CN105422910B - 具有改进的密封机构的板式微型阀 - Google Patents

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Abstract

一种具有改进的密封机构的板式微型阀。其包括第一板,该第一板具有表面、设置在该表面内的凹入区域、设置在凹入区域内的流体端口,以及绕流体端口延伸的密封结构。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表面,非可动部分具有贯穿其中形成的第一和第二开口。所述可动部分形成在第一开口内,并具有轴线,可动部分限定了由形成在第二开口中的旋绕弹簧连接到非可动部分的可移动构件。可移动构件在第一开口内的关闭位置与打开位置之间是滑动地和轴向地可移动的,在关闭位置中,可移动构件与密封结构协作以防止通过流体端口的流体连通,在打开位置中,可移动构件不与密封结构的至少一部分协作以防止通过流体端口的流体连通。

Description

具有改进的密封机构的板式微型阀
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年8月14日提交的美国临时申请编号62/037,321的权益,其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
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
一般而言,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。
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。
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。
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,这样做能够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
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,其具有表面、设置在所述表面内的凹入区域、设置在所述凹入区域内的流体端口,和绕所述流体端口延伸的密封结构。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表面,所述非可动部分具有贯穿其中形成的第一和第二开口。所述可动部分形成在所述第一开口内并且具有轴线,并且可动部分限定了由形成在第二开口中的旋绕弹簧连接到非可动部分的可移动构件。可移动构件在第一开口内的打开位置与关闭位置之间是滑动地并且轴向地可移动的,在所述关闭位置中,可移动构件与所述密封结构协作以防止通过流体端口的流体连通,在所述打开位置中,可移动构件不与所述密封结构的至少一部分协作以防止通过流体端口的流体连通。
当针对附图阅读时,本发明的许多方面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
图1是一种已知先导式板式微型阀的分解透视图。
图2是图1所示的基板的内表面的平面图。
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。
图4是根据本发明的改进的先导式板式微型阀的分解透视图。
图5是图4所示的基板的内表面的平面图。
图6是图4所示的中间板的第二表面的平面图。
图7是图4所示的盖板的内表面的平面图。
图8是图4所示的盖板的外表面的平面图。
图9是图4所示的改进的先导式板式微型阀的平面图,其示出了所述盖板的外表面。
图10是通过图9的线10-10所取的剖切正视图,其示出了组装好的并且在关闭位置中的图4至图9所示的盖板、中间板和基板。
图11是通过图9的线11-11所取的剖切正视图。
图12是通过图9的线10-10所取的交替剖切正视图,其示出了组装好的并且在打开位置中的图4至图9所示的盖板、中间板和基板。
具体实施方式
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是先导式板式微型阀,类似于在Hunnicutt的美国专利编号8,393,344中公开的微型阀的实施例,其公开内容以其整体并入本文。
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指令端口30、输入端口32、输出端口34、基准入口36和基准出口38。
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。
盖板12的内表面20的结构示于图1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,和连接所述第一与第二凹入区域44与46的两个反馈槽47。第一、第二和第三压力均衡槽(分别是48、50和52)形成在第一凹入区域44内的内表面20上。
基板16的内表面26的结构示于图2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,和连接所述第一与第二凹入区域54和56的两个反馈槽57。指令端口30、输入端口32、输出端口34、基准入口36和基准出口38形成在第一凹入区域54内的内表面26上。
