DK173129B1 - Koblings-mikroelektroventil med en enkelt membran - Google Patents

Description

DK 173129 B1

Opfindelsen angår en koblings-mikroelektroventil beregnet til brug med et fluidum af vilkårlig art, navnlig aggressive eller forurenede væsker. Den angår navnlig en mikroelektroventil med vippearm og en enkelt 5 membran.

Der kendes mikroelektroventiler, der har to fleksible membraner af plastmateriale som en elektromagnet kan deformere, når man ønsker at lukke visse åbninger og åbne andre åbninger. Sådanne ventiler kan 10 imidlertid udvise ulemper, idet det er vanskeligt at få dem indstillet på grund af de mange bestanddele, der indgår i deres konstruktion. DK-patentansøgningen nr.

97/88 omhandler en mikroelektroventil beregnet til at afhjælpe disse ulemper, hvilken to-vejsventil har et 15 ventilhus udformet med en fordybning forbundet med et fluidindløb og et fluidudløb, samt et bevægeligt organ, der virker som lukkeorgan for indløbet eller udløbet og som aktiveres af kernen i en elektromagnet. I denne mikroelektroventil udgøres det bevægelige organ af en 20 membran, der har en orienteret deformation og som ved hjælp af en vippearm presses mod en af de porte, der skal lukkes, idet vippearmen bringes til at vippe bort fra en af sine hvilestillinger svarende til en hvilken som helst af sine to lukkepositioner for membranen, ved 25 hjælp af et styreorgan, der langs ventilhuset bevæges ved hjælp af kernen i en elektromagnet.

Hensigtsmæssigt udgøres dette styreorgan af en glider, der er forskydelig i ventilhuset, hvilen glider er opstillet i en brønd eller boring, som er udformet i 30 ventilhuset langs dettes akse. Den ene ende af boringen munder ud i den ene ende af huset, medens en central del af glideren er udformet med en åbning indrettet til at komme i indgreb med en stav, der er ud i ét med vip- 2 DK 173129 B1 > pearmen. DK-patentansøgning nr. 97/88 beskriver en fo-retrukken udførelsesform, hvor vippearmen er tag-formet med en fortrinsvis tilspidsende flade, som en fjeder presser imod en tilsvarende flade af lukkemembranen for 5 at presse den mod mindst én port, medens en hosliggende port holdes fri. Membranen, der således har forbindelse med vippearmens bevægelse, kan vippe om en akse, idet der til dette formål findes en kugle, der er beliggende i et sæde i ventilhuset og tjener til centrering af mem-10 branen.

For at begrænse antallet af bestanddele og gøre samlearbejdet enklere er det blevet foreslået direkte at støbe den med porte udformede part sammen med kuglen, samt også at udforme membranen ud i ét med vippe-15 armen.

De af ansøgeren foretagne forsøg i dette område har ført til udformning af en elektroventil af dem i DK-ansøgning nr. 97/88 angivne art, men forenklet med hensyn til miniaturiseringen, den nemme fabrikation og 20 nøjagtigheden.

Opfindelsen angår følgelig en mikroelektroventil til omstilling mellem mindst to stillinger, og som omfatter et ventilhus, som via en fordybning er forbundet med fluidindløbs- og fluidudløbskanaler, samt en enkelt 25 membran til lukning af disse kanaler ved, at membranen er indrettet til at blive bevæget via en vippearm ved hjælp af kernen i en elektromagnet for derved at bringe membranen mod den ene eller anden kanal afhængigt af den stilling, som indtages af en glidemuffe inde i ven-30 tilhuset ved bevægelse i ventilhusets længderetning ved hjælp af elektromagnetkernen, og hvor nævnte membran og vippearm udgør en enhed, idet membranen omfatter en ydre del, som er bøjelig, og en midterste del, i hvilken -j i > DK 173129 B1 r 3 vippearmen er Indlejret, samt en del af vippearmen er udformet som en knast vinkelret på membranens plan og indrettet til at kunne placeres i en udsparing i nævnte muffe.

