一种新型小型化膜阀的制作方法

本实用新型涉及阀门技术领域，具体涉及一种新型小型化膜阀。

背景技术：

微型自动化实验室膜阀设备(例如，在生物或生物工程领域)要求容易组合成更大设备、具备安全并且容易使用、容易清洁的一系列处理功能。膜阀设备典型的处理功能包括储存液体、传送液体、在不同的液体管路之间切换、在反应器内催化生物物质、加热、冷却、与电流或者电磁辐射相互作用。

现有的小型化膜阀的弹性薄膜被上下阀体压紧在中间，通过高压气体控制弹性薄膜的变形来控制通道的开/闭。在上下阀体的压紧作用下，弹性薄膜必然会产生一定挤压变形，由于上下阀体与弹性薄膜是整个面接触，从而导致弹性薄膜的挤压变形无法释放，只能向通道内以及阀体外侧溢出，向通道内溢出的薄膜常常将本来就很小的通道堵住，从而大大增加液体在通道内的流动阻力，甚至完全无法流动。

不难看出，现有技术尚存在较大的不足。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种容易清洁、方便维修、不会引入杂质的，有利于改善由于弹性薄膜挤压变形导致的通道堵塞问题，降低液体流过通道的阻力，提高膜阀性能的新型小型化膜阀。

为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：

本实用新型的新型小型化膜阀，包括：上阀体、下阀体以及夹在上下阀体之间的柔性膜；所述上下阀体通过多个螺丝相连接；所述上下阀体上还设置有阀门系统；

所述阀门系统包括：连接器，空气管路，流体腔、流体管路；所述连接器安装于上阀体上，下端穿入所述上阀体并与上阀体内置的空气管路相连接；所述空气管路连通至柔性膜的上表面；所述连接器中心为通孔，所述通孔连通空气管路；所述流体腔设置于下阀体，并与流体管路一端相连通；所述流体管路的另一端横向延伸至膜阀外侧壁；所述流体管路置于下阀体内部，呈┙弯折；膜阀外侧面设置有与所述流体管路出口相对应的接口；所述接口使流体管路出口与外管路相连接；

在上阀体或下阀体内表面上设置有凸台，所述凸台的高度略低于柔性膜自然舒张时的厚度；凸台环绕设置在流体腔的边缘外侧所对应的位置上，形成封闭空间；上下阀体压紧时，柔性膜产生的变形主要发生在其与凸台接触的区域内。

作为另一种实施方案，可以将柔性膜在被所述上阀体与下阀体压紧的位置上设置通孔或盲孔结构，用于替代上述凸台的设计，也可以作为组合设计，即凸台+通孔或盲孔结构。

进一步的，所述凸台包括平台和突出部，所述平台位于所述突出部的中心；所述平台的高度略低于所述突出部，但突出于阀体表面；

在与所述突出部相对的另一阀体上设置槽体，且所述槽体与突出部相锲合连接。

进一步的，所述流体腔表面呈弯曲面。

进一步的，多个所述螺丝的位置设置为尽量贴近弯曲表面，以确保上下阀体保持良好的密封。

进一步的，所述阀门系统设置为单通路阀门或多通路阀门。所述多通路阀门的各支路中心设置有至少一个屏障；所述屏障包括嵌入限制部件或者将柔性膜局部加厚刚性化设置。

进一步的，所述下阀体设置有凹槽，用于嵌入屏障；或者所述局部加厚刚性化的柔性膜直接突出到所述上阀体中作为屏障。

进一步的，多个相同所述阀门系统相互串联成组合阀门系统；所述组合阀门系统相连接的接口表面处设置有密封元件。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的部件构成简单，易于拆卸，方便维修和彻底清洁。

2、本实用新型容易组合，以形成更复杂的、结构紧凑的组件；自动化控制，操作使用便捷。

3、本实用新型对阀体内表面进行改进，凸台的设置减少了柔性膜受挤压面积，以减少柔性膜的挤压变形量，从而有效减小因柔性膜挤压变形而对流体产生的阻力作用。

进一步改善，在凸台相对应的另一个阀体表面设置槽体，使流体腔上方的柔性膜形成一种拉伸的效果，从而有效避免了柔性膜受压变形而挤入流体腔，大大减小了流体的流动阻力，提高膜阀的性能。

在本实用新型的相同构思下，采用在柔性膜上设置盲孔或者通孔结构，使得在被上阀体与下阀体压紧位置上的柔性膜具有充分的释放空间，而不容易被挤进流体腔内，同样达到有效降低液体流过通道的阻力，提高膜阀的性能。

附图说明

图1为实施例1的新型小型化膜阀多通路阀门的主视图的剖视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中A处的放大示意图；

