NO170819B - Mikroelektroventil med et enkelt diafragma - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder en omkastbar mikroelektroventil for bruk med hvilket som helst fluid, og særlig aggressive eller forurensede væsker. Oppfinnelsen gjelder spesielt en mikroelektroventil med en vippearm og et eneste diafragma.

Det finnes mikroelektroventiler som utnytter to bøyelige diafragmaer som er laget av plastmaterial og kan deformeres ved hjelp av en elektromagnet for å lukke bestemte åpninger og åpne andre. Sistnevnte kan imidlertid gi visse ulemper fordi denne type mikroventiler er vanskelig å innstille på grunn av det flertall deler de består av. I FR patentskrift nr. 2 609 518 vises en mikroelektroventil som er tiltenkt å fjerne disse ulemper ved at den er omkastbar mellom minst to stillinger og omfatter et ventilhus med en fordypning som er forbundet med inn- og utløpskanaler for fluid, samt en bevegelig del som tjener som lukkeorgan for den ene eller annen kanal og kan beveges ved hjelp av kjernen i en elektromagnet. I denne mikroelektroventil er den bevegelige del et diafragma med en orientert deformasjon som ved hjelp av en vippearm bringes til å lukke en av kanalene, idet vippearmen beveges fra en av sine likevektsstillinger, som tilsvarer hvilken som helst av de to lukkestillinger for diafragmaet, ved hjelp av et styreorgan som beveges i ventilhusets lengderetning av kjernen i elektromagneten.

Fortrinnsvis består dette styreorgan av en muffe som glir inn i ventilhuset, idet styremuffen er anbragt inne i en brønn som fører gjennom ventilhuset langs dets langsgående akse. En av muffens ender frigjør et munningsutløp i brønnen og midtparti-et har en åpning for innpass av en knast tilsluttet vippearmen. I FR patentskrift nr. 2 609 518 beskrives en foretrukket utførelse hvor vippearmen har form av en krone med fortrinnsvis en konisk overflate som ved hjelp av en fjærinnretning ligger an mot en tilsvarende overflate av lukkediafragmaet, for å bringe sistnevnte mot minst en åpning, mens det åpnes for minst en åpning ved siden av. Diafragmaet som på denne måte er koblet til vippearmens bevegelse, tillates å vippe om en akse ved at en kule anbringes på et sete i ventilhuset for å bli sentrert på diafragmaet.

For å begrense antall bestanddeler og derved gjøre monteringen av dem lettere, har man overveiet å støpe kanalstøtteplaten direkte sammen med en kule og også å forme diafragma og vippearm i ett stykke.

På bakgrunn av nevnte forhold og en videreutvikling basert på undersøkelser på dette område, er formålet for foreliggende oppfinnelse å frembringe en mikroelektroventil av en type som ligner den som er vist i FR patentskrift nr. 2 609 518, men som er forbedret med hensyn til miniatyrisering, enkel oppbygning og driftsnøyaktighet.

Oppfinnelsen gjelder følgelig en mikroelektroventil for omkastning mellom minst to stillinger og som omfatter et ventilhus som over en fordypning er forbundet med inn- og utløpskanaler for fluid, og et enkelt diafragma som tjener som stengeorgan for nevnte kanaler ved at diafragmaet er anordnet for å beveges via en vippearm av kjernen i en elektromagnet for derved å bringe diafragmaet mot den ene eller annen kanal, avhengig av den stilling som inntas av en glidemuffe inne i ventilhuset ved bevegelse i ventilhusets lengderetning ved hjelp av elektromagentkjernen, og hvor nevnte diafragma og vippearm utgjør en sammenstilling, idet diafragmaet omfatter en ytre del som er bøyelig og en midtre del i hvilken vippearmen er innleiret, og en del av vippearmen er utformet som en knast rettvinklet på diafragmaets plan for å anordnes i en utsparing i nevnte muffe.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk fra ovenfor nevnte FR patentskrift samt DE patentskrift nr. 3 503 357,

