本實(shí)用新型涉及閥門(mén)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型小型化膜閥。

背景技術(shù)：

微型自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室膜閥設(shè)備(例如，在生物或生物工程領(lǐng)域)要求容易組合成更大設(shè)備、具備安全并且容易使用、容易清潔的一系列處理功能。膜閥設(shè)備典型的處理功能包括儲(chǔ)存液體、傳送液體、在不同的液體管路之間切換、在反應(yīng)器內(nèi)催化生物物質(zhì)、加熱、冷卻、與電流或者電磁輻射相互作用。

現(xiàn)有的小型化膜閥的彈性薄膜被上下閥體壓緊在中間，通過(guò)高壓氣體控制彈性薄膜的變形來(lái)控制通道的開(kāi)/閉。在上下閥體的壓緊作用下，彈性薄膜必然會(huì)產(chǎn)生一定擠壓變形，由于上下閥體與彈性薄膜是整個(gè)面接觸，從而導(dǎo)致彈性薄膜的擠壓變形無(wú)法釋放，只能向通道內(nèi)以及閥體外側(cè)溢出，向通道內(nèi)溢出的薄膜常常將本來(lái)就很小的通道堵住，從而大大增加液體在通道內(nèi)的流動(dòng)阻力，甚至完全無(wú)法流動(dòng)。

不難看出，現(xiàn)有技術(shù)尚存在較大的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對(duì)上述的問(wèn)題，提供一種容易清潔、方便維修、不會(huì)引入雜質(zhì)的，有利于改善由于彈性薄膜擠壓變形導(dǎo)致的通道堵塞問(wèn)題，降低液體流過(guò)通道的阻力，提高膜閥性能的新型小型化膜閥。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下的技術(shù)方案：

本實(shí)用新型的新型小型化膜閥，包括：上閥體、下閥體以及夾在上下閥體之間的柔性膜；所述上下閥體通過(guò)多個(gè)螺絲相連接；所述上下閥體上還設(shè)置有閥門(mén)系統(tǒng)；

所述閥門(mén)系統(tǒng)包括：連接器，空氣管路，流體腔、流體管路；所述連接器安裝于上閥體上，下端穿入所述上閥體并與上閥體內(nèi)置的空氣管路相連接；所述空氣管路連通至柔性膜的上表面；所述連接器中心為通孔，所述通孔連通空氣管路；所述流體腔設(shè)置于下閥體，并與流體管路一端相連通；所述流體管路的另一端橫向延伸至膜閥外側(cè)壁；所述流體管路置于下閥體內(nèi)部，呈┙彎折；膜閥外側(cè)面設(shè)置有與所述流體管路出口相對(duì)應(yīng)的接口；所述接口使流體管路出口與外管路相連接；

在上閥體或下閥體內(nèi)表面上設(shè)置有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)的高度略低于柔性膜自然舒張時(shí)的厚度；凸臺(tái)環(huán)繞設(shè)置在流體腔的邊緣外側(cè)所對(duì)應(yīng)的位置上，形成封閉空間；上下閥體壓緊時(shí)，柔性膜產(chǎn)生的變形主要發(fā)生在其與凸臺(tái)接觸的區(qū)域內(nèi)。

作為另一種實(shí)施方案，可以將柔性膜在被所述上閥體與下閥體壓緊的位置上設(shè)置通孔或盲孔結(jié)構(gòu)，用于替代上述凸臺(tái)的設(shè)計(jì)，也可以作為組合設(shè)計(jì)，即凸臺(tái)+通孔或盲孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述凸臺(tái)包括平臺(tái)和突出部，所述平臺(tái)位于所述突出部的中心；所述平臺(tái)的高度略低于所述突出部，但突出于閥體表面；

在與所述突出部相對(duì)的另一閥體上設(shè)置槽體，且所述槽體與突出部相鍥合連接。

進(jìn)一步的，所述流體腔表面呈彎曲面。

進(jìn)一步的，多個(gè)所述螺絲的位置設(shè)置為盡量貼近彎曲表面，以確保上下閥體保持良好的密封。

進(jìn)一步的，所述閥門(mén)系統(tǒng)設(shè)置為單通路閥門(mén)或多通路閥門(mén)。所述多通路閥門(mén)的各支路中心設(shè)置有至少一個(gè)屏障；所述屏障包括嵌入限制部件或者將柔性膜局部加厚剛性化設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述下閥體設(shè)置有凹槽，用于嵌入屏障；或者所述局部加厚剛性化的柔性膜直接突出到所述上閥體中作為屏障。

