步进电机气动微阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机配件技术领域，尤其是一种步进电机气动微阀。
【背景技术】
[0002]目前，市场上所使用的压力驱动式微流量控制系统和气动微流控芯片中所使用的气动阀采用的是常规的气动元件，压力驱动式微流量控制系统的原理是通过气动阀控制气体的压力，并利用这一压力将液体从存液容器中以一定流量输出。气动微流控芯片的原理是通过控制微流控芯片上位于液体流道下方的气体流道的压力，进而实现对液体流道开关的控制。这二者中所使用的气体流量(压力)控制阀均为常规的气动阀，存在如下缺点:1)与微流控系统和微流控芯片相比，常规气动阀的体积过大，导致系统无法进一步微型化和集成化，2)各个元件之间使用的管道长度过长导致系统控制难度加剧，3)常规的气体流道与微流道的封装难度大，价格昂贵，维护成本高。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有的常规气动阀体积大、控制难、成本高的不足，本实用新型提供了一种步进电机气动微阀。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种步进电机气动微阀，包括平薄膜、带有流道的薄膜、微型步进电机、阀芯杆、连接板、底座、连接钢管、连接平板、步进电机固定板、固定流道U型支架和U型支架连接横梁，所述平薄膜、带有流道的薄膜、连接钢管和底座构成气体流道，两个U型支架、两根连接横梁和连接平板构成流道支架，气体流道固定在流道支架上，气体流道和微型步进电机通过连接平板连接，微型步进电机通过螺栓和螺母固定在步进电机固定板上，微型步进电机通过连接板与阀芯杆连接，阀芯杆位于气体流道的正上方并垂直于连接板，连接板固定在微型步进电机滑块的下平面，阀芯杆与微型步进电机转轴平行，螺栓和螺母将连接平板和连接板平行隔开。
[0005]本实用新型的有益效果是，结构简单，控制精准，工作稳定可靠，制作与加工工艺周期大大缩短，成本大幅降低，体积减小，实现设备的微型化和集成化。
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0007]图1是本实用新型的主视图。
[0008]图2是本实用新型的左视图。
[0009]图3是本实用新型的俯视图。
[0010]图中1.固定流道U型支架，2.U型支架连接横梁，3.连接平板，4.底座，5.平薄膜，
6.连接钢管，7.带有流道的薄膜，8.螺母，9.螺母，10.步进电机固定板，11.螺栓，12.螺栓，13.微型步进电机，14.连接板，15.阀芯杆。
【具体实施方式】
[0011]如图1、2、3所示，一种步进电机气动微阀，包括平薄膜5、带有流道的薄膜7、微型步进电机13、阀芯杆15、连接板14、底座4、连接钢管6、连接平板3、步进电机固定板10、固定流道U型支架I和U型支架连接横梁2，所述平薄膜5、带有流道的薄膜7、连接钢管6和底座4构成气体流道，两个U型支架1、两根连接横梁2和连接平板3构成流道支架，气体流道固定在流道支架上，气体流道和微型步进电机13通过连接平板3连接，微型步进电机13通过螺栓12和螺母9固定在步进电机固定板10上，微型步进电机13通过连接板14与阀芯杆15连接，阀芯杆15位于气体流道的正上方并垂直于连接板14，连接板14固定在微型步进电机13滑块的下平面，阀芯杆15与微型步进电机13转轴平行，螺栓11和螺母8将连接平板3和连接板14平行隔开。