US patentskrift nr. 3 067 764 og nr. 4 251 053, og GB patentskrift nr. 1 226 481 har så mikroelektroventilen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at nevnte sammenstilling av diafragma og vippearm er tilsluttet en aksel som er ført gjennom vippearmen og opplagret i vinger i ett stykke med ventilhuset. Diafragmaet er fortrinnsvis fastklemt mellom kantene av en åpning i et sideparti av ventilhuset og en profilert støtte-plate som lukker nevnte åpning, idet sidepartiets profil i hovedsak har form av en vidt åpnet V med to langsgående flenser som også er V-formede og omgir åpningen.

Ytterliggere fordeler og særtrekk ved oppfinnelsen fremgår av etterfølgende beskrivelse av et eksempel på en foretrukket utførelse, som også er vist på tilhørende tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av mikroelektroventilen,

sett i tverrsnitt fra siden,

fig. 2 viser ventilhuset, sett i tverrsnitt fra siden,

fig. 3 viser ventilhuset, sett nedenfra,

fig. 4 er en forstørret fremstilling av støtteplaten, som festes til undersiden av ventilhuset, sett i tverrsnitt fra siden,

fig. 5 er en forstørret fremstilling av.støtteplaten vist i

fig. 4, sett ovenfra,

fig. 6 og 7 viser diafragmaet med vippearm, sett henholdsvis

ovenfra og i tverrsnitt fra siden.

Mikroelektroventilen som er vist på tegningene er fremstilt i et plastmaterial og er i hovedsak utformet som en firkantet boks som utgjør et ventilhus 1. I en sylidrisk brønn 2 som er boret langs ventilhusets lengdeakse, er det anbragt en styre-muffe 3. En sylindrisk ende 4 av styremuffen, som glir inn i. brønnen, kan ligge i flukt med brønnens utløp. Et kammer 6 dannes da mellom brønnens bunn og muffens annen ende. Dette kammer har forbindelse til ventilhusets utside gjennom en åpning, i hvilken en bevegelig kjerne 7 i en elektromagnet

(ikke vist) er innpasset. Kjernen er i sin ene ende anordnet med et kjernehode som er formet som en hake 8 for inngrep med en kjeft 5 i enden av muffen 3. Videre er det anbragt en fjær 10 mellom bunnen av kammeret 6 og muffen. I muffen 3 er det en grunn utsparing 12 som har en dybde mindre enn muffens tykkelse og som er radielt orintert i forhold til ventilhusets akse AA<1>.

Et sideparti 34 av ventilhuset 1, som har form av en vidt åpnet V, er innrettet med en langstrakt åpning 32 i rett vinkel på utsparingen 12 i muffen. Som det klarere fremgår av fig. 2 og 3, er denne langstrakte åpning 32 anordnet sentrert i forhold til en grop 33 som i hovedsak har oval form og hvis hule parti er fremkommet ved støping av nevnte sideparti 34 av ventilhuset. Gropen 33 og åpningen 32 er midtstilt i forhold til V-spissen. På tilsvarende måte er to langsgående V-formede flenser anordnet på hver side av gropens langsgående kanter slik at de henger over og omgir gropen 33 og åpningen 33 i deres lengderetning. Kantene i gropen 33 er utformet slik at de danner et sete for det tette diafragma 23 som er klemt fast mellom ventilhuset og en støtteplate 16 som er skrudd fast i ventilhuset. Diafragmaet danner sammen med støtteplaten 16 et kammer 17 med lite volum.

