具有第一级双稳态双通阀和第二级微型阀的两级流体控制阀的制作方法

本发明总体涉及流体控制阀。特别地，本发明涉及一种改进的两级流体控制阀，其包括第一级电子可切换的双稳态双通阀，其配置成控制向第二级微型阀的流体流动，比如用于需要正向关闭功能的系统。

背景技术：

mems(微机电系统)是一类体积小的系统，具有尺寸在微米范围内的特征，即约10μm或更小。这些系统具有电气和机械部件。术语“微加工”通常理解为表示mems器件的三维结构和移动部件的生产。mems最初使用改进的集成电路(计算机芯片)制造技术(比如化学蚀刻)和材料(比如硅半导体材料)来微加工这些非常小的机械装置。今天，还有更多的微加工技术和材料可供选择。本申请中使用的术语“微加工装置”是指具有一些尺寸为约10μm或更小的特征的装置，因此根据定义，至少部分地通过微加工形成。更具体地，本申请中使用的术语“微型阀”是指具有尺寸为约10μm或更小的特征的阀，因此根据定义，至少部分地通过微加工形成。本申请中使用的术语“微型阀装置”是指包括微型阀的微加工装置，并且可以包括其他部件。应当注意，如果微型阀装置中包括微型阀以外的部件，则这些其他部件可以是微加工部件或标准尺寸(较大)部件。类似地，微加工装置可包括微加工部件和标准尺寸(较大)部件。

已经提出了各种微型阀装置来控制流体回路内的流体流动。典型的微型阀装置包括可移动的构件或阀部件，其由主体可移动地支撑，以在关闭位置和完全打开位置之间移动。当置于关闭位置时，阀部件基本上阻挡或关闭第一流体端口，否则的话其与第二流体端口流体连通，从而防止流体在流体端口之间流动。当阀部件从关闭位置移动到完全打开位置时，越来越多地允许流体在流体端口之间流动。

美国专利号6523560；6540203和6845962描述了由多层材料制成的微型阀，它们的公开内容通过引用并入本文。将多层微加工并结合在一起以形成微型阀体和其中包含的各种微型阀部件，包括含有微型阀的可移动部件的中间机械层。通过从中间机械层移除材料(通过已知的微加工装置制造技术，例如但不限于深反应离子蚀刻)来形成可移动部件，以产生通过弹簧状构件保持附接到该部件的其余部分的可移动阀元件。通常，通过在材料上形成狭槽的图案来去除材料，以获得所需的形状。然后，可移动阀元件将能够在一个或多个方向上移动大致等于狭槽宽度的量。

美国专利号7156365描述了一种控制微型阀的致动器的方法，其公开内容也通过引用并入本文。在所公开的方法中，控制器向致动器提供初始电压，其有效地致动微型阀。然后，控制器向致动器提供脉冲电压，其有效地继续微型阀的致动。

传统的燃气灶和燃气炉使用流体控制阀来分别控制过程气体或丙烷流到炉子和烤箱中的一个或多个燃烧器上。这些传统的燃气灶和炉需要精确的火焰或温度控制以及流量控制阀中的正向关闭功能，以防止在燃气灶或炉燃烧器处于关闭位置时不希望的和潜在危险的过程气体或丙烷流动，其中气体压力约为0.5psi或更低。另外，控制流体流动的过程，比如硅制造中的过程气体，比如用于mems微型阀、微芯片等的硅晶片的制造，也需要正向关闭功能以防止制造过程的缺陷。

传统的mems微型阀已知能够提供非常精确的流体流动控制，但在正常操作期间通常会经历少量的流体泄漏，因此不适合用于燃气灶应用中的独立流量控制阀。

因此，期望提供一种两级流体控制阀，包括第一级电子可切换的双稳态双通阀，其配置成控制至第二级微型阀的流体流动。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于两级流体控制阀的结构，该两级流体控制阀配置成具有改进的正向关闭功能的燃气燃烧器控制阀。在一实施例中，两级流体控制阀包括的两级流体控制阀具有第一级电子可切换的双稳态双通阀，其可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动；和第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间。

在另一实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。向第一绕线线圈施加电流以磁化第一极靴，从而使电枢朝向第一极靴移动并且至打开位置。从第一绕线线圈中移除电流；以及随后向第二绕线线圈施加电流以磁化第二极靴，从而使电枢朝向第二极靴移动并且至关闭位置。

在另外的实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流，使得电流在第一和第二绕线线圈中的一个中以顺时针方向流动并且在第一和第二绕线线圈中的另一个中以逆时针方向流动，从而每当施加电流时使电枢在打开和关闭位置之间交替地移动。重复短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流。

在另一实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流，使得电流在第一绕线线圈和第二绕线线圈中的每一个中以相同方向流动，从而每当施加电流时使电枢在打开和关闭位置之间交替地移动。重复短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈以相同方向施加电流。

当根据附图阅读时，根据优选实施例的以下详细描述，本发明的各个方面对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的改进的两级流体控制阀的第一实施例的透视图。

