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    重庆时时彩网站注册官网: 具有抗污染特征的微型阀.pdf

    关 键 词:
    具有 污染 特征 微型
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610715030.X

    申请日:

    2016.06.16

    公开号:

    CN106402486A

    公开日:

    2017.02.15

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):F16K 99/00申请日:20160616|||公开
    IPC分类号: F16K99/00 主分类号: F16K99/00
    申请人: 盾安美斯泰克股份有限公司
    发明人: P·阿鲁纳萨拉姆; E·N·富勒; C·杨; 老乔·A·奥杰达
    地址: 美国德克萨斯州
    优先权: 2015.06.16 US 62/180,107
    专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 曲莹
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610715030.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2018.05.18|||2017.02.15

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种微型阀包括第一板,第一板具有表面、设置于该表面的凹进区域、设置于该凹进区域内的流体端口、和围绕该流体端口延伸的密封结构,密封结构具有形成在其中的至少一个凹窝。第二板具有表面,其邻近第一板的表面、并且包括可移位构件,可移位构件在闭合位置和打开位置可移动,在闭合位置中,可移位构件与密封结构合作以阻止通过流体端口的流体连通,在打开位置中,可移位构件不与密封结构的至少一部分合作以阻止通过流体端口的流体连通。

    权利要求书

    1.一种微型阀,包括:
    第一板,所述第一板包括表面、设置于所述表面内的凹进区域、设置于所述凹进区域内
    的流体端口、和围绕所述流体端口延伸的密封结构,所述密封结构具有在其中形成的至少
    一个凹窝;和
    第二板,所述第二板具有与第一板的所述表面邻近的表面,并且所述第二板包括可移
    位构件,所述可移位构件在闭合位置和打开位置之间是可移动的,在所述闭合位置中,所述
    可移位构件与所述密封结构合作以阻止通过所述流体端口的流体连通,在所述打开位置,
    所述可移位构件不与所述密封结构的至少一部分合作以阻止通过所述流体端口的流体连
    通。
    2.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述密封结构中的至少一个凹窝被构造为使得
    包含在流动通过所述微型阀的流体内的颗粒污染物在流动的流体中能够移动到所述至少
    一个凹窝中、并且能够移动到所述第一板中的凹进区域和流体端口中的一者中。
    3.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述密封结构是围绕所述流体端口延伸并且包
    括密封表面的壁,并且其中,所述至少一个凹窝形成在所述密封表面中。
    4.根据权利要求3所述的微型阀,其中,所述密封结构具有梯形的横截面形状。
    5.根据权利要求3所述的微型阀,其中,所述至少一个凹窝具有圆化的、并且基本上内
    缩的内表面。
    6.根据权利要求1所述的微型阀,其中,所述第一板是基板并且所述第二板是中间板,
    所述中间板具有第一表面和第二表面,所述微型阀还包括:
    具有表面的盖板,其中,所述中间板的第一表面邻近所述基板的表面,并且所述中间板
    的第二表面邻近所述盖板的表面;
    其中,凹进区域设置于所述盖板的表面内,流体端口和凹部中的一者设置于所述凹进
    区域内,并且密封结构围绕流体端口和凹部中的一者延伸;并且
    其中,所述盖板的密封结构具有形成在其中的至少一个凹窝。
    7.根据权利要求6所述的微型阀,其中,每个密封结构中的至少一个凹窝被构造为使得
    在流动通过所述微型阀的流体中的颗粒污染物能够在流动的流体内移动到所述至少一个
    凹窝中,并且能够移动到下列结构中的一者中:所述基板中的凹进区域、所述盖板中的凹进
    区域、所述基板中的流体端口、以及所述盖板中的流体端口和凹部中的一者。
    8.根据权利要求6所述的微型阀,其中,每个密封结构是围绕所述基板中的流体端口延
    伸的、并且围绕所述盖板中的流体端口和凹部中的一者延伸的壁,其中,每个密封结构包括
    密封表面,所述密封表面具有形成在其中的至少一个凹窝。
    9.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述密封结构具有梯形的横截面形状。
    10.根据权利要求8所述的微型阀,其中,所述至少一个凹窝具有圆化的、并且基本上内
    缩的内表面。
    11.一种微型阀,包括:
    第一板,所述第一板包括表面、设置于所述表面内的凹进区域、设置于所述凹进区域内