中间板14的结构详细地示于图1中。如其中所示,较宽并且优选是矩形的板开口60以及相邻并且也优选是矩形的弹簧开口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。
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。
中间板14还包括可移动构件或板68,其在板开口60的第一端64与第二端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(如图1所示)与邻近板开口60的第一端64的第二位置(未示出)之间是可移动的。
可移动板68大致是矩形的,并且具有最靠近板开口60的第一端64布置的第一或指令端68a。可移动板68具有最靠近板开口60的第二端66布置的第二或基准端68b。
可移动板68具有贯穿其中形成的第一和第二流体开口70和72。压力平衡端口74和76也贯穿可移动板68而形成。
中间板14还包括旋绕弹簧78,其布置在弹簧开口62中。旋绕弹簧78将中间板14的非可动部分42可动地连接到可移动板68,并优选地将可移动板68偏压到第一位置。旋绕弹簧78还将可移动板68保持在板开口60中。
如在图3中最好地示出的,第一相对小的空间S1限定在设置于盖板12的内表面20上的第一凹入区域44与可移动板68的邻近第一表面22(在观看图3时的下表面)之间。此第一相对小的空间S1的厚度常规上一直是约3μm,以防止通过微型阀10的过多泄漏。
类似地,第二相对小的空间S2限定在设置于基板16的内表面26上的第一凹入区域54与可移动板68的邻近第二表面24(在观看图3时的上表面)之间。此第二相对小的空间S2的厚度常规上一直是约3μm,以防止通过微型阀1的过多泄漏。
为了最小化通过图1至图3中所示的传统微型阀设备10的泄漏,所期望的是相对小的空间S1和S2的厚度尽可能地小。然而,由于这些相对小的空间S1和S2的厚度不仅相对较小,而且在可移动板68的整个表面区域上是恒定的,因而包含在通过这样的相对小的空间S1和S2泄漏的流体中的一个或多个颗粒(未示出)卡在其间的可能性增加。换句话说,颗粒可能或者卡在(1)设置在盖板12的内表面20上的第一凹入区域44与可移动板68的邻近第一表面22之间,或者卡在(2)设置在基板16的内表面26上的第一凹入区域54与可移动板68的邻近第二表面24之间。
图4至图12示出了一种总体表示为100的改进微型阀的一部分,其根据本发明第一实施例最小化了这种不期望堵塞的可能性。所示微型阀100是先导式板式微型阀,其包括在下面详细描述的改进密封结构。
如图4所示,微型阀100包括盖板102、中间板103和基板104。盖板102具有外表面105和内表面106。盖板102还具有贯穿其中形成的第一反馈端口112和压力出口114。中间板103具有第一表面107和第二表面108。基板104具有内表面109和外表面110。基板104还具有贯穿其中形成的第二反馈端口116、压力入口118和控制端口120。
当微型阀100被如图9至图12所示地组装好时,盖板102的内表面106接合中间板103的非可动部分171的第一表面107,而基板104的内表面109接合中间板103的非可动部分171的第二表面108。盖板102、中间板103和基板104可以以任何期望的方式保持在这种朝向中。例如,盖板102和/或基板104的一部分可以通过上述用于粘结微型阀100的组成板的任何方法粘结到中间板103的非可动部分。盖板102、中间板103和基板104可以由任何期望的材料或材料的组合组成,诸如硅、单晶硅和/或类似的材料。
盖板102的内表面106的结构详细地示于图4和7中。如其中所示,盖板102包括设置在其内表面106上的第一凹入区域122、第二凹入区域124和第三凹入区域126。压力出口114贯穿第一凹入区域122形成。压力均衡槽128也形成在第一凹入区域122内的内表面106上。第一反馈端口112贯穿第二凹入区域124形成。
盖板102还包括第一密封结构130,其从第一凹入区域122的底表面延伸,并且完全围绕所述槽128的周边。第二密封结构132也从第一凹入区域122的底表面延伸,并且完全围绕第一凹入区域122的周边。第三密封结构134从第二凹入区域124的底表面延伸,并且完全围绕第一反馈端口112的周边。
如图10所示,在所示实施例中,各密封结构130、132和134是壁,其通常是梯形横截面形状,并且在其顶部具有约70μm的宽度W。可选地,宽度W可以在大约40μm至120μm的范围内。各密封结构130、132和134包括四个直线延伸的壁段,其分别地邻近所述槽128、第二凹入区域124和第一反馈端口112的四个边延伸。然而,密封结构130、132和134可以形成为具有任何期望的横截面形状或形状的组合,并且还可以以任何期望的方式(直线地或其他方式)绕所述槽128、第一凹入区域124和第一反馈端口112延伸。例如,密封结构130、132和134可以基本上如图10和图12所示地形成,但也可以在相邻的直线延伸壁段之间具有圆角,具有一个或多个非直线延伸的壁段,或者是完全非直线的形状。