图2是图1中所示的改进的两级流体控制阀的侧视图，示出了被移除的阀体。

图3是图1中所示的改进的两级流体控制阀的分解透视图。

图4是图1中所示的改进的两级流体控制阀的分解正视图。

图5是图2至4中所示的内阀体的放大正视图。

图5a是图2至5中所示的内阀体的第一端和杯形帽的端视图。

图5b是图2至5中所示的内阀体的第二端和电帽的端视图。

图6是沿图5a的线6-6截取的剖视图，示出了处于关闭位置的第一级电子可切换的双稳态双通阀。

图7是沿图5a的线7-7截取的剖视图，示出了处于打开位置的第一级电子可切换的双稳态双通阀。

图8是图1至4中所示的改进的两级流体控制阀的端视图。

图9是沿图8的线9-9截取的剖视图。

图10是沿图8的线10-10截取的剖视图。

图11是图1-4中所示的开口套管的透视图。

图12是图2至7中所示的内阀体的透视图。

图13是图3、4、6、7、9、10和12中所示的多密封构件的透视图。

图14是根据本发明的改进的两级流体控制阀的第二实施例的透视图。

图15是图14中所示的改进的两级流体控制阀的端视图。

图16是沿图15的线16-16截取的剖视图。

图17是微型阀的透视图，该微型阀可用于图1和14中所示的改进的流体控制阀的第一和第二实施例。

图18是根据本发明的改进的两级流体控制阀的第三实施例的侧视图。

图19是沿图18的线19-19截取的剖视图。

图20是图18和19中所示的改进的两级流体控制阀的第三实施例的透视图。

图21是图18至20中所示的改进的两级流体控制阀的第三实施例的分解透视图。

图22是改进的电子可切换的双稳态双通阀的局部分解透视图。

图23是图22中所示的电子可切换的双稳态双通阀的侧视图。

图24是沿图22的线24-24截取的剖视图，示出了处于关闭位置的电子可切换的双稳态双通阀。

图25是图22至24中所示的电子可切换的双稳态双通阀的透视图，示出了其第一端。

图26是图22至25中所示的电子可切换的双稳态双通阀的透视图，示出了其第二端。

具体实施方式

本发明涉及一种用于两级流体控制阀的改进结构，该两级流体控制阀构造成用于传统燃气灶(未示出)或燃气炉122(参见图10和16)的燃烧器控制阀10、210和310。在图1至17所示的实施例中，燃烧器控制阀10包括第一级机械阀110(参见图9和10)和第二级微型阀44，两者均在下面详细描述，用于需要正向关闭功能的系统，比如传统的燃气灶(未示出)或燃气炉122。

如图1至9所示，燃烧器控制阀10包括可操作地连接到第一或外阀体14的传统控制旋钮12。外阀体14具有基本上矩形的棱柱形状，其具有第一端14a和第二端14b。基本上圆柱形的阶梯孔16形成在其第一端14a中。图示的外阀体14优选由铝形成。可替代地，外阀体14可由任何所需的金属、金属合金和非金属材料(比如塑料)形成。如果需要，外阀体14可以压铸。

流体入口配件18可以从外阀体14向外延伸并限定流体入口19。出口配件20可以从外阀体14向外延伸并限定流体出口21。流体入口19和流体出口21与孔16流体连通。如果需要，入口和出口配件18和20可分别通过螺纹连接附接到外阀体14。另外，入口和出口配件18和20可具有外螺纹。

如图9和10所示，环形壁22从外阀体14的第一端14a的表面围绕孔16的第一端向外延伸。肩部24限定在孔16的第一直径部分16a和第二直径部分16b之间，其中第一直径部分16a大于第二直径部分16b。

如图6和7最佳所示，第二或内阀体26安装在孔16内。内阀体26基本上为圆柱形，并且限定了用于阀座构件50的壳体和用于微型阀44的安装表面27，两者都将在下面描述。第一周向延伸的密封部分28形成在内阀体26的外表面上，并限定第一周向延伸的密封凹槽28a。第二周向延伸的密封部分30也形成在内阀体26的外表面上，并限定第二周向延伸的密封凹槽30a。在第一密封部分28和第二密封部分30之间的内阀体26的外表面中形成周向延伸的流体流动凹槽32。

第一环形密封件58a(比如o形环)可设置在第一周向延伸的密封凹槽28a内。类似地，第二环形密封件58b(比如o形环)可设置在第二周向延伸的密封凹槽30a内。

电连接器比如柱或销31在内阀体26的第二端26b和在内阀体26的第一端26a处的安装表面27之间延伸。电连接器比如电线84a从销31延伸，销31从内阀体26的第一端26a向外延伸，并且将销31电连接到电源(未示出)。

在内阀体26的第一端26a中形成基本上圆柱形的阶梯孔34。径向向内和周向延伸的凸缘35形成在孔34的第一端。第一肩部36限定在孔34的第一直径部分34a和第二直径部分34b之间，其中第一直径部分34a大于第二直径部分34b。第二肩部38限定在孔34的第二直径部分34b和第三直径部分34c之间，其中第二直径部分34b大于第三直径部分34c。第三肩部39限定在孔34的第三直径部分34c和第四直径部分34d之间，其中第三直径部分34c大于第四直径部分34d。横向流体通道40(参见图6)穿过内阀体26的侧壁形成在周向延伸的凹槽32和孔34的第三直径部分34c之间。