進(jìn)一步的，多個(gè)相同所述閥門(mén)系統(tǒng)相互串聯(lián)成組合閥門(mén)系統(tǒng)；所述組合閥門(mén)系統(tǒng)相連接的接口表面處設(shè)置有密封元件。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1、本實(shí)用新型的部件構(gòu)成簡(jiǎn)單，易于拆卸，方便維修和徹底清潔。

2、本實(shí)用新型容易組合，以形成更復(fù)雜的、結(jié)構(gòu)緊湊的組件；自動(dòng)化控制，操作使用便捷。

3、本實(shí)用新型對(duì)閥體內(nèi)表面進(jìn)行改進(jìn)，凸臺(tái)的設(shè)置減少了柔性膜受擠壓面積，以減少柔性膜的擠壓變形量，從而有效減小因柔性膜擠壓變形而對(duì)流體產(chǎn)生的阻力作用。

進(jìn)一步改善，在凸臺(tái)相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)閥體表面設(shè)置槽體，使流體腔上方的柔性膜形成一種拉伸的效果，從而有效避免了柔性膜受壓變形而擠入流體腔，大大減小了流體的流動(dòng)阻力，提高膜閥的性能。

在本實(shí)用新型的相同構(gòu)思下，采用在柔性膜上設(shè)置盲孔或者通孔結(jié)構(gòu)，使得在被上閥體與下閥體壓緊位置上的柔性膜具有充分的釋放空間，而不容易被擠進(jìn)流體腔內(nèi)，同樣達(dá)到有效降低液體流過(guò)通道的阻力，提高膜閥的性能。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的新型小型化膜閥多通路閥門(mén)的主視圖的剖視圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1中A處的放大示意圖；

