具有改進的密封機構(gòu)的開關(guān)微型閥的制作方法
【專利說明】具有改進的密封機構(gòu)的開關(guān)微型閥
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年8月14日提交的美國臨時申請編號62/037,319的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及用于控制流體通過流體回路的流動的微型閥。特別地，本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)微型閥的改進結(jié)構(gòu)，其抵抗與板式微型閥的可移動構(gòu)件的自由運動的干擾，所述干擾否則可能會由包含在流過其中的流體中的顆粒污染物的存在產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0004]—般而言，微機電系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)，它不僅包括電氣部件和機械部件兩者，而且又在實體上較小，其通常包括具有在十微米的范圍內(nèi)或更小尺寸的特征。術(shù)語“微機械加工”通常被理解為涉及這樣的微機電系統(tǒng)設(shè)備的三維結(jié)構(gòu)和運動部件的生產(chǎn)。在過去，微機電系統(tǒng)中使用改良的集成電路(例如，計算機芯片)制造技術(shù)(諸如化學蝕刻)和材料(諸如硅半導(dǎo)體材料)，所述材料被微機械加工以提供這些非常小的電氣和機械部件。然而，最近，其他的微機械加工技術(shù)和材料已變得可用。
[0005]如本文所使用的，術(shù)語“微機械加工設(shè)備”指的是包括具有的尺寸在微米的范圍內(nèi)或更小的特征的設(shè)備，并且由此至少部分地通過微機械加工形成。同樣如本文所使用的，術(shù)語“微型閥”指的是包括具有的尺寸在微米的范圍內(nèi)或更小的特征的閥，并且由此至少部分地通過微機械加工形成。最后，如本文所使用的，術(shù)語“微型閥設(shè)備”指的是不僅包括微型閥并且還包括其他部件的微機械加工設(shè)備。應(yīng)當注意的是，如果不是微型閥的部件包括在所述微型閥設(shè)備內(nèi)，這些其他部件可以或者是微機械加工部件或者是標準尺寸(即更大)部件。類似地，微機械加工設(shè)備可既包括微機械加工部件又包括標準尺寸部件。
[0006]多種微型閥結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中已知用于控制流體通過流體回路的流動。一種公知的微型閥結(jié)構(gòu)包括可移動構(gòu)件，其支撐在設(shè)置于閥體中的封閉的內(nèi)部空腔內(nèi)，用于在關(guān)閉位置與打開位置之間的樞轉(zhuǎn)運動、軸向運動或其他運動。當置于關(guān)閉位置時，所述可移動構(gòu)件基本上堵塞了否則與第二流體端口流體連通的第一流體端口，從而防止流體在第一與第二流體端口之間的流動。當置于打開位置時，所述可移動構(gòu)件基本沒有堵塞第一流體端口與第二流體端口的流體連通，從而允許流體在第一與第二流體端口之間的流動。
[0007]在這種常規(guī)的微型閥結(jié)構(gòu)中，封閉的內(nèi)部腔體的厚度通常僅稍大于設(shè)置在其中的可移動構(gòu)件的厚度。由此，相對較小的空間設(shè)置在可移動構(gòu)件與微型閥的限定封閉內(nèi)部腔體的相鄰部分之間。當可移動構(gòu)件被布置在關(guān)閉位置中時，這樣做能夠盡量減少穿過其中的不期望泄漏的量。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，當這種傳統(tǒng)的微型閥結(jié)構(gòu)用于控制含有固體顆粒(例如可能包含在流體中的顆粒污染物)的流體流動時，這樣的顆?？赡茏兊每ㄔ诳梢苿訕?gòu)件與微型閥的限定封閉內(nèi)部腔體的相鄰部分之間。在某些情況下，這樣的顆粒堵塞能夠不期望地干擾可移動構(gòu)件在關(guān)閉與打開位置之間的自由運動。由此，所期望的是提供一種用于微型閥的改進結(jié)構(gòu)，其能夠抵抗與微型閥的可移動構(gòu)件的自由運動的干擾，所述干擾否則可能由包含在流過其中的流體內(nèi)的顆粒污染物的存在產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)微型閥的改進結(jié)構(gòu)，其抵抗與微型閥的可移動構(gòu)件的自由運動的干擾，所述干擾否則可能由包含在流過其中的流體內(nèi)的顆粒污染物的存在產(chǎn)生。