5 På baggrund af principielt kendt teknik fra nævnte danske patentansøgning samt DE-A-3 503 357, US-A-3 067 764 og 4 251 053 og GB patentskrift nr 1 226 481 er mikroventilen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at nævnte enhed omfattende membran og vippe-10 arm er tilsluttet en aksel, som er ført gennem vippearmen og lejret i vinger, der er ud i ét med ventilhuset.

Hensigtsmæssigt kan membranen være fastklemt mellem kanterne af en i en del af ventilhusets side tilvejebragt udsparing og en profileret holder, der af-15 lukker denne udsparing, idet nævnte sidedel i hovedsagen har form som et V med stor åbningsvinkel, med to langsgående, ligeledes V-formede flanger på hver sin side af denne udsparing.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un-20 der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et tværsnitsbillede af mikroelek-troventilen, fig. 2 et tværsnitsbillede af ventilhuset, fig. 3 et planbillede af undersiden af ventilhu- 25 set, fig. 4 i større målestok et tværsnitsbillede af en til ventilhuset fastgjort holder, fig. 5 i større målestok et planbillede af oversiden af den med ventilhuset forbundne holder, og 30 fig. 6 og 7 henholdsvis et planbillede og et tværsnitsbillede af den i fig. 4 viste holder.

Den viste mikroelektroventil har i hovedsagen form som et rektangulært hus, der består af plast, og *· 4 DK 173129 B1 som udgør ventilhuset 1. Dette ventilhus 1 er udformet med en cylindrisk brønd eller boring 2 i ventilhuset l's længdeakseretning AA' og i denne brønd eller boring er der anbragt en styreglider. En cylindrisk en-5 de 4 af den i boringen 2 forskydelige glider kan flugte med boringens udgangsende. Mellem bunden af boringen og gliderens modstående ende findes der et kammer 6, der gennem en åbning står i forbindelse med den bevægelige kerne 7 af en på tegningen ikke vist 10 elektromagnet. I den ene ende af kernen er der tilvejebragt et hoved med en knop 8 til indgreb med en kæbe 5 ved enden af glideren 3. Der er anbragt en fjeder 10 mellem bunden af kammeret 6 og glideren. Glideren er udformet med et hul af dybde mindre end gliderens 15 tykkelse, hvilket hul strækker sig radialt i forhold til aksen AA'.

Den ene side 34 af ventilhuset l har i hovedsagen form som et V med stor åbningsvinkel og er udformet med en aflang udskæring 32 i retning vinkelret 20 på blindhullet 12 i glideren. Som det nærmere fremgår af fig. 2 og 3, er denne aflange udskæring 32 centreret i en i hovedsagen oval skålflade frembragt ved støbning af den pågældende væg 34 af ventilhuset.

Skålfladen 33 og udskæringen 32 er centreret på I 25 toppen af V'et. På begge sider af de langsgående kanter i af skålfladen 33 er der således tilvejebragt to langsgående, v-formede flader ovenover og omkring skålen 33 og udskæringen 32 og langs dennes længdekant. Kanterne af skålfladen 33 er således udformede, 30 at de danner sæde for en tætnemembran 23, som er fastklemt mellem ventilhuset og en i dette fastskruet holder 16. Membranen og holderen 16 afgrænser et lille kammer 17.

.« “ Γ·ίΙη

II

!1 5 DK 173129 B1

Holderen 16 er udformet med tre små kanaler 18, 19, 20 for tilførsel og bortledning af fluidum.

