一次性隔膜閥的製作方法

2023-06-24 04:51:46

本發明涉及一次性閥，並且更特別地涉及致動器控制的隔膜閥，該致動器控制的隔膜閥具有閥插入件，該閥插入件由可模製塑料製成並且具有流體室和隔膜部件，該隔膜部件能夠受控制地、可重複地且準確地分配各種類型和粘度的流體材料並且以諸如珠、點之類的各種形式分配流體材料。

正位移旋轉微型閥(positive displacement rotary microvalve)因以可重複的且準確的方式分配諸如粘合劑、環氧樹脂、灌注混合物、SMT粘合劑、雙組分粘合劑、填充銀和金的粘合劑、UV可固化粘合劑和焊錫膏之類的流體材料而知名。通常，用於流體材料的這些分配器用於多種行業中，比如電子組裝和維修、就地形成墊圈、部件組裝和密封、模具製作、鑄造、工具及機器和設備的製造和組裝、以及各種其他用途。

現有分配裝置通常包括齒輪馬達，該齒輪馬達控制支承在殼體中的進給螺杆的旋轉。流體根據流體上的外部壓力被進給至殼體以迫壓流體材料進入殼體中。在殼體中支承有通過馬達驅動而旋轉的進給螺杆或螺旋鑽，該進給螺杆或螺旋鑽迫壓流體材料進入分配稍端中，該分配稍端固定至殼體的輸出端。分配稍端基本上呈鈍針的形式，該鈍針被鎖定和密封至殼體的輸出端。

閥包括可變螺距型旋轉螺杆，該可變螺距型旋轉螺杆使低粘度材料均勻並且對材料進行壓縮以減小其體積。一件式殼體具有位於孔中的套筒，並且該套筒僅部分地在孔區域上延伸。殼體還包括形成在殼體中的通道，流體流動通過該通道，並且在流體被迫壓到孔中時與通路壁接觸。孔的位於套筒上方的部分可以與流體接觸，原因在於在孔的上部部分與套筒之間沒有密封。殼體還包括螺杆，該螺杆保持分配 聯接件並且因而保持套筒和孔，在分配聯接件與套筒的下部部分之間設置有墊圈。

儘管現有微型分配器能令人滿意地運行，但是存在要求做出改進的情況。例如，分配器除了在午休期間和在輪班結束之後之外通常持續地用於組裝線和商業運作中。如果正在被分配的材料出於任何原因在微型閥中變硬或降解，那麼不得不對閥進行清理然而這是很難的操作。如果這種硬化發生，則單元通常被返回給供應商進行清理，並且因而，這可能是昂貴的並且造成相當多的停機時間。另外，正在被分配的材料在操作期間可能會改變並且可能存在下述情況：之後分配的材料被先前分配的材料所汙染或者與先前分配的材料不相容。在這種情況下，必須從閥中清理掉汙染物，這也可能會導致用於清潔的相當多的費用和停機時間。

因此，開發了解決這些問題的改進措施，使得與正在被分配的流體接觸的所有內部表面是容易替換的，因此降低了清潔和維修成本並且減少了在組裝和商業運作中的停機時間。這種微型閥裝置包括常規齒輪驅動馬達單元，閥的殼體安裝至該常規齒輪驅動馬達單元。在殼體內支承有一次性插入件室，該一次性插入件室形成分配器的內部潮溼表面。插入件包括進給臂，流體在壓力下從外部源通過該進給臂被進給至插入件的內部，並且因而，流體不接觸微型閥的殼體的進給臂表面。插入件中定位有進給機構，該進給機構連接至馬達且由馬達驅動，以通過馬達控制準確地分配適當的流體量。這種現有的一次性插入件要求馬達具有輸出軸，該輸出軸用於對支承在插入件內用於旋轉的螺旋螺杆或螺旋鑽進行驅動。根據螺杆的旋轉速度和構型，適當量的流體被迫壓出出口，該出口形成用於插入件的出口通道。儘管這種一次性旋轉微型閥插入件構型運行良好，但是不得不包括支承在插入件內用於旋轉的螺旋螺杆或螺旋鑽，該螺旋螺杆或螺旋鑽為複雜機構，由此增加了一次性插入件的複雜性和費用。因此，需要一種簡化的一次性閥插入件，該簡化的一次性閥插入件在製造方面更廉價還能提供穩定的和可靠的性能。

技術實現要素：

本發明涉及一次性致動器控制隔膜閥插入件，該一次性致動器控制隔膜閥插入件解決了現有一次性插入件設計的缺點。本發明提供了相對簡單的微型閥結構，在該微型閥結構中，由於與正在被分配的流體接觸的所有內部表面是容易替換的，因此降低了清潔和維修成本並且減少了在組裝和商業運作中的停機時間(down time)。