    的流体端口、和围绕所述流体端口延伸的密封结构;和
    第二板,所述第二板具有与所述第一板的所述表面邻近的表面,并且所述第二板包括
    具有至少一个孔的可移位构件,所述至少一个孔至少部分地穿过邻近所述第一板的流体端
    口而形成,所述可移位构件在闭合位置和打开位置之间可移动,在所述闭合位置中,所述可
    移位构件与所述密封结构合作以阻止通过所述流体端口的流体连通,在打开位置中,所述
    可移位构件不与所述密封结构的至少一部分合作以阻止通过所述流体端口的流体连通。
    12.根据权利要求11所述的微型阀,其中,穿过所述可移位构件形成的至少一个孔被构
    造为使得包含在流动通过所述微型阀的流体内的颗粒污染物在流动的流体内能够移动到
    所述至少一个孔中,并且能够移动到所述第一板中的凹进区域和流体端口中的一者中。
    13.根据权利要求12所述的微型阀,其中,所述密封结构是围绕所述流体端口延伸并且
    包括密封表面的壁,并且其中,所述至少一个孔形成为使得所述至少一个孔的开口与所述
    密封结构的壁的一部分对齐。
    14.根据权利要求13所述的微型阀,其中,所述密封结构具有梯形的横截面形状。
    15.根据权利要求13所述的微型阀,其中,所述至少一个凹窝形成在所述密封结构的密
    封表面中。
    16.根据权利要求15所述的微型阀,其中,所述至少一个凹窝具有圆化的、并且基本上
    内缩的内表面。
    17.根据权利要求11所述的微型阀,其中所述第一板是基板并且所述第二板是中间板,
    所述中间板具有第一表面和第二表面,所述微型阀还包括:
    具有表面的盖板,其中,所述中间板的第一表面邻近所述基板的表面,并且所述中间板
    的第二表面邻近所述盖板的表面;
    其中,凹进区域设置于所述盖板的表面内,流体端口和凹部中的一者设置于所述凹进
    区域内,并且密封结构围绕流体端口和凹部中的一者延伸。
    18.根据权利要求17所述的微型阀,其中,所述基板的密封结构是围绕所述流体端口延
    伸并且包括密封表面的壁,并且其中,所述盖板的密封结构是围绕流体端口和凹部中的一
    者延伸的壁,使得穿过所述可移位构件形成的孔的开口与所述密封结构的壁的一部分对
    齐。
    19.根据权利要求17所述的微型阀,其中,所述基板和所述盖板的密封结构的表面具有
    形成在其中的至少一个凹窝,并且其中,所述密封结构具有梯形的横截面形状。
    20.一种微型阀包括:
    基板;
    盖板;和
    中间板;
    其中,所述基板包括表面、设置于所述表面内的凹进区域、设置于所述凹进区域内的第
    一进口流体端口和出口流体端口、从所述凹进区域的底面朝向所述中间板并且围绕所述第
    一进口流体端口而向外延伸的第一密封结构、以及从所述凹进区域的底面朝向所述中间板
    并且围绕所述出口流体端口而向外延伸的第二密封结构;
    其中,所述盖板包括表面、设置于所述表面内的凹进区域、设置于所述凹进区域内的第
    二进口流体端口、以及围绕所述第二进口流体端口延伸的第三密封结构;并且
    其中,所述中间板具有邻近所述基板的表面的第一表面以及邻近所述盖板的表面的第
    二表面,所述中间板包括在闭合位置和打开位置之间可移动的可移位构件,在所述闭合位
    置中,所述可移位构件与所述第一密封结构、所述第二密封结构和所述第三密封结构合作
    以阻止在所述第一进口流体端口和所述第二进口流体端口与所述出口流体端口之间的流
    体连通,在所述打开位置中,所述可移位构件不与所述第一密封结构、所述第二密封结构和
    所述第三密封结构合作以阻止在所述第一进口流体端口和所述第二进口流体端口与所述
    出口流体端口之间的流体连通。
    21.根据权利要求20所述的微型阀,其中,所述微型阀构造为使得包含在流动通过所述
    微型阀的流体内的颗粒污染物在流动的流体内能够移动,并且能够移动到所述第一进口流
    体端口和所述第二进口流体端口中的一者中。
    22.根据权利要求20所述的微型阀,其中,所述第一密封结构、所述第二密封结构和所
    述第三密封结构中的每个是围绕相应的所述第一进口流体端口、所述出口流体端口、和所
    述第二进口流体端口延伸的壁,其中,所述第一密封结构、所述第二密封结构和所述第三密
    封结构中的每个包括密封表面,所述密封表面具有形成在其中的至少一个凹窝,并且其中,
    所述密封结构中的至少一个凹窝构造为使得包含在流动通过所述微型阀的流体内的颗粒
    污染物在流动的流体内能够移动到所述至少一个凹窝中,并且能够移动到所述基板中的凹
    进区域、所述盖板内的凹进区域、所述第一进口流体端口、所述出口流体端口、以及所述第
    二进口流体端口中的一者中。
    23.根据权利要求22所述的微型阀,其中,所述至少一个凹窝具有圆化的、并且基本上
    内缩的内表面。
    24.根据权利要求20所述的微型阀,其中,所述可移位构件具有至少部分穿过邻近第一
    进口流体端口、出口流体端口、和第二进口流体端口中的一个形成的至少一个孔,其中所述
    至少一个孔构造为使得包含在流动通过所述微型阀的流体内的颗粒污染物在流动的流体
    内能够移动到所述至少一个孔中,并且能够移动到所述基板内的凹进区域、所述盖板内的
    凹进区域、所述第一进口流体端口、所述出口流体端口、和所述第二进口流体端口中的一者
    中。

