腔室16中的空气压力p1与周围环境26中的空气压力p2相同的情况下，单向阀瓣20可以是足够弹性的以远离关闭位置地塌下(即在远离通道24的外端28的方向上塌下)。在图3b中所示的视图中，单向阀瓣20可以至少部分地通过横跨单向阀瓣20的压力差而被保持在关闭位置，其中内部空气压力p1大于外部空气压力p2。将指出的是，最初在针对可充气物体10的充气过程的期间，将单向阀瓣20推向关闭位置的关闭力f因此可以为零。
32.关闭力被选择为足够低，使得在充气过程的至少第一部分的期间，关闭力f将至少由于p1和p2之间的压力差而是非零的，但是将是足够低的以便可被克服从而通过具有小于约48m/s的速度且处于低于1大气压的压力下的气流将单向阀瓣移动到打开位置。这提供了优于用于现有技术的可充气物体的阀的一些显著优点。一个优点是选择速度使得人可能产生具有上述48m/s的速度的气流。结果，人可以在没有用他们的嘴围绕阀14形成密封的情况
下隔开一段距离地吹入阀，产生具有至少为48m/s的速度的气流，如图4中所示。人(其也可被称为使用者，并且其以34示出)被示出为握持住可充气物体10，靠近阀14，并隔开一段距离地吹入阀14(即，使得使用者34的嘴(以36示出)与阀体18间隔开)。直接从使用者34的嘴36产生的气流由箭头38示出并且可以被称为初始气流38。应当指出的是，以比它周围的空气更快的速度移动的空气处于比它周围的空气更低的压力下。因此，从使用者34的嘴36朝向单向阀瓣20移动的初始气流38的压力处于压力p3，该压力p3低于周围环境26中的空气的压力p2(并且因此肯定低于腔室16内的压力p1)。然而，即使从使用者34的嘴36移动到单向阀瓣20的空气的压力较低，该空气也以足以克服单向阀瓣20上的关闭力f的速度移动，从而使单向阀瓣20打开。
33.仍参考图4，如上所指出的，朝向单向阀瓣20移动的初始气流38的压力p3低于周围环境26中在它周围的空气的压力p2。结果，来自周围环境26的空气被吸入到初始气流38内，如由箭头40所表示的。结果，作为使用者34的吹气动作的结果，进入腔室16(图6)的以42所示的入口气流部分地由来自使用者的肺部的空气(即初始气流38)组成，并且部分地由被吸入到气流38中的空气组成。这意味着可以使用一些不是直接来自人的肺部的空气来充气可充气物体10。这极大地便于针对可充气物体10的充气过程。
34.通路24的外端28具有第一横截面积a1。通路24的位于外端28内侧的中心区域34具有第二横截面积a2。可选地，如图3a和图3b中所示，外端28是外扩的，并且因此第二横截面积a2小于第一横截面积a1。已经发现，这会增加来自周围环境26的被吸入到气流中的空气的量，对于由人的每次吹气，该气流接合并经过单向阀瓣20进入到腔室16中。从理论上讲，这可能会发生，因为随着其从外端28朝向单向阀瓣20行进，通路24的横截面积的减小可能导致气流的速度的增加以及随之而来的气流的压力的进一步降低，与没有外扩的外端28的情况相比，这从周围环境26吸入更多的空气。
35.参考图6。阀体18可选地包括多个支撑肋43，该支撑肋43延伸到通路中以支撑单向阀瓣20防止朝外端28塌下。更具体地，单向阀瓣20可以具有足够的弹性，从而由于横跨单向阀瓣20的压力差而朝向外端28塌下以及远离外端28塌下。然而，通过多个支撑肋43防止单向阀瓣20朝向外端28塌下，以便保持对台肩部32的密封。
36.多个支撑肋43中的每一个具有面向通路24的外端28的第一侧44和背离通路24的外端28的第二侧46。如图6中略微所示，并且更强地在图7中所示的变型中所示，多个支撑肋43中的每一个可以从第二侧46朝向第一侧44逐渐变细。这减小了由入口气流42在其通过支撑肋43时引起的压力降。
37.如上所指出的，单向阀瓣20可以是弹性聚合物阀瓣，其是回弹性的并且由于其回弹性而朝向关闭位置偏置，或者其是足够弹性的以在横跨单向阀瓣20的相等压力下，单向阀瓣20远离外端28塌下。单向阀瓣20可由任何合适的材料(例如，诸如硅树脂)制成。
38.单向阀瓣20可以以任何合适的方式连接到阀体18。例如，在图3a和图3b中所示的实施例中，单向阀瓣20在连接结构48(在图6中最佳可见)处连接到阀体18，该连接结构48在通路24中居中。连接结构48可包括单向阀瓣柱50，其延伸穿过将多个支撑肋43连接到彼此的中心环52。单向阀瓣柱50可以与该环的内表面摩擦接合，或者可以通过粘合剂或任何其他合适的手段更牢固地连接。
39.可选地，套环56被设置并且在可充气物体主体12和阀体18之间延伸。套环56可在
