本技術(shù)涉及質(zhì)量流量計(jì)的，更具體地說，是涉及一種閥芯單元及質(zhì)量流量計(jì)。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)量流量計(jì)(mfc、mass?flow?controller)是一種測量、控制氣體流量的設(shè)備，其在關(guān)閥時可控制氣體流量理論為0，而閉閥時實(shí)際仍有少量氣體從間隙中流過，間隙中流過的氣體流量與總量程之比一般稱之為閉閥泄漏率。閉閥泄漏率是質(zhì)量流量計(jì)的一個關(guān)鍵指標(biāo)，影響這個指標(biāo)的主要因素就在于質(zhì)量流量計(jì)的閥芯。

2、現(xiàn)有通用的閥芯單元包括上閥芯6和下閥芯7，上閥芯6和下閥芯7的接觸面經(jīng)過研磨形成裝配面，如圖1至圖3所示，下閥芯7的上表面通過彈簧8壓在上閥芯6的下表面，使兩者緊密接觸，接觸面相互嚴(yán)密接觸以保證閉閥時通流能力基本為0；需要進(jìn)一步解釋的是，上閥芯6相對下閥芯7固定，下閥芯7連接有彈簧8，彈簧8提供下閥芯7向上的彈力，因此下閥芯7在彈簧8的彈力作用下與上閥芯6密封連接。為保證閥芯單元的密封以及其它性能，通常有以下幾種手段：

3、方案一：上閥芯6和下閥芯7均使用金屬合金(包括但不限于304，316，316l等不銹鋼，哈氏合金等鎳合金)，上閥芯6的下接觸面和下閥芯7的上接觸面均使用機(jī)械研磨工藝進(jìn)行研磨，達(dá)到ra0.1以下的粗糙度，上下接觸面經(jīng)過5n以上的力壓死，可以保證在關(guān)閥狀態(tài)下達(dá)到1％的閉閥泄露率。該方案優(yōu)勢是開關(guān)閥時，下閥芯7即使受到運(yùn)動部件如頂桿的撞擊也不會產(chǎn)生形變，可保證閥芯長期正常工作，使用壽命一般在2000萬次以上，另外，耐腐蝕可以滿足要求。該方案缺點(diǎn)是：1、閉閥泄露率較高，常用精密機(jī)床可加工到ra0.1以下表面粗糙度僅能達(dá)成1％左右泄漏率；2、加工難度大，如要提高閉閥泄露率，需要將平面度/粗糙度提高到納米級別甚至以下，加工難度過大；3、可重復(fù)性差：上閥芯6和下閥芯7的密封原理是上下接觸面壓死，通過金屬微觀塑性形變對質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行密封，通過彈簧8施加壓力于上閥芯6和下閥芯7上造成接觸面微觀塑形形變，進(jìn)而填補(bǔ)接觸面的細(xì)微粗糙起伏從而產(chǎn)生密封性。在此過程中，由于接觸面產(chǎn)生塑性形變，且接觸面粗糙起伏形狀為完全隨機(jī)，所以二次拆解后，原先產(chǎn)生的結(jié)合表面會錯位，導(dǎo)致密封性能極大減弱，從而影響重復(fù)性。

4、方案二：下閥芯7使用樹脂材料在金屬合金上表面進(jìn)行鍍層，上閥芯6采用金屬合金材料，上閥芯6接觸面與方案一相同采用機(jī)械研磨工藝達(dá)到ra0.1以下粗糙度，下閥芯7鍍層樹脂材料后進(jìn)行研磨加工，表面粗糙度加工到ra0.1以下，該方案優(yōu)勢是下閥芯7表面為樹脂材料，硬度遠(yuǎn)低于金屬合金材料，上閥芯6和下閥芯7配合時除微觀變形外，還可以通過下閥芯7表面局部彈性變形填補(bǔ)表面粗糙度差產(chǎn)生的縫隙，從而在相同粗糙度情況下可達(dá)到更低的閉閥泄漏率，一般可達(dá)到0.2‰以下級別，且耐腐蝕性能、重復(fù)性能好(樹脂材料彈性形變可補(bǔ)償微觀塑性變形產(chǎn)生的縫隙)。缺點(diǎn)是樹脂材料需要通過靜電吸附等工藝涂布在金屬基材上，其結(jié)合力弱，磨削加工時易產(chǎn)生脫落等現(xiàn)象，密封平面的粗糙度和平面度質(zhì)量不易提升，質(zhì)量不好保證。