    说明书

    具有抗污染特征的微型阀

    技术领域

    本发明总体涉及用于控制通过流体回路的流体流动的微型阀。特别地,本发明涉
    及用于一种这样的微型阀的改进的结构,其抵抗可能由包含在流动通过其中的流体的微粒
    污染物的存在而导致的对微型阀的可移位元件的自由运动的干扰。

    背景技术

    总体来说,微机电系统(MEMS)是一种不仅包括电气和机械部件,还另外包括物理
    上小的系统,通常包括在十微米或更小的范围内的尺寸的特征。术语“微加工”通常被理解
    为涉及这些微型机电系统设备的三维结构和可移位构件的生产。在过去,使用的改进的集
    成电路(例如,计算机芯片)制造技术(如化学蚀刻)和材料(如硅半导体材料)的微机电系
    统,其微加工以提供这些非常小的电气和机械部件。然而,最近,其他的微加工技术和材料
    已成为可用的。

    如本文所用,术语“微机械设备”是指包括具有在微米范围或更小的尺寸的特征并
    且因此至少部分通过微加工形成的装置?;谷绫疚乃?,术语“微型阀”是指包括具有在微
    米范围或更小的尺寸的特征并且因此至少部分通过微加工形成的阀。最后,如本文所用,术
    语“微型阀装置”是指不仅包括微型阀还进一步包括其他部件的微加工装置。应当注意的是
    如果除了微型阀之外的部件包含在微型阀装置内,这些其他部件可以是微加工部件或标准
    尺寸(例如较大的)部件。类似地,微加工装置可以包括微加工部件和标准尺寸部件。

    用于控制通过流体回路的流体流动的各种微型阀结构在本领域中是公知的。一种
    公知的微型阀结构包括支撑在布置在阀体内的封闭内腔用于枢转的可移位构件或在闭合
    位置和打开位置之间的其他可移位构件。当设置于闭合位置时,可移位元件基本上阻挡了
    与第二流体端口流体连通的第一流体端口,从而防止流体在第一流体端口和第二流体端口
    之间流动。当设置于打开状态时,可移位构件基本上不阻挡第一流体端口与第二流体端口
    流体连通,从而允许流体在第一流体端口和第二流体端口之间流动。美国专利6,523,560、
    6,540,203和6,845,962,以及2015年7月22日提交的美国专利申请14/805,500,其公开的内
    容通过引用并入本文,也描述了类似的公知的微型结构。

    在这些传统的微型阀结构中,封闭内腔的厚度通常仅仅稍微大于布置在其中的可
    移位构件的厚度。因此,在可移位构件和微型阀的相邻部分之间设置有限定封闭内腔的相
    对小的空间。这样做是使可移位构件被设置于闭合位置时,最小化穿过的不期望的泄漏量。
    然而,已经发现当传统微型阀结构用来控制包含有固体颗粒(如可以包含在流体中的颗粒
    污染物)的流体流动时,这些颗??赡芏氯?jammed)在可移位构件和微型阀的相邻部分之
    间限定封闭内腔。这些颗粒的堵塞在一些情况下可以不期望地干涉在闭合和打开位置之间
    的可移位构件的自由运动。此外,长期暴露于包含在流体内的污染物颗??赡艿贾虏黄谕?br />的在限定封闭内腔的可移位构件上的密封表面和/或微型阀的相邻部分的刮擦。因此,期望
    的是提供一种微型阀的改进结构,其抵抗可能由包含在从其流过的流体中的微粒污染物的
    存在而导致的对微型阀的可移位构件的自由运动的干扰。

    发明内容

    本发明涉及一种微型阀的改进结构,其抵抗可能由包含在从其流过的流体中的微
    粒污染物的存在而导致的对微型阀的可移位构件的自由运动的干扰。微型阀的第一实施例
    包括第一板,所述第一板包括表面、布置在所述表面内的凹进(recessed)区域、布置在凹进
    区域内的流体端口、和围绕流体端口延伸的密封结构,密封结构具有形成在其中的至少一
    个凹窝(divot)。第二板具有表面,第二板的表面邻近第一板的表面,并且包括在闭合位置
    和打开位置之间可移动的可移位构件,在闭合位置中可移位构件与密封结构合作以阻止通
    过流体端口的流体连通,在打开位置可移位构件不与密封结构的至少一部分合作以阻止通
    过流体端口的流体连通。

