УДАЛЯЕМЫЙ КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ
REMOVABLE VALVE UNIT

Область техники
Данное изобретение относится к обратным клапанам и, в частности, к узлам клапанов с механической блокировкой и магнитных клапанов для удерживания предпочтительного опорного давления в гнезде протеза или пограничной поверхности между конечностью и протезом, среди прочих применений.
Уровень техники
Удерживание негативного давления или всасывания в гнезде протеза или на соответствующей поверхности раздела для облегчения желаемой подвески конечности обычно достигается посредством использования обратного клапана удаляемого типа (например, автоматически, вручную или и то и другое). Такие клапаны обычно выполнены с образованием резьбового основания или седла. Основание, в свою очередь, поддерживает резьбовую клапанную вставку, которая предназначена для обеспечения правильного воздухонепроницаемого уплотнения.
Правильное расположение клапанной вставки относительно основания требует большой сноровки и координации движений, в частности, при использовании в протезе конечности. То есть, в большинстве случаев основание клапана расположено в самом дальнем конце гнезда конечности. Основание обычно устанавливается посредством нагревания или ламинирования в гнезде. Это место плохо видно, и оно может также образовывать неудобный угол выравниваний для установки или отделения клапанной вставки.
Поскольку резьбу клапана, которая имеет относительно малый шаг, необходимо точно выравнивать для правильной установки клапанной вставки, то комбинация плохой видимости и требуемой большой сноровки обычно приводит к трудноразрешаемым ситуациям для лиц со здоровыми руками и пальцами. Удаление клапана может быть связано с аналогичными трудностями, поскольку качество герметизации часто связано с тем, насколько плотно вставка ввинчивается в основание клапана. Может возникать очень большое трение из-за чрезмерного затягивания клапанной вставки в основании клапана, что чрезвычайно затрудняет ее удаление.
Для лиц с неисправной конечностью или конечностями (например, поврежденными, деформированными, больными или образовавшимися вследствие недостаточного врожденного развития) вставление и/или удаление клапанной вставки из клапанного седла может быть невозможным. Это обстоятельство особенно обременительно для ослабленного пользователя, который вынужден периодически сам регулировать конечность.
Указанные выше трудности преодолеваются с помощью клапанного узла согласно данному изобретению, который в одном варианте выполнения предусматривает основание без резьбы, которое приспособлено для приема сопряженной, защелкивающейся вставки. Клапанный узел в месте соединения между основанием и вставкой выполнен, в частности, с обеспечением защелкивающегося соединения. Взаимное соединение обеспечивает скользящую, герметичную клапанную вставку, которая, соответственно, вталкивается или вытягивается из седла или основания во время установки или удаления. Соединение сохраняется или нарушается с помощью взаимодействующих защелкивающихся рычагов, которые обеспечивают правильное удерживание вставки.
В другом варианте выполнения основание без резьбы поддерживает вставку через кольца с круглым поперечным сечением и магнитное сцепление.
Сущность изобретения
Основной задачей данного изобретения является создание клапанного узла без резьбы, в котором клапанное основание или седло поддерживает сопряженную вставку, которая содержит клапанную часть или шток.
Другой задачей данного изобретения является создание клапанного узла, имеющего основание без резьбы.
Другой задачей данного изобретения является создание клапанного узла, имеющего основание, содержащее отверстие, предназначенное для приема установленной со скольжением вставки.
Другой задачей данного изобретения является создание соединения с защелкиванием между клапанным седлом и вставкой.
Другой задачей данного изобретения является создание клапанного узла, предназначенного для установки вставки, имеющей поворотные защелкивающиеся рычаги.
Другой задачей данного изобретения является создание магнитного соединения между клапанным седлом и вставкой.
Другой задачей данного изобретения является создание клапанного узла, в котором кольцо (кольца) с круглым поперечным сечением герметизируют клапанную вставку внутри установочного отверстия.