轴向延伸的流体通道42(参见图7)穿过内阀体26的端壁形成在孔34的第四直径部分34d和内阀体26的第二端26b之间。横向致动器销狭槽43(参见图7)穿过内阀体26的侧壁形成在密封腔68内，如下所述。微型阀44可以通过任何合适的方法比如用焊料安装在内阀体26的第二端26b处的安装表面27上。图示的内阀体26优选由钢制成。内阀体26的选择部分可以是镀镍的和/或镀金的。可替代地，内阀体可以由任何所需的金属、金属合金和非金属材料形成，并且所选择的部分可以是镀镍的、镀金的、和/或镀有其他金属和金属合金。

大致杯形的帽46在其第二端26b处附接到内阀体26的外表面。帽46具有基本上圆柱形的外表面并且在其端壁中包括开口46a，其限定微型阀44和流体出口21之间的流体的流动路径。帽46的内部限定腔48，微型阀44安装在该腔48内。图示的帽46优选地由玻璃填充的尼龙形成。可替代地，帽46可由任何所需的聚合物或其他材料形成。

阀座构件50基本上是圆柱形的，具有第一端50a和第二端50b，并且具有轴向延伸的通道52，通道52从第一端50a延伸到第二端50b。环形阀座54围绕轴向延伸的通道52从阀座构件50的第一端50a的表面向外延伸。所示的阀座构件50优选地由金属形成。可替代地，阀座构件50可由任何其他所需的材料形成，比如金属合金和非金属材料。

肩部56限定在阀座构件50的第一外径部分51a和第二外径部分51b之间，其中第一外径部分51a大于第二外径部分51b。阀座构件50安装在孔34内，使得阀座构件50上的肩部56接合孔34的第三肩部39。在所示的实施例中，阀座构件50压配合在孔34的第四直径部分34d内。另外，在孔34的第三直径部分34c和阀座构件50的第一外径部分51a之间形成环形流体通道57。

基本上圆柱形的电帽60在其第一端26a处附接到内阀体26。电帽60具有第一端60a和第二端60b以及形成在其第一端60a中的电室62。帽密封腔64形成在电帽60的第二端60b中，并包括基本上圆柱形的第一腔部分64a和在第一腔部分64a的表面中心形成的基本上圆柱形的第二腔部分64b。穿过电帽60的第二端60b形成多个销孔(未示出)，电销31延伸穿过销孔。

肩部66限定在电帽60的第一外径部分61a和第二外径部分61b之间，其中第一外径部分61a小于第二外径部分61b。电帽60的第二外径部分61b安装在内阀体26的孔34内，使得电帽60上的肩部66接合凸缘35的内表面。密封腔68限定在内阀体26和电帽60之间。图示的电帽60优选由塑料形成。可替代地，电帽60可由任何所需的材料形成。

多功能密封件70(参见图6、7、12和13)设置在密封腔68中并且包括环形主体71和终止于阀闭合构件74中的径向向内延伸的臂72。致动器销80安装在轴向延伸的孔72a(其形成在臂72中)中，并且从多功能密封件70径向向外延伸，并且穿过横向致动器销狭槽43，其穿过孔34的侧壁形成在密封腔68内。图示的多功能密封件70还包括多个径向向内延伸的电销突片76，其中形成有销孔78。图示的致动器销80优选地由不锈钢形成。可替代地，致动器销80可以由任何所需的金属、金属合金和非金属材料形成。

有利地，多功能密封件70提供三个不透流体的密封。首先，在阀闭合构件74和阀座构件50的阀座54之间提供不透流体的密封。其次，主体71在内阀体26和电帽60之间提供不透流体的密封。第三，销突片76提供围绕销31的不透流体的密封。

多功能密封件70优选地由弹性材料形成，比如氯丁橡胶、腈、硅、epdm橡胶等。可替代地，多功能密封件70可以由任何所需的弹性材料形成。

位置传感器82可以安装在形成于电帽60的第一端60a中的电室62中。电连接器比如电线84b从位置传感器82延伸并且将位置传感器82电连接到控制器(未示出)和电源(未示出)。位置传感器82可以是任何所需的位置传感器，其配置为检测开口套管96的旋转，如下面详细描述。

参见图9和10，基本上圆柱形的阀保持器86附接到外阀体14。阀保持器86具有限定周向延伸且基本上矩形的凸缘88的第一端86a和第二端86b以及穿过其形成的轴向延伸的通道90。周向延伸的凹槽92形成在阀保持器86的靠近其第一端86a的外表面上，并且第一横向通道93可以穿过阀保持器86的侧壁形成，电线84a和84b延伸穿过该侧壁。第二横向通道94也可以穿过阀保持器86的侧壁形成，致动器销80延伸穿过该侧壁。阀保持器86可以通过任何所需的方式附接到外阀体14，比如通过焊接或用螺纹紧固件95。所示的阀保持器86优选地由铝形成。可替代地，阀保持器86可以由任何所需的金属、金属合金和非金属材料(比如塑料)形成。

