CN110159822B - 一种控制微流控管路通断的换向阀及其换向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制微流控管路通断的换向阀及其换向方法，换向阀包括一对竖直推杆，竖向推杆依靠丝杆步进电机推进。横向推杆顶端开有安装孔，用于和竖向推杆配合。管路通过的壳体上部有弹片板，其不同位置安装有不同组合的弹片，通过按压的形式产生管路不同闭合的结果，弹片尾部与上述弹片板固连，自然状态下处于弹开状态，上述弹片板以上有夹板，二者两侧均开有凹槽作为上述横向推杆运动的轨道，横向推杆通过夹板轨道以及和竖向推杆的配合限定位置和运动方向，运动的初始位置和截止位置设有斜坡实现推杆返程，丝杆步进电机顺时针运动和逆时针运动的时间决定了管路通断的时间。
Description
技术领域
本发明涉及管路换向阀领域，具体是一种微流控管路换向阀及其换向方法。
背景技术
现有的管路换向阀主要分为两种：开关手动阀和电磁换向阀，两种类型的换向阀虽然形式多样，但基本都是控制两到三条管路中的液体流向或通断。使用手动阀时，操作者只能通过手动方式控制简单液路，电磁换向阀虽然可自动化工作，但是体积较大，这对于采用微流控技术的仪器，特别是掌上式的仪器来说尺寸十分受限，甚至无法采用现有的换向阀。现有电磁换向阀的使用成本也较高，所以如何在解决自动化的换向控制基础之上又能减小换向阀的尺寸，降低制造的成本，使换向阀利用在更广泛的技术领域之中显得尤为重要。
在一些医疗器械中，样品液和其他混合液的管路较多且流动方向存在规律，往往需要较多的换向阀或采用换向系统，丝杆步进电机推进的纯机械式换向阀不仅需要将自身的尺寸很大程度的降低，而且要满足控制多条管路的需求，同时制造成本也许降低，对整体仪器的强度设计以及换向结构的设计有很高的要求。
发明内容
技术目的：本发明提出了一种纯机械式换向阀的设计方案，利用了现有换向阀通过按压或推进的方式阻断和打开不同管路的换向原理，将电磁吸合的结构省去并以弹片按压的方式代替，推杆前进借助于丝杆的转动，工作精度可达到要求。改变壳体部分设供管路通过的通道数量和弹片板对应的弹片组合，可实现多管路不同组合换向的设计，由于采用纯机械式的结构设计，尺寸可供改变的范围大，且换向阀本身具有通用性。
技术方案：为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种控制微流控管路通断的换向阀，包括：
壳体，壳体内部设有流路通道，壳体上表面设有与所述流路通道相连通的孔；
弹片板，设置在壳体上部，弹片板设有倾斜向上设置的弹片，弹片尾部与上述弹片板固连，自然状态下处于弹开状态，每个弹片上设有堵头，所述堵头位置与壳体表面上的所述孔的位置相对应；
夹板，设置在所述弹片板上部，用于将弹片板和壳体相固定；
斜坡板，设置在夹板上部，斜坡板上设有向下倾斜设置的下斜坡导向面；所述弹片板上设有向上倾斜设置的上斜坡导向面；
封盖，设置在斜坡板上部，用于将整个装置的顶部封盖；
丝杆传动机构，包括电机、连接在电机转轴上的丝杆、以及与所述丝杆传动连接的移动副，所述移动副上固定连接有竖向推杆，竖向推杆上套接有横向推杆，所述横向推杆位于所述弹片板和夹板之间；
所述夹板上开有供所述横向推杆穿过的通孔。
壳体中部设有用于容纳丝杆并为竖向推杆的运动提供空间的凹槽，所述凹槽两侧的壳体内对称设有所述流路通道。