Другой задачей данного изобретения является создание упругоподпружиненного обратного клапана внутри клапанной вставки.
Другой задачей данного изобретения является создание обратного клапана регулируемого давления внутри клапанной вставки.
Указанные выше задачи решены в предпочтительном в настоящее время клапанном узле, который включает основание или седло без резьбы и клапанную вставку без резьбы. Вставка без резьбы вталкивается в основание вручную или с использованием инструмента или другого приспособления, которое оказывает достаточное давление на клапанную вставку для преодоления внутреннего упругого напряжения и трения уплотнения.
Клапанное седло и клапанная вставка включают перекрывающиеся кольцевые фланцевые поверхности. Уплотнение (например, кольцо круглого поперечного сечения) герметизирует вставку внутри седла. Концентричный, упругоподпружиненный шток или часть обратного клапана удерживается во вставке с помощью второго уплотнения. Упругоподпружиненные фиксаторы или защелки (например, защелкивающиеся рычаги) установлены на вставке и расположены с возможностью поворота во время вставления или извлечения вставки. Защелкивающиеся поверхности на предусмотренных рычагах отгибаются наружу во время вставления и пружинят обратно с концентрическим удерживающим выравниванием с основанием после пересечения соединительного кольцевого фланца на основании.
Во время извлечения вставки части защелкивающихся рычагов сжимаются и поворачиваются с отсоединением рычагов от основания. Затем вставку можно извлекать, что облегчается, если вставка независимо подпружинена с помощью других упругих устройств (например, пружин), установленных между вставкой и основанием. Хотя два защелкивающихся рычага расположены симметрично имеющемуся основанию, можно использовать единственный защелкивающийся рычаг или другую систему поворотных механизмов.
Для обеспечения автоматического или ручного удаления воздуха или другого газа или жидкости из гнезда конечности используется шток или часть обратного клапана плунжерного типа, хотя можно использовать другие типы и другие установки штока, приспособленные для вставки. Аналогичным образом, шток можно соединять с вставкой соответствующим образом, таким как с помощью защелкивающихся рычагов или других держателей без резьбы. Хотя данный клапанный узел находит применение, в частности, в протезах конечностей, понятно, что клапан можно использовать и для других применений.
В другом варианте выполнения клапанная вставка магнитно соединяется с основанием. Пара уплотнений (например, колец круглого поперечного сечения) облегчает удерживание и обеспечивает герметизацию. Регулируемый, упругоподпружиненный шток или часть обратного клапана опирается на вставку с помощью другого уплотнения (например, кольца круглого поперечного сечения). Комплект винтов взаимодействует с вставкой и пружиной для обеспечения действия однопутевого обратного клапана регулируемого давления.
Другие задачи, преимущества и варианты выполнения данного изобретения, наряду с различными возможными улучшениями и модификациями, будут очевидны из приведенного ниже подробного описания. Следует понимать, что детальное описание и специальные примеры предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения служат лишь для целей иллюстрации и не должны ограничивать объем изобретения.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания данного изобретения ниже приводится его подробное описание со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых используются аналогичные позиции на различных фигурах, при этом на чертежах изображено:
фиг.1 - протез конечности, который предназначен для включения удаляемого клапанного узла согласно изобретению в изометрической проекции;
фиг.2 - удаляемый клапанный узел согласно фиг.1 в разнесенной изометрической проекции;
фиг.3 - разрез клапанного узла в исходном положении введения или как раз перед завершением извлечения вставки из основания клапана;
фиг.4 - разрез клапанного узла с отжатыми в направлении друг друга защелкивающимися рычагами при подготовке полного введения или извлечения;
фиг.5 - разрез клапанного узла с защелкнутыми в закрытое положение защелкивающимися рычагами для удерживания концентричной удаляемой части клапана, установленной внутри основания клапана;
фиг.6 - магнитный клапанный узел, содержащий концентричный удаляемый клапан, установленный внутри клапанного основания без резьбы.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения
Приведенное ниже описание предпочтительного варианта выполнения приводится лишь в качестве примера и не должно ограничивать изобретение, его применения или использования. Для большей ясности на всех чертежах используются одинаковые позиции для обозначения аналогичных компонентов.