    微型阀的第二实施例包括第一板,其具有表面、布置在所述表面内的凹进区域、布
    置在凹进区域内的流体端口、和围绕流体端口延伸的密封结构。第二板具有表面,第二板的
    表面邻近第一板的表面,并且包括可移位构件,可移位构件具有至少部分地穿过邻近第一
    板的流体端口形成的至少一个孔??梢莆还辜诒蘸衔恢煤痛蚩恢弥涫强梢贫?,在
    闭合位置中可移位构件与密封结构合作以阻止通过流体端口的流体连通,在打开位置中可
    移位构件不与密封结构的至少一部分合作以阻止通过流体端口的流体连通。

    微型阀的第三实施例包括基板、盖板和中间板?;灏ū砻?、设置于表面内的凹
    进区域、设置于凹进区域内的第一进口流体端口和出口流体端口、从凹进区域的底面朝向
    中间板并且围绕第一进口流体端口向外延伸的第一密封结构、和从凹进区域朝向中间板并
    且围绕出口流体端口向外延伸的第二密封结构。盖板包括表面、设置于所述表面内的凹进
    区域、设置于凹进区域内的第二进口流体端口、和围绕第二进口流体端口延伸的第三密封
    结构。中间板具有邻近基板的表面的第一表面以及邻近盖板的表面的第二表面。中间板包
    括可移位构件,其在闭合位置和打开位置之间是可移动的,在闭合位置中可移位构件与第
    一密封结构、第二密封结构和第三密封结构合作以阻止在第一和第二进口流体端口与出口
    流体端口之间的流体连通,在打开位置中可移位构件不与第一密封结构、第二密封结构和
    第三密封结构合作以阻止在第一和第二进口流体端口与出口流体端口之间的流体连通。

    当根据附图阅读时,本发明的不同方面从以下优选实施例的详细说明中将对于本
    领域技术人员变得显而易见。

    附图说明

    图1是包括盖板、中间板和基板的微型阀的基础结构的分解透视图。

    图2是图1所示的微型阀的基础结构装配后的透视图。

    图3是现有技术微型阀的传统盖板的内表面的平面图。

    图4是现有技术微型阀的传统中间板的平面图。

    图5是现有技术微型阀的传统基板的内表面的平面图。

    图6是图3中所示的现有技术微型阀的传统盖板的内表面的一部分的透视图。

    图7是图5中所示的现有技术微型阀的传统基板的内表面的一部分的透视图。

    图8是图3至图7中所示的传统盖板、中间板和基板装配后并且处于打开位置的截
    面正视图。

    图9是图3至图7中所示的传统盖板、中间板和基板装配后并且处于打开位置的截
    面透视图。

    图10是图3至图7中所示的传统盖板、中间板和基板装配后并且处于闭合位置的替
    代截面正视图。

    图11是图3至图7中所示的传统盖板、中间板和基板装配后并且处于闭合位置的替
    代截面透视图。

    图12是根据本发明的第一实施例的改进的微型阀的截面正视图,所示为装配后且
    处于闭合位置的微型阀。

    图13是图12所示基板的一部分的放大平面视图。

    图14是根据本发明的第二实施例的改进的微型阀的截面正视图,所示为装配后和
    处于闭合位置的微型阀。

    图15是图14中所示微型阀的第二实施例的反向截面透视图,所示为装配后。

    图16是图14和15中所示中间板的一部分的放大平面视图。

    图17是根据本发明的第三实施例的改进的微型阀的截面正视图,所示为装配后和
    处于闭合位置的微型阀。

    具体实施方式

    现在参考附图,图1和2中示出了微型阀100的基础结构,表示微型阀的传统结构和
    根据本发明的微型阀的改进结构。所示微型阀100包括盖板102、中间板103和基板104。盖板
    102具有外表面105和内表面106。盖板102还具有以现有技术中已知的方式形成在那里的一
    个或多个开口(所示实施例中示出的两个这种开口102a和102b),以允许一个或多个电导线
    (未示出)穿过。中间板103具有第一表面107和第二表面108?;?04具有内表面109和外表
    面110?;?04也具有以现有技术中已知的方式形成在那里的一个或多个开口(图5和7中
    示出的三个这种开口104a、104b和104c),以允许流体从微型阀100流进和流出。在所示实施
    例中,开口104b构造为普通的闭合进口端口,开口104a构造为普通的打开出口端口,并且开
    口104c构造为控制端口。然而,如果需要,微型阀100可以构造为开口104b构造为出口端口
    并且开口104a构造为进口端口。

    当微型阀100如图2中装配时,盖板102的内表面106与中间板103的第一表面107接
    合,并且基板104的内表面109与中间板103的第二表面108接合。盖板102、中间板103和基板
    104可以以任何期望的方式保持在这个取向。例如,盖板102的和/或基板104的部分可以与
    中间板103连结,例如通过熔融连结、化学连结、或物理连结(例如,机械紧固件和/或粘合
    剂)。盖板102、中间板103和基板104可以由任何期望的材料或材料组合构成。例如,盖板
    102、中间板103和基板104可以由硅和/或类似材料构成。