如图11中最佳所示，基本上圆柱形的开口套管96包括限定周向延伸的凸缘98的第一端96a和第二端96b。凸缘98是阶梯状的并且限定肩部100。环形凸轮构件或斜坡102形成在凸缘98上并从其轴向向外延伸。斜坡102的轴向端表面限定凸轮表面103。斜坡102包括锥形斜坡部分102a和第二部分102b，第二部分102b具有与凸缘98基本一致的高度。锥形部分102a从凸缘98的轴向端表面过渡到第二部分102b的高度。一个或多个轴向延伸的膨胀狭槽104形成在开口套管96的侧壁中。周向和径向向内延伸的脊部106可以形成在开口套管96的侧壁的内表面上(参见图9和10)。开口套管96围绕阀保持器86可移动地安装，使得脊部106定位在形成于阀保持器86的外表面上的凹槽92中。所示的开口套管96优选地由黄铜形成。可替代地，开口套管96可以由任何所需的金属、金属合金和非金属材料形成。

传统的控制旋钮12具有套环12a，套环12a围绕开口套管96的侧壁的外表面附接，使得套环12a接合开口套管96的肩部100并且使得控制旋钮12的旋转运动还使开口套管96围绕阀保持器86移动。所示的控制旋钮12优选地由塑料形成。可替代地，控制旋钮12可以由任何所需的材料形成。

内阀体26、阀座构件50、多功能密封件70、阀保持器86和开口套管96组合以限定第一级机械阀110。

在操作中，用户可以顺时针转动控制旋钮12，这也使所附接的开口套管96顺时针旋转。斜坡102的凸轮表面103接合致动器销80并将致动器销80推向外阀体14，即沿箭头112的方向(参见图6、7、9和10)，因此提升阀闭合构件74离开阀座54，允许气体从流体入口19流过横向流体通道40、环形流体通道57、密封腔68、阀座54，并且流过流体通道42到微型阀44，即沿箭头114的方向(参见图6和7)。然后可以调节微型阀44以非常精确地控制流体向外流过流体出口21。显然，微型阀44另外提供改进的火焰控制和改进的温度控制。例如，可以控制通过燃烧器控制阀10的气体流量，以在燃烧器控制阀10的最大流量的约5％至约100％的范围内流动。

当控制旋钮12和开口套管96旋转时，位置传感器82可检测到移动并向控制器(未示出)发送信号。然后控制器致动微型阀44，允许气体通过。如果需要，控制器还可以发送信号以致动电子点火器(如果提供的话)，与该信号同时致动微型阀44。

因此，第一级机械阀110以及燃烧器控制阀10可在如图6中最佳所示的关闭位置与如图7中最佳所示的打开位置之间移动，在关闭位置，不允许气体移动通过阀座54，在打开位置，阀闭合构件74从阀座54移开并且允许气体流过阀座54，到达第二级微型阀44，通过该第二级微型阀44可以非常精确地控制流体流动。

燃烧器控制阀10中的独特的第一级机械阀110和第二级微型阀44的组合为流体控制阀提供了有利的正向关闭功能。如这里所用，第一级机械阀110的正向关闭被定义为无泄漏关闭位置。

因此，微型阀比如微型阀44可以用在两级流体控制阀应用中，其中不允许内部阀泄漏，但是需要精确的流体流动控制，比如由微型阀44提供的流体流动控制。

已经示出，致动器销80上的约0.1牛顿的力足以沿箭头112的方向推动致动器销80，从而将阀闭合构件74从阀座54上抬起约0.4mm的距离；即打开位置。

如果需要，温度传感器比如热电偶120可以安装在燃气炉122中，如图10示意性所示。利用热电偶120，燃烧器控制阀10可以配置为闭环系统，其可以通过安装燃烧器控制阀10的燃气炉122的温度来控制。

现在参考图14至16，改进的流体控制阀的第二实施例也配置为用于燃气灶(未示出)或燃气炉122的燃烧器控制阀，并且表示为210。可替代地，所示的燃烧器控制阀210可以配置为用于其他应用，比如使用气体质量流量控制器来控制硅制造过程中的过程气体流量。在这种应用中，流体入口239处的流体压力可以为约90至110psi。因此，作用在位于阀座54上的阀闭合构件74上的压力可以是约1至3牛顿。因此需要大于约1至3牛顿的相应力来克服流体入口239处的流体压力并且将致动器销80推离阀座54。

燃烧器控制阀210类似于燃烧器控制阀10，但是由螺线管212致动。燃烧器控制阀210包括外阀体213，其基本上类似于外阀体14，具有大致矩形的棱柱形状、第一端213a和第二端213b。基本上圆柱形的阶梯孔16形成在其第一端213a中。流体入口配件238和流体出口配件240可以从外阀体213向外延伸，并且分别限定流体入口239和流体出口241。流体入口239和流体出口241出口配件与孔16流体连通。如果需要，入口和出口配件238和240可通过螺纹连接分别附接到外阀体213。另外，入口和出口配件238和240可具有外螺纹。