圖4為實(shí)施例1中上閥體的主視圖；

圖5為圖4的左視圖的剖視圖；

圖6為圖4的俯視圖；

圖7為圖4的等軸側(cè)視圖；

圖8為實(shí)施例1中下閥體的立體圖；

圖9為實(shí)施例2的新型小型化膜閥多通路閥門(mén)的主視圖的剖視圖；

圖10為實(shí)施例2中下閥體的主視圖；

圖11為圖10的右視圖；

圖12為圖10的俯視圖的剖視圖；

圖13為圖10的等軸側(cè)視圖；

圖14為實(shí)施例2增設(shè)有屏障的新型小型化膜閥的俯視圖；

圖15為圖14中的A-A向剖視圖；

圖16為圖14中的A-A處的剖視圖，其中屏障設(shè)計(jì)成局部加厚并剛性化的柔性膜并嵌入上閥體；

圖17為實(shí)施例3的新型小型化膜閥多通路閥門(mén)主視圖的剖視圖；

圖18為圖17中B處的放大示意圖；

圖19為圖17中C處的放大示意圖；

圖20為實(shí)施例3中下閥體的主視圖；

圖21為圖20的右視圖；

圖22為圖20的俯視圖的剖視圖；

圖23為圖20的等軸側(cè)視圖；

圖24為實(shí)施例3中上閥體的主視圖；

圖25為圖24的右視圖；

圖26為圖24的俯視圖的剖視圖；

圖27為圖24的等軸側(cè)視圖；

圖28為設(shè)置有孔的柔性膜示意圖；

圖29為實(shí)施例4的新型小型化膜閥單通路閥門(mén)主視圖的剖視爆炸圖；

圖30為圖29的俯視圖；

圖31為圖29中下膜閥的立體圖；

圖32為新型小型化膜閥多通路閥門(mén)組合正視圖的的剖視圖；

圖33為作為微型泵使用的新型小型化膜閥俯視圖。

附圖標(biāo)記：1、下閥體；2、柔性膜；3、上閥體；4、連接器；5、螺絲；6、空氣管路；7、流體腔；71、第一流體腔；72、第二流體腔；73、第三流體腔； 74、第四流體腔；8、彎曲表面；9、流體管路；90、接口；10、密封元件； 11、凸臺(tái)；12、屏障；13、凹槽；14、槽體；15、孔；16、平臺(tái)；170、第一路徑；171、第二路徑；172、第三路徑；173、第四路徑；18、突出部。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體實(shí)施例以及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。本實(shí)用新型小描述了設(shè)計(jì)可以切換流體路徑或者傳送流體的微型元件的解決方案。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“流體”表示液體、固體懸浮液或氣體。

實(shí)施例1

如圖1-8所示，為多通路閥門(mén)，所述閥門(mén)系統(tǒng)呈十字形排布成多通路，包括上閥體3、下閥體1以及夾在上下閥體之間的柔性膜2，所述柔性膜2可以為生橡膠或硅橡膠等材質(zhì)；所述上下閥體通過(guò)四個(gè)螺絲5相連接；四個(gè)所述螺絲5 的位置均勻排布在兩個(gè)對(duì)角方向上。

所述上下閥體上設(shè)置有閥門(mén)系統(tǒng)，所述閥門(mén)系統(tǒng)包括：連接器4，空氣管路 6，流體腔7、流體管路9；所述連接器4安裝于上閥體3上，并且上端突出所述上閥體3上方，下端穿入所述上閥體3并與上閥體3內(nèi)置的空氣管路6相連接，所述空氣管路6連通至柔性膜2的上表面；所述連接器4中心為通孔，所述通孔連通空氣管路6；所述流體腔7設(shè)置于下閥體1上，用流體的流動(dòng)；所述流體腔7與流體管路9一端相連通；所述流體管路9的另一端橫向延伸至膜閥外側(cè)壁；所述流體管路9置于下閥體內(nèi)部，呈┙彎折，即實(shí)際上流體在下膜閥1 的流動(dòng)路徑為呈彎折路徑；所述流體腔7表面呈彎曲面8，所述彎曲面8 用于柔性膜2受壓時(shí)延伸進(jìn)入到彎曲面8內(nèi)，以防止受到流體腔7的邊緣摩擦導(dǎo)致?lián)p壞；四個(gè)所述螺絲5的位置設(shè)置為盡量貼近彎曲表面8，以確保上下閥體 1保持良好的密封。所述膜閥外側(cè)面設(shè)置有與所述流體管路9相對(duì)應(yīng)的接口90；所述接口90使流體管路9的出口與外管路相連接。

如圖8所示，下閥體1設(shè)置有四個(gè)流體腔7，分別為第一流體腔71，第二流體腔72，第三流體腔73，第四流體腔74，四個(gè)所述流體腔7于十字中心處相互連通；每個(gè)流體腔7的端部對(duì)應(yīng)有一個(gè)接口90。每一個(gè)空氣管路6對(duì)應(yīng)控制一個(gè)流體腔7流體路徑的通斷。

當(dāng)給上閥體3上的一個(gè)或多個(gè)連接器4中引入增壓的空氣時(shí)，對(duì)應(yīng)的空氣管路6的內(nèi)壓增大，空氣管路6內(nèi)的壓力超過(guò)在流體腔7的彎曲面8內(nèi)部的壓力時(shí)，柔性膜2延伸到彎曲面8內(nèi)。通過(guò)柔性膜2延伸到流體腔7內(nèi)，影響流體腔7內(nèi)的流體流動(dòng)，當(dāng)空氣管路6內(nèi)的空氣壓力足夠高，則阻斷相應(yīng)流體腔7 內(nèi)的流體流動(dòng)，即通過(guò)給連接器4施加足夠高的空氣壓力，可以關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)流體腔7的通路，實(shí)現(xiàn)不同流體路徑的導(dǎo)通或關(guān)閉。

當(dāng)釋放空氣壓力時(shí)，柔性膜2試圖恢復(fù)其原來(lái)的松弛狀態(tài)，流體腔7導(dǎo)通。該運(yùn)動(dòng)能夠在流體腔7內(nèi)產(chǎn)生小吸力，可以利用該吸力來(lái)組合一系列閥門(mén)，以形成微型泵。通過(guò)在上閥體3的空氣管路6內(nèi)抽真空，還可以增大吸力。

