本發(fā)明涉及閥門技術領域，具體涉及一種改進的小型化膜閥。

背景技術：

微型自動化實驗室膜閥設備(例如，在生物或生物工程領域)要求容易組合成更大設備、具備安全并且容易使用、容易清潔的一系列處理功能。膜閥設備典型的處理功能包括儲存液體、傳送液體、在不同的液體管路之間切換、在反應器內(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，通過高壓氣體控制彈性薄膜的變形來控制通道的開/閉。在上下閥體的壓緊作用下，彈性薄膜必然會產(chǎn)生一定擠壓變形，由于上下閥體與彈性薄膜是整個面接觸，從而導致彈性薄膜的擠壓變形無法釋放，只能向通道內(nèi)以及閥體外側溢出，向通道內(nèi)溢出的薄膜常常將本來就很小的通道堵住，從而大大增加液體在通道內(nèi)的流動阻力，甚至完全無法流動。

不難看出，現(xiàn)有技術尚存在較大的不足。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種容易清潔、方便維修、不會引入雜質(zhì)的，有利于改善由于彈性薄膜擠壓變形導致的通道堵塞問題，降低液體流過通道的阻力，提高膜閥性能的改進的小型化膜閥。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術方案：

本發(fā)明的改進的小型化膜閥，包括：上閥體、下閥體以及夾在上下閥體之間的柔性膜；所述上下閥體通過多個螺絲相連接；所述上下閥體上還設置有閥門系統(tǒng)；

所述閥門系統(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壁；所述流體管路置于下閥體內(nèi)部，呈┙彎折；膜閥外側面設置有與所述流體管路出口相對應的接口；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)表面上設置有凸臺，所述凸臺的高度略低于柔性膜自然舒張時的厚度；凸臺環(huán)繞設置在流體腔的邊緣外側所對應的位置上，形成封閉空間；上下閥體壓緊時，柔性膜產(chǎn)生的變形主要發(fā)生在其與凸臺接觸的區(qū)域內(nèi)。

作為另一種實施方案，可以將柔性膜在被所述上閥體與下閥體壓緊的位置上設置通孔或盲孔結構，用于替代上述凸臺的設計，也可以作為組合設計，即凸臺+通孔或盲孔結構。

進一步的，所述凸臺包括平臺和突出部，所述平臺位于所述突出部的中心；所述平臺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的另一閥體上設置槽體，且所述槽體與突出部相鍥合連接。

進一步的，所述流體腔表面呈彎曲面。

進一步的，多個所述螺絲的位置設置為盡量貼近彎曲表面，以確保上下閥體保持良好的密封。

進一步的，所述閥門系統(tǒng)設置為單通路閥門或多通路閥門。所述多通路閥門的各支路中心設置有至少一個屏障；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置。

進一步的，所述下閥體設置有凹槽，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。

進一步的，多個相同所述閥門系統(tǒng)相互串聯(lián)成組合閥門系統(tǒng)；所述組合閥門系統(tǒng)相連接的接口表面處設置有密封元件。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明的部件構成簡單，易于拆卸，方便維修和徹底清潔。

2、本發(fā)明容易組合，以形成更復雜的、結構緊湊的組件；自動化控制，操作使用便捷。

3、本發(fā)明對閥體內(nèi)表面進行改進，凸臺的設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流體產(chǎn)生的阻力作用。

進一步改善，在凸臺相對應的另一個閥體表面設置槽體，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阻力，提高膜閥的性能。

在本發(fā)明的相同構思下，采用在柔性膜上設置盲孔或者通孔結構，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，而不容易被擠進流體腔內(nèi)，同樣達到有效降低液體流過通道的阻力，提高膜閥的性能。

附圖說明

圖1為實施例1的改進的小型化膜閥多通路閥門的主視圖的剖視圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1的等軸側視圖；