根據本發明，微型閥包括致動器單元，閥的殼體安裝至該致動器單元。在殼體內支承有一次性插入件室，該一次性插入件室形成分配器的內部潮溼表面。閥插入件包括本體部段，諸如粘合劑、環氧樹脂、焊錫膏等之類的流體通過本體部段被準確地分配為點或珠的形式。一次性插入件由可模製或可加工的塑料化合物製成並且包括流體室和隔膜部件，流體室和隔膜部件通過超聲波、雷射或者旋轉焊接工藝而連結並密封在一起，或者流體室和隔膜部件可以被膠合或卡扣配合在一起。插入件具有延伸出閥體的流體出口通道和流體入口通道。出口通道附接有可移除和可替換的分配稍端。

當插入件安裝到閥體中時，隔膜頭部與致動器接合。當致動器往復運動時，隔膜將以相同的運動方式運動，並且因而將對流體進行分配。

在隔膜部件上設置有閂鎖構件，該閂鎖構件具有用於增加強度的螺杆、杆或其他材料插入件。可以用添加有添加劑的可模製的基礎塑料製作隔膜部件，以改變隔膜部件的強度和順應性。此外，流體室部件由便於將流體室部件與隔膜部件連結的材料製成。

通過描述和圖示本發明的實施方式的以下說明和附圖，本發明的這些方面和優點以及其他方面和優點將變得明顯。

附圖說明

圖1為本發明的微型閥分配器的分解立體圖；

圖2為圖1的分配器的仰視圖；

圖3為圖1的一次性閥插入件的側視圖；以及

圖4為以局部剖視的形式圖示的圖1的分配器的側視圖。

具體實施方式

如圖1至圖3中所示，圖示了微型閥分配器組件10。組件包括致動器12，該致動器12具有安裝於其上的殼體14。安裝託架16由致動器支承並且用於安裝各種被分配材料源。致動器可以是或者氣動或液壓驅動類型或者直流伺服或步進馬達類型中的任何一種類型。致動器可以由控制器機構(未示出)控制。

殼體14——該殼體14可以由諸如鋁中之類的金屬或者諸如縮醛之類的耐腐蝕塑料製成——例如可以由通過松不脫螺絲(captive screw)18保持在一起的主殼體本體14a和本體前板14b構成。主殼體本體14a和本體前板14b相互配合以形成用於接納一次性隔膜閥插入件22的內部腔20。插入件22包括流體室部件24和隔膜部件26。流體室部件和隔膜部件包括連結部28，該連結部28用於通過或者超聲波、雷射或者旋轉焊接工藝將所述部件連結並密封在一起，或者流體室部件和隔膜部件被卡扣配合或膠合在一起。閥插入件優選地由可模製或可加工的塑料化合物製成。插入件包括流體入口通道30和流體出口通道32。出口通道32具有可移除和可替換的分配稍端34。隔膜部件26包括具有增大的頭部38的閂鎖構件36。

流體入口通道30包括外周肩部40，該外周肩部40延伸超過殼體和本體前板14b，因而防止插入件相對於殼體的旋轉運動。外表面是帶螺紋42的，使得流體供給源可以被容易地附接和移除。類似地，流體出口通道32具有肩部部分44，該肩部部分44延伸超過本體前板14b的下表面。肩部部分44有助於牢固地附接分配稍端。

如圖4中最佳地看到的，當一次性隔膜閥插入件22定位在殼體14的腔20內時，閂鎖構件36的頭部38與由致動器12驅動的卡盤48接合。閂鎖構件36可以包括另外的加強構件，比如螺杆46，該另外的加強構件也可以是杆或其他材料插入件。隔膜部件26的密封構件56定位在閂鎖構件與流體室部件24之間，使得當卡盤48往復運 動時，隔膜以與卡盤46的往復運動相同的運動方式運動以分配流體。通過當流體在壓力下正在被泵送在入口中時由隔膜打開和關閉流體路徑54來分配流體。可以以如下方式製作隔膜：基於正在被分配的流體而根據需要，在可模製或可加工的基礎塑料材料中添加或不添加添加劑，以改變隔膜的強度和順應性。隔膜26和進給室24可以由各種材料製成使得進給室和隔膜可以連結並密封在一起。可模製的基礎塑料材料的添加劑或者隔膜的添加劑可以是玻璃纖維、玻璃珠、碳纖維或增塑劑。

儘管已經結合本發明的各種實施方式對本發明進行了描述和說明，但應當理解的是，可以在本文中做出改變和修改，所述改變和修改落入本發明的如下文中所要求保護的全部預期範圍內。