所述横向推杆的端部设有凸起于横向推杆杆径表面的凸起部分，所述弹片板和壳体上设有与所述凸起部分相配合的直线导轨槽，所述直线导轨槽的设置方向与所述移动副的移动方向一致。
所述封盖底部设有用于容纳斜坡板的凹槽，斜坡板与封盖之间胶粘固定连接。
一种基于所述控制微流控管路通断的换向阀的换向方法，横向推杆与竖向推杆装配，装配后横向推杆与竖向推杆之间可相对移动，横向推杆在丝杆传动机构驱动下沿弹片板两侧导轨槽进行前、后来回运动，当经过弹片板上处于向上弹起状态的弹片时，横向推杆将弹片压下，于是弹片上的堵头进入下方位于壳体上面的孔，孔的位置即为壳体内管路经过的通道，堵头的下压使得管路阻断，无弹片的位置管路畅通，形成管路通断的组合；
当系统运行的要求发生变化，需要通断其他的管路时，丝杆根据指令再次旋进一定的距离使横向推杆达到下一个弹片板位置，对应有另外一种弹片组合形成新的通断工作模式；
当横向推杆移动到弹性板上所述上斜坡导向面处时，横向推杆在上斜坡导向面的导向下逐渐向上移动，并穿过夹板上的通孔进入夹板上方，通过丝杆反向旋转，横向推杆在斜坡板底部的下斜坡导向面的导向下逐渐向下移动，返程运动时横向推杆与各个弹片不接触，直至横向推杆在下斜坡导向面的导向下移动并穿过夹板上的通孔进入夹板下方，再次回到弹片板上的初始位置。
通过改变所述弹片板上弹片的位置，实现对液路通断组合的变化。
有益效果：本发明利用了纯机械式的换向设计，扩大了控制的管路数量并且增加了换向的组合，降低了整个换向阀的极限尺寸，可供更大范围的技术领域内使用。使用过程中根据不同的需求可对电机进行调整或者更换弹片板对换向阀的工作模式进行灵活切换，整体器件的制造成本也得到了降低。
附图说明
图1为本发明换向阀的装配图。
图2为本发明换向阀的主体部分图。
图3为本发明换向阀的零部件组合图。
其中，1、壳体；2、弹片板；3、夹板；4、斜坡板；5、封盖；6、丝杆；7、竖向推杆；8、横向推杆；9、电机壳；2-1、堵头；2-2、上斜坡导向面；4-1、下斜坡导向面。
图4为本发明换向阀的工作模式图。
图5为本发明夹板的结构示意图；
其中，3-1、直线导轨槽；3-2、通孔。
具体实施方式
图1所示，本发明的一种控制多管道换向的推压式换向阀，由换向阀壳体部分，封盖部分，推杆，内部夹板，弹片板，斜坡板，电机盒以及丝杆步进电机组成：
图2所示，横向推杆与竖向推杆装配，横向推杆沿弹片板两侧轨道借助丝杆旋进的里向外运动，经过弹片板上处于弹片状态的弹片，横向推杆将弹片压下，于是弹片进入下方位于壳体上面的孔，孔的位置即为壳体内管路经过的通道，弹片的下压使得管路阻断，无弹片的位置管路畅通，形成管路通断的组合，对称分布的两个横向推杆一起运动增大了壳体的宽度，可供更多管路经过。当系统运行的要求发生变化，需要通断其他的管路时，丝杆根据指令再次旋进一定的距离使横向推杆达到下一个弹片板位置，对应有另外一种弹片组合形成新的通断工作模式。
图3所示，弹片板的外侧有斜坡设置，同时上方的夹板一端对应有通孔，所述通孔为矩形，矩形通孔使横向推杆可由此进入夹板上方运动，通过丝杆反向旋转，横向推杆可做返程运动且与各个弹片不相接触，最终通过夹板另一端的通孔和上方与封盖胶连的斜坡板再次回到弹片板上的初始位置。
横向推杆运动空间的设计体现在夹板的设计上，夹板两侧开有直线导轨槽作为横向推杆的运动轨道，同时自身与封盖和弹片板的接合都保证了留有足够的间隔距离（稍大于横向推杆直径）。
图4显示了当壳体内经过三条管路时，根据某液路系统设计的弹片板形状以及工作的模式
| A | B | C | |