燃烧器控制阀210还包括内阀体26、帽46、阀座构件50、微型阀44和多功能密封件70，所有这些都在上面详细描述。

基本上圆柱形的电帽组件214包括具有第一端216a和第二端216b的帽体216以及形成在其第一端216a中的电室218。帽密封腔220形成在电帽体216的第二端216b中，并包括基本上圆柱形的第一腔部分220a和在第一腔部分220a的表面中心形成的基本上圆柱形的第二腔部分220b。穿过电帽体216的第二端216b形成多个销孔(未示出)，电销31延伸穿过销孔。

帽体216包括第一外径部分217a、第二外径部分217b和第三外径部分217c。肩部222限定在第二外径部分217b和第三外径部分217c之间，其中第二外径部分217b小于第三外径部分217c。电帽体216的第三外径部分217c安装在内阀体26的孔34内，使得电帽体216上的肩部222接合凸缘35的内表面。密封腔221限定在内阀体26和电帽体216之间。

电帽组件214还包括帽224，帽224安装有帽体216的第一端216a并将其封闭。电连接器组件226附接到帽224和电连接器，比如从连接器组件226延伸到电源(未示出)的电线242。电线244也从销延伸到电连接器组件226。

螺线管212可以附接到盖板215并且包括螺线管壳体228。螺线管线圈(未示出)可以以传统方式安装在线圈壳体(未示出)中。可轴向移动的柱塞230可滑动地安装在螺线管212的线圈内。柱塞230从螺线管212向外延伸并附接到致动器销80。电连接器比如电线246从螺线管212延伸到电源(未示出)。

为了操作改进的燃烧器控制阀210，用户可以通过接合致动器开关(未示出)来致动螺线管212。在致动时，螺线管柱塞230被向内推入螺线管212中，因此也沿箭头232的方向推动致动器销80的附接端(当观察图16时向左)。以上述方式，阀闭合构件74因此从阀座54上抬起，允许气体从流体入口239流过横向流体通道40、环形流体通道57、密封腔221、阀座54，并且流过流体通道42至微型阀44。然后可以以已知的方式调节微型阀44，以控制流体向外流过流体出口241。如上所述，微型阀44还提供改进的火焰控制和改进的温度控制。

与燃烧器控制阀10类似，内阀体26、阀座构件50、多功能密封件70和燃烧器控制阀210的螺线管212组合以限定第一级机械阀234。

如上所述，燃烧器控制阀210可以安装到燃气炉，比如燃气炉122。热电偶120可以安装在燃气炉122中，如图16中示意性所示。利用热电偶120燃烧器控制阀210可以配置为闭环系统，其可以由燃气炉122的温度控制。

图17是在本文所述的改进的燃烧器控制阀10和210的实施例中使用的微型阀44的透视图。图示的微型阀44包括盖板252、中间板254和底板256。

盖板252包括电端口258，用于使相应的电线259穿过其中，以连接到形成在中间板254的间隔开的部分上的相应的结合焊盘(未示出)，从而允许在连接到电源(未示出)且应用来自其的电力时电流通过其间。盖板252还包括公共流体端口260。

中间板254包括致动器262，致动器262具有以人字形图案形成的多个致动器肋264。肋264的中央肋区域266连接到可移动的中央脊部268，并且可移动的致动器臂270可操作地联接到脊部268。中间板254还可包括一个或多个流体流动通道272，用于从肋264的开口端肋区域274清除空气并且离开微型阀44。

致动器臂270包括枢转锚或铰链276，其变弯或弯曲以适应致动器臂270在基本平行于盖板252、中间板254和底板256的平面中的弓形运动。致动器臂270还包括阀元件278，阀元件278具有用于控制通过微型阀44的流体流动的狭槽280和281以及多个压力平衡开口282，用于减少或防止阀元件278的压力不平衡，否则压力不平衡将倾向于在致动和未致动期间使致动器臂270移动到正常弓形运动平面之外。

如在本发明的描述和所附权利要求中所用，术语“未致动”被定义为在施加电力之前微型阀装置的稳态条件；即在致动微型阀装置致动器之前。

底板256的内表面284包括多个流体端口，用于允许流体通过微型阀44，包括常开流体端口286和常闭流体端口288。底板256的内表面284还包括致动器腔290。

在致动微型阀44期间，通过使电流通过来加热肋264。肋264然后经历热膨胀和伸长，这推动脊部268和附接的致动器臂270远离肋264(当观察图17时向右)。致动器臂270然后在铰链276处变弯或弯曲以适应脊部268的运动，从而使阀元件278及其狭槽280和281沿着弓形路径(当观察图17时向右)在正常运动的平面中移动到应力位置，这关闭常开流体端口286并打开常闭流体端口288。