中间板103的结构详细地示于图4和图6中。如其中所示,较宽的并且优选地是矩形的板开口170,和邻近的并且也优选地是矩形的弹簧开口172形成在中间板103上。弹簧开口172优选地比板开口170窄。板开口170与弹簧开口172彼此流体连通。
板开口170具有第一端174,其与弹簧开口172邻近并且流体连通。板开口170还具有与第一端174相对的第二端176。板开口170的在第一端174与第二端176之间延伸的每个壁具有多个形成于其中的向外延伸的凹部178,其目的将在下面描述。
中间板103还包括可移动构件或板136,其在板开口170的第一与第二端174与176之间布置在板开口170中。板136在第一位置与第二位置之间是可动的,如在图6、10和11中最好地示出的,所述第一位置邻近板开口170的第二端176,如在图12中最好地示出的,所述第二位置邻近板开口170的第一端174。
所述板136大致是矩形的,并具有最靠近板开口170的第一端174布置的第一或指令端136a。所述板136具有最靠近板开口170的第二端176布置的第二或基准端136b。
可移动板136具有贯穿其中形成的第一和第二流体开口140和142。平衡端口144也邻近第一流体流动开口140贯穿可移动板136而形成。
可移动板136还具有限定在其侧壁上的多个突起180,其在它的第一端136a与第二端136b之间延伸。当可移动板136处于第一位置时,各个突起180与形成在板开口170的壁上的凹部178中的相应一个对准。当突起180与凹部178对准时,突起180与凹部178之间的泄漏路径被最小化。突起180足够浅;即,具有最小化的厚度,以便不妨碍可移动板136在板开口170内的行进。但是,当可移动板136在第一位置之外时,可移动板136上的向外延伸的突起180不再与相应的向外延伸的凹部178对准,并且所述突起180更靠近板开口170的壁的非凹陷部分,并相对于所述非凹陷部分具有减小的间隙。
中间板103还包括旋绕弹簧138,其布置在弹簧开口172中。旋绕弹簧138将中间板103的非可动部分171可动地连接到可移动板136,并优选地将可移动板136偏压到第一位置。旋绕弹簧138还将可移动板136保持在板开口170中,在制造过程中简化了中间板103的处理。
基板104的内表面109的结构详细地示于图5中。如其中所示,基板104包括设置在其内表面109上的第一凹入区域146、第二凹入区域148和第三凹入区域150。压力入口118贯穿第一凹入区域146形成,并且第二反馈端口116贯穿第二凹入区域148形成。
基板104还包括第一密封结构152,其从第一凹入区域146的底表面延伸,并且完全围绕压力入口阀口118的周边。第二密封结构154也从第一凹入区域146的底表面延伸,并且完全围绕第一凹入区域146的周边。第三密封结构156从第二凹入区域148的底表面延伸,并且完全围绕第二反馈端口116的周边。
如图10所示,在所示实施例中,各密封结构152、154和156是壁,其通常是梯形横截面形状,并且在其顶部具有约70μm的宽度W。可选地,宽度W可以在大约40μm至120μm的范围内。各密封结构152、154和156包括四个直线延伸的壁段,其分别地邻近压力入口阀口118、第一凹入区域146和第二反馈端口116的四个边延伸。然而,密封结构152、154和156可以形成为具有任何期望的横截面形状或形状的组合,并且还可以以任何期望的方式(直线地或其他方式)绕压力入口阀口118、第一凹入区域146和第二反馈端口116延伸。例如,密封结构152、154和156可以基本上如图10和图11所示地形成,但也可以在相邻的直线延伸壁段之间具有圆角,具有一个或多个非直线延伸的壁段,或者是完全非直线的形状。
第一空间S3限定在基板104的凹入区域146、148和150的底表面与中间板103的可移动板136的第二表面108之间。第二空间S4也限定在盖板102的凹入区域122、124和126的底表面与中间板103的可移动板136的第一表面107之间。第一和第二空间S3和S4的厚度可以是不太可能导致包含在流过第一和第二空间S3和S4的流体中的一个或多个颗粒(未示出)卡在其中的任何期望的值。例如,第一和第二空间S3和S4的厚度可以是大约50μm。
此外,相对小的第三空间S5限定在基板104的密封结构152、154和156的顶表面与中间板103的可移动板136的第二表面108之间,并且在密封结构130、132和134的顶表面与中间板103的可移动板136的第一表面107之间。相对小的第三空间S5的厚度可以是不太可能导致上述过分泄露的任何期望的值。例如,相对小的第三空间S5的厚度可以是大约3μm。
本文所描述的先导式板式微型阀100的操作类似于在Hunnicutt的美国专利编号8,393,344中公开的先导式板式微型阀,其公开内容通过引用以其整体并入本文,其描述了已知的先导式板式微型阀的多个实施例的结构和操作。
在使用过程中,微型阀100可以常规方式操作(或以其它方式),以在第一或关闭位置(在图6、10和11中所示的)与第二或打开位置(在图12中所示的)之间选择性地移动所述可移动板136。当所述可移动板136在所述关闭位置中时,理想的是尽可能少的流体在所述压力入口118与所述压力出口114之间流动。这是通过提供第一密封结构152和第二密封结构132实现的,所述第一密封结构152从第一凹入区域146的底表面延伸并且完全地围绕压力入口阀口118的周边,所述第二密封结构132从第一凹入区域122的底表面延伸,并且完全地围绕所述压力出口114形成于其中的第一凹入区域122的周边。
