CN2863156Y - 液体计量阀组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型液体计量阀组件包括阀轴、具有取样管道的定阀片、具有进样管道和排样管道的动阀片、转动驱动电机、转环传动件及用于在进样位置和取样位置定位动阀片的定位机构，该定阀片安装在该阀轴上并固定设置，该动阀片安装在该阀轴上并可相对该定阀片转动，且该动阀片与该定阀片紧贴，转动驱动电机传动该转环传动件，动阀片上设有第一滑块，该第一滑块的两侧均设有第一弹性件，各第一弹性件的两端均分别连接该转环传动件和第一滑块。该组件通过电机驱动且元件少，所以结构简单；而且通过弹性件的设置，实现了电机对动阀片的柔性传动，从而确保了动阀片的高精度定位。

Description

液体计量阀组件

【技术领域】

本实用新型是关于一种应用于血细胞分析领域中的液体计量阀。

【背景技术】

液体计量阀是目前国外医疗仪器中普遍采用的一种的流体计量装置，其主要由两片或三片同轴安装在阀轴上的阀片组成，相邻两个阀片之间依靠一定的轴向外力压紧，且其中至少有一个阀片可绕该阀轴转动(可以绕阀轴转动的阀片称之为动阀片，固定不动的阀片称之为定阀片)，且相邻阀片的邻接面之间在上述轴向压紧力作用下能达到液体动密封要求，其主要原理是采用组合式流道，以定长定截面(即定容积)的管道来直接、准确的截取和计量流体，并通过对液路的控制以机械动作转动动阀片以改变组合流道的组成来完成进样、取样及管内清洗过程。该液体计量阀的工作原理如下：进样时，设于动阀片上的进样管道与设于定阀片上的定量管道对齐，流体经过进样管道流入并充满定量管道，然后定阀片固定不动，而动阀片转动，依靠定位机构使动阀片定位，此时，原组合流道的组成打破，组成新的流道，在该位置排样管道与定量管道对齐，将定阀片的取定量管道中所截取的定体积的流体排出到检验容器内，同时将进样管道中截取后多余的起贯通作用的样品排除并冲洗干净。

从上述工作原理中可以看出，为达到精确取样的目的，除了阀片上的管道的尺寸和位置精度有很高的要求之外，对动阀片的定位精度也有很高的要求，当两个或两个以上阀片在因制造原因或动阀片在转动过程中的定位精度原因使得对应各孔的中心有偏差时，有可能使得因定量管道中充不满样品而影响计量阀对液体体积的计量精度，同时，也可能会使得密封面上粘有样品而因动阀片的往复转动带到下一个样品中，引起前后样品之间的交叉污染(如流体为血样时)。同时，密封面上的清洗工作也非常重要，不然有可能因为样品或稀释液渗透到阀体密封面以外引起结晶而使得动阀片的阻力太大，出现主动件带不动阀片的情况，同时样品还有可能因同样的原因而渗透到阀轴上而引起其腐蚀。

现有的对于动阀片的驱动比较常见的是采用气缸驱动方式，这种驱动方式需要众多气动元件的支持，主要依靠气缸和气动装置的特性实现精确定位，但气动系统需要众多的气动元件和管道，占有空间大，给仪器的设计、安装和维修带来很大不便，给系统的控制也会带来较高的要求，给系统方案的选择会带来不灵活性；也有的机构采用直流电机驱动的方式，在这种驱动方式中，电机连续回转，用一套很复杂的带缓冲装置的曲柄滑块机构带动一个偏心轮，依靠偏心轮推动与动阀片转轴刚性连接的拨轮，并籍此驱动动阀片，这种机构依靠各部分零件的结构尺寸确定动阀片的角位移，由于这个机构中精度要求很高的零件较多，且因尺寸链很长，对动阀片定位的精确性有一定影响。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种结构简单且能确保动阀片精确定位的液体计量阀组件。

本实用新型的目的是这样实现的：该液体计量阀组件包括阀轴、具有定量管道的定阀片、具有进样管道和排样管道的动阀片、转动驱动电机、转环传动件及用于在进样位置和取样位置定位动阀片的定位机构，该定阀片安装在该阀轴上并固定设置，该动阀片安装在该阀轴上并可相对该定阀片转动，且该动阀片与该定阀片紧贴，转动驱动电机传动该转环传动件转动，动阀片上设有第一滑块，该第一滑块的两侧均设有第一弹性件，各第一弹性件的两端均分别连接该转环传动件和第一滑块。