圖4為圖1中A處的放大示意圖；

圖5為實施例1中上閥體的主視圖；

圖6為圖5的左視圖的剖視圖；

圖7為圖5的俯視圖；

圖8為圖5的等軸側視圖；

圖9為實施例1中下閥體的立體圖；

圖10為實施例2的改進的小型化膜閥多通路閥門的主視圖的剖視圖；

圖11為實施例2中下閥體的主視圖；

圖12為圖11的右視圖；

圖13為圖11的俯視圖的剖視圖；

圖14為圖11的等軸側視圖；

圖15為實施例2增設有屏障的改進的小型化膜閥的俯視圖；

圖16為圖15中的A-A向剖視圖；

圖17為圖15中的A-A處的剖視圖，其中屏障設計成局部加厚并剛性化的柔性膜并嵌入上閥體；

圖18為實施例3的改進的小型化膜閥多通路閥門主視圖的剖視圖；

圖19為圖18中B處的放大示意圖；

圖20為圖18中C處的放大示意圖；

圖21為實施例3中下閥體的主視圖；

圖22為圖21的右視圖；

圖23為圖21的俯視圖的剖視圖；

圖24為圖21的等軸側視圖；

圖25為實施例3中上閥體的主視圖；

圖26為圖25的右視圖；

圖27為圖25的俯視圖的剖視圖；

圖28為圖25的等軸側視圖；

圖29為設置有孔的柔性膜示意圖；

圖30為實施例4的改進的小型化膜閥單通路閥門主視圖的剖視爆炸圖；

圖31為圖30的俯視圖；

圖32為圖30中下膜閥的立體圖；

圖33為改進的小型化膜閥多通路閥門組合正視圖的的剖視圖；

圖34為作為微型泵使用的改進的小型化膜閥俯視圖。

附圖標記：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；12、屏障；13、凹槽；14、槽體；15、孔；16、平臺；170、第一路徑；171、第二路徑；172、第三路徑；173、第四路徑；18、突出部。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將結合具體實施例以及附圖對本發(fā)明作進一步介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。本發(fā)明小描述了設計可以切換流體路徑或者傳送流體的微型元件的解決方案。在本說明書中，術語“流體”表示液體、固體懸浮液或氣體。

實施例1

如圖1-9所示，為多通路閥門，所述閥門系統(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)；所述上下閥體通過四個螺絲5相連接；四個所述螺絲5的位置均勻排布在兩個對角方向上。

所述上下閥體上設置有閥門系統(tǒng)，所述閥門系統(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設置于下閥體1上，用流體的流動；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壁；所述流體管路9置于下閥體內(nèi)部，呈┙彎折，即實際上流體在下膜閥1的流動路徑為呈彎折路徑；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受壓時延伸進入到彎曲面8內(nèi)，以防止受到流體腔7的邊緣摩擦導致?lián)p壞；四個所述螺絲5的位置設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。所述膜閥外側面設置有與所述流體管路9相對應的接口90；所述接口90使流體管路9的出口與外管路相連接。

如圖9所示，下閥體1設置有四個流體腔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74，四個所述流體腔7于十字中心處相互連通；每個流體腔7的端部對應有一個接口90。每一個空氣管路6對應控制一個流體腔7流體路徑的通斷。

當給上閥體3上的一個或多個連接器4中引入增壓的空氣時，對應的空氣管路6的內(nèi)壓增大，空氣管路6內(nèi)的壓力超過在流體腔7的彎曲面8內(nèi)部的壓力時，柔性膜2延伸到彎曲面8內(nèi)。通過柔性膜2延伸到流體腔7內(nèi)，影響流體腔7內(nèi)的流體流動，當空氣管路6內(nèi)的空氣壓力足夠高，則阻斷相應流體腔7內(nèi)的流體流動，即通過給連接器4施加足夠高的空氣壓力，可以關閉一個或多個流體腔7的通路，實現(xiàn)不同流體路徑的導通或關閉。