На фиг.1 показано соединение между конечностью 2 (например, ногой или рукой) и подходящим протезным приспособлением 4. Показано гнездо 6 конечности на приспособлении 4, где установлен клапан 8, выполненный в соответствии с предметом изобретения. Клапан 8 установлен в узле 10 гнезда, который используется в качестве границы раздела между приспособлением 4 и наружной частью конечности 2 пользователя. Клапан 8 установлен в части 12 гнезда, которая имеет форму, согласованную с хирургически обработанным дальним концом конечности. Основание 14 клапана обычно формируется с помощью нагревания или ламинируется в части 12 гнезда.
Воротник или упряжь 16 образована для размещения части 12 гнезда и защиты дальнего конца конечности. Предусмотрены подходящая набивка 16 и/или ленты 18 на воротнике 14 для улучшения стойкости соединения.
В зависимости от конечности и применения главной задачей является сохранение соединения конечности с протезом, которое обеспечивает максимальную гибкость без вызывания изъязвления конечности. Были разработаны различные сочленения, в которых используются прокладочные материалы, такие как пены, пластмассы, полиэфирные и акриловые смолы и т.д. Часто используются разделительные поверхности, которые включают воздушные, газовые или жидкостные буферы или подушки или их комбинации. Клапан 8 согласно изобретению находит применение в особенности в протезных устройствах, в которых используются газовые и/или жидкостные буферные материалы.
Клапан 8 используется, в частности, во входах, используемых для обеспечения возможности заполнения части 12 гнезда подходящим содержащим газ или жидкость сопрягающим материалом между частью 12 гнезда и конечностью. Клапан 8 также служит в качестве обратного клапана для неконтролируемого извлечения сопрягающего материала.
На фиг.2 показан клапан 8 в разнесенной изометрической проекции. Клапан 8 включает основание 20, которое предназначено для обеспечения подходящей геометрической конфигурации для предпочтительной установки клапана 8. Показанное основание 20 имеет в основном цилиндрическую форму, хотя может иметь шестиугольную, восьмиугольную или другую форму.
Через основание 20 проходит в продольном направлении отверстие 22. Кольцевой фланец 24 выступает из основания 20 и может быть ламинирован или установлен с помощью нагревания в части 12 гнезда с помощью подходящих клеев или лент. Диаметр фланца 24 можно по желанию изменять.
Предусмотрена также смежная конусная фланцевая поверхность 26, которая образует канавку 28 V-образной, U-образной формы или другой подходящей формы относительно фланца 24. В канавке 28 размещен держатель клапана внутри сформированной нагреванием установки. На поверхности 26 или в канавке 28 могут быть предусмотрены подходящие канавки, гребни, накатки или выступы другого типа и т.п. для облегчения удерживания на приспособлении 4.
Предусмотрена третья фланцевая поверхность 30, которая задает канавку 32 относительно самой наружной части фланца 26. Канавка 32 сопрягается и содержит пару защелкивающихся рычагов 33, которые поворачиваются от связанной с ними клапанной вставки 34 для фиксации вставки 34 и клапанной части 36 при вставлении в отверстие 22. Ниже приводится описание подробностей установки вставки 34 и клапанной части 36 со ссылками на разрезы, показанные на фиг.3, 4 и 5. Фланцевые поверхности 26 и 30 предпочтительно являются круговыми непрерывными, хотя могут быть разделены в несколько прерывистых секций. Конструкция поворотных элементов 33 (защелкивающихся рычагов) может также изменяться.
