CN101418865A

CN101418865A - 旋转集成阀

Info

Publication number: CN101418865A
Application number: CNA2007101240515A
Authority: CN
Inventors: 颜彦; 廖常俊; 李乐昌
Original assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd; Shenzhen Mindray Scientific Co Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: CN101418865B

Abstract

本发明公开了一种旋转集成阀，包括具有输出轴的驱动机构及具有转轴的阀片组件，该输出轴和该转轴动力连接，该阀片组件还包括下定阀片、上定阀片及位于两定阀片间的动阀片，该下定阀片的右端面具有与该转轴同轴线的m个圆环形凹槽，每个凹槽均开有贯穿至该下定阀片左端面的接口孔，该动阀片具有与该m个凹槽对应连通的多个贯穿的切换孔，该上定阀片具有分布在与该转轴同轴线的m个圆周上的n个贯穿的出液流道，m和n均为不小于2的自然数，同一圆周上至少有两个出液流道且相邻出液流道被空位隔断。该旋转集成阀能够集成多个阀，且能够实现对液路通断和换向的控制。

Description

旋转集成阀

技术领域

本发明涉及换向阀领域，尤其是关于一种利用动阀片相对定阀片转动来实现液路切换的换向阀。

背景技术

在血液细胞分析仪中，由于液路系统复杂，需要用到多个换向阀来控制液体的流向、通断，使用最多的是两位两通电磁换向阀和两位三通电磁换向阀。另外，血液细胞分析仪为检测血细胞所使用到的多种试剂具有不同程度的腐蚀性，目前很难找到一类电磁换向阀能抵抗不同试剂的长期腐蚀，加之血细胞分析仪中多处使用该类换向阀，导致整个仪器的成本高且体积大。为了解决上述问题，现有技术中采用集成阀来取代多个电磁换向阀，实现一阀多通和一阀多用，该集成阀用电机带着动阀片做平面旋转运动来实现液体通断或流向，该集成阀通常包括：

a)用于驱动动阀片做平面旋转运动的驱动机构；

b)用于检测旋转初始位置及旋转过程中的位置校准的至少一个检测机构；

c)用于通过旋转实现对液体的流道切换或通断控制的动阀片；

d)至少一个动阀片，该定阀片开有多个缺口，动阀片旋转至一个位置时，动阀片上的孔与定阀片上的缺口相通，形成畅通流道。

与上述集成阀相关的专利有：公开号为CN1083570A、公开日期为1994年3月9日、名称为“定向多通转板阀”的中国专利申请；公告号为CN2291543Y、公告日期为1998年9月16日、名称为“平面旋转自动开关式多通路阀”的中国专利；公告号为CN2535630Y、公告日期为2003年2月12日、名称为“多流道流路切换阀”的中国专利。

对于公开号为CN1083570A的中国专利申请，由于：1)为保证密封，多处使用到额外的密封件，如在阀板与出、入口管之间设有密封件，及在阀体和阀板轴之间填入密封填料；2)为了保证换向可靠，在阀板的导孔、相邻阀板的出、入口管管端均嵌入高硬度、高强度合金材料；所以使整个集成阀的结构复杂。

对于公告号为CN2291543Y的中国专利，由于：1)使用齿轮传动系统；2)为防止渗漏，在上、下阀体通孔内装有密封圈，且旋转芯片外设有密封保护圈；3)控制系统复杂；4)角度单一，仅为30°的倍数；5)只能控制液路的通断，所以整个多通路阀具有角度单一、功能单一、结构复杂和控制系统复杂的缺点。

对于公告号为CN2535630Y的中国专利，其只有一个进液流道，旋转过程中仅能实现一个流道的畅通，为一个多流道切换阀而已。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够集成多个阀且能控制液体的流向和通断的旋转集成阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转集成阀，包括具有输出轴的驱动机构及具有转轴的阀片组件，该输出轴和该转轴动力连接，该阀片组件还包括顺次套在该转轴上的不转动的下定阀片、随转轴转动的动阀片及不转动的上定阀片，该下定阀片的右端面和该上定阀片的左端面分别紧贴该动阀片的左、右端面，该下定阀片的右端面具有与该转轴同轴线的m个圆环形凹槽，每个凹槽均开有贯穿至该下定阀片左端面的接口孔，该动阀片具有贯穿的切换孔且每个凹槽均与至少一个切换孔对应连通，该上定阀片具有分布在与该转轴同轴线的m个圆周上的n个贯穿的出液流道，m和n均为不小于2的自然数，同一圆周上至少有两个出液流道且相邻出液流道被空位隔断，该动阀片具有多个切换位，在任一切换位，每个切换孔均与一个出液流道或一个空位对正。