图4为实施例1中上阀体的主视图；

图5为图4的左视图的剖视图；

图6为图4的俯视图；

图7为图4的等轴侧视图；

图8为实施例1中下阀体的立体图；

图9为实施例2的新型小型化膜阀多通路阀门的主视图的剖视图；

图10为实施例2中下阀体的主视图；

图11为图10的右视图；

图12为图10的俯视图的剖视图；

图13为图10的等轴侧视图；

图14为实施例2增设有屏障的新型小型化膜阀的俯视图；

图15为图14中的A-A向剖视图；

图16为图14中的A-A处的剖视图，其中屏障设计成局部加厚并刚性化的柔性膜并嵌入上阀体；

图17为实施例3的新型小型化膜阀多通路阀门主视图的剖视图；

图18为图17中B处的放大示意图；

图19为图17中C处的放大示意图；

图20为实施例3中下阀体的主视图；

图21为图20的右视图；

图22为图20的俯视图的剖视图；

图23为图20的等轴侧视图；

图24为实施例3中上阀体的主视图；

图25为图24的右视图；

图26为图24的俯视图的剖视图；

图27为图24的等轴侧视图；

图28为设置有孔的柔性膜示意图；

图29为实施例4的新型小型化膜阀单通路阀门主视图的剖视爆炸图；

图30为图29的俯视图；

图31为图29中下膜阀的立体图；

图32为新型小型化膜阀多通路阀门组合正视图的的剖视图；

图33为作为微型泵使用的新型小型化膜阀俯视图。

附图标记：1、下阀体；2、柔性膜；3、上阀体；4、连接器；5、螺丝；6、空气管路；7、流体腔；71、第一流体腔；72、第二流体腔；73、第三流体腔； 74、第四流体腔；8、弯曲表面；9、流体管路；90、接口；10、密封元件； 11、凸台；12、屏障；13、凹槽；14、槽体；15、孔；16、平台；170、第一路径；171、第二路径；172、第三路径；173、第四路径；18、突出部。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合具体实施例以及附图对本实用新型作进一步介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本实用新型小描述了设计可以切换流体路径或者传送流体的微型元件的解决方案。在本说明书中，术语“流体”表示液体、固体悬浮液或气体。

实施例1

如图1-8所示，为多通路阀门，所述阀门系统呈十字形排布成多通路，包括上阀体3、下阀体1以及夹在上下阀体之间的柔性膜2，所述柔性膜2可以为生橡胶或硅橡胶等材质；所述上下阀体通过四个螺丝5相连接；四个所述螺丝5 的位置均匀排布在两个对角方向上。

所述上下阀体上设置有阀门系统，所述阀门系统包括：连接器4，空气管路 6，流体腔7、流体管路9；所述连接器4安装于上阀体3上，并且上端突出所述上阀体3上方，下端穿入所述上阀体3并与上阀体3内置的空气管路6相连接，所述空气管路6连通至柔性膜2的上表面；所述连接器4中心为通孔，所述通孔连通空气管路6；所述流体腔7设置于下阀体1上，用流体的流动；所述流体腔7与流体管路9一端相连通；所述流体管路9的另一端横向延伸至膜阀外侧壁；所述流体管路9置于下阀体内部，呈┙弯折，即实际上流体在下膜阀1 的流动路径为呈弯折路径；所述流体腔7表面呈弯曲面8，所述弯曲面8 用于柔性膜2受压时延伸进入到弯曲面8内，以防止受到流体腔7的边缘摩擦导致损坏；四个所述螺丝5的位置设置为尽量贴近弯曲表面8，以确保上下阀体 1保持良好的密封。所述膜阀外侧面设置有与所述流体管路9相对应的接口90；所述接口90使流体管路9的出口与外管路相连接。

如图8所示，下阀体1设置有四个流体腔7，分别为第一流体腔71，第二流体腔72，第三流体腔73，第四流体腔74，四个所述流体腔7于十字中心处相互连通；每个流体腔7的端部对应有一个接口90。每一个空气管路6对应控制一个流体腔7流体路径的通断。

当给上阀体3上的一个或多个连接器4中引入增压的空气时，对应的空气管路6的内压增大，空气管路6内的压力超过在流体腔7的弯曲面8内部的压力时，柔性膜2延伸到弯曲面8内。通过柔性膜2延伸到流体腔7内，影响流体腔7内的流体流动，当空气管路6内的空气压力足够高，则阻断相应流体腔7 内的流体流动，即通过给连接器4施加足够高的空气压力，可以关闭一个或多个流体腔7的通路，实现不同流体路径的导通或关闭。

当释放空气压力时，柔性膜2试图恢复其原来的松弛状态，流体腔7导通。该运动能够在流体腔7内产生小吸力，可以利用该吸力来组合一系列阀门，以形成微型泵。通过在上阀体3的空气管路6内抽真空，还可以增大吸力。

在上阀体3内表面上设置有凸台11，所述凸台11的高度略低于柔性膜2自然舒张时的厚度；凸台11环绕设置在流体腔7的边缘外侧所对应的位置上；上下阀体压紧时，凸台11与流体腔7的边缘及边缘外侧相压紧，柔性膜2产生的变形主要发生在与凸台11接触的区域内，而流体腔7被封闭于凸台11内。所述凸台11可以设置得稍大于流体腔7，上下阀体压紧时，凸台11与流体腔7的边缘外侧相压紧，使得流体腔7完全被凸台11包围。