Вставка 34 имеет, по существу, цилиндрический корпус 38, который имеет размеры для плотного сопряжения с диаметром отверстия 22. Кольцевая канавка 40 содержит уплотнительное кольцо 42 круглого поперечного сечения. Уплотнение 42 предотвращает миграцию газа или жидкости, содержащейся внутри гнездовой части 12 через отверстие 22 и в обход вставки 34. Пара упругих элементов 44 (например, пружин) свешивается с корпуса 38 и обычно подпружинивает вставку 34 в поднятое положение. Хотя основание 20 и вставка 34 показаны с цилиндрической формой, можно при желании использовать другие формы и их комбинации. Вставка 34 может быть также выполнена с указанием предпочтительного выравнивания с основанием 20. Пружины 44 могут содержать другие упругие устройства, эластомеры или другие сжимаемые/расширяемые элементы. Пружины 44 опираются своей вершиной в углубления, которые принимают каждую пружину 44 и сохраняют их выравнивание, и опираются своим основанием на верхнюю кромку клапанного основания 14.
Вход 46 выровнен с продольным центром корпуса 38, как показано на фиг.3. Шток 48 клапанной части 36 удерживается отдельно во вставке 34 в отверстии 50 для управления потоком жидкости или газа через вход 46 и отверстие 50. Пружина 52 расположена вокруг штока 48 в отверстии 54 и подпружинивает круговую коническую поверхность 56 к головке 55 клапанной части 36 для герметизации с помощью кольца 58 круглого поперечного сечения, расположенного в канавке 60 внутри отверстия 54.
Клапанная часть 36, которая действует в качестве обратного клапана и предотвращает поток через отверстия 54, 50 и 46, пока клапанная часть 36 не будет отжата из контакта с уплотнительным кольцом 52 круглого поперечного сечения. Понятно, что можно использовать различные другие упругие устройства и материалы для подпружинивания клапанной части 36. Аналогичным образом, можно выполнять различные системы седло-уплотнение между клапанной частью 36 и отверстием 54 для управления потоком через отверстия 46, 50 и 54. Клапанную часть 36 можно также устанавливать так, что она обычно прижимается к входу 46 вместо поднимания над входом 46, например, с помощью защелкивающегося кольца (не изображено) и пружины 52, установленной для подпружинивания штока для соприкосновения с входом 46.
Вставка 34 удерживается на основании 20 с помощью защелкивающихся рычагов 33, которые установлены с возможностью поворота вокруг поворотных штифтов 61. Штифты 61 установлены через сегментированные части 62 фланца 64, которые выступают из боковых стенок вставки 34, и размещены внутри находящихся на одной линии отверстий 66 в рычагах 33. Пружина 69 кручения установлена вокруг каждого шрифта 60 и между фланцем 64 и рычагами 33. Концы пружины 68 закреплены для вызывания поворота внутрь фланцев 70, которые выступают из концов рычагов 33. Таким образом, фланцы 70 удерживаются под фланцем 30 в основании 20 и внутри канавки 32 после полной посадки вставки 34 внутри основания 20. Хотя в показанном случае используются два защелкивающихся рычага 33, в узел 8 могут быть включены в качестве альтернативного решения единственный рычаг или дополнительные рычаги или другие поворотные держатели. Защелкивающиеся рычаги 33 могут иметь различные формы и могут быть выполнены также из упругих материалов, так что поворотные штифты могут не потребоваться. Фланцы 70 могут также удерживаться в углублениях или выступах на основании 20.
Для этого, как показано на фиг.3, 4 и 5, фланцы 70 на рычагах 33 находятся соответственно в сжатом состоянии на фиг.3, в частично согнутом состоянии на фиг.4 и в установленном состоянии на фиг.5. Во время нормальной установки вставку 33 лишь выравнивают с основанием 20, и конусность на фланцах 70 и 30 вызывает поворот фланцевых рычагов 33 наружу, как показано на фиг.3 и 4. После проталкивания вставки 34 за фланец 30 фланцы 70 пружинят внутрь и захватываются в канавку 32, как показано на фиг.5.