所述的驱动机构选自：步进电机、伺服电机。

所述的下定阀片、动阀片及上定阀片中至少之一为陶瓷体。

所述的上定阀片的出液流道选自：贯穿上定阀片的左、右端面的通孔、由设于上定阀片左端面的圆弧形凹槽及自该凹槽贯穿至该上定阀片右端面的接口孔组成。

所述的切换孔有m个，其均位于该转轴的同一侧，且该m个切换孔的m个轴线与该转轴的轴线共平面。

所述的下定阀片的右端面和该上定阀片的左端面分别与该动阀片的左、右端面平面紧贴。

所述的阀片组件还包括左限位件、右限位件及与转轴平行的弹性体，该弹性体的一端抵压该上定阀片的右端面，该弹性体的另一端抵压该右限位件，该下定阀片的左端面紧贴该左限位件。

所述的左限位件和右限位件通过螺杆连接，弹性体套在该螺杆上，且该螺杆与该右限位件螺纹配合。

所述的驱动机构通过紧固件固定在基座上，阀片组件的左限位件通过紧固件固定在该基座上，且该驱动机构的输出轴与该阀片组件的转轴通过联轴器连接。

所述的转轴上安装有用于检测转轴转动位置的检测部件。

本发明的有益效果是：

1)由于该集成阀具有至少两个位于不同圆周上的进液流道及多个出液流道，达到了集成多个阀的目的，用一个驱动机构就能实现多个阀的动作执行，有效的降低成本，简化了结构，还节省了安装空间；

2)由于上定阀片的每个圆周上具有至少两个相隔断的出液流道，所以可以控制液体的流向，使液体能够流向不同的使用端；

3)能够依靠动阀片的旋转运动进行切换，以控制液体的流向或通断；

4)阀片的切换动作不会对流体通道中的流体产生扰动，可用于需要精确体积计量的流体通道；

5)彻底消除了现有通用阀均存在的死积问题，真正做到了零残留，在用于样本检测的仪器时能有效避免样本与样本之间的交叉污染；

6)驱动机构采用步进电机或者伺服电机，可以实现任意角度、任意跨度之间的切换，并且切换方向和切换速度可控可调；

7)各阀片采用陶瓷材料，使整个集成阀耐磨、耐腐蚀且使用寿命长；

8)上定阀片和下定阀片均与动阀片平面紧贴，实现了平面密封，不需要额外的密封装置；

9)利用弹性体的弹性力能够更好的保证阀片间的密封效果，而且通过调节弹性体的压缩程度，可以实现对密封能力的调节。

附图说明

图1是本实施方式旋转集成阀的立体分解图；

图2是本实施方式的阀片组件的立体分解图；

图3是本实施方式的外接有进液管的下定阀片的剖视图；

图4是本实施方式的下定阀片的主视图；

图5是本实施方式的下定阀片的后视图；

图6是本实施方式的动阀片的主视图；

图7是本实施方式的上定阀片的后视图；

图8是本实施方式的上定阀片的主视图；

图9是本实施方式的外接有出液管的上定阀片的剖视图；

图10是本实施方式的上定阀片的切换工位示意图。

具体实施方式

如图1至图9所示，本实施方式旋转集成阀包括驱动机构1、基座3、阀片组件A及检测部件B。该驱动机构1用于提供动力，其如步进电机或伺服电机。该驱动机构1通过紧固件2固定在基座3上，该阀片组件A通过紧固件6固定在基座3上。该驱动机构1具有输出轴(步进电机或伺服电机的电机轴)22，该阀片组件A具有转轴11，该输出轴22和该转轴11同轴线并通过联轴器4连接，通过该驱动机构1带动该转轴11转动。该检测部件B包括安装在该转轴11上的带缺口51的零件5及光电检测元件7，通过该检测部件B实现对转轴11旋转的初始位置及旋转过程中的位置进行检测、校准，从而保证转轴11旋转过程中位置准确。

该阀片组件A还包括安装板9、下定阀片10、上定阀片14及位于该上、下定阀片10、14之间的动阀片12，该下定阀片10、动阀片12和上定阀片14顺次套在该转轴11上，该下定阀片10和该上定阀片14均不可转动，该动阀片12可随着该转轴11转动。