凸台11的设计，有利于使柔性膜2在被上下阀体压紧产生的变形主要发生在柔性膜2与凸台11接触的小块区域，从而大大减少了柔性膜2被上下阀体压紧的面积，进而减少柔性膜2产生的变形，避免柔性膜2被上下阀体压紧后堵塞流体腔7的可能性，达到降低液体流过通道的阻力，提高膜阀的性能。

本实用新型的凸台11可以在上下阀体上加工形成，或者用其它物件替代，如密封圈、金属条等；还可以采用各处硬度、厚度不同的弹性薄膜制成。

实施例2

如图9-13所示，本实施例与实施例1的主要区别在于，凸台11设置于下阀体1表面，具体位于流体腔7的边缘外侧，其作用及效果相同。

作为进一步的改善，如图13-16所示，在所述多通路阀门各支路中心设置有至少一个屏障12(如图14所示)。所述屏障12包括嵌入限制部件或者将柔性膜 2局部加厚并刚性化设置。所述屏障12的可以防止压缩空气从一个空气管路6 流入任何相邻的空气管路6内。

所述下阀体1还设置有凹槽13(如图15所示)，用于将屏障12嵌入凹槽13中；或者所述局部加厚刚性化的柔性膜2直接突出到所述上阀体3中作为屏障12(如图16所示)。

实施例3

如图17-27所示，本实施例与实施例1或2的区别在于，凸台11设置于上阀体3上，所述凸台11包括平台16和突出部18，所述平台16设置于所述突出部18的中心；所述平台16的高度略低于所述突出部18，但突出于阀体表面；在所述下阀体1上设置槽体14，所述槽体14设置于与所述突出部18相对的另一阀体上，且所述槽体14与突出部18相锲合连接。

上阀体3和下阀体1压紧时，突出部18将流体腔7周围的柔性膜2挤进槽体14内，从而对流体腔7上方的柔性膜2形成一种拉伸的效果，从而有效避免了柔性膜2被压缩而挤入流体腔7，大大减小了流体的流动阻力。平台16的设置，避免了对应的另一阀体中心对突出部18的阻挡作用。

实施例1设置的凸台11，所起到的作用是减少了柔性膜2主要受挤压面积，以减少柔性膜2的压缩量，但仍然没有解决主要被挤压部分的变形被挤进流体腔7 的可能，为了进一步降低柔性膜2形变而被挤进流体腔7而产生的堵塞问题，本实施例做了另一种变形，将实施例1中的凸台11中心位置稍削矮于周围部分，使凸台11形成中心位置低的平台16和周围位置高的突出部18，与突出部18对应设置槽体14，此时突出部18将流体腔7周围的柔性膜2被压入槽体14内，从而对流体腔7上方的柔性膜2形成一种拉伸的效果，从而有效避免了柔性膜2被压缩而挤入流体腔7，大大减小了流体的流动阻力。

实施例4

如图28-31所示，作为另一种实施方案，可以将柔性膜2在被所述上阀体3 与下阀体1压紧的位置上设置孔15，可以为通孔或盲孔结构，既可以用于替代上述凸台11的设计，也可以作为组合设计。单独将柔性膜2设置成具有通孔或盲孔结构，孔15分布于上下膜阀压紧部分，就可以保证柔性膜2被上下阀体压紧产生的变形有足够的释放空间，而不是被挤入流体腔7内，同样也能够有效降低液体流过通道的阻力，提高膜阀的性能。单独设置柔性膜2的通孔或盲孔结构时，流体管路9既可以设置成实施例1中的┙弯折，也可以设置成一字型。一字型设置的流体管路9以单通路阀门为例，如图29-31所示，包括一个流体腔 7，所述流体腔7两侧连接流体管路9的一端，流体管路9的另一端延伸至膜阀外侧壁。

孔15与凸台11组合时柔性膜2上的盲孔或通孔分布于凸台11压紧部位，以及以外的部分，凸台11可以使上下膜阀压紧主要发生在柔性膜2与凸台11 接触的部位，但凸台11以外的部分也会产生一定的压紧作用，通孔或盲孔结构可以充分释放这两部分的空间。当然本实施例的柔性膜2的设置方式，还可以与本实用新型的具有槽体14的结构相组合，在此不再一一赘述。

实施例5

如图32，示出了本实用新型的新型小型化膜阀为多通路阀门组合，由两个多通路阀门的膜阀相串联得到，在两个膜阀连接的接口处设置有密封元件10，以使组合阀门系统的连接处形成紧密连接。

如图33及下表1所示，本实用新型还可以组合设计为微型泵装置来使用。以下实例为由两个多通路阀门的膜阀相串联，将流体从左端接口90输送至右端接口90的连续过程，为实现该功能，其施压过程如表1：

表1

其中，开始1为第一路径170至第四路径173均施加有压力，即所有流体腔为关闭状态。依次打开第一路径170、第二路径171、第三路径172，当打开第四路径173时，先关闭第一路径170，此时右边流体到达右端接口90，然后打开第一路径170、关闭第二路径171，再打开第二路径171、关闭第三路径172，依次重复上述操作，即可以连续循环地将流体由左端接口90输送至右端接口90；当需要停止微型泵的输送过程时，首先将第一路径170关闭，然后依次关闭后续路径即可。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。