Hver af disse kanaler munder ud i kammeret 17, idet kanalerne 18 og 19 munder ud i dette kammer ved en fra 5 bunden i holderen udragende krave, mens den tredje kanal 20 direkte munder ud i bunden af holderen. Den særlige udformning af holderen ses klarere i fig. 4 og 5. Den har en øvre, V-formet flade svarende til ventilhusets sidevæg 34. De tre kanaler 18, 19, 20 munder ud 10 i en aflang fordybning 41, der også kan komme i indgreb med membranen 33. I begge sider af holderen 16 er der tilvejebragt sideribber 42, indbyrdes modstående i forhold til fordybningen 41. Disse ribber er indrettet til at samvirke med modsvarende fordybninger i 15 ventilhusets sidevæg 34, således at holdere får præcis placering på ventilhuset, og at akselen 21 får præcis placering.

Membranen har en særlig udformning, som klarere ses i fig. 6 og 7. Den omfatter en yderpart 36 af me-20 get bøjeligt materiale i V-formet profilering svarende i hovedsagen til formen af ventilen og med oval form i størrelse svarende til skål-fladen 33, samt en central, aflang part 37, hvori der er indpresset eller lejret en vippearm 24. Formen af undersiden af vippe-25 armen svarer til membranprofilen, medens vippearmen på oversiden er udformet med en tap, der strækker sig vinkelret på membranplanet og gennem udskæringen 32 trænger ind i hullet 12 i glideren 3. Vippearmen er udformet med en tværgående åbning 38, der har aflang 30 tværsnitsform for at forhindre translationen af membranen 23. Når membranen 23 fastklemmes mellem ventilhuset 1 og holderen 16, placeres åbningen 38 på linie med åbninger 39 i de v-formede, langsgående si- ir 6 DK 173129 B1 deflanger af ventilhuset, hvilke sideflanger danner ψ sidevinger ovenover skålfladen 33. En tap 21 indlagt i åbningerne 39 og åbningen 38 i vippearmen tjener til placering af membranen og udgør drejetap for 5 denne. Det bemærkes, at denne drejetap befinder sig på den side af membranen, som ikke kommer i kontakt med fluidet.

Som det fremgår af fig. 1 er vippearmens knast 27 således placeret, at den hælder lidt indad i hullet 10 21, således at den kommer i anlæg mod kanten af hullet.

I denne stilling af vippearmen kommer den bløde del 37 af membranen 23 i lukkende stilling for kanalen 19's udmunding, medens kanalen 18 har fri forbindelse med kammeret. Denne stilling er hvilestillingen for elek-15 troventilen, når elektromagneten ikke er aktiveret.

Fjederen 10 holder glideren 3 i den i fig. 1 viste højre stilling, hvor enden af glideren flugter med kanten af boringen 2. Det fluidum, som kammeret 17 modtager fra kanalen 20, kan frit strømme til kanalen 20 18.

Når elektromagneten aktiveres, trækker kernen 7 enden af glideren 3 gennem hovedet 8 imod fjederen 10's kraft. Glideren 3 bevæger sig til venstre bort fra den i fig. 1 viste stilling. Under denne bevægelse 25 kommer knasten 27’s side i anlæg mod kanten af hullet i] 12, hvorved vippearmen 24 bringes til at vippe. Da kommer membranen 23 til, ved vipning om sin tap 21, at ! indtage en hældende stilling modsat sin tidligere stil ling og den forlader kanalen 19 og lægger an mod ka-30 nalen 18, hvorved fluidet kan cirkulere mellem kanalerne 20 og 19. Da udmundingen af kanalerne 18 og 19 rager op over bunden af skålfladen, kan membranen 23's part 37 presses mod det tilhørende sæde, hvor-

.-ii F

=m 7 DK 173129 B1 ved undgås en manglende tætning på grund af eventuelle urenheder.

Når elektromagneten ikke længere aktiveres bringer fjederen 10 glideren 3 tilbage i sin oprindelig 5 stilling, fig. 1, og fjederkraften sikrer via vippearmen, at der er lukning i denne stilling. Det bemærkes, at brugeren også kan betjene ventilen ved at trykke på den tilgængelige endeflade 4, der flugter med elektro-ventilens endeflade, således at ventilen kan aktiveres 10 manuelt, skulle elektromagneten fejle.