    本发明的盖板102的内表面106的结构如图3和6详细示出。如其中所示,本发明的
    盖板102包括致动腔,通常以附图标记111表示,布置在其中的内表面106上。所示致动腔111
    包括上部致动臂腔部分111a、中心致动臂腔部分111b、下部致动臂腔部分111c、致动肋腔部
    分111d、致动柱腔部分111e和铰链腔部分111f。上部致动臂腔部分111a具有一对设置于其
    中的凹进区域112a和112b。凹进区域112a和112b限定了平衡端口。在传统的微型阀100中,
    包含在流过其中的流体的颗粒污染物可以聚集在与正常打开出口端口104a相对的平衡端
    口112b。所示致动腔111还具有设置于其中的一个或多个压力均衡凹部113。

    所示盖板102具有从致动腔111的底面延伸并且完全围绕第一凹进区域112a的外
    围的第一密封结构114a。类似地,盖板102还具有从致动腔111的底面延伸并且完全围绕第
    二凹进区域112b的外围的第二密封结构114b。在所示实施例中,每个密封结构114a和114b
    是壁,其截面形状通常是梯形且包括邻近凹进区域112a和112b的四个侧面的四个线性延伸
    壁区段。然而,密封结构114a和114b可以形成为具有任意期望的截面形状或形状组合,且可
    以进一步以任何期望的方式(线性或其他)围绕凹进区域112a和112b延伸。例如,密封结构
    114a和114b可以基本上如图3和6所示形成,但是可以在邻近的线性延伸壁区段之间具有圆
    角,具有一个或多个非线性延伸壁区段,或完全非线性形状。密封结构114a和114b的目的将
    在下文解释。

    中间板103的结构在图4中详细描述。如这里所示,中间板103包括可移位构件,通
    常在附图标记130处表示,其包括具有穿过其形成的一对开口131a和131b的密封部分131。
    密封部分131穿过伸长臂部分132连接到与中间板103整体成形的铰接部分133??梢莆还辜?br />130还包括多个致动肋134,穿过中心脊135连接到伸长臂部分132,在该密封部分131和铰接
    部分133的中间的位置。

    如图4所示,多个致动肋134的第一部分(当从图4观察时为上部肋134)的第一端在
    其第一端柔性连接到中间板103的第一非移动部分。多个致动肋134的第一部分的第二端连
    接到中心脊135。中间板103的第一非移动部分电连接到设置于中间板103上的第一连结板
    (未示出)。类似地,多个致动肋134的第二部分(当从图4观察时为下部肋134)的第一端在其
    第一端柔性连接到中间板103的第二非移动部分。多个致动肋134的第二部分的第二端也连
    接到中心脊135。中间板103的第二非移动部分电连接到设置于中间板103上的第二连结板
    (未示出)。第二连结板与第一连结板通过除了多个致动肋134之外的方式进行电隔离。

    在现有技术已知的方式中,电流可以从第一连结板穿过多个致动肋134流到第二
    连结板。这样电流引起多个致动肋134的热膨胀,其引起中心脊135的轴向运动。中心脊135
    连接到伸长臂部分132。因此,中心脊135的轴向运动使得可移位构件130的伸长臂部分132
    (并且,因此,密封部分131)围绕铰接部分133枢转或相对中间板103的其余部分移动(这种
    运动发生在由中间板103的剩余部分限定的平面内)。因此,所示可移位构件130作用为传统
    的MEMS热致动器。

    基板104的内表面109的结构在图5和7中详细示出。如这里所示,基板104包括致动
    腔,通常在附图标记140处表示,其设置于其内表面109上。所示致动腔140包括上部致动臂
    腔部分140a、中心致动臂腔部分140b、下部致动臂腔部分140c、致动肋腔部分140d、致动脊
    腔部分140e和铰接腔部分140f。所示的致动腔140还具有设置于其中的一个或多个压力均
    衡凹部141。

    所示的基板104具有从致动腔140的底面延伸并且完全围绕开口104a的外围的第
    一密封结构142a、从致动腔140的底面延伸并且完全围绕开口104b的外围的第二密封结构
    142b、以及从致动腔140的底面延伸并且完全围绕开口104c的外围的第三密封结构142b。在
    所示实施例中,每个密封结构142a和142b是壁,其通常在截面为梯形并且包括邻近开口
    104a和104b延伸的四个线性延伸壁区段。然而,密封结构142a和142b可以形成为具有任何
    期望的截面形状或形状组合,且可以进一步以任何期望的方式(线性或其他)围绕开口104a
    和104b延伸。例如,密封结构142a和142b可以具有在邻近线性延伸壁区段之间的圆角,具有
    一个或多个非线性延伸壁区段,或形状上完全非线性。密封结构142a和142b将在下文解释。