在上閥體3內(nèi)表面上設(shè)置有凸臺(tái)11，所述凸臺(tái)11的高度略低于柔性膜2自然舒張時(shí)的厚度；凸臺(tái)11環(huán)繞設(shè)置在流體腔7的邊緣外側(cè)所對(duì)應(yīng)的位置上；上下閥體壓緊時(shí)，凸臺(tái)11與流體腔7的邊緣及邊緣外側(cè)相壓緊，柔性膜2產(chǎn)生的變形主要發(fā)生在與凸臺(tái)11接觸的區(qū)域內(nèi)，而流體腔7被封閉于凸臺(tái)11內(nèi)。所述凸臺(tái)11可以設(shè)置得稍大于流體腔7，上下閥體壓緊時(shí)，凸臺(tái)11與流體腔7的邊緣外側(cè)相壓緊，使得流體腔7完全被凸臺(tái)11包圍。

凸臺(tái)11的設(shè)計(jì)，有利于使柔性膜2在被上下閥體壓緊產(chǎn)生的變形主要發(fā)生在柔性膜2與凸臺(tái)11接觸的小塊區(qū)域，從而大大減少了柔性膜2被上下閥體壓緊的面積，進(jìn)而減少柔性膜2產(chǎn)生的變形，避免柔性膜2被上下閥體壓緊后堵塞流體腔7的可能性，達(dá)到降低液體流過(guò)通道的阻力，提高膜閥的性能。

本實(shí)用新型的凸臺(tái)11可以在上下閥體上加工形成，或者用其它物件替代，如密封圈、金屬條等；還可以采用各處硬度、厚度不同的彈性薄膜制成。

實(shí)施例2

如圖9-13所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的主要區(qū)別在于，凸臺(tái)11設(shè)置于下閥體1表面，具體位于流體腔7的邊緣外側(cè)，其作用及效果相同。

作為進(jìn)一步的改善，如圖13-16所示，在所述多通路閥門(mén)各支路中心設(shè)置有至少一個(gè)屏障12(如圖14所示)。所述屏障12包括嵌入限制部件或者將柔性膜 2局部加厚并剛性化設(shè)置。所述屏障12的可以防止壓縮空氣從一個(gè)空氣管路6 流入任何相鄰的空氣管路6內(nèi)。

所述下閥體1還設(shè)置有凹槽13(如圖15所示)，用于將屏障12嵌入凹槽13中；或者所述局部加厚剛性化的柔性膜2直接突出到所述上閥體3中作為屏障12(如圖16所示)。

實(shí)施例3

如圖17-27所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1或2的區(qū)別在于，凸臺(tái)11設(shè)置于上閥體3上，所述凸臺(tái)11包括平臺(tái)16和突出部18，所述平臺(tái)16設(shè)置于所述突出部18的中心；所述平臺(tái)16的高度略低于所述突出部18，但突出于閥體表面；在所述下閥體1上設(shè)置槽體14，所述槽體14設(shè)置于與所述突出部18相對(duì)的另一閥體上，且所述槽體14與突出部18相鍥合連接。

上閥體3和下閥體1壓緊時(shí)，突出部18將流體腔7周?chē)娜嵝阅?擠進(jìn)槽體14內(nèi)，從而對(duì)流體腔7上方的柔性膜2形成一種拉伸的效果，從而有效避免了柔性膜2被壓縮而擠入流體腔7，大大減小了流體的流動(dòng)阻力。平臺(tái)16的設(shè)置，避免了對(duì)應(yīng)的另一閥體中心對(duì)突出部18的阻擋作用。

