本發(fā)明涉及一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置及其使用方法，屬于精密設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多路換向閥是工程機(jī)械系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，隨著科技的發(fā)展，對(duì)換向閥的要求越來越高，比如：控制方式、控制精度、閥體結(jié)構(gòu)和制造裝配成本等。
目前主要的驅(qū)動(dòng)方式主要有電磁驅(qū)動(dòng)和壓力驅(qū)動(dòng)，主要操作是通過控制壓力的大小和電磁的強(qiáng)弱來控制微閥的開關(guān)，其控制精度低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，成本高等特點(diǎn)且使用次數(shù)多會(huì)對(duì)閥體造成一定的損壞從而降低流動(dòng)效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置及其使用方法，實(shí)現(xiàn)微閥換向功能，解決了換向過程中控制精度低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性差和流動(dòng)效率低等問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置，包括進(jìn)氣口1、光驅(qū)ⅰ2、光敏液滴ⅰ3、光敏液滴ⅱ4、出氣口ⅰ5、光驅(qū)組ⅰ6、光驅(qū)組ⅱ7、出氣口ⅱ8、閥體9、光敏液滴ⅲ10、光驅(qū)ⅱ11和光驅(qū)組ⅲ12；
所述閥體9底部開有進(jìn)氣口1，閥體9頂部對(duì)稱開有出氣口ⅰ5、出氣口ⅱ8，光敏液滴ⅰ3、光敏液滴ⅱ4、光敏液滴ⅲ10位于閥體9的通道內(nèi)且光敏液滴ⅰ3位于出氣口ⅰ5正下方、光敏液滴ⅱ4位于進(jìn)氣口1正上方、光敏液滴ⅲ10位于出氣口ⅱ8正下方，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅰ6位于出氣口ⅰ5的兩側(cè)，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅱ7位于出氣口ⅱ8的兩側(cè)，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅲ12位于進(jìn)氣口1的兩側(cè)，光驅(qū)ⅰ2位于光敏液滴ⅰ3的正下方，光驅(qū)ⅱ11位于光敏液滴ⅲ10的正下方。
所述閥體9使用聚二甲基硅氧烷材料制作。
一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置的使用方法，給微閥進(jìn)氣口1供氣，開啟光驅(qū)組ⅰ6和光驅(qū)ⅱ11，關(guān)閉光驅(qū)ⅰ2、光驅(qū)組ⅱ7和光驅(qū)組ⅲ12，光敏液滴ⅰ3被光驅(qū)組ⅰ6的光源吸引至出氣口ⅰ5將此出氣口堵住，光敏液滴ⅲ10被光驅(qū)ⅱ11的光源吸引至位于閥體9通道內(nèi)靠近光驅(qū)ⅱ11的凹槽處，使得氣體以最大容量從出氣口ⅱ8流出；
換向：開啟光驅(qū)ⅰ2和光驅(qū)組ⅱ7，關(guān)閉光驅(qū)組ⅰ6、光驅(qū)ⅱ11和光驅(qū)組ⅲ12，光敏液滴ⅲ10被光驅(qū)組ⅱ7的光源吸引至出氣口ⅱ8將此出氣口堵住，光敏液滴ⅰ3被光驅(qū)ⅰ2的光源吸引至位于閥體9通道內(nèi)靠近光驅(qū)ⅰ2的凹槽處，使得氣體以最大容量從出氣口ⅰ5流出。
為了防止氣體回流，將關(guān)閉的光驅(qū)組ⅲ12開啟，光敏液滴ⅱ4移動(dòng)至進(jìn)氣口1處，將進(jìn)氣口1堵住。
本發(fā)明的有益效果是：
1、采用多路換向，提高了系統(tǒng)的流動(dòng)效率。
2、通過光驅(qū)動(dòng)，提高了系統(tǒng)的柔韌性并且節(jié)能環(huán)保。
3、采用多光源可以有效減小由于光源散射產(chǎn)生的干擾信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，減小位置誤差，提高位置精度，增強(qiáng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
4、光敏液滴對(duì)光源敏感度極高，以此來提高控制精度，使得的換向功能的準(zhǔn)確性，保證了非接觸式驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高控制精度。