Tre små kanaler 18, 19, 20 for tilførsel eller utførsel av fluid er boret gjennom støtteplaten 16 og munner ut i nevnte kammer 17. To av disse kanaler 18, 19 munner ut i kammeret i et forhøyet område på bunnen av støtteplaten 16, mens den tredje kanal 20 munner ut direkte på bunnen av støtteplaten. Støtteplatens form og profil fremgår klarere av fig. 4 og 5, som viser at den har et øvre V-formet overflateområde 40 som er tilpasset ventilhusets sideparti 34. De tre kanaler 18, 19, 20 munner ut på bunnen av en langstrakt hul grop 41, i hvilken også diafragmaet 23 kan innpasses. På de sidekanter som ligger på hver sin side av gropen 41 er støtteplaten 16 forsynt med sideribber 42 som er ment å samvirke med forsenkninger 35 (fig. 3) i ventilhusets sideparti 34 for å oppnå perfekt anbringelse av støtteplaten på ventilhuset og opprettholdelse av aksiell riktig plassering av aksel 21.

Diafragmaets spesielle struktur fremgår i større detalj i fig. 6 og 7. Diafragmaet 23 består av en ytre bøyelig del 36 som er svært myk og har en svakt V-formet profil på likeartet måte som ventilhusets profil, samt en oval form og en størrelse som er i samsvar med den til gropen 33, og et langstrakt midtparti 37 i hvilket en vippearm 24 er innleiret, idet en nedre overflate av vippearmen faller sammen med diafragmaets profil og et øvre parti av vippearmen er utformet som en knast rettvinkelt på diafragmaets plan, og som gjennom åpningen 32 er i inngrep med en utsparing 12 i muffen 3. I vippearmen 24 er det et gjennomgående hull 38 som har en langstrakt form for å unngå sideforskyvning av diafragmaet 23. Når diafragmaet klemmes fast mellom ventilhuset 1 og støtte-platen 16, rettes hullet 38 inn med en åpning 39 anordnet ved den V-formede spiss som dannes av ventilhusets langsgående flenser, som utgjør vinger som henger over den hule grop 33. En aksel 21 som løper gjennom både åpningen 39 i ventilhuset og hullet 38 i vippearmen, sikrer diafragmaets plassering og utgjør dets svingeakse. Det bemerkes at nevnte aksel derved befinner seg på den side av diafragmaet som ikke kommer i kontakt med fluidet.

Som vist i fig. 1 er knasten 27 på vippearmen anbragt slik at den får en liten sidehelling inn i utsparingen 12 i muffen 3, og således holdes an mot kanten av utsparingen. Denne sidehelling gjør at diafragmaet stilles på skrå og at den myke del av diafragmaet derved bringes i tett kontakt med åpningen til kanalen 19, mens kanalen 18 har åpen forbindelse med kammeret. Denne stilling er elektroventilens hvilestilling hvor elektromagneten ikke er strømførende. Med trykket fra fjærnen 10 holdes muffen 3, som vist på tegningen, i en stilling helt mot høyre, og muffens frie ende 4 ligger da i flukt med utløpet for brønnen 2. Fluid som tilføres kammeret 17 via kanalen 20 kan derved strømme fritt mot kanalen 18.

Når elektromagneten blir strømførende utøver kjernen 7 over sitt hakehode 8 en trekkraft på kjeften 5 i enden av muffen 3, slik at det trykk som øves av fjæren 10, motvirkes. Muffen 3 beveges da mot venstre, bort fra den stilling som er vist i fig. 1. Mens denne bevegelse pågår, kommer kanten av utsparingen 12 i kontakt med kanten av knasten 27, og vippearmen 24 drives over sitt vippepunkt. Samtidig dreies diafragmaet om akselen 21 og stilles på skrå i en stilling motsatt den forrige, idet det frigjøres fra kanalen 19 for så å bringes mot kanalen 18. Det opprettes da en strømningspassasje mellom kanalen 20 og kanalen 19. På grunn av forhøyningen av munningene for kanalene 18, 19 i forhold til gropbunnen, blir diafragmaets midtparti 37 i stand til å trenges ned på sitt sete, således at man unngår dårlig tetning på grunn av urenheter.

Når elektromagneten ikke lenger er strømførende, drives igjen muffen 3 under forspenningstrykket fra fjæren 10 tilbake til den stilling som er vist i fig. 1, og fjærtrykket sørger da, via vippearmen, for at muffen holdes fast i denne stilling. Det skal bemerkes at en bruker også kan betjene muffen selv ved å skyve på den muffe-ende 4 som ligger i flukt med elektroventilens ene side. Det er med andre ord mulig å aktivere ventilen manuelt ved eventuell svikt ved elektromagneten.