開關(guān)微型閥包括第一板，其具有表面、設(shè)置在所述表面內(nèi)的凹入?yún)^(qū)域、設(shè)置在所述凹入?yún)^(qū)域內(nèi)的流體端口，和繞所述流體端口延伸的密封結(jié)構(gòu)。第二板限定非可動部分和形成在第一開口內(nèi)并具有軸線的可動部分。非可動部分的表面抵靠在第一板的表面上，所述非可動部分具有穿過其中形成的第一和第二開口。第一開口具有形成在它的兩個縱向延伸側(cè)壁中的每個上的凹口?？蓜硬糠窒薅擞尚纬稍诘诙_口中的旋繞彈簧連接到非可動部分的可移動構(gòu)件?？梢苿訕?gòu)件具有從它的兩個縱向延伸側(cè)壁中的每個向外延伸的突片，每個突片定位在一個凹口內(nèi)。可移動構(gòu)件在第一開口內(nèi)的關(guān)閉位置與打開位置之間是滑動地并且軸向地可移動的，在所述關(guān)閉位置中，可移動構(gòu)件與所述密封結(jié)構(gòu)協(xié)作以防止通過流體端口的流體連通，在所述打開位置中，可移動構(gòu)件與所述密封結(jié)構(gòu)的至少一部分不協(xié)作，以防止通過流體端口的流體連通。凹口限定止動表面，其將可移動構(gòu)件的行程限制在關(guān)閉位置與打開位置之間。
[0009]當考慮附圖閱讀時，本發(fā)明的多種方面從優(yōu)選實施例的以下詳細描述中對本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]圖1是一種已知微型閥的分解透視圖。
[0011]圖2是一種根據(jù)本發(fā)明的改進的先導(dǎo)式開關(guān)板式微型閥的分解透視圖。
[0012]圖3是圖2所示的蓋板的內(nèi)表面的平面圖。
[0013]圖4是圖2所示的基板的內(nèi)表面的平面圖。
[0014]圖5是圖2中所示的微型閥的剖切正視圖，其示出為組裝好的并示出處于關(guān)閉位置的中間板。
[0015]圖6是在圖2和圖5中示出的微型閥的第一可選剖切正視圖，其示出了處于打開位置的中間板。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)在參照附圖，一種已知微型閥設(shè)備的實施例在圖1中整體用10表示。所示微型閥設(shè)備10是先導(dǎo)式微型閥設(shè)備，類似于在Hunnicutt的美國專利編號6，540，203中公開的微型閥設(shè)備的實施例，其公開內(nèi)容以其整體并入本文。
[0017]所述微型閥設(shè)備10包括在具有蓋板、中間板和基板的一個設(shè)備中直接作用的先導(dǎo)閥和滑閥，其詳細描述提供在美國專利編號6，540，203中。
[0018]如圖1所示，微型閥設(shè)備1包括端口或基板12、中間板14和蓋板16?；?2具有外表面18和內(nèi)表面20。中間板14具有第一表面22和第二表面24，并限定了第一和第二可動部分或如下所述的微型閥30和32，以及非可動部分34?；?2具有內(nèi)表面26和外表面28。
[0019]當微型閥設(shè)備10被組裝時(未示出)，基板12的內(nèi)表面20接合中間板14的非可動部分34的第一表面22，而蓋板16的內(nèi)表面26接合中間板14的非可動部分34的第二表面24?；?2、中間板14和蓋板16可以以任何期望的方式被保持在這個朝向上。
[0020]基板12的內(nèi)表面20的結(jié)構(gòu)示于圖1中。如其中所示，基板12包括第一凹入?yún)^(qū)域36、第二個凹入?yún)^(qū)域38和第三凹入?yún)^(qū)域40。第一和第二先導(dǎo)端口(分別是42和44)形成在第二凹入?yún)^(qū)域38的內(nèi)表面20上。第一和第二排出端口(分別是46和48)以及第一和第二主端口(分別是50和52)形成在第三凹入?yún)^(qū)域40內(nèi)的內(nèi)表面20上。
[0021]也如圖1所示，蓋板16包括貫穿其中形成的第一和第二電引線開口(分別為54和56)。對應(yīng)于凹入?yún)^(qū)域36、38和40的凹入?yún)^(qū)域(未示出)形成在蓋板16的內(nèi)表面26上。
[0022]中間板14的結(jié)構(gòu)詳細地示于圖1中。如其中所示，中間板14包括構(gòu)造為直接作用的先導(dǎo)閥30的第一微型閥，和構(gòu)造為滑閥32的第二微型閥。中間板14還包括用于控制先導(dǎo)閥30的運動的致動器58。致動器58包括附接到先導(dǎo)閥30的橫梁30a的細長脊60。先導(dǎo)閥30大致是T形的，并且包括在一端附接到致動器58的脊60的細長橫梁30a，和附接到橫梁30a的相對端的塊部分30b。
[0023]滑閥32也大致是T形的，其布置在貫穿中間板14形成的閥開口62中，并且在打開位置與關(guān)閉位置之間可動。
[