Da kammeret 17 mellem membranen 23 og holderen 16 har lille størrelse, er der kun en lille fluidmængde deri, hvilket gør renholdelsen nemmere. Enkeltmembranen virker ikke alene som aflukkende skive på 15 sit sæde, men den sikrer også perfekt aflukning mellem fluidet og den boring 2, hvori glideren 3 kan bevæge sig. Denne tætte aflukning sikres for såvel trykvæsker som gasfluida under højt eller lavt tryk eller endog overfor vakuum. Der er for ventilhuset l opnået be-20 skedne dimensioner, uden at dette går ud over fluidgennemstrømningsarealet i kanalerne 18, 19 og 20.

Den beskrevne koblings-mikroelektroventil kan seriemonteres i et piadsbegrænset rum og kanalerne på én og samme side gør monteringsarbejdet nemmere. Mik-25 roelektroventilen kan hensigtsmæssigt fremstilles i materialer, der kan modstå aggressive fluida, og vil fortrinsvis anvendes i medicinske analyseapparater eller i anlæg til behandling af konsumprodukter.

Claims (6)

1. 8 DK 173129 B1
2. 1. Mikroelektroventil til omstilling mellem mindst to stillinger, og som omfatter et ventilhus (i), som via en fordybning (17) er forbundet med fluidindløbs- og fluidudløbskanaler (18,19,20), samt en enkelt 5 membran (23) til lukning af disse kanaler ved, at membranen er indrettet til at blive bevæget via en vippearm (24) ved hjælp af kernen i en elektromagnet for derved at bringe membranen mod den ene eller anden kanal afhængigt af den stilling, som indtages af en gli-10 demuffe (3) inde i ventilhuset ved bevægelse i ventilhusets længderetning ved hjælp af elektromagnetkernen, og hvor nævnte membran (23) og vippearm (24) udgør en enhed, idet membranen omfatter en ydre del (36), som er bøjelig, og en midterste del (37), i hvilken vippearmen 15 (24) er indlejret, samt en del af vippearmen er udformet som en knast (27) vinkelret på membranens plan og indrettet til at kunne placeres i en udsparing (12) i nævnte muffe (3), kendetegnet ved, at nævnte enhed omfattende membran (23) og vippearm (24) er til-20 sluttet en aksel (21), som er ført gennem vippearmen og lejret i vinger (35), der er ud i ét med ventilhuset ; (i).
3. 2. Mikroelektroventil ifølge krav 1, k e n d e - · •TI '] tegnet ved, at udsparingen (12), som vippearmens 1 25 knastformede del (27) er udformet til at blive inde- ~ holdt i, har en ringe dybde, som er mindre end tykkel sen af muffen (3), samt er radialt orienteret i forhold TI til ventilhusets akse (AA’ ). 3. ventil ifølge krav 1, og omfattende en mem-30 bran (23), der er fastklemt mellem kanterne af en i ventilhusets sidedel tilvejebragt udsparing (32) og en Il T il DK 173129 B1 ’ 9 profileret holder (16), der aflukker denne udsparing, kendetegnet ved, at nævnte sidedel (34) i hovedsagen har form som et V med bred åbningsvinkel, med to ligeledes v-formede, langsgående flanger (35) på 5 hver sin side af udsparinge (32).
4. 4. Ventil ifølge ethvert af kravene 1-3, k e n -detegnet ved, at udsparingen (32) er centreret i en skålformet, i hovedsagen oval flade, frembragt ved støbning i ventilhusets sidedel (34), hvilken skålflade 10 danner sæde for tætnemembranen (23).
5. 5. Ventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i begge sider af holderen (16) findes ribber (42) indrettede til at samvirke med modsvarende fordybninger (35) i ventilhusets sidedel (34).
6. 6. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at toppen (21) er ført igennem en åbning (38), der strækker sig tværs igennem vippearmen (24) og har aflang tværsnitsform. T