同样理想的是,尽可能少的流体在用于反馈端口116的压力入口、第一凹入区域146、用于反馈端口112的压力出口、压力均衡槽128与微型阀100的邻近部分之间流动。这是分别通过提供密封结构156、154、134和130实现的。
同时,微型阀100的几何形状抵抗与微型阀100的可移动板136的自由运动的干扰,所述干扰否则可能会由包含在流过其中的流体中的颗粒污染物的存在产生。这是通过提供(1)第一空间S3和(2)第二空间S4实现的,所述第一空间S3在设置于基板104上的第一、第二和第三凹入区域146、148和150与可移动板136和旋绕弹簧138的邻近第二表面108(观看图10至图12时的下表面)之间,而所述第二空间S4在设置于盖板102上的第一、第二和第三凹入区域122、124和126与可移动板136和旋绕弹簧138的邻近第一表面107(观看图10至图12时的上表面)之间。第一和第二空间S3和S4的相对大的厚度被选择,以便防止包含在流过微型阀100的流体中的一个或多个颗粒(未示出)被卡在其间,或者至少最小化可能卡在其间的这样的颗粒的数量。
所示的微型阀100是按比例控制的流通阀,并且可以通过先导阀致动,所述先导阀示意性地在160处示出。先导阀可以是供给指令压力到控制端口120的任何所需阀,诸如微型阀或标准尺寸先导阀。压力入口阀口118和用于反馈端口116的压力入口也与先导阀160流体连通。先导阀160可以与供给源162流体连通,所述供给源诸如泵、蓄能器或者提供加压流体的任何其他设备。
压力出口114和用于反馈端口112的压力出口与目的设备164流体连通,所述目的设备诸如流体储存器、流体蓄能器或HVAC-R系统中的蒸发器的入口。
控制端口120处的流体压力可首先促使可移动板136抵抗旋绕弹簧138的力,但流体进入反馈端口116的压力入口并通过第二流体开口142在可移动板136的背侧上产生流体压力,并均衡了控制端口120中的流体压力。当在控制端口120处的流体压力超过反馈端口116的压力入口中的流体压力,并且超过旋绕弹簧138的力,从而使可移动板136朝打开位置(在观看图10和图12时向左)移动时,微型阀100可以被移动到图12所示的打开位置,其中流体可以流过压力入口118,流过流体流动开口140,并流过压力出口114。
有利地,密封结构130、132、134、152、154和156的组合允许第一和第二反馈端口112和116分别在反馈区域124和148内的定位。这种结构省去了对细长反馈沟槽的需要,所述沟槽诸如在已知的微型阀10中的细长反馈沟槽47和57。此外,密封结构130、132、134、152、154和156的组合以及细长反馈沟槽47和57的消除允许改进的微型阀100的板102、103和104比已知微型阀10中的相应板12、14和16小。组成板102、103和104的减小尺寸还导致在固定板102和104与可动板103之间的减小的接触表面积,进一步简化了制造,并降低了微型阀10的成本。此外,因为微型阀100不包括已知微型阀10的细长反馈沟槽47和57,生产微型阀100的必需步骤的数量相对于已知微型阀10可以减少,从而进一步有助于微型阀100的成本降低。
本发明在图4至图12中所示的板式微型阀100的实施例被封装为流通式构造,其中,所述压力入口118和压力出口114位于微型阀100的相对侧上。然而,将被理解的是,本发明的改进的密封结构可以应用于具有常规U形流通构造的板阀,诸如在Hunnicutt的美国专利编号8,393,344中公开的板阀,其公开内容以其整体并入本文。
本发明的原理和操作模式已经在其优选实施例中进行了描述。然而,应当注意的是,在不脱离其范围的情况下,本发明可以以不同于具体说明和解释的方式实施。

Claims (17)

1.一种微型阀,包括:
第一板,其包括:表面、设置在所述表面内的第一凹入区域、设置在所述第一凹入区域内的第一流体端口,和从第一凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第一流体端口的周边的第一密封结构;设置在所述表面内的第二凹入区域、设置在所述第二凹入区域内的第二流体端口,以及从第一凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第一凹入区域的周边的第二密封结构;以及设置在所述表面内的第三凹入区域,和从所述第二凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第二流体端口的周边的第三密封结构;以及
第二板,其限定非可动部分和可动部分,所述非可动部分的表面抵靠所述第一板的表面,所述非可动部分具有贯穿其中形成的第一和第二开口,所述可动部分形成在所述第一开口内并具有轴线,所述可动部分限定了由形成在所述第二开口中的旋绕弹簧连接到所述非可动部分的可移动构件,所述可移动构件在所述第一开口内的关闭位置与打开位置之间是滑动地并且轴向地可移动的,在所述关闭位置中,所述可移动构件与所述密封结构协作以防止通过所述流体端口的流体连通,在所述打开位置中,所述可移动构件不与所述密封结构的至少一部分协作以防止通过所述流体端口的流体连通。
2.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述微型阀是流通板式微型阀。
