具有改进的密封机构的三端口微型阀的制作方法
【专利说明】具有改进的密封机构的三端口微型阀
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年8月14日提交的美国临时申请编号62/037,328的权益，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体涉及用于控制流体通过流体回路的流动的微型阀。特别地，本发明涉及一种用于三端口板式微型阀的改进结构，其抵抗与该板式微型阀的可移动构件的自由运动的干扰，所述干扰否则可能由包含在流过其中的流体中的颗粒污染物的存在产生。
【背景技术】
[0004]—般而言，微机电系统是这样一种系统，它不仅包括电气部件和机械部件两者，而且又在实体上较小，其通常包括具有在十微米的范围内或更小的尺寸的特征。术语“微机械加工”通常被理解为涉及这样的微机电系统设备的三维结构和运动部件的生产。在过去，微机电系统中使用改良的集成电路(例如，计算机芯片)制造技术(诸如化学蚀刻)和材料(诸如硅半导体材料)，所述材料被微机械加工以提供这些非常小的电气和机械部件。然而，最近，其他的微机械加工技术和材料已变得可用。
[0005]如本文所使用的，术语“微机械加工设备”指的是包括具有的尺寸在微米的范围内或更小的特征的设备，并且由此至少部分地通过微机械加工形成。同样如本文所使用的，术语“微型阀”指的是包括具有的尺寸在微米的范围内或更小的特征的阀，并且由此至少部分地通过微机械加工形成。最后，术语“微型阀设备”指的是不仅包括微型阀并且还包括其他部件的微机械加工设备。应当注意的是，如果不是微型阀的部件包括在所述微型阀设备内，这些其他部件可以或者是微机械加工部件或者是标准尺寸(即更大)部件。类似地，微机械加工设备可既包括微机械加工部件又包括标准尺寸部件。
[0006]多种微型阀结构在本领域中已知用于控制流体通过流体回路的流动。一种公知的微型阀结构包括可移动构件，其支撑在设置于阀体中的封闭的内部空腔内，用于在关闭位置与打开位置之间的枢转运动、轴向运动或其他运动。当置于关闭位置时，所述可移动构件基本上堵塞了否则与第二流体端口流体连通的第一流体端口，从而防止流体在第一与第二流体端口之间的流动。当置于打开位置时，所述可移动构件基本没有堵塞第一流体端口与第二流体端口的流体连通，从而允许流体在第一与第二流体端口之间的流动。
[0007]在这种常规的微型阀结构中，封闭的内部腔体的厚度通常仅稍大于设置在其中的可移动构件的厚度。由此，相对较小的空间设置在可移动构件与微型阀的限定封闭内部腔体的相邻部分之间。当可移动构件被布置在关闭位置中时，这样做使得尽量减少穿过其中的不期望泄漏的量。然而，已经发现的是，当这种传统的微型阀结构用于控制含有固体颗粒(诸如可能包含在流体中的颗粒污染物)的流体流动时，这样的颗粒可能变得卡在可移动构件与微型阀的限定封闭内部腔体的相邻部分之间。在某些情况下，这样的颗粒堵塞能够不期望地干扰可移动构件在关闭与打开位置之间的自由运动。由此，所期望的是提供一种用于微型阀的改进结构，其能够抵抗与微型阀的可移动构件的自由运动的干扰，所述干扰否则可能由包含在流过其中的流体内的颗粒污染物的存在产生。
【发明内容】
[0008]本发明涉及一种用于微型阀的改进结构，其抵抗与微型阀的可移动构件的自由运动的干扰，所述干扰否则可能由包含在流过其中的流体内的颗粒污染物的存在产生。所述微型阀包括第一板，其具有内表面、设置在所述内表面内的凹入区域、设置在所述凹入区域内的常开流体端口和常闭流体端口。第一密封结构绕所述常开流体端口延伸，而第二密封结构绕所述常闭流体端口延伸。第二板限定非可动部分和可动部分。非可动部分的表面抵靠第一板的内表面，所述非可动部分具有贯穿其中形成的开口。所述可动部分形成在所述开口内，具有轴线，并且限定了由形成在开口中的旋绕弹簧连接到非可动部分的可移动构件。可移动构件在开口内的第一位置与第二位置之间是滑动地并且轴向地可移动的，在所述第一位置中，可移动构件与所述第二密封结构协作以防止通过常闭流体端口的流体连通，在所述第二位置中，可移动构件与所述第二密封结构的至少一部分不协作，以防止通过常闭流体端口的流体连通。