    图8和9示出了处于打开位置的图3至7中所示装配微型阀100的结构。如这里所示,
    盖板102的内表面106的非凹进部分接合相应的中间板103的第一表面107的非凹进部分。类
    似地,基板104的内表面109的非凹进部分接合相应的中间板103的第二表面108的非凹进部
    分。设置于盖板102上的上部致动臂腔部分111a、中间板103、和设置于基板104上的上部致
    动臂腔部分140a配合以限定封闭内腔,其中设置可移位构件130的密封部分131用于相对的
    枢转运动(当从图8观察时左右运动)。

    封闭内腔的第一厚度D1限定在设置于盖板102上的上部致动臂腔部分111a的底面
    和设置于基板104上的上部致动臂腔部分140a的底面之间(包括设置于其间的可移位构件
    130的密封部分131)。第一厚度D1显著大于第二厚度D2,其由可移位构件130的密封部分131
    的相对面而确定。封闭内腔的第三厚度D3限定在设置于盖板102上的密封结构114a和114b
    的延伸表面和设置于基板104上的密封结构142a和142b的延伸表面之间。不同于第一厚度
    D1的是,第三厚度D3仅稍微大于第二厚度D2,其由可移位构件130的密封部分131的相对面
    而限定。

    如此,第一相对大的空间S1限定在设置于盖板102上的上部致动臂腔部分111a和
    可移位构件130的邻近表面(当从图8观察时上部表面)之间。如图8所示,第一相对大的空间
    S1大部分延伸穿过、但不完全延伸穿过设置于盖板102上的上部致动臂腔部分111a和可移
    位构件130的密封部分131的邻近(上部)表面。第一相对大的空间S1的厚度可以是任何期望
    的值,其不可能导致包含在流体内的一个或多个颗粒(未示出)穿过这样的相对大的空间S1
    泄漏在其间变得堵塞。例如,这一第一相对大的空间S1的厚度可以是大约50μm。

    类似地,第二相对大的空间S2限定在设置于基板104的上部臂腔部分140a和可移
    位构件130的邻近表面(当从图8观察时为下部表面)之间。如图8所示,第二相对大的空间S2
    还部分延伸穿过、但不完全延伸穿过设置于基板104上的上部致动臂腔部分140a和可移位
    构件130的密封部分131的邻近(下部)表面。这一第二相对大的空间S2的厚度可以是任何期
    望的值,其不可能导致包含在流体内的一个或多个颗粒(未示出)穿过这样的相对大的空间
    S1泄漏在其间变得堵塞。例如,这第二相对大的空间S2的厚度可以是大约50μm。

    如上所述,第一和第二密封结构114a和114b从致动腔111的底面延伸并且分别完
    全围绕第一和第二凹进区域112a和112b的外围。如此,第一相对小的空间S3限定在第一和
    第二密封结构114a和114b与可移位构件130的邻近表面(当从图8观察时为上部表面)之间。
    这一第一相对小的空间S3完全穿过第一和第二凹进区域112a和112b的外围延伸。这一第一
    相对小的空间S3的厚度可以是任何期望的值,如上所述,其不可能导致过多的泄漏。例如,
    第一相对小的空间S3的厚度可以是大约3μm。

    类似地,第一和第二密封结构142a和142b从致动腔140的底面延伸并且分别完全
    围绕第一和第二开口104a和104b的外围。如此,第二相对小的空间S4限定在第一和第二密
    封结构142a和142b和可移位构件130的邻近表面(当从图8观察时为上部表面)之间。这一第
    二相对小的空间S4完全穿过第一和第二开口104a和104b的外围延伸。这一第二相对小的空
    间S4的厚度可以是任何期望的值,如上所述,其不可能导致过多的泄漏。例如,这一第二相
    对小的空间S4的厚度可以是大约3μm。

    在使用期间,微型阀100可以以传统的方式(或其他的)操作以选择地在闭合位置
    (图10和11中所示)和打开位置(图8和9中所示)之间移动可移位构件130。当可移位构件130
    位于闭合位置时,期望的是流体越小越可能在第一和第二开口104a和104b之间流动。这由
    提供(1)从致动腔111的底面延伸并且分别完全围绕第一和第二凹进区域112a和112b的外
    围的第一和第二密封结构114a和114b,和(2)从致动腔140的底面延伸并且分别完全围绕第
    一和第二开口104a和104b的第一和第二密封结构142a和142b完成。如上所述,选择第一和
    第二相对小的空间S3和S4的相对小的厚度以不允许过多的泄漏。