5、采用以進(jìn)出口中軸線對(duì)稱放置的光源，可以有效的保證光敏液滴移動(dòng)不會(huì)偏置，這樣能夠大大地提高微閥的控制精度和氣體流動(dòng)的效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中各標(biāo)號(hào)為：1-進(jìn)氣口、2-光驅(qū)ⅰ、3-光敏液滴ⅰ、4-光敏液滴ⅱ、5-出氣口ⅰ、6-光驅(qū)組ⅰ、7-光驅(qū)組ⅱ、8-出氣口ⅱ、9-閥體、10-光敏液滴ⅲ、11-光驅(qū)ⅱ、12-光驅(qū)組ⅲ。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：如圖1所示，一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置，包括進(jìn)氣口1、光驅(qū)ⅰ2、光敏液滴ⅰ3、光敏液滴ⅱ4、出氣口ⅰ5、光驅(qū)組ⅰ6、光驅(qū)組ⅱ7、出氣口ⅱ8、閥體9、光敏液滴ⅲ10、光驅(qū)ⅱ11和光驅(qū)組ⅲ12；
所述閥體9底部開有進(jìn)氣口1，閥體9頂部對(duì)稱開有出氣口ⅰ5、出氣口ⅱ8，光敏液滴ⅰ3、光敏液滴ⅱ4、光敏液滴ⅲ10位于閥體9的通道內(nèi)且光敏液滴ⅰ3位于出氣口ⅰ5正下方、光敏液滴ⅱ4位于進(jìn)氣口1正上方、光敏液滴ⅲ10位于出氣口ⅱ8正下方，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅰ6位于出氣口ⅰ5的兩側(cè)，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅱ7位于出氣口ⅱ8的兩側(cè)，由同一開關(guān)控制的光驅(qū)組ⅲ12位于進(jìn)氣口1的兩側(cè)，光驅(qū)ⅰ2位于光敏液滴ⅰ3的正下方，光驅(qū)ⅱ11位于光敏液滴ⅲ10的正下方。
所述閥體9使用聚二甲基硅氧烷材料制作。
一種基于光驅(qū)動(dòng)液控?fù)Q向微閥裝置的使用方法，給微閥進(jìn)氣口1供氣，開啟光驅(qū)組ⅰ6和光驅(qū)ⅱ11，關(guān)閉光驅(qū)ⅰ2、光驅(qū)組ⅱ7和光驅(qū)組ⅲ12，光敏液滴ⅰ3被光驅(qū)組ⅰ6的光源吸引至出氣口ⅰ5將此出氣口堵住，光敏液滴ⅲ10被光驅(qū)ⅱ11的光源吸引至位于閥體9通道內(nèi)靠近光驅(qū)ⅱ11的凹槽處，使得氣體以最大容量從出氣口ⅱ8流出；
換向：開啟光驅(qū)ⅰ2和光驅(qū)組ⅱ7，關(guān)閉光驅(qū)組ⅰ6、光驅(qū)ⅱ11和光驅(qū)組ⅲ12，光敏液滴ⅲ10被光驅(qū)組ⅱ7的光源吸引至出氣口ⅱ8將此出氣口堵住，光敏液滴ⅰ3被光驅(qū)ⅰ2的光源吸引至位于閥體9通道內(nèi)靠近光驅(qū)ⅰ2的凹槽處，使得氣體以最大容量從出氣口ⅰ5流出。
為了防止氣體回流，將關(guān)閉的光驅(qū)組ⅲ12開啟，光敏液滴ⅱ4移動(dòng)至進(jìn)氣口1處，將進(jìn)氣口1堵住。
如：該閥裝置長50mm，寬40mm，進(jìn)氣口直徑=出氣口直徑=d1，閥體內(nèi)部通道直徑d2，光敏液滴直徑d。
d1的確定：140μm；
d2的確定：320μm；
d的確定：300μm；
滿足：d1的取值小于等于d2取值的一半，d的取值要小于d2并且大于d1的兩倍；當(dāng)光敏液滴與通道內(nèi)部接觸即為間隙為0，與不接觸的內(nèi)部最遠(yuǎn)距離為5000μm。
閥的整體結(jié)構(gòu)以光敏液滴ⅱ4的圓心為整個(gè)閥的中心。
選取光驅(qū)所用光強(qiáng)l=0~30lux，溫度保持在20°~25°之間；
光敏液滴對(duì)光的敏感度w=98.97%；
光敏液滴的形變量范圍為（15%~45%）；
閥門出入口通道夾角b：15~30度。
其中，光敏液滴對(duì)光的敏感度隨著溫度和光強(qiáng)的變化而變化，當(dāng)溫度過高或過低都會(huì)影響光敏液滴對(duì)光的敏感度，只有溫度保持在20°~25°之間并且光強(qiáng)應(yīng)該保持在0~30lux之間，光敏液滴的穩(wěn)定性處于最佳，光敏液滴才能起到精準(zhǔn)開閉微閥進(jìn)出口的作用。
由于微閥的閥體是由pdms材料構(gòu)成的，透光性比較好，因此光驅(qū)的光照強(qiáng)度不能過大，在這里，光強(qiáng)超過30lux則會(huì)影響其他光敏液滴的運(yùn)動(dòng)行程。
光敏液滴需要有一定得形變量，在這里我們選用光功能高分子材料作為光敏液滴的材料，這種材料在光的參與作用下能夠表現(xiàn)出一定的變形和移動(dòng)，并且穩(wěn)定性很高。當(dāng)光驅(qū)工作時(shí)，光敏液滴向閥口移動(dòng)，要想讓光敏液滴使得微閥進(jìn)出口密封性良好，光敏液滴需要發(fā)生一定得變形，然而，變形量不能過大，過大則會(huì)導(dǎo)致光敏過度變形而起不到完全封閉的作用，所以光敏液滴的材質(zhì)的形變量選取范圍為：（15%~45%）只有在這個(gè)范圍之內(nèi)，才能保證光敏液滴的形變量能夠滿足精準(zhǔn)開閉微閥進(jìn)出口而不會(huì)發(fā)生泄漏。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。