3.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述微型阀是先导式板式微型阀。
4.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述微型阀具有U形流通构造。
5.根据权利要求1所述的微型阀,其中,具有第一厚度的第一空间限定在所述可移动构件与所述第一板的第一凹入区域之间,而具有第二厚度的第二空间限定在所述可移动构件与所述第一板的第一密封结构之间,其中,所述第一厚度大于所述第二厚度。
6.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述第二板限定一个平面,并且其中当在所述关闭与打开位置之间运动时,所述可移动构件平行于所述平面运动。
7.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述可移动构件构造为具有贯穿其中形成的流体流动开口的板。
8.一种微型阀,包括:
基板,其包括表面、设置在所述表面内的第一凹入区域、设置在所述第一凹入区域内的第一流体端口,和从第一凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第一流体端口的周边的第一密封结构;以及
盖板,其包括表面、设置在所述表面内的第二凹入区域、设置在所述第二凹入区域内的第二流体端口,和从第一凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第一凹入区域的周边的第二密封结构,
其中,第三流体端口设置在所述基板的表面内的第三凹入区域内,第三密封结构从第二凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第二流体端口的周边,其中,所述盖板还包括设置在所述盖板的表面内的第四凹入区域内的第四流体端口,第四密封结构从第四凹入区域的底表面延伸并完全围绕所述第四流体端口延伸;以及
中间板,其限定非可动部分和可动部分,所述非可动部分的第一表面抵靠所述基板的表面,并且所述非可动部分的第二表面抵靠所述盖板的表面,所述非可动部分具有贯穿其中形成的第一和第二开口,所述可动部分形成在所述第一开口内并具有轴线,所述可动部分限定了由形成在所述第二开口中的旋绕弹簧连接到所述非可动部分的可移动构件,所述可移动构件在所述第一开口内在关闭位置与打开位置之间是滑动地并且轴向地可移动的,在所述关闭位置中,所述可移动构件与所述第一和第二密封结构中的至少一个密封结构协作以防止所述第一与第二流体端口之间的流体连通,在所述打开位置中,所述可移动构件不与所述第一和第二密封结构中的至少一个密封结构的至少一部分协作以防止所述第一与第二流体端口之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述微型阀是流通板式微型阀。
10.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述微型阀是先导式板式微型阀。
11.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述微型阀具有U形流通构造。
12.根据权利要求8所述的微型阀,其中,具有第一厚度的第一空间限定在所述可移动构件与所述基板的凹入区域之间,而具有第二厚度的第二空间限定在所述可移动构件与所述基板的第一密封结构之间,其中,所述第一厚度大于所述第二厚度。
13.根据权利要求12所述的微型阀,其中,具有所述第一厚度的第三空间限定在所述可移动构件与所述盖板的凹入区域之间,而具有所述第二厚度的第四空间限定在所述可移动构件与所述盖板的第二密封结构之间。
14.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述中间板限定一个平面,并且其中,当在所述关闭与打开位置之间运动时,所述可移动构件平行于所述平面运动。
15.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述可移动构件构造为具有贯穿其中形成的流体流动开口的板。
16.根据权利要求8所述的微型阀,还包括从第一和第三凹入区域中的一个凹入区域的底表面延伸的并完全围绕所述第一和第三凹入区域中的一个凹入区域的周边的第五密封结构。
17.根据权利要求16所述的微型阀,其中,还包括从第二和第四凹入区域中的一个凹入区域的底表面延伸的并完全围绕所述第二和第四凹入区域中的一个凹入区域的周边的第六密封结构。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9488293B2 (en) * 2014-08-14 2016-11-08 Dunan Microstaq, Inc. On-off microvalve with improved sealing mechanism
US10094490B2 (en) * 2015-06-16 2018-10-09 Dunan Microstaq, Inc. Microvalve having contamination resistant features