延伸位置(图3a、图3b、图5)和缩回位置(图9)之间移动，在延伸位置中，套环56保持阀体18，使得通路24的外端28从可充气物体主体12向外突出，而在缩回位置中，套环56保持阀体18，使得通路24的外端28定位成比当套环56处于延伸位置时更靠近可充气物体主体12。例如，当套环56处于缩回位置中时，外端28可以与可充气物体主体12大致齐平。套环56是回弹性的并且在延伸位置和缩回位置两者中都是稳定的，并且可以可选地(但不是必需的)当套环56位于延伸位置和缩回位置之间时朝向延伸位置和缩回位置之一偏置。
40.套环56可以以任何合适的方式连接到可充气物体主体12，诸如通过热焊接或通过合适的粘合剂。
41.可选地，阀体18包括阀体主体部分18a和加强构件18b。阀体主体部分18a由具有第一硬度的第一材料制成。例如，阀体18a可以由易于被人手动变形的聚合材料(诸如软pvc)制成。阀体主体部分18a可以与套环56相连。
42.加强构件18b由具有大于第一硬度的第二硬度的第二材料制成。加强构件18b可以例如由刚性聚合材料(诸如刚性pvc)制成。加强构件18b连接到阀体主体部分18a以加强阀体主体部分18a。到阀体主体部分18a的连接可以通过任何合适的方式进行。例如，加强构件18b可以包括连接孔58并且阀体18a可以通过连接孔58包覆成型(overmold)或者可以包括接合连接孔58的预成型的突出部。在其中阀体主体部分18a没有包覆成型到加强构件18b上的实施例中，胶水可用于将两个元件牢固地保持到彼此。
43.在图5中所示的实施例中，可以看出，通路24的内端30具有内端边缘60，该内端边缘60具有多个峰部62和谷部64，其中至少峰部62相对于单向阀瓣20进一步向内延伸。已经发现，峰部62和谷部64便于单向阀瓣20移动到关闭位置。更具体地，即使当单向阀瓣20仅打开少量时，谷部64也便于空气流入到腔室16内，而峰部62则有助于保护单向阀瓣20免受机械损坏。此外，可以看出，内端边缘60形成在加强构件18b上，使得与将其限定在比加强构件18b更软的阀体主体部分18a上相比，其可以更有效地保护单向阀瓣20免受损坏。还将指出的是，即使通路24的内端30卷起抵靠于腔室16内的可充气物体主体12的壁，峰部62和谷部64也允许单向阀瓣20打开和关闭以允许空气流入(或流出)腔室16。
44.阀体18的轴向延伸经过单向阀瓣20(当单向阀瓣20处于关闭位置时)到腔室16中的部分可被称为延伸部分66。因此，峰部62和谷部64以及内端边缘60位于延伸部分66上。
45.图14示出这种情况的一个示例，其中通路24的内端30直接抵靠在可充气物体主体12的壁(以65示出)上。如可以看出的那样，延伸部分66允许单向阀瓣20移动至打开位置，并且峰部62和谷部64协作以限定多个气孔67，其用于当单向阀瓣20处于打开位置(其在图14中示出)时，空气进入腔室16(或离开腔室16)。
46.因此，可以说阀体18具有延伸部分66，该延伸部分66延伸经过单向阀瓣20到腔室16中并且具有多个突出部62和谷部64，突出部62和谷部64限定多个气孔67，以便允许单向阀瓣20移动到打开位置，从而在通路24的内端30在腔室内与可充气物体主体18的壁67接合的情况下允许空气流入腔室16。
47.参考图9，盖22能够可移除地安装在通路24的外端28上，以形成对腔室16和周围环境26之间的流体连通的盖密封。在其中单向阀瓣20非常软并在承受横跨其的相等压力时塌下的实施例中，由盖22形成的密封成为将空气保持在腔室16中的唯一密封。在其中单向阀瓣20具有足够回弹性或由外部弹簧等推到关闭的实施例中，由盖22形成的密封与由单向阀
瓣20形成的密封协作以将空气保持在腔室16中。
48.当使用者34希望填充腔室16时，他们可以将阀14拉出并打开盖22，使得阀14处于图2中所示的位置下。使用者34可以展开可充气物体主体12以便使它准备好接收空气。使用者34然后可以如图4中所示地朝向阀14吹气，从而用来自使用者的肺部的空气和用来自周围环境26的空气填充腔室16。当空气进入腔室16并且对腔室16加少量的压力时，如果单向阀瓣20是塌下的，则单向阀瓣20通过横跨其的压力差移动到关闭位置。使用者34的进一步的吹气进一步用如上所述的空气填充腔室16。最终，腔室16中的压力p2足够高，使得由使用者34产生的初始气流38的速度不够高到打开单向阀瓣20。此时，腔室16在其中具有大量的空气，并且可能非常接近充满。使用者34然后可以用他们的嘴36围绕阀体18的外端28形成密封并且使用来自他们的肺部的压力而不是使用空气的速度来吹入腔室16。一旦腔室16充满，使用者34然后可以关闭阀体18的外端28上的盖22，并且可以向内推动阀14，使得套环56移动到缩回位置。