    然而,同时,微型阀100的几何抵抗可能由包含在从其流过的流体的微粒污染物的
    存在而导致的对微型阀的可移位构件的自由运动的干扰。这由:(1)在设置于盖板102上的
    上部致动臂腔部分111a和可移位构件130的邻近表面(当从图8至11观察时围上部表面)之
    间的第一相对大的空间S1,和(2)在设置于基板104上的上部致动臂腔部分140a和可移位构
    件的邻近表面(当从图8至11观察时围上部表面)之间的第二相对大的空间S2提供。选择第
    一和第二相对大的空间S1和S2以阻止包含在流体内的一个或多个颗粒穿过微型阀100泄漏
    在其间堵塞(或至少减少这些可能变得在其间堵塞的颗粒的数量)。

    图12和13示出了改进的微型阀的部分,通常在附图标记200处表示,根据本发明的
    第一实施例,进一步改进了对污染物的抵抗力并且因此进一步减少了这些不期望的堵塞的
    可能性。微型阀200的第一实施例的基础结构类似于图1和2中所示,因此,包括盖板202、中
    间板203和基板204。盖板202具有外表面205和内表面206。盖板202还具有以现有技术中已
    知方式穿过其形成的一个或多个开口(未在图12中示出),允许一个或多个电导线(未示出)
    从其穿过。中间板203具有第一表面207和第二表面208?;?04具有内表面209和外表面
    210?;?04还具有以现有技术中已知方式穿过其形成的一个或多个开口(所示实施例示
    出了两个开口204a和204b),以允许流体流进流出微型阀200。

    当微型阀200如图12所示装配时,盖板202的内表面206接合中间板203的第一表面
    207,并且基板204的内表面209接合中间板203的第二表面208。盖板202、中间板203和基板
    204可以以任何期望的方式保持在该取向。例如,盖板202和/或基板204的部分可以连结到
    中间板203,例如通过熔融连结、化学连结或物理连结(例如,机械紧固件和/或粘合剂)。盖
    板202、中间板203和基板204可以由任何期望的材料或材料组合构成。例如,盖板202、中间
    板203和基板204可以由硅构成,例如单晶硅和/或类似材料。

    类似微型阀100,本发明的盖板202包括致动腔,其上部致动臂腔部分211a在图12
    中示出。上部致动臂腔部分211a具有设置于其中的一对凹进区域212a和212b。本发明的盖
    板202还具有从上部致动臂腔部分211a的底面延伸并且完全围绕第一凹进区域212a的外围
    的第一密封结构214a。类似地,本发明的盖板202还具有从上部致动臂腔部分211a的底面延
    伸并且完全围绕第二凹进区域212b的外围的第二密封结构214b。类似密封结构114a和
    114b,每个密封结构214a和214b是壁,其通常截面形状为梯形并且分别包括密封表面216a
    和216b。

    本发明的基板204包括致动腔,其上部致动臂腔部分240a在图12中示出。本发明的
    基板204具有从上部致动臂腔部分240a的底面延伸并且完全围绕第一开口204a的外围的第
    一密封结构242a。类似地,本发明的基板204还具有从上部致动臂腔部分240a的底面延伸并
    且完全围绕第二开口204b的外围的第二密封结构242b。类似密封结构142a和142b,每个密
    封结构242a和242b是壁,其通常截面形状为梯形并且分别包括密封表面244a和244b。

    本发明的中间板203包括可移位构件230,其包括具有穿过其形成的一对开口231a
    和231b的密封部分231。

    在所示实施例中,每个密封结构214a和214b具有多个形成在其各个密封表面216a
    和216b内的凹部(depressions)或凹窝(divots)250。类似地,每个密封结构242a和242b具
    有多个形成在其各个密封表面244a和244b内的凹部或凹窝250。所示凹窝250在密封表面
    244a和244b处具有基本上圆形的开口形状,直径在大约20μm至大约30μm的范围内,且深度
    在大约20μm至大约30μm的范围内??商娲?,凹窝250可以具有任何期望的开口形状,例如
    椭圆形、长方形和正方形。如所示,凹窝250具有圆化的、并且基本上内缩的内表面??商娲?br />地,凹窝250的内表面具有任何期望的形状,例如半球形或任何其他期望的形状或形状组
    合。

    在所示实施例中,多个凹窝250形成在密封结构214a、214b、242a和242b的四个壁
    中的每个中??商娲?,任何期望数量的凹窝250可以形成在密封结构214a、214b、242a和
    242b的任意一个或多个壁上。例如,凹窝250可以形成在盖板202的密封结构214a和214b的
    任何一个或多个壁上,或凹窝250可以形成在基板204的密封结构242a和242b的任何一个或
    多个壁上。

    有利地,通过在密封表面216a、216b、244a和244b内提供凹窝250,包含在流体内的
    污染物颗粒不能不期望地刮擦或腐蚀密封表面216a、216b、244a和244b,或可移位构件230
    的邻近面207和208,例如在第一相对大的空间S1、第二相对大的空间S2、凹进区域212a和
    212b、和开口204a和204b内。