Клапанную часть 36 устанавливают посредством подходящего смазывания части 36 и вдавливания ее и пружины 52 в отверстие 54. Удаление вставки 34 осуществляется посредством поднимания вручную за углубления 72 для пальцев. Обычный пользователь протеза 4, имеющего разделительный материал с воздухом или жидкостью, может просто устанавливать и выполнять подходящие регулировки для улучшения посадки и комфортности протеза без сопряженных с этим ранее неудобств.
С учетом эффективности улучшенного клапанного узла 8 на фиг.6 показан другой клапанный узел 80 без резьбы в разнесенной изометрической проекции. Узел 80 включает седло или основание 82, выполненное из подходящего термопластика, резины или другого биосовместимого материала, который можно отливать или ламинировать в подходящем гнездовом узле 10. Седло 82 аналогично седлу 20, за исключением фланга 30 и канавки 32. Вместо этого поднятая поверхность 84 включает канавку 86, на которую опирается ферромагнитное кольцо 88 или другая магнитно-совместимая структура, которая соединяется с клапанной вставкой 90.
Кольцо 88 может быть выполнено из различных магнитно-совместимых материалов. В качестве альтернативного решения и среди прочих вариаций седло 82 и/или вставка 90 могут быть выполнены из различных магнитно-совместимых материалов, поверхность 84 или вставка 90 могут включать сегментированные ферромагнитные секции или же могут быть пропитаны железными или подобными частицами.
Клапанная вставка 90 устанавливается внутри седла 82, и на нее опираются верхнее и нижнее уплотнения 92 и 94 (например, кольца круглого поперечного сечения), которые взаимодействуют с отверстием 96. Фланец 98 выступает наружу из штока 100, который содержит кольца 92 и 94 круглого поперечного сечения в канавках 95. Кольца 92 и 94 круглого поперечного сечения предотвращают прохождение воздуха или другого буферного материала между вставкой 90 и седлом 82.
Вокруг поверхности 104 фланца 98 расположен ряд магнитов 106, которые установлены для обеспечения оптимального взаимодействия с кольцом 88 или другой магнитной структурой на седле 82. В качестве альтернативного решения, при использовании кольца 88 и вместо магнитов 106, фланец 98 может быть выполнен из ферромагнитного материала, может быть пропитан железными или подобными частицами или может включать сегментированные ферромагнитные секции, которые установлены в соответствии с кольцом 88 или другим магнитно-совместимым материалом.
Узел 108 обратного клапана устанавливается во вставку 90 и взаимодействует с уплотнительным кольцом 110 круглого поперечного сечения, установленным в отверстии 112 вставки 90, для обеспечения потока в одном направлении буферного материала. Узел 108 включает плунжер/шток или клапанную часть 114 и пружину 116, которая установлена для упругого взаимодействия с вставкой 90 и удерживания фланцевой крышки/клапанной поверхности 118 в контакте с кольцом 110 круглого поперечного сечения.
Установочный винт 120 проходит через шток 114 и ввинчен во вставку 90. Винт 120 можно регулировать для управления натяжением пружины 116 и контактным напряжением между крышкой 118 и уплотнением 110. Таким образом можно регулировать давление, необходимое для преодоления уплотнения для автоматического обеспечения предпочтительного однонаправленного потока (например, изнутри наружу) буферного материала (например, воздуха, другого газа или жидкости).
Из приведенного выше описания следует понимать, что указанная в описании конструкция полных клапанных узлов 8 и 80 является лишь примером класса предпочтительных в настоящее время клапанов. Из указанных и других модификаций, которые могут быть очевидными для специалистов в данной области техники, следует также, что изобретение может быть осуществлено также в других конфигурациях. Выбранные части клапанных узлов можно также приспосабливать для других клапанных узлов. Поэтому объем изобретения не должен толковаться или ограничиваться приведенным выше описанием, а должен толковаться внутри более широкого объема прилагаемой формулы изобретения.