该安装板9通过紧固件6固定在该基座3上，该安装板9具有位于中央位置的圆形贯穿孔91及三角形分布在该贯穿孔91周围的三个安装孔92。

该下定阀片10具有第一左端面101、第一右端面102及轴向(即转轴11的轴线方向)贯穿该第一左、右端面101、102的第一轴孔103，该第一右端面102为平面。该第一右端面102设有分布在五个不同圆周上的五个具有一定深度圆环形第一凹槽104，该五个第一凹槽104均环绕该第一轴孔103，该第一凹槽104、第一轴孔103及圆周同轴线。该第一左端面101设有五个第一接口孔105，该五个第一接口孔105分别与五个第一凹槽104连通，从而形成五个进液流道106。五根进液管18分别插入该五个第一接口孔105并用胶层20固定，该五根进液管18分别与五个进液流道106相通。

该动阀片12具有第二左端面121及第二右端面122，该第二左端面121和第二右端面122均为平面并相平行。该动阀片12还具有轴向贯穿该第二左、右端面121、122的第二轴孔123及贯穿该第二左、右端面121、122的五个切换孔124，该五个切换孔124分别位于五个不同的圆周上，且该五个切换孔124分别与五个进液流道106对正相通。该五个切换孔124位于该第二轴孔123的同一侧，较佳的是，五个切换孔124的轴线共平面且该平面通过该第二轴孔123的轴线。当然，动阀片的每个圆周上也可分布有两个或两个以上的切换孔124，各圆周上的切换孔124均与下定阀片对应圆周上的第一凹槽104连通，即使下定阀片的进液流道106流出的液体被动阀片的同圆周上的多个切换孔124分流。

该上定阀片14具有第三左端面141、第三右端面142及贯穿该第三左、右端面141、142的第三轴孔143，该第三左端面141为平面。该上定阀片14还具有贯穿该第三左、右端面141、142的多个出液流道144，出液流道144分布在五个不同的圆周上，且同一圆周上至少有两个出液流道且相邻出液流道被空位145隔断。该出液流道144可以是贯穿第三左、右端面141、142的通孔146；该出液流道144也可以由设于第三左端面141的弧形第三凹槽147及设于第三右端面142的第三接口孔148组成，该第三接口孔148与该第三凹槽147相通。对于位于同一圆周上的出液流道，其既可以全部为按设定间隔均匀分布的通孔，也可以全部是由第三凹槽和第三接口孔组成，或者是两者的组合。各出液流道144均与出液管23相通，对于为通孔146的出液流道，该出液管23插入该通孔146并用胶层24固定；对于由第三凹槽147和第三接口孔148组成的出液流道，则出液管23插入该第三接口孔148并用胶层24固定。

该阀片组件的转轴11顺次穿入下定阀片10的第一轴孔103、动阀片12的第二轴孔123及上定阀片14的第三轴孔143，该第一轴孔103和该第三轴孔143均与该转轴11具有适当的间隙，该动阀片12还设有径向销孔125，该销孔125与该第二轴孔123相通，该转轴11对应该销孔125的位置安装有销13，该销13插入该销孔125，从而动阀片12靠该转轴11和销13带动作平面旋转运动。

该阀片组件A还包括三个螺杆8、三个螺母17及可沿转轴11的轴线方向伸缩的三个弹性体16，三个螺杆8顺次穿过安装板的安装孔92、下定阀片的安装孔106和上定阀片的安装孔149后与三个螺母17旋紧，三个弹性体16分别套在三个螺杆8上，且每个弹性体16的一端抵压固定在上定阀片的第三右端面142上的垫块15，每个弹性体16的另一端抵压对应的螺母17，从而利用弹性体16的弹性力将上定阀片14、动阀片12、下定阀片10和安装板9压紧，使动阀片12的第二左端面121与下定阀片10的第一右端面102平面紧贴，使动阀片12的第二右端面122与上定阀片14的第三左端面141平面紧贴，使下定阀片12的第一左端面101紧贴在安装板9上，安装板9的贯穿孔91则供进液管20伸出。

本实施方式旋转集成阀设计了20个切换工位，如图10所示，图中I、II、III......代表了不同的切换工位。每个切换工位在上定阀片14上以18°间隔呈径向放射状均匀分布。每个切换工位代表了五个阀的一种工作状态的组合，设定上定阀片14从内到外各个圆周分别为V1、V2、V3、V4和V5。假设I^#工位表示V1、V2导通，V3、V4、V5隔断，II^#工位表示V1隔断，V2依旧为导通状态，V3、V4、V5为隔断状态......依此类推，每个切换工位为阀不同工作状态的组合。理论上集成五个换向阀需要2⁵＝32个工位即可满足液路时序对不同阀动作组合的要求，但根据实际情况可以重复某些切换工位，或者减少某些切换工位。如果相邻工位的动作状态一样的时候，如图10所示，在圆周V1上，II^#、III^#、IV^#、V^#、VI^#工位均表示V1导通，液体从一个类似于NC端的出口出去，故将这些孔位连通，即形成圆弧形凹槽，再在该凹槽上开接口孔作为液体出口。