5、方案三：上閥芯6和下閥芯7分別使用兩種不同材料制成。上閥芯6使用金屬合金材料，下閥芯7使用樹脂材料。與方案一相同，均使用機(jī)械研磨工藝達(dá)到上閥芯6ra0.1以下，下閥芯7ra0.2以下粗糙度。該方案的優(yōu)勢與方案二相同，缺點(diǎn)是下閥芯7由樹脂材料制成，相對于金屬合金材料較軟，活動部件金屬頂桿反復(fù)撞擊下閥芯7時下閥芯7容易產(chǎn)生裂痕，使用壽命僅有百萬次級別，且閉閥泄漏率受溫度變化影響大，使用范圍受限制。

6、綜上所述，現(xiàn)有的閥芯單元無法兼顧密封性能和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于提供一種閥芯單元及質(zhì)量流量計(jì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的閥芯單元無法兼顧密封性能和使用壽命的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

3、第一方面，提供一種閥芯單元，包括：

4、第一閥芯、第二閥芯、第三閥芯和開關(guān)件；所述第一閥芯開設(shè)有通孔，所述第二閥芯與所述第一閥芯層疊設(shè)置，所述第二閥芯設(shè)有裝配軸，所述裝配軸位于所述通孔的下方，所述第三閥芯密封裝配于所述裝配軸上，所述第三閥芯用于抵接于所述第一閥芯上以密封所述通孔，所述開關(guān)件穿設(shè)于所述通孔并且能夠沿著所述通孔的深度方向移動，所述開關(guān)件用于與所述裝配軸抵接并且驅(qū)使所述第二閥芯和所述第三閥芯同步移動以開閉所述通孔；其中，所述第一閥芯、所述第二閥芯和所述裝配軸為金屬合金件，所述第三閥芯為樹脂材料件，所述樹脂材料件的硬度小于所述金屬合金件。

5、通過采用上述技術(shù)方案：

6、首先，裝配軸和第二閥芯為金屬合金件，其硬度較高，能夠承受開關(guān)件的往復(fù)撞擊，降低裝配軸和第二閥芯產(chǎn)生裂痕的可能，提高了閥芯單元的耐用性和使用壽命；

7、其次，第三閥芯為樹脂材料件，其硬度較低，在與第一閥芯接觸配合時能夠產(chǎn)生微觀變形填補(bǔ)表面粗糙度差而產(chǎn)生的縫隙，從而達(dá)到更低的閉閥泄漏率，更好的密封性；

8、再次，第三閥芯密封裝配于裝配軸上，兩者裝配牢靠不易脫離，且裝配過程不會對密封面產(chǎn)生破壞，提高了閥芯單元的質(zhì)量與良率；

9、最后，第一閥芯、第二閥芯和第三閥芯的材料均具有較強(qiáng)耐腐蝕性能，易于加工且成本合理。

10、在一個實(shí)施例中，所述第二閥芯上設(shè)有多個所述裝配軸，所述第三閥芯同時密封裝配于多個所述裝配軸上。

11、通過采用上述技術(shù)方案，提高了第三閥芯裝配于第二閥芯時的牢固程度，同時也能夠防止第三閥芯相對第二閥芯轉(zhuǎn)動而引起兩者錯位的可能。

12、在一個實(shí)施例中，所述第三閥芯套設(shè)于所述第二閥芯上，使所述第二閥芯上形成有與所述第三閥芯抵接的第一裝配面和第二裝配面，所述第一裝配面和所述第二裝配面分別位于所述第二閥芯的不同側(cè)面上。

13、通過采用上述技術(shù)方案，第三閥芯采用套設(shè)的方式固定在第二閥芯上，使第二閥芯形成有第一裝配面和第二裝配面，而第一裝配面和第二裝配面與第三閥芯抵接產(chǎn)生的作用力使得第三閥芯裝配于第二閥芯時更加牢靠。

14、在一個實(shí)施例中，所述第二閥芯和所述第三閥芯之間連接有防轉(zhuǎn)件，所述防轉(zhuǎn)件設(shè)于所述裝配軸的外圍。

15、通過采用上述技術(shù)方案，防止第三閥芯相對第二閥芯轉(zhuǎn)動，同時也提高了第三閥芯固定于第二閥芯上的牢固程度。

16、在一個實(shí)施例中，所述第三閥芯為模內(nèi)注塑件或者過盈裝配件以實(shí)現(xiàn)模內(nèi)注塑或者過盈裝配于所述第二閥芯上。

17、通過采用上述技術(shù)方案，提高了第三閥芯固定于第二閥芯上的牢固程度。

18、在一個實(shí)施例中，所述第三閥芯設(shè)有與所述裝配軸配合的內(nèi)孔，所述內(nèi)孔的孔壁設(shè)有限位槽，所述裝配軸設(shè)有與所述限位槽配合的定位結(jié)構(gòu)；所述裝配軸插設(shè)于所述內(nèi)孔并且所述定位結(jié)構(gòu)卡入所述限位槽，使所述裝配軸與所述第三閥芯過盈配合并且密封裝配。