    改进的微型阀的第二实施例通常在图14至16中以附图标记300表示。类似微型阀
    200的第一实施例,微型阀300的第二实施例提供对污染物的改进的抵抗力并且因此进一步
    减少不期望的堵塞的可能性。微型阀300的第二实施例包括盖板202、基板204和修改的中间
    板303。中间板303具有第一表面307和第二表面308并且包括可移位构件330,包括具有穿过
    其形成的一对开口331a和331b的密封部分331。

    在所示实施例中,多个孔350穿过邻近开口331a和331b的密封部分331形成。如图
    15中最佳所示,多个孔350这样形成使得它们成排构成并且与密封结构214a、214b、242a和
    242b的至少一个壁对齐。所示孔350伸长为基本上圆形的截面形状,具有在大约20μm至大约
    30μm的范围内的直径,并且完全穿过密封部分331延伸。在所示实施例中,四排孔350形成在
    密封部分331中??商娲?,任何期望数量的孔350可以邻近密封结构214a、214b、242a和
    242b的任何一个或多个壁而形成。

    所示孔350具有基本上圆形的截面形状??商娲?,孔350可以具有任何期望的截
    面形状,如椭圆形、长方形和正方形。附加地,孔350可以完全穿过所示密封部分331延伸,或
    仅仅部分穿过密封部分331的第一表面307和第二表面308中的一个或两个延伸。

    可替代地,根据本发明的改进的微型阀可以包括与传统的盖板202和/或传统的基
    板204装配在一起的中间板303。

    有利地,通过提供穿过中间板303的孔350,有或没有凹窝250形成在密封结构
    214a、214b、242a和242b的一个或多个壁上,包含在流体内的污染物颗粒能在流通的流体内
    移动到其中污染物颗粒不会被不期望地刮擦或腐蚀密封部分216a、216b、244a和244b或可
    移位构件330的邻近表面307和308的区域,例如在第一相对大的空间S1、第二相对大的空间
    S2、凹进区域212a和212b(图12中所示)、和开口204a和204b。

    改进的微型阀的第三实施例在图17中以附图标记400表示。第三实施例的微型阀
    400包括基板104、中间板103和修改的盖板402。盖板402类似于盖板102并且包括外表面
    405、内表面406和致动腔411,其上部致动臂腔部分411a在图17中示出。上部致动臂腔部分
    411a具有设置于其中的凹进区域412。附加地,上部致动臂腔部分411a具有额外的开口,构
    造为第二正常闭合进口端口416,与基板104的进口端口104b相对而形成在其中。

    本发明的盖板402还具有第一密封结构414a,其从上部致动臂腔部分411a的底面
    延伸并且完全围绕第二正常闭合进口端口416的外围。类似地,所示盖板402还具有第二密
    封结构414b,其从上部致动臂腔部分411a的底面延伸并且完全围绕凹进区域412的外围。每
    个密封结构414a和414b是壁,其截面形状通常为梯形并且分别包括密封表面416a和416b。

    如图17所示,微型阀100的平衡端口112a被额外的开口或流体流动端口所替代,构
    造为第二正常闭合进口端口416,穿过盖板402形成。因此,流体允许穿过两个正常闭合进口
    端口104b和416从中间板103的相对侧流进微型阀400。有利地,这一结构允许包含在流体内
    并且聚集在平衡端口114b的污染物颗粒穿过邻近密封结构142b和414a的区域并且因此减
    少不期望的刮擦和堵塞的发生。

    可替代地,改进的微型阀400的任意密封结构142a、142b、414a和414b可以与上述
    凹窝250一起形成??商娲?,可移位构件130的密封部分131可以与上述一个或多个孔350
    一起形成。

    分别在图12至16中示出的微型阀200和300的第一和第二实施例封装在传统的U形
    流体结构中,其中开口104a和104b(其限定流体流经微型阀200和300的出口和进口)位于微
    型阀200和300的相同侧(基板204侧)??商娲?,微型阀200和300可以封装在传统的通流
    (through-flow)结构中,其中开口204a、204b和任何其他端口,例如控制端口(图12至17中
    未示出,但在图5和7中附图标记104c处示出)位于微型阀200和300的相对侧(在盖板202上
    和基板204侧)上。微型阀400还可以封装在传统的通流结构中。这种通流结构的微型阀的结
    构和操作方法也类似于这里所述的微型阀200、300和400的实施例。

    本发明的操作模式原理已经在其优选实施例中说明和描述。然而,必须理解的是
    本发明可能不是如特别说明和描述的被实施而不脱离其精神或范围。

    相关申请的交叉引用

    本申请要求2015年6月16日提交的美国临时申请号62/180,107的权益,该临时申
    请公开的内容通过引用的方式整体并入本文。

    关于本文
    本文标题:具有抗污染特征的微型阀.pdf
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