本发明中，阀片组件包括下定阀片10、动阀片12及上定阀片14，该下定阀片的右端面102具有与该转轴11同轴线的m个圆环形凹槽104，每个凹槽104均开有贯穿至该下定阀片左端面的接口孔105，该动阀片12具有分布在与该转轴11同轴线的m个圆周上的多个切换孔124，且每个圆环形凹槽104均与动阀片12对应圆周上的至少一个切换孔124连通，该上定阀片14具有分布在与该转轴11同轴线的m个圆周上的n个贯穿的出液流道，m和n均为不小于2的自然数，同一圆周上至少有两个出液流道且相邻出液流道被空位隔断，该动阀片具有多个切换位，在任一切换位，每个切换孔均一个出液流道或一个空位对正。液体从下定阀片的进液流道106进入后，进入动阀片的各切换孔124，再流向上定阀片的某个出液流道144，从而能够流向不同的使用端；如动阀片的同一圆周上有两个或两个以上的切换孔124，则进液流道106流出的液体被同圆周上的多个切换孔124分流，然后再流向不同的使用端。切换孔124与上定阀片的空位145对正时，进液流道106和出液流道144被断开；切换孔124与上定阀片的出液流道144对正时，进液流道106和出液流道144连通并可以实现液体流向的换向。按照液路时序，在不同工位之间旋转切换，即可完成所需的液路时序，满足使用要求。

本发明旋转集成阀的阀片组件还包括左限位件、右限位件及与转轴平行的弹性体，该弹性体的一端抵压该上定阀片的右端面，该弹性体的另一端抵压该右限位件，该下定阀片的左端面紧贴该左限位件，该左限位件如前述的安装板9，该右限位件如前述的螺母17。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种旋转集成阀，包括具有输出轴的驱动机构及具有转轴的阀片组件，该输出轴和该转轴动力连接，该阀片组件还包括顺次套在该转轴上的不转动的下定阀片、随转轴转动的动阀片及不转动的上定阀片，该下定阀片的右端面和该上定阀片的左端面分别紧贴该动阀片的左、右端面，其特征在于：该下定阀片的右端面具有与该转轴同轴线的m个圆环形凹槽，每个凹槽均开有贯穿至该下定阀片左端面的接口孔，该动阀片具有贯穿的切换孔且每个凹槽均与至少一个切换孔对应连通，该上定阀片具有分布在与该转轴同轴线的m个圆周上的n个贯穿的出液流道，m和n均为不小于2的自然数，同一圆周上至少有两个出液流道且相邻出液流道被空位隔断，该动阀片具有多个切换位，在任一切换位，每个切换孔均与一个出液流道或一个空位对正。

2.根据权利要求1所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的驱动机构选自：步进电机、伺服电机。

3.根据权利要求1所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的下定阀片、动阀片及上定阀片中至少之一为陶瓷体。

4.根据权利要求1所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的上定阀片的出液流道选自：贯穿上定阀片的左、右端面的通孔、由设于上定阀片左端面的圆弧形凹槽及自该凹槽贯穿至该上定阀片右端面的接口孔组成。

5.根据权利要求1所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的切换孔有m个，其均位于该转轴的同一侧，且该m个切换孔的m个轴线与该转轴的轴线共平面。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的下定阀片的右端面和该上定阀片的左端面分别与该动阀片的左、右端面平面紧贴。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的阀片组件还包括左限位件、右限位件及与转轴平行的弹性体，该弹性体的一端抵压该上定阀片的右端面，该弹性体的另一端抵压该右限位件，该下定阀片的左端面紧贴该左限位件。

8.根据权利要求7所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的左限位件和右限位件通过螺杆连接，弹性体套在该螺杆上，且该螺杆与该右限位件螺纹配合。

9.根据权利要求8所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的驱动机构通过紧固件固定在基座上，阀片组件的左限位件通过紧固件固定在该基座上，且该驱动机构的输出轴与该阀片组件的转轴通过联轴器连接。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的旋转集成阀，其特征在于：所述的转轴上安装有用于检测转轴转动位置的检测部件。