当从肋264移除电流时，肋264冷却和收缩，迫使中央脊部268朝向肋264推回(当观察图17时向左)。然后致动器臂270和阀元件278返回到未致动位置，如图17所示，其中常开流体端口286再次打开，且常闭流体端口288再次关闭。

现在参考图18至21，改进的流体控制阀310的第三实施例也配置为用于燃气灶(未示出)的燃烧器控制阀。可替代地，图示的燃烧器控制阀310可以配置用于其他应用，比如用作气体质量流量控制器以控制硅制造过程中的过程气体的流动。

燃烧器控制阀310类似于燃烧器控制阀10和210，但包括下面详细描述的移动电磁阀(mmv)410和改进的阀体314，下面也将对其进行详细描述。基本上圆柱形的电帽360在其第一端26a处附接到内阀体26。电帽360具有第一端360a和第二端360b以及形成在其第一端360a中的电室362。帽密封腔364形成在电帽60的第二端60b中。多个销孔(未示出)穿过电帽360的第二端360b形成，一个或多个电销31延伸穿过销孔。

可变电阻器382可以安装在形成于电帽360的第一端360a中的电室362中。电连接器比如电线84b从可变电阻器382延伸并将可变电阻器382电连接到一个或多个控制器(未示出)和电源(未示出)。可变电阻器382可以是配置为致动mmv410的任何常规可变电阻器，如下面详细描述。控制旋钮12也附接到可变电阻器382。

阀体314包括第一部分316和第二部分318，第二部分318附接到阀体314的第一侧320(当观察图18至21时的上侧)。基本上圆柱形的pcb开口321形成在第一部分316的第一侧320中。

第二部分318具有基本上矩形的棱柱形状，其具有第一端318a和第二端318b。基本上圆柱形的阀孔324形成在其第一端318a中。流体入口配件18从第二部分318的第一端318a向外延伸并限定流体入口19。电连接器比如电线326从mmv线圈428和440延伸穿过第二部分318中的孔，如图22和24所示，将mmv线圈428和440电连接到一个或多个控制器(未示出)和电源(未示出)。下面详细描述mmv410的结构。

所示的第一和第二部分316和318优选地由铝形成。可替代地，第一和第二部分316和318可以由任何所需的金属、金属合金和非金属材料(比如塑料)形成。如果需要，第一和第二部分316和318可以压铸。第二部分318可以通过任何所需的方式附接到第一部分316，比如通过焊接或用螺纹紧固件322。

mmv410安装到盘形印刷电路板(pcb)330，比如由fr4形成的pcb330。pcb330包括阀开口332，mmv410安装在阀开口332上。pcb330安装在形成于第一部分316的第一侧320中的pcb开口321内，并且可以通过电连接器比如电线327连接到pcb320。

第三环形密封件58c(比如o形环)可设置在形成于第二部分318的第二端318b中的周向延伸的密封凹槽319内。

有利地，改进的流体控制阀310包括mmv410和第二级微型阀44的独特组合。这种组合允许微型阀44用于不允许内部阀流体泄漏以及需要精确控制流体流动的应用中。

如下所述，mmv410是电子可切换的双稳态双通阀，可配置为常闭阀，其在致动时打开以允许流体或气体流到微型阀44。在mmv线圈428和440上短暂施加电流，比如在约50毫秒至约200毫秒的范围内，足以使mmv410在打开和无泄漏的关闭位置之间移动。

现在参考图22至26，示出了改进的mmv410。mmv410是电子可切换的双稳态双通阀，其可以配置为常闭阀或常开阀。电子可切换的双稳态双通阀410具有轴线aa、第一端410a(当观察图22至26时的上端)和第二端410b(当观察图22至26时的下端)。永久磁体限定电枢412。电枢412包括基本上盘形的主体414，其具有第一平面表面416a(当观察图422和424时的上端)、第二平面表面416b(当观察图422和424时的下端)，以及通过其形成的纵向延伸的孔413。

轴向延伸构件418附接在孔413内并且包括从第一平面表面416a向外延伸的第一轴向延伸部分418a以及从第二平面表面416b向外延伸的第二轴向延伸部分418b。第一轴向延伸部分418a和第二轴向延伸部分418b的形状基本上为圆柱形。轴向延伸构件418的中央部分418c的直径可以大于第一和第二轴向延伸部分418a和418b的直径。轴向延伸构件418优选地由非磁性材料(比如黄铜或塑料)形成，并且可以通过任何所需的方式附接到电枢412的主体414，比如通过压配、铆接、用粘合剂等。

环形弹性密封件442可以附接到第二平面表面416b。类似地，环形弹性构件443可以附接到第一平面表面416a。密封件442和弹性构件443可以由弹性材料形成，比如橡胶。可替代地，密封件442和弹性构件443可以由任何其他可变形材料形成，比如氨基甲酸乙酯、腈或其他聚合物。