[0009]当考虑附图阅读时，本发明的其他优点从以下详细描述中对本领域技术人员将变得显而易见。
【附图说明】
[0010]图1是一种已知先导式三端口板式微型阀的分解透视图。
[0011]图2是图1所示的盖板的内表面的平面图。
[0012]图3是图1所示的微型阀的剖切正视图，其示出为组装好的。
[0013]图4是根据本发明的改进的先导式三端口板式微型阀的分解透视图。
[0014]图5是图4所示的基板的内表面的平面图。
[0015]图6是图4所示的中间板的第一表面的平面图，其示出了处于第一位置的中间板。
[0016]图7是图4和图6所示的中间板的第一表面的交替平面图，其示出了处于第二位置的中间板。
[0017]图8是图4所不的盖板的内表面的平面图。
[0018]图9是图4所示的微型阀的剖切正视图，其示出为组装好的并示出了处于第一位置的中间板。
[0019]图10是图4和图9所示的微型阀的第一交替剖切正视图，其示出了处于第二位置的中间板。
[0020]图11是图4、图9和图10所示的微型阀的第二交替剖切正视图，其示出了处于维持位置的中间板。
【具体实施方式】
[0021]现在参照附图，一种已知微型阀的实施例在图1至图3中整体用10表示。所示微型阀10是先导式压力控制三端口板式微型阀，类似于在Hunnicutt的美国专利编号8，113,482中公开的微型阀的实施例，其公开内容以其整体并入本文。
[0022]如图1所示，所述微型阀10包括盖板12、中间板14和基板16。盖板12具有外表面18和内表面20。中间板14具有第一表面22和第二表面24，并限定了可动部分40和非可动部分42。基板16具有内表面26和外表面28。基板16还具有贯穿其中形成的控制端口 30、第一流体端口 32、第二流体端口 34和第三流体36。
[0023]当微型阀10被如图3所示地组装好时，盖板12的内表面20接合中间板14的非可动部分42的第一表面22，而基板16的内表面26接合中间板14的非可动部分42的第二表面24。盖板12、中间板14和基板16可以以任何期望的方式被保持在这个朝向上。
[0024]盖板12的内表面20的结构示于图2中。如其中所示，盖板12包括第一凹入区域44、第二凹入区域46，和形成在第一凹入区域44中的两个压力平衡沟槽47。第一和第二压力均衡槽(分别是48和50)也形成在第一凹入区域44内的内表面20上。
[0025]基板16的内表面26的结构示于图1中。如其中所示，基板16包括第一凹入区域54、第二凹入区域56，和形成在第一凹入区域54中的两个压力平衡沟槽57。第一流体端口 32、第二流体端口 34和第三流体36形成在第一凹入区域54内的内表面26上。控制端口 30形成在第二凹入区域56内的内表面26上。
[0026]中间板14的结构详细地示于图1中。如其中所示，较宽并且优选地是矩形的板开口60以及相邻并且也优选地是矩形的弹簧开口62形成在中间板14中。弹簧开口62优选地比板开口 60窄。板开口 60和弹簧开口 62彼此流体连通。
[0027]板开口60具有第一端64，其与弹簧开口 62相邻并流体连通。板开口 60还具有与第一端64相对的第二端66。
[0028]中间板14还包括可移动构件或板68，其在板开口60的第一与第二端64与66之间布置在板开口 60中。可移动板68在邻近板开口 60的第二端66的第一位置(未不出)与邻近板开口 60的第一端64的第二位置(如图1所示)之间是可移动的