實(shí)施例1設(shè)置的凸臺(tái)11，所起到的作用是減少了柔性膜2主要受擠壓面積，以減少柔性膜2的壓縮量，但仍然沒(méi)有解決主要被擠壓部分的變形被擠進(jìn)流體腔7 的可能，為了進(jìn)一步降低柔性膜2形變而被擠進(jìn)流體腔7而產(chǎn)生的堵塞問(wèn)題，本實(shí)施例做了另一種變形，將實(shí)施例1中的凸臺(tái)11中心位置稍削矮于周?chē)糠郑雇古_(tái)11形成中心位置低的平臺(tái)16和周?chē)恢酶叩耐怀霾?8，與突出部18對(duì)應(yīng)設(shè)置槽體14，此時(shí)突出部18將流體腔7周?chē)娜嵝阅?被壓入槽體14內(nèi)，從而對(duì)流體腔7上方的柔性膜2形成一種拉伸的效果，從而有效避免了柔性膜2被壓縮而擠入流體腔7，大大減小了流體的流動(dòng)阻力。

實(shí)施例4

如圖28-31所示，作為另一種實(shí)施方案，可以將柔性膜2在被所述上閥體3 與下閥體1壓緊的位置上設(shè)置孔15，可以為通孔或盲孔結(jié)構(gòu)，既可以用于替代上述凸臺(tái)11的設(shè)計(jì)，也可以作為組合設(shè)計(jì)。單獨(dú)將柔性膜2設(shè)置成具有通孔或盲孔結(jié)構(gòu)，孔15分布于上下膜閥壓緊部分，就可以保證柔性膜2被上下閥體壓緊產(chǎn)生的變形有足夠的釋放空間，而不是被擠入流體腔7內(nèi)，同樣也能夠有效降低液體流過(guò)通道的阻力，提高膜閥的性能。單獨(dú)設(shè)置柔性膜2的通孔或盲孔結(jié)構(gòu)時(shí)，流體管路9既可以設(shè)置成實(shí)施例1中的┙彎折，也可以設(shè)置成一字型。一字型設(shè)置的流體管路9以單通路閥門(mén)為例，如圖29-31所示，包括一個(gè)流體腔 7，所述流體腔7兩側(cè)連接流體管路9的一端，流體管路9的另一端延伸至膜閥外側(cè)壁。

孔15與凸臺(tái)11組合時(shí)柔性膜2上的盲孔或通孔分布于凸臺(tái)11壓緊部位，以及以外的部分，凸臺(tái)11可以使上下膜閥壓緊主要發(fā)生在柔性膜2與凸臺(tái)11 接觸的部位，但凸臺(tái)11以外的部分也會(huì)產(chǎn)生一定的壓緊作用，通孔或盲孔結(jié)構(gòu)可以充分釋放這兩部分的空間。當(dāng)然本實(shí)施例的柔性膜2的設(shè)置方式，還可以與本實(shí)用新型的具有槽體14的結(jié)構(gòu)相組合，在此不再一一贅述。

實(shí)施例5

如圖32，示出了本實(shí)用新型的新型小型化膜閥為多通路閥門(mén)組合，由兩個(gè)多通路閥門(mén)的膜閥相串聯(lián)得到，在兩個(gè)膜閥連接的接口處設(shè)置有密封元件10，以使組合閥門(mén)系統(tǒng)的連接處形成緊密連接。

如圖33及下表1所示，本實(shí)用新型還可以組合設(shè)計(jì)為微型泵裝置來(lái)使用。以下實(shí)例為由兩個(gè)多通路閥門(mén)的膜閥相串聯(lián)，將流體從左端接口90輸送至右端接口90的連續(xù)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)該功能，其施壓過(guò)程如表1：

表1

其中，開(kāi)始1為第一路徑170至第四路徑173均施加有壓力，即所有流體腔為關(guān)閉狀態(tài)。依次打開(kāi)第一路徑170、第二路徑171、第三路徑172，當(dāng)打開(kāi)第四路徑173時(shí)，先關(guān)閉第一路徑170，此時(shí)右邊流體到達(dá)右端接口90，然后打開(kāi)第一路徑170、關(guān)閉第二路徑171，再打開(kāi)第二路徑171、關(guān)閉第三路徑172，依次重復(fù)上述操作，即可以連續(xù)循環(huán)地將流體由左端接口90輸送至右端接口90；當(dāng)需要停止微型泵的輸送過(guò)程時(shí)，首先將第一路徑170關(guān)閉，然后依次關(guān)閉后續(xù)路徑即可。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。