如本文所用，永磁体被定义为由硬磁材料或铁磁材料形成的磁体，其在没有外部磁场的情况下表现出强磁化。一旦被磁化，永磁体就会保持磁化。

第一极靴420基本上是圆柱形的，并且具有圆形线圈凹槽422和形成在其中的中心形成且轴向延伸的电枢接收孔424。第一极靴420的外表面包括形成在其中的多个轴向延伸的凹槽426。凹槽426限定流体入口端口或流体出口端口。第一极靴420的外表面还包括形成在其中的至少一个电线凹槽430，其目的将在下面详细说明。电线凹槽430的径向长度可以大于轴向延伸的凹槽426的径向长度。在所示的实施例中，凹槽426的半径约为0.25mm。可替代地，凹槽426具有任何所需的尺寸，比如半径在约0.25mm至约0.3mm之间。虽然凹槽426已被描述为限定流体入口端口或流体出口端口，但应理解的是，mmv410可用于控制任何所需流体或气体的流动，比如过程气体或其他流体。

磁场产生构件配置为第一绕线线圈428并且位于线圈凹槽422中。

第二极靴432基本上是圆柱形的，并且具有圆形线圈凹槽434和形成在其中的中心形成且轴向延伸的电枢接收孔436。多个轴向延伸的通道438穿过第二极靴432围绕电枢接收孔436形成。通道438限定流体入口端口或流体出口端口。轴向延伸的线孔439也可以穿过线圈凹槽434的轴向端壁形成，其目的将在下面详细说明。在所示实施例中，通道438的直径约为0.75mm。可替代地，通道438具有任何所需的尺寸，比如直径在约0.75mm至约1.0mm之间。

第二绕线线圈440类似于第一绕线线圈428并且位于线圈凹槽434中。第一和第二绕线线圈428和440在本领域中可以是传统的，因此包括电线(未示出)，其将第一和第二绕线线圈428和440电连接到电源(未示出)。连接到第一绕线线圈428的电线(未示出)可以延伸穿过形成在第一极靴420中的电线凹槽430并且从mmv410向外延伸。类似地，连接到第二绕线线圈440的电线(未示出)可以延伸穿过形成在第二极靴432中的线孔439并且从mmv410向外延伸。

第一极靴420和第二极靴432可以由任何所需的铁磁材料形成，比如钢，包括低碳钢。可替代地，第一极靴420和第二极靴432可以由任何其他所需的材料形成，比如低碳钢和硅钢。

圆柱形阀壳体或套管444包括壁446。壁446的内表面具有形成在其中的第一周向延伸的肩部448和第二周向延伸的肩部450。当组装mmv410时，第一极靴420抵靠着第一肩部448就位，第二极靴432抵靠着第二肩部450就位。如图24中最佳所示，第一轴向延伸部分418a可滑动地安装在电枢接收孔424内，且第二轴向延伸构件18b可滑动地安装在电枢接收孔436内。套管444可由钢比如低碳钢形成。可替代地，套管444可以由任何其他所需的材料形成，比如低碳钢和硅钢。

轴向延伸的狭槽447可以形成在壁446中并且与电线凹槽430径向对齐。在所示实施例中，套管444具有约6.0mm的高度和约8.0mm的直径。可替代地，套管444可具有任何所需的尺寸，比如高度在约4.0mm至约6.0mm之间，直径在约8.0mm至约9.0mm之间。

在图24所示的实施例中，mmv410示出处于关闭位置，其中电枢412的第二平面表面416b和附接的弹性密封件442被推动与第二极靴432的轴向端部(当观察图24时的上端)接触，关闭通道438。在打开位置(未示出)，电枢412的第一平面表面416a和附接的弹性构件443被推动抵靠着第一极靴420。电枢412与第一极靴420或第二极靴432之间的磁引力将电枢412保持在固定位置，直到电流分别通过第二绕线线圈40或第一线绕线圈428。

在第一或第二绕线线圈428和440中分别没有电流的情况下，电枢412与极靴420或432中的一个形成磁路，以将电枢412保持在打开或关闭位置(参见图22)。电枢412与第一极靴420或第二极靴432之间的力足以保持电枢412抵抗试图移动电枢412的振动和/或流动或压力，但是足够低以使得力可以由第一和/或第二绕线线圈428和440的磁动势克服，以在打开和关闭位置之间切换。

如图24中进一步所示，通过mmv410的流体流动沿箭头54的方向。因此，凹槽426限定流体入口端口，通道438限定流体出口端口。可替代地，mmv410可以配置成使得流体流动的方向反向并且沿箭头452的方向。在该布置中，通道438限定流体入口端口，并且凹槽426限定流体出口端口。

以传统方式，第一和第二绕线线圈428和440可以配置成产生所需的磁场，比如在约140到约180安培匝之间的磁动势(magnetomotive)。

在第一或第二绕线线圈428和440中的任一个中没有电流的情况下，电枢412将保持在打开位置(未示出)或关闭位置(参见图24)。在图24中，mmv410示出处于关闭位置，其中电枢412的第二平面表面416b和附接到其上的密封件442被推动与第二极靴432的轴向端部(当观察图24时的上端)接触。