| 初始位置 | 开 | 开 | 开 |
| 位置一 | 闭 | 开 | 开 |
| 位置二 | 开 | 闭 | 闭 |
| 位置三 | 闭 | 开 | 闭 |
| 位置四 | 开 | 闭 | 闭 |
| 位置五 | 闭 | 开 | 开 |
| 位置六 | 开 | 开 | 开 |
| 截至位置 | 开 | 开 | 开 |
横向推杆的运行速度可根据电机的转速决定，弹片板上与弹片一般是固连不可拆卸，因此更具目前市场上所具有的液路系统需求可设计不同类型的弹片板来满足系统工作的需求，使整体工作效率得到提升，使工作成本进一步提升。
Claims (6)
1.一种控制微流控管路通断的换向阀，其特征在于，包括：
壳体，壳体内部设有流路通道，壳体上表面设有与所述流路通道相连通的孔；
弹片板，设置在壳体上部，弹片板设有倾斜向上设置的弹片，弹片尾部与上述弹片板固连，自然状态下处于弹开状态，每个弹片上设有堵头，所述堵头位置与壳体表面上的所述孔的位置相对应；
夹板，设置在所述弹片板上部，用于将弹片板和壳体相固定；
斜坡板，设置在夹板上部，斜坡板上设有向下倾斜设置的下斜坡导向面；所述弹片板上设有向上倾斜设置的上斜坡导向面；
封盖，设置在斜坡板上部，用于将整个装置的顶部封盖；
丝杆传动机构，包括电机、连接在电机转轴上的丝杆、以及与所述丝杆传动连接的移动副，所述移动副上固定连接有竖向推杆，竖向推杆上套接有横向推杆，所述横向推杆位于所述弹片板和夹板之间；
所述夹板上开有供所述横向推杆穿过的通孔。
2.根据权利要求1所述的控制微流控管路通断的换向阀，其特征在于，壳体中部设有用于容纳丝杆并为竖向推杆的运动提供空间的凹槽，所述凹槽两侧的壳体内对称设有所述流路通道。
3.根据权利要求1所述的控制微流控管路通断的换向阀，其特征在于，所述横向推杆的端部设有凸起于横向推杆杆径表面的凸起部分，所述弹片板、夹板以及壳体上分别设有与所述凸起部分相配合的直线导轨槽，所述直线导轨槽的设置方向与所述移动副的移动方向一致。
4.根据权利要求1所述的控制微流控管路通断的换向阀，其特征在于，所述封盖底部设有用于容纳斜坡板的凹槽，斜坡板与封盖之间胶粘固定连接。
5.一种基于权利要求1~4中任一所述控制微流控管路通断的换向阀的换向方法，其特征在于，横向推杆与竖向推杆装配，装配后横向推杆与竖向推杆之间可相对移动，横向推杆在丝杆传动机构驱动下沿弹片板两侧导轨槽进行一个方向运动，当经过弹片板上处于向上弹起状态的弹片时，横向推杆将弹片压下，于是弹片上的堵头进入下方位于壳体上面的孔，孔的位置即为壳体内管路经过的通道，堵头的下压使得管路阻断，无弹片的位置管路畅通，形成管路通断的组合；
当系统运行的要求发生变化，需要通断其他的管路时，丝杆根据指令再次旋进一定的距离使横向推杆达到下一个弹片板位置，对应有另外一种弹片组合形成新的通断工作模式；
当横向推杆移动到弹性板上所述上斜坡导向面处时，横向推杆在上斜坡导向面的导向下逐渐向上移动，并穿过夹板上的通孔进入夹板上方，通过丝杆反向旋转，横向推杆在斜坡板底部的下斜坡导向面的导向下逐渐向下移动，返程运动时横向推杆与各个弹片不接触，直至横向推杆在下斜坡导向面的导向下移动并穿过夹板上的通孔进入夹板下方，再次回到弹片板上的初始位置。
6.根据权利要求5所述控制微流控管路通断的换向阀的换向方法，其特征在于，通过改变所述弹片板上弹片的位置，实现对液路通断组合的变化。
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