Siden kammeret 17 mellom diafragmaet 23 og støtteplaten 16 er lite av størrelse, er også dødvolumet av fluidet lite, hvilket letter renholdet. Videre tjener det eneste diafragma ikke bare som en lukkeskive på sitt sete, men den sørger også for fullstendig tetthet mellom ventilens ytre deler og dens brønn 2, som muffen glir i. Denne tetthet er sikret så vel for flytende fluider under trykk, som for gassformige fluider under høyt eller lavt trykk, eventuelt i vakuum. Ventilhusets masse er redusert uten at tverrsnittet av fluidpassasjens løp gjennom kanalene 18, 19, 20 begrenses av denne grunn.

Sådanne omkastbare mikroventiler kan fastmonteres i rekke i et regulert rom, da det er lett å gjøre tilkoblinger til kanalene, som er plassert på samme side. Denne type mikroventil tilvirkes med fordel av materialer som kan motstå aggressive fluider, og er fortrinnsvis egnet for bruk i medisinske analyseinnretninger, samt også innen matvareproduksjon og lignende.

Claims (6)

1. Mikroelektroventil for omkastning mellom minst to stillinger og som omfatter et ventilhus (1) som over en fordypning (17) er forbundet med inn- og utløpskanaler (18, 19, 20) for fluid, og et enkelt diafragma (23) som tjener som stengeorgan for nevnte kanaler ved at diafragmaet er anordnet for å beveges via en vippearm- (24) av kjernen i en elektromagnet for derved å bringe diafragmaet mot den ene eller annen kanal, avhengig av den stilling som inntas av en glidemuffe (3) inne i ventilhuset ved bevegelse i ventilhusets lengderetning ved hjelp av elektromagentkjernen, og hvor nevnte diafragma (23) og vippearm (24) utgjør en sammenstilling, idet diafragmaet omfatter en ytre del (36) som er bøyelig og en midtre del (37) i hvilken vippearmen (24) er innleiret, og en del av vippearmen er utformet som en knast (27) rettvinklet på diafragmaets plan for å anordnes i en utsparing (12) i nevnte muffe (3), karakterisert ved at nevnte sammenstilling av diafragma (23) og vippearm (24) er tilsluttet en aksel (21) som er ført gjennom vippearmen og opplagret i vinger (35) i ett stykke med ventilhuset (1).

2. Mikroelektroventil ifølge krav 1, karakterisert ved at utsparingen (12) som vippearmens knastformede del (27) er utformet for å anordnes i, har liten dybde som er mindre enn tykkelsen av muffen (3), samt er radielt orientert i forhold til ventilhusets akse (ÅA1 ) .

3. Mikroelektroventil ifølge krav 1, og hvor nevnte diafragma (23) er fastklemt mellom kantene av en åpning (32) i et sideparti (34) av ventilhuset og en profilert støtteplate (16) som lukker nevnte åpning, karakterisert ved at nevnte sidepartis (34) profil i hovedsak har form av en vidt åpnet V med to langsgående flenser (35) som også er V-formede og som omgir åpningen (32) .

4. Mikroelektroventil ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte åpning (32) er sentrert i forhold til en grop som i hovedsak har oval form og er uthulet ved støping av ventilhusets sideparti (34), idet nevnte grop tjener som sete for det tette diafragma (23).

5. Mikroelektroventil ifølge krav 3, karakterisert ved at ventilhusets sideparti (34) er utført med forsenkninger (35) for samvirke med tilsvarende sideribber (42) anordnet på begge sider av støtteplaten (16).

6. Mikroelektroventil ifølge krav 1, karakterisert ved at akselen (21) er ført gjennom en gjenstand (38) med langstrakt tverrsnitt anordnet på tvers i vippearmen (24).