在打开位置(未示出)，电枢412的第一平面表面416a被推动抵靠着第一极靴420。电枢412与第一极靴420或第二极靴432之间的磁引力将电枢412保持在固定位置，直到电流分别通过第二绕线线圈440或第一绕线线圈428。

在操作中，mmv410可以在如图24所示的关闭位置和打开位置(未示出)之间切换或移动。在关闭位置，电枢412和与其附接的密封件442被推动与第二极靴432的轴向端部(当观察图24时的上端)接触。因此，电枢412关闭通道438，从而防止流体流过其中。由于通过凹槽426施加到mmv410的流体压力以及电枢412和第二极靴432之间的磁力引起的力将mmv410保持在关闭位置。

将电流短暂施加到mmv线圈428和440足以使mmv410在打开和关闭位置之间移动，比如在约50毫秒至约200毫秒的范围内。

当mmv410处于如图24所示的关闭位置，并且电流已经从第二绕线线圈440移除时，电枢412和第二极靴432之间的磁力将mmv410保持在关闭位置。当电流然后短暂地通过第一绕线线圈428时，第一极靴420被磁化，并且电枢412和第一极靴420之间的磁力强度相对于电枢412和第二极靴432之间的磁力强度更大。然后，电枢412向第一极靴420移动；即在箭头52的方向上，直到电枢412和附接到其上的弹性构件443被推动与第一极靴420的轴向端部(当观察图24时的下端)接触，从而移动mmv410到打开位置。当移除向第一绕线线圈428的短暂施加电流时，电枢412和第一极靴420之间的磁力将mmv410保持在打开位置。

在打开位置，电枢412远离第二极靴432移动，从而打开通道438，使得允许流体流过其中。应当理解，当mmv410处于关闭位置或打开位置时，凹槽426不会被电枢412关闭。

mmv410可以以相同的方式从打开位置移动到关闭位置。因此，当mmv410处于打开位置时，并且当电流然后短暂地通过第二绕线线圈440时，第二极靴432被磁化，并且电枢412和第二极靴432之间的磁力强度相对于电枢412和第一极靴420之间的磁力强度更大。然后，电枢412朝向第二极靴432移动；即在箭头454的方向上，直到电枢412和附接到其上的密封件442再次被推动与第二极靴432的轴向端部(当观察图24时的上端)接触，并进入关闭位置。因此，通过交替地向第一和第二绕线线圈428和440施加电流，mmv410可以在如图24所示的关闭位置和打开位置(未示出)之间切换或移动。

在第一替代实施例中，可以将电流短暂并且同时地施加到第一绕线线圈428和第二绕线线圈440，使得电流在第一或第二绕线线圈428和440中的一个中以顺时针方向流动，并且在第一或第二绕线线圈428和440中的另一个中以逆时针方向流动。当以这种方式短暂施加电流时，每当短暂施加电流时并且根据永磁电枢412的取向，mmv410将在打开和关闭位置之间交替地移动。

在第二替代实施例中，可以将电流短暂并且同时地施加到第一绕线线圈428和第二绕线线圈440，使得电流在第一和第二绕线线圈428和440中沿相同方向流动，即沿顺时针方向或逆时针方向。当以这种方式短暂施加电流时，每当短暂施加电流时并且根据永磁电枢412的取向，mmv410将在打开和关闭位置之间交替地移动。

有利地，当从第一绕线线圈428和第二绕线线圈440移除电源时，mmv410可以保持在如图24所示的关闭位置或打开位置(未示出)。

在操作中，用户可以顺时针转动控制旋钮12。当控制旋钮12旋转时，可变电阻器82可以向一个或多个控制器(未示出)发送信号。控制器致动mmv410，允许气体通过。控制器还致动微型阀44，允许气体通过其到达如上所述的燃气燃烧器。如果需要，控制器还可以发送信号以致动电子点火器(如果提供的话)，与信号同时致动微型阀44。

然后可以通过控制旋钮12的移动来调节微型阀44，以非常精确地控制流体(比如过程气体或丙烷)向外流过流体出口21。显然，微型阀44还提供改进的火焰控制和改进的温度控制。例如，可以控制通过燃烧器控制阀310的气体流量以在燃烧器控制阀10的最大流量的约5％至约100％的范围内流动。

如上所述，mmv410可以在打开和关闭位置之间交替移动。因此顺时针转动控制旋钮12将mmv410从关闭位置移动到打开位置，使得允许气体流过mmv410，到达第二级微型阀44，通过该第二级微型阀44可以非常精确地控制流体流动。

燃烧器控制阀310中的第一级mmv410和第二级微型阀44的组合在mmv410处提供具有有利的正向关闭功能的流体控制阀。如本文所用，mmv410的正向关闭定义为当mmv410处于无泄漏关闭位置时。

因此，微型阀比如微型阀44可用于两级流体控制阀应用中，其中不允许内部阀泄漏，但是需要精确的流体流动控制，比如由微型阀44提供的流体流动控制。

已经在其优选实施例中解释和说明了本发明的原理和操作模式。然而，必须理解的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以不同于具体解释和说明的方式实施本发明。