[0012]工作时，气体从左侧钢管口输入，接着进入薄膜构成的气体流道，最后从右侧钢管口输出。薄膜的气体流道的某一小段构成气动微阀的阀口，通过控制微型步进电机13的步进角数实现阀芯杆15在竖直方向上上下移动，若阀芯杆15向下运动，则流道正上方的薄膜在阀芯杆15的作用下向下发生变形堵塞流道，则阀口开度减小，同理，若控制微型步进电机13反转，可以实现阀芯杆15向上移动，进而使得阀口开度增大，通入气动微阀的不仅可以是气体，也可以是液体，平薄膜5和带有流道的薄膜7的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，平薄膜5和带有流道的薄膜7尺寸相同，其厚度为0.25mm?5mm，长度为1mm?50mm，宽度为3mm?30mm，固定流道U型支架1、U型支架连接横梁2、连接平板3、步进电机固定板10和连接板14的材料为聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或高分子树脂，其厚度为Imm?10mm，底座4的材料为玻璃或聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，其厚度为Imm?5_，螺栓11和12可以使用相似形状的高分子树脂短管或矩形条状的甲基丙烯酸甲月旨(PMMA)短管代替，螺母8和9的固定可以使用丙烯酸改性环氧胶或氰基丙烯酸乙酯通过胶粘的方式实现，带有流道的薄膜7上的流道截面形状可以是长方形、半圆形或其他不规则的形状，当流道截面形状为长方形时，它的长度为0.05mm?1mm，高度为0.0lmm?1mm。上述材料加工制作工艺简单，前者便于与微流控芯片中所广泛使用的材料PDMS进一步集成。气动微阀的气体流道通过平薄膜5和带有流道的薄膜7封装而成，相比现有的气动阀气体流道而言，制作工艺简单快捷，流道的尺寸和结构形状可以自由设计，并且流道的尺度可以达到微米级别，流道的尺寸越小，气阀的流量控制精度越高；采用微型步进电机13作为气动微阀阀芯的动力元件，可以大大减小气阀整体的体积大小，同时微型步进电机13能够实现的位移精度可达微米级别，可以很容易实现具有微小流道的气动微阀阀口开度控制，另外，微型步进电机13的工作性能稳定，控制方法容易实现。
[0013]改进后的步进电机气动微阀结构简单，控制精准，工作稳定可靠，制作与加工工艺周期大大缩短，成本大幅降低，体积减小，实现设备的微型化和集成化。
【主权项】
1.一种步进电机气动微阀，包括平薄膜(5)、带有流道的薄膜(7)、微型步进电机(13)、阀芯杆(15)、连接板(14)、底座(4)、连接钢管(6)、连接平板(3)、步进电机固定板(10)、固定流道U型支架(I)和U型支架连接横梁(2)，其特征是，所述平薄膜(5)、带有流道的薄膜(7)、连接钢管(6)和底座(4)构成气体流道，两个U型支架(1)、两根连接横梁(2)和连接平板(3)构成流道支架，气体流道固定在流道支架上，气体流道和微型步进电机(13)通过连接平板(3)连接，微型步进电机(13)通过螺栓(12)和螺母(9)固定在步进电机固定板(10)上，微型步进电机(13)通过连接板(14)与阀芯杆(15)连接，阀芯杆(15)位于气体流道的正上方并垂直于连接板(14)，连接板(14)固定在微型步进电机(13)滑块的下平面，阀芯杆(15)与微型步进电机(13)转轴平行，螺栓(11)和螺母(8)将连接平板(3)和连接板(14)平行隔开。
【专利摘要】本实用新型涉及电机配件技术领域，尤其是一种步进电机气动微阀。现有压力驱动式微流控系统和气动微流控芯片中所使用常规气阀体积大，控制难，成本高，不能满足使用者的需求。该步进电机气动微阀包括平薄膜、带有流道的薄膜、微型步进电机、阀芯杆、连接板、底座、连接钢管、连接平板、步进电机固定板、固定流道U型支架和U型支架连接横梁，阀芯杆位于气体流道的正上方并垂直于连接板，连接板固定在微型步进电机滑块的下平面，阀芯杆与微型步进电机转轴平行，螺栓和螺母将连接平板和连接板平行隔开。改进后的设备结构简单，控制精准，工作稳定可靠，制作与加工工艺周期大大缩短，成本大幅降低，体积减小，实现设备的微型化和集成化。
【IPC分类】F16K7-16, F16K31-04
【公开号】CN204312763
【申请号】CN201420671706
【发明人】李松晶, 张爱臣, 张亮
【申请人】扬州尼尔液压科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月12日