当需要打开可充气物体10和将其放气时，使用者34可以打开盖22并且(如果需要的话)可以机械地推动单向阀瓣20，以破坏其与台肩部32的密封。使用者34在腔室16放气的时可以一直保持单向阀瓣20处于该打开位置。为了协助使用者对腔室16放气，盖22可以可选地包括放气突出部68，放气突出部68从盖22的其余部分突出足够远以允许盖22插入到通路28中到图10中所示的放气位置，在该放气位置中放气突出部68驱动单向阀瓣20到打开位置以允许可充气物体10放气。如图8中所示，阀14可包括多个放气突出部68，它们被定位成允许支撑肋43中的一个穿过其间，使得放气突出部68可以在支撑肋43之一的任一侧上接合单向阀瓣20。
49.参考图11a和图11b，图11a和图11b示出阀14的替代实施例。单向阀瓣20没有在图11a中，但在图11b中示出。在图11a和图11b中所示的实施例中，台肩部32可以可选地呈凹陷部70的形式，使得台肩部32的径向内边缘(以72示出)与台肩部32的以74示出的径向外边缘相比更靠近通路24的外端28。通过形成凹陷部，单向阀瓣20更容易在其打开位置和关闭位置之间移动并且可能更易于形成良好的密封，因为单向阀瓣20无论处于打开位置还是关闭位置，始终处于在某个方向上的弯曲状态。在图11a和图11b中所示的实施例中，单向阀瓣20远离外端28弯曲，即其在空气移动进入可充气构件10的期间是在其将弯曲的方向上弯曲的。
50.如图11a和图11b中所示，支撑肋43的第二侧46与台肩部32协作以形成凹陷部70。这进一步确保了单向阀瓣20始终保持在下述状态中：在该状态中其远离外端28弯曲一定量。
51.可以看出，在图11a和图11b中所示的实施例中，阀14没有延伸部分66。然而，将指出的是，可以随图11a和图11b中所示的阀14设置延伸部分。
52.参考图12。在替代实施例中，连接结构48不是由位于通路24中的单向阀瓣柱形成，而是位于通路24的径向边缘的外侧。结果，图12中所示的连接结构48对进入腔室16的空气流的干扰较小。在所示的实施例中，连接结构48包括阀瓣延伸部76，其从单向阀瓣20的其余部分径向向外延伸并且被夹挤(即，夹持)在阀体主体部分18a的边缘面78和加强构件18b上的夹挤表面80之间。
53.图12中的这种布置也可能是有利的，因为单向阀瓣20仅在其最外边缘处被保持在悬臂中，并且因此沿着延伸横跨其整个直径的长度自由地挠曲。相比之下，例如图3b中所示
的单向阀瓣20沿该长度的一半挠曲，因为它是在其中间被支撑的。因此，图12中的单向阀瓣20可以比图3b中所示的单向阀瓣20更容易移动到打开位置，从而进一步降低使单向阀瓣20移动到打开位置所需的最小空气速度。
54.参考图13a和图13b，图13a和图13b示出阀14的另一个实施例。与图3a和图3b中所示的其中延伸部分66仅轴向延伸并且不具有径向延伸部分的实施例相比，在图13a和图13b中所示的实施例中，阀14包括延伸部分66，该延伸部分66包括轴向延伸部分82和径向延伸部分84。可以说轴向延伸部分82包括限定气孔67的峰部62和谷部64。径向延伸部分84至少部分地在径向上与单向阀瓣20重叠，如特别在图13b中可见。轴向延伸部分82具有由图3a和图3b中所示的延伸部分66提供的上述优点。然而，对于可存在于可充气物体主体12的壁67中的局部突出部而言，其有可能进入到延伸构件66中并且在阀14的使用期间(例如，当对可充气物体10充气时)阻碍单向阀瓣20的打开，或其有可能进入到延伸部分66中并且损坏单向阀瓣20。例如，如果可充气物体主体12的壁67折叠并以一定的程度堆积，则其可自行形成这样的突出部。在另一示例中，如果可充气物体主体12未充气地置于在壁67下方具有局部突出部的地面上，则壁67将形成局部突出部，该壁67形成的局部突出部简单地位于其下方地面上的局部突出部上。通过提供径向延伸部分84，径向延伸部分84提供额外的保护以防止腔室16内的局部突出部进入到延伸部分66内并阻碍或损坏单向阀瓣20。
55.虽然已经描述了48m/s的速度，但这不一定是严格的限制。将由本领域技术人员理解的是，单向阀瓣20被构造成(在至少一些实施例中)可由朝向其吹气的人移动到打开位置(即，能够被克服)而无需他们的嘴与阀体18接合以与其形成密封。
56.虽然上面已经列举了特定的优点，但是各种实施例可以包括列举的优点中的一些或全部优点或不包括列举的优点。
57.本领域内的技术人员将理解的是，还存在更多可能的替代实施方式和修改，并且以上示例仅是一种或多种实施方式的说明。因此，范围仅由所附权利要求及对其作出的任何修改来限制。