所述的动阀片上还设有第二滑块，该第二滑块的两侧均设有第二弹性件，各第二弹性件的两端均分别连接转环传动件和第二滑块。

所述的第一、第二滑块关于阀轴的轴线对称。

所述的定位机构包括设于动阀片上的限位槽及设于定阀片上的限位销，该限位槽具有第一、第二限位面，该限位销伸入该限位槽中并位于第一、第二限位面之间。

所述的转动驱动电机为步进电机，转环传动件固套在该电机的电机轴上。

所述的电机轴与阀轴分离设置并同轴线。

所述的定阀片有两个，其分别位于动阀片两侧并夹紧该动阀片。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：该组件通过电机驱动且元件少，所以结构简单；由于转动驱动电机对动阀片的传动是采用一种柔性的方式，动阀片的小运动区间在动力件的大运动区间中可以任意截取，忽略了中间过程，属于一种模糊传动方式，故对传动链中各零部件的精度及电机的精度等要求无须很高，要求的仅仅是阀体本身的加工精度，忽略了阀体之外附加装置的精度要求，从而降低了整个组件的加工成本、减小了生产装配过程中的操作难度、减少了废品率并确保了动阀片的高精度定位。

【附图说明】

图1及图2分别是液体将计量阀组件进样和取样时的原理示意图。

图3是本实用新型液体计量阀组件的结构示意图。

图4是图3沿A-A方向的剖面图。

图5至图8表示本实用新型液体计量阀组件进样过程的结构示意图。

图9至图12表示本实用新型液体计量阀组件取样过程的结构示意图。

图13是本实用新型液体计量阀组件第二具体实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图4，本实用新型液体计量阀组件包括步进电机1、机架2、转环传动件3及阀体4。该步进电机1用于提供动力，其固定安装在机架2上，并依靠其电机轴11带动转环传动件3同步转动。该转环传动件3通过轴承31在机架2上定位，且其与步进电机1的电机轴11同轴线。该阀体4包括同轴线的阀轴41、定阀片42及动阀片43，该定阀片42具有用于进行流体准确截取的取样管道421，其安装在阀轴41上并通过螺栓固定在机架2上，该动阀片43具有在圆周上错开一定角度的进样管道431和排样管道432，其安装在阀轴41上并可相对定阀片42转动，且该动阀片43与定阀片42并排设置并紧贴，该动阀片43与定阀片42相互贴合的面摩擦接触以实现两者之间的密封，该相互贴合的面称为密封面44。阀体4与转环传动件3的同心度在生产装配时靠工装保证，将两者分开定位是为了确保两者之间的间隙，以减小摩擦力，即减小电机在传动过程中因转环传动件之间的摩擦而引起的力矩损失。本实施方式中，该阀轴41与电机的电机轴11分离设置并同轴线。

该动阀片43上设置有第一、第二滑块433、434，该第一、第二滑块433、434关于阀轴41的轴线对称。该第一滑块433的两侧均设有第一弹性件5，该第一弹性件5的一端均固定在转环传动件3上，其另一端均固定在第一滑块433上。该第二滑块434的两侧均设有第二弹性件6，该第二弹性件6的一端均固定在转环传动件3上，其另一端均固定在第二滑块434上。该动阀片43上还设有限位槽435，该限位槽435具有第一、第二限位面436、437，该定阀片42上设有沿阀轴41的轴向向动阀片43凸伸的限位销422，该限位销422伸入该限位槽435中并位于第一、第二限位面436、437之间，当该第一限位面436与限位销422接触时，该动阀片43处于进样位置，当该第二限位面437与限位销422接触时，该动阀片43处于取样位置。转环传动件3依靠第一、第二弹性件5、6变形产生的弹力不同步地带着动阀片43(动阀片相对转环传动件的转动滞后一个角位移，这个角位移允许为一个变数)绕阀轴41沿阀体的密封面作圆周转动，从而完成进样和取样过程。本实施方式中，该第一、第二弹性件5、6为拉簧或压簧。另外，可在定阀片上设置限位槽，而在动阀片上设置限位销，且该限位销置于该限位槽中，同样可以起到对动阀片进样和取样位置的限位。

请参阅图4，在初始安装位置时，动阀片43上的第一、第二滑块433、434两侧的弹簧5、6的压缩高度相等，动阀片43没有受到外力矩作用而处于平衡状态，而当转环传动件3在步进电机1的传动下开始转动时，由于动阀片和定阀片密封面之间静摩擦力矩的存在，动阀片仍呈静止状态，转环传动件3与动阀片43之间沿周向产生一个角位移，各滑块两侧弹簧的压缩高度之差开始变化，一侧弹簧的压缩量增大，而另外一侧的压缩量减小，即滑块两侧弹簧所产生的压力差值逐渐增大，当该压力差相对于阀轴对动阀片产生的转矩(两组弹簧因转环传动件与动阀片的相对运动而产生的对动阀片的转矩之和)大于阀体之间密封面上的最大静摩擦力矩时，动阀片开始转动(相对于转环传动件有一个滞后角)，直至动阀片43的限位槽的第一或第二限位面碰到定阀片上的限位销422后，动阀片43停止转动，此时由于转环传动件3与动阀片43上的滑块之间为弹簧连接，转环传动件将继续随步进电机向前转动，直至电机走完初始的设置步数(亦有可能丢步，但不影响液体计量阀性能)，此时动阀片处于过压静止状态，位于滑块两侧的弹簧在该滑块上的转矩在过压位置应远大于动、定阀片密封面44间的最大静摩擦力矩(约为最大静摩擦力矩的4～5倍)，以确保动阀片转动到位。这样既解决了可能因电机丢步而引起的取样管道错位，又有效地避免了电机因遇到刚性阻力而发热抖动的问题。