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902419A (zh) * 2003-11-24 2007-01-24 铝微有限公司 适于控制变容量压缩机的微阀装置
CN101675280A (zh) * 2007-03-30 2010-03-17 麦克罗斯塔克公司 先导式微型滑阀
CN102171134A (zh) * 2008-08-12 2011-08-31 麦克罗斯塔克公司 具有改进的流体选定路线的微型阀装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4041579A1 (de) * 1990-12-22 1992-06-25 Bosch Gmbh Robert Mikroventil
AU5905499A (en) * 1998-09-03 2000-03-27 Lucas Novasensor Proportional micromechanical device
US7011378B2 (en) * 1998-09-03 2006-03-14 Ge Novasensor, Inc. Proportional micromechanical valve
US6540203B1 (en) * 1999-03-22 2003-04-01 Kelsey-Hayes Company Pilot operated microvalve device
US6227808B1 (en) * 1999-07-15 2001-05-08 Hydroair A Unit Of Itt Industries Spa pressure sensing system capable of entrapment detection
US6494804B1 (en) * 2000-06-20 2002-12-17 Kelsey-Hayes Company Microvalve for electronically controlled transmission
EP1694990A4 (en) * 2003-11-24 2009-12-09 Microstaq Inc MICRO-VALVE DEVICE FOR CONTROLLING A VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR
US8011388B2 (en) * 2003-11-24 2011-09-06 Microstaq, INC Thermally actuated microvalve with multiple fluid ports
US7438030B1 (en) * 2005-08-26 2008-10-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Actuator operated microvalves
CN102164846B (zh) 2008-08-09 2016-03-30 盾安美斯泰克公司(美国) 改进的微型阀装置
US8136616B2 (en) 2008-11-17 2012-03-20 Ford Global Technologies, Llc Oil control valve degradation detection and cleaning strategy
US9140613B2 (en) 2012-03-16 2015-09-22 Zhejiang Dunan Hetian Metal Co., Ltd. Superheat sensor
CN104235497B (zh) * 2013-06-24 2018-11-30 浙江盾安禾田金属有限公司 具有改进的空气清除能力的微阀
CN104329484B (zh) 2013-06-24 2018-11-30 浙江盾安禾田金属有限公司 具有增强的抗污性的微型阀
GB2517166B (en) 2013-08-13 2018-05-02 Ford Global Tech Llc A method and system of cleaning a control valve
US9551435B2 (en) 2014-06-05 2017-01-24 Dunan Microstaq, Inc. Method of preventing clogging in a microvalve
US9488293B2 (en) * 2014-08-14 2016-11-08 Dunan Microstaq, Inc. On-off microvalve with improved sealing mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902419A (zh) * 2003-11-24 2007-01-24 铝微有限公司 适于控制变容量压缩机的微阀装置
CN101675280A (zh) * 2007-03-30 2010-03-17 麦克罗斯塔克公司 先导式微型滑阀
CN102171134A (zh) * 2008-08-12 2011-08-31 麦克罗斯塔克公司 具有改进的流体选定路线的微型阀装置

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