19、通過采用上述技術(shù)方案，提高了第三閥芯固定于第二閥芯的牢固程度，同時定位結(jié)構(gòu)也能夠指示第三閥芯裝配到位，利于獲取裝配狀態(tài)。

20、在一個實(shí)施例中，所述第二閥芯開設(shè)有內(nèi)嵌槽，所述第三閥芯開設(shè)有卡扣孔以及圍繞所述卡扣孔設(shè)置并且用于嵌入所述內(nèi)嵌槽中的卡扣件，所述裝配軸用于插入所述卡扣孔中，使所述卡扣件嵌入所述內(nèi)嵌槽中。

21、通過采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了第三閥芯采用卡扣的方式固定設(shè)置于第二閥芯上。

22、在一個實(shí)施例中，所述內(nèi)嵌槽包括主體槽段和與所述主體槽段連通的卡扣槽部，所述主體槽段和所述卡扣槽部沿著所述裝配軸的裝配方向x依次布置，所述卡扣槽部在與所述裝配方向x垂直的方向上的尺寸大于所述主體槽段在與所述裝配方向x垂直的方向上的尺寸；所述卡扣件包括主體部和卡扣部，所述主體部和所述卡扣部沿著所述裝配軸的裝配方向x依次布置，所述卡扣部在與所述裝配方向x垂直的方向上的尺寸大于所述主體部在與所述裝配方向x垂直的方向上的尺寸，所述主體部插入于所述主體槽段中，所述卡扣部插入于所述卡扣槽部中。

23、通過采用上述技術(shù)方案，采用楔釘榫結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了將第三閥芯固定于第二閥芯上。

24、在一個實(shí)施例中，所述裝配軸呈楔型結(jié)構(gòu)，所述裝配軸的徑向尺寸沿著所述裝配方向x逐漸減少。

25、通過采用上述技術(shù)方案，使得裝配軸易于插入卡扣孔中，利于裝配軸的安裝。

26、在一個實(shí)施例中，所述第三閥芯與所述裝配軸螺紋連接。

27、通過采用上述技術(shù)方案，第三閥芯通過旋轉(zhuǎn)的方式即可裝配在裝配軸上，其裝配方式簡單。

28、在一個實(shí)施例中，所述第三閥芯和所述裝配軸均設(shè)有錐型螺紋，所述第三閥芯與所述裝配軸通過所述錐型螺紋緊密裝配。

29、通過采用上述技術(shù)方案，進(jìn)一步提高了采用螺紋連接的第三閥芯和第二閥芯之間裝配的緊密程度。

30、在一個實(shí)施例中，所述閥芯單元還包括第四閥芯，所述第四閥芯設(shè)有用于收容所述第二閥芯和所述第三閥芯的腔體，所述腔體用于與所述通孔連通，所述腔體內(nèi)設(shè)有與所述第二閥芯連接的彈性件，所述彈性件用于驅(qū)使所述第二閥芯上的所述第三閥芯與所述第一閥芯抵接并且提供接觸應(yīng)力，使所述第三閥芯與所述第一閥芯密封連接。

31、通過采用上述技術(shù)方案，彈性件用于提供接觸應(yīng)力，提高了第三閥芯和第一閥芯密封連接的緊密程度。

32、第二方面，提供一種質(zhì)量流量計(jì)，包括質(zhì)量流量主體和上述的閥芯單元，所述閥芯單元安裝于所述質(zhì)量流量主體上。

33、通過采用上述技術(shù)方案，在具有上述實(shí)施例的閥芯單元的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的質(zhì)量流量計(jì)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：提高了閥芯單元的密封性能，可以實(shí)現(xiàn)0.05‰甚至以下閉閥泄漏率；提高了閥芯單元的重復(fù)性，使得閥芯單元在重復(fù)拆裝的閉閥泄漏率也不會產(chǎn)生明顯惡化；降低了加工要求，對金屬合金表面超精密研磨需求降低；提升了閥芯單元的耐腐蝕性能。