该液体计量阀组件的工作过程如下：

请参阅图5，在位置1，转环传动件3开始随步进电机1作顺时针转动，此时由于阀体的密封面44上静摩擦力的存在，动阀片43不转动，到达图5所示位置后，第一、第二滑块433、434两侧的弹簧5、6压力差在动阀片上产生的转矩等于动、定阀片之间的最大静摩擦力矩，此时动阀片处于临界转动状态，此时转环传动件的转过角度可称为初始转角(也是动阀片相对于转环传动件的转动滞后角)，初始转角对于不同的液体计量阀个体或相同液体计量阀个体的不同使用阶段可以是一个变值。

请参阅图6，在位置2，转环传动件3继续转动，跨过动阀片43的临界转动位置，第一、第二滑块433、434两侧的弹簧压力差在动阀片43上产生的转矩大于动、定阀片43、42之间的最大静摩擦力矩，此时动阀片43开始转动，直至动阀片43上的限位槽435上的第一限位面436碰到固定在定阀片42上的限位销422后，动阀片43停止转动，此时动阀片43上的进样管道431与定阀片42上的取样管道421在密封面上的开口对齐(如图1所示)，以确保取样体积的精确性。

请参阅图7，在位置3，因为步进电机1的角位移设置值大于动阀片43的最大转角(该最大转角由限位面和限位销之间的相对位置确定)，故转环传动件还继续随着步进电机往前转动，动阀片43被限位后静止不动，此时作用在动阀片滑块两侧的弹簧压力差继续增大，即转动力矩逐渐增大，直至步进电机走完初始的设置步数，此时动阀片处于过压静止状态，这是为了防止因为某种原因液体计量阀的阀体间最大静摩擦力矩偏大或电机丢步而使得动阀片转不到位的情况(即限位面碰不到限位销)。

请参阅图8，在位置4，电机掉电，加在转环传动件3上的外力矩消失，动阀片43仍然静止不动，转环传动件3在弹簧弹力的作用下回到动阀片在位置3时的平衡位置，即滑块两侧弹簧的压缩高度相同，液体计量阀在位置3完成进样过程。

请参阅图9至图12，其表示阀体的取样过程，其具有位置5至位置8。阀体完成进样过程后，定量管道及进样管道内充满所取的流体样本，然后电机往逆时针方向转动，位置5至位置8是进样过程(即位置1至位置4)的逆过程，最终将动阀片限位槽中的第二限位面与限位销接触(位置7，如图11所示)，此时动阀片处于反向过压状态，动阀片43上的排样管道432与定阀片42上定量管道421端口对齐(如图2所示)，然后电机掉电，转环传动件3在弹力的作用下回到动阀片43在位置8时的平衡位置(如图12所示)，即滑块两侧弹簧的压缩高度相同，液体计量阀在该位置完成取样过程。组合流道的冲洗与取样同时完成。

请参阅图13，该液体计量阀结构的阀体也可采用三片式结构，即动阀片7的左右两侧均设有定阀片8、9，且该两定阀片8、9夹紧该动阀片7的两侧，即动阀片8两侧的密封面均与同侧定阀片8、9的密封面摩擦接触，其具体的结构和工作原理如第一实施方式所述，在此不再赘述。在该实施方式中，设于动阀片7上的管道10作为定量管道，实现对流体的准确截取。

本实用新型中，通过转环传动件和动阀片之间第一、第二弹性件的设置，形成了一个弹簧过压定位机构，从而消除了步进电机定位精度难以精确控制的缺陷。

Claims (7)

1.一种液体计量阀组件，包括阀轴、具有定量管道的定阀片、具有进样管道和排样管道的动阀片、转动驱动电机及用于在进样位置和取样位置定位动阀片的定位机构，该定阀片安装在该阀轴上并固定设置，该动阀片安装在该阀轴上并可相对该定阀片转动，且该动阀片与该定阀片紧贴，其特征在于：该组件还包括转环传动件，转动驱动电机传动该转环传动件转动，动阀片上设有第一滑块，该第一滑块的两侧均设有第一弹性件，各第一弹性件的两端均分别连接该转环传动件和第一滑块。

2.如权利要求1所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的动阀片上还设有第二滑块，该第二滑块的两侧均设有第二弹性件，各第二弹性件的两端均分别连接转环传动件和第二滑块。

3.如权利要求2所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的第一、第二滑块关于阀轴的轴线对称。

4.如权利要求1所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的定位机构包括设于动、定阀片之一上的限位槽及设于另一上的限位销，该限位槽具有第一、第二限位面，该限位销伸入该限位槽中并位于第一、第二限位面之间。

5.如权利要求1所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的转动驱动电机为步进电机，转环传动件固套在该电机的电机轴上。

6.如权利要求5所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的电机轴与阀轴分离设置并同轴线。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的液体计量阀组件，其特征在于：所述的定阀片有两个，其分别位于动阀片两侧并夹紧该动阀片。

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