當釋放空氣壓力時，柔性膜2試圖恢復其原來的松弛狀態(tài)，流體腔7導通。該運動能夠在流體腔7內(nèi)產(chǎn)生小吸力，可以利用該吸力來組合一系列閥門，以形成微型泵。通過在上閥體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)表面上設置有凸臺11，所述凸臺11的高度略低于柔性膜2自然舒張時的厚度；凸臺11環(huán)繞設置在流體腔7的邊緣外側所對應的位置上；上下閥體壓緊時，凸臺11與流體腔7的邊緣及邊緣外側相壓緊，柔性膜2產(chǎn)生的變形主要發(fā)生在與凸臺11接觸的區(qū)域內(nèi)，而流體腔7被封閉于凸臺11內(nèi)。所述凸臺11可以設置得稍大于流體腔7，上下閥體壓緊時，凸臺11與流體腔7的邊緣外側相壓緊，使得流體腔7完全被凸臺11包圍。

凸臺11的設計，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，達到降低液體流過通道的阻力，提高膜閥的性能。

本發(fā)明的凸臺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。

實施例2

如圖10-14所示，本實施例與實施例1的主要區(qū)別在于，凸臺11設置于下閥體1表面，具體位于流體腔7的邊緣外側，其作用及效果相同。

作為進一步的改善，如圖14-17所示，在所述多通路閥門各支路中心設置有至少一個屏障12(如圖15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置。所述屏障12的可以防止壓縮空氣從一個空氣管路6流入任何相鄰的空氣管路6內(nèi)。

所述下閥體1還設置有凹槽13(如圖16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17所示)。

實施例3

如圖18-28所示，本實施例與實施例1或2的區(qū)別在于，凸臺11設置于上閥體3上，所述凸臺11包括平臺16和突出部18，所述平臺16設置于所述突出部18的中心；所述平臺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上設置槽體14，所述槽體14設置于與所述突出部18相對的另一閥體上，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，突出部18將流體腔7周圍的柔性膜2擠進槽體14內(nèi)，從而對流體腔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阻力。平臺16的設置，避免了對應的另一閥體中心對突出部18的阻擋作用。

實施例1設置的凸臺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，但仍然沒有解決主要被擠壓部分的變形被擠進流體腔7的可能，為了進一步降低柔性膜2形變而被擠進流體腔7而產(chǎn)生的堵塞問題，本實施例做了另一種變形，將實施例1中的凸臺11中心位置稍削矮于周圍部分，使凸臺11形成中心位置低的平臺16和周圍位置高的突出部18，與突出部18對應設置槽體14，此時突出部18將流體腔7周圍的柔性膜2被壓入槽體14內(nèi)，從而對流體腔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阻力。

實施例4

如圖29-32所示，作為另一種實施方案，可以將柔性膜2在被所述上閥體3與下閥體1壓緊的位置上設置孔15，可以為通孔或盲孔結構，既可以用于替代上述凸臺11的設計，也可以作為組合設計。單獨將柔性膜2設置成具有通孔或盲孔結構，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通道的阻力，提高膜閥的性能。單獨設置柔性膜2的通孔或盲孔結構時，流體管路9既可以設置成實施例1中的┙彎折，也可以設置成一字型。一字型設置的流體管路9以單通路閥門為例，如圖30-32所示，包括一個流體腔7，所述流體腔7兩側連接流體管路9的一端，流體管路9的另一端延伸至膜閥外側壁。

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

實施例5

如圖33，示出了本發(fā)明的改進的小型化膜閥為多通路閥門組合，由兩個多通路閥門的膜閥相串聯(lián)得到，在兩個膜閥連接的接口處設置有密封元件10，以使組合閥門系統(tǒng)的連接處形成緊密連接。

如圖34及下表1所示，本發(fā)明還可以組合設計為微型泵裝置來使用。以下實例為由兩個多通路閥門的膜閥相串聯(lián)，將流體從左端接口90輸送至右端接口90的連續(xù)過程，為實現(xiàn)該功能，其施壓過程如表1：

表1

其中，開始1為第一路徑170至第四路徑173均施加有壓力，即所有流體腔為關閉狀態(tài)。依次打開第一路徑170、第二路徑171、第三路徑172，當打開第四路徑173時，先關閉第一路徑170，此時右邊流體到達右端接口90，然后打開第一路徑170、關閉第二路徑171，再打開第二路徑171、關閉第三路徑172，依次重復上述操作，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；當需要停止微型泵的輸送過程時，首先將第一路徑170關閉，然后依次關閉后續(xù)路徑即可。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。