具有第一级双稳态双通阀和第二级微型阀的两级流体控制阀制造技术

一种两级流体控制阀，包括：第一级电子可切换的双稳态双通阀，其可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动；和第二级微型阀，其配置成当所述第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。所述电子可切换的双稳态双通阀设置在所述第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间。

Two stage fluid control valve with first stage bistable double way valve and second stage micro valve

A two-stage fluid control valve includes: a first stage electronic switchable bistable double-way valve, which can move between an open position and a leak free closed position; and a second stage micro valve, which is configured to control the flow of fluid through the fluid outlet of the two-stage fluid control valve when the first stage electronic switchable bistable double-way valve is in an open position. The electronically switchable bistable two-way valve is arranged between the fluid inlet of the second stage micro valve and the two stage fluid control valve.

【技术实现步骤摘要】
具有第一级双稳态双通阀和第二级微型阀的两级流体控制阀
本专利技术总体涉及流体控制阀。特别地，本专利技术涉及一种改进的两级流体控制阀，其包括第一级电子可切换的双稳态双通阀，其配置成控制向第二级微型阀的流体流动，比如用于需要正向关闭功能的系统。
技术介绍
MEMS(微机电系统)是一类体积小的系统，具有尺寸在微米范围内的特征，即约10μm或更小。这些系统具有电气和机械部件。术语“微加工”通常理解为表示MEMS器件的三维结构和移动部件的生产。MEMS最初使用改进的集成电路(计算机芯片)制造技术(比如化学蚀刻)和材料(比如硅半导体材料)来微加工这些非常小的机械装置。今天，还有更多的微加工技术和材料可供选择。本申请中使用的术语“微加工装置”是指具有一些尺寸为约10μm或更小的特征的装置，因此根据定义，至少部分地通过微加工形成。更具体地，本申请中使用的术语“微型阀”是指具有尺寸为约10μm或更小的特征的阀，因此根据定义，至少部分地通过微加工形成。本申请中使用的术语“微型阀装置”是指包括微型阀的微加工装置，并且可以包括其他部件。应当注意，如果微型阀装置中包括微型阀以外的部件，则这些其他部件可以是微加工部件或标准尺寸(较大)部件。类似地，微加工装置可包括微加工部件和标准尺寸(较大)部件。已经提出了各种微型阀装置来控制流体回路内的流体流动。典型的微型阀装置包括可移动的构件或阀部件，其由主体可移动地支撑，以在关闭位置和完全打开位置之间移动。当置于关闭位置时，阀部件基本上阻挡或关闭第一流体端口，否则的话其与第二流体端口流体连通，从而防止流体在流体端口之间流动。当阀部件从关闭位置移动到完全打开位置时，越来越多地允许流体在流体端口之间流动。美国专利号6523560；6540203和6845962描述了由多层材料制成的微型阀，它们的公开内容通过引用并入本文。将多层微加工并结合在一起以形成微型阀体和其中包含的各种微型阀部件，包括含有微型阀的可移动部件的中间机械层。通过从中间机械层移除材料(通过已知的微加工装置制造技术，例如但不限于深反应离子蚀刻)来形成可移动部件，以产生通过弹簧状构件保持附接到该部件的其余部分的可移动阀元件。通常，通过在材料上形成狭槽的图案来去除材料，以获得所需的形状。然后，可移动阀元件将能够在一个或多个方向上移动大致等于狭槽宽度的量。美国专利号7156365描述了一种控制微型阀的致动器的方法，其公开内容也通过引用并入本文。在所公开的方法中，控制器向致动器提供初始电压，其有效地致动微型阀。然后，控制器向致动器提供脉冲电压，其有效地继续微型阀的致动。传统的燃气灶和燃气炉使用流体控制阀来分别控制过程气体或丙烷流到炉子和烤箱中的一个或多个燃烧器上。这些传统的燃气灶和炉需要精确的火焰或温度控制以及流量控制阀中的正向关闭功能，以防止在燃气灶或炉燃烧器处于关闭位置时不希望的和潜在危险的过程气体或丙烷流动，其中气体压力约为0.5psi或更低。另外，控制流体流动的过程，比如硅制造中的过程气体，比如用于MEMS微型阀、微芯片等的硅晶片的制造，也需要正向关闭功能以防止制造过程的缺陷。传统的MEMS微型阀已知能够提供非常精确的流体流动控制，但在正常操作期间通常会经历少量的流体泄漏，因此不适合用于燃气灶应用中的独立流量控制阀。因此，期望提供一种两级流体控制阀，包括第一级电子可切换的双稳态双通阀，其配置成控制至第二级微型阀的流体流动。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于两级流体控制阀的结构，该两级流体控制阀配置成具有改进的正向关闭功能的燃气燃烧器控制阀。在一实施例中，两级流体控制阀包括的两级流体控制阀具有第一级电子可切换的双稳态双通阀，其可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动；和第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间。在另一实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。向第一绕线线圈施加电流以磁化第一极靴，从而使电枢朝向第一极靴移动并且至打开位置。从第一绕线线圈中移除电流；以及随后向第二绕线线圈施加电流以磁化第二极靴，从而使电枢朝向第二极靴移动并且至关闭位置。在另外的实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流，使得电流在第一和第二绕线线圈中的一个中以顺时针方向流动并且在第一和第二绕线线圈中的另一个中以逆时针方向流动，从而每当施加电流时使电枢在打开和关闭位置之间交替地移动。重复短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流。在另一实施例中，一种控制两级流体控制阀的方法包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；并且提供第二级微型阀，其配置成当第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动。电子可切换的双稳态双通阀设置在第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；并且其中，第一极靴安装在套管的第一端，第二极靴安装在套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在第一和第二极靴之间。短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈施加电流，使得电流在第一绕线线圈和第二绕线线圈中的每一个中以相同方向流动，从而每当施加电流时使电枢在打开和关闭位置之间交替地移动。重复短暂且同时地向第一绕线线圈和第二绕线线圈以相同方向施加电流。当根据附图阅读时，根据优选实施例的以下详细描述，本专利技术的各个方面对于本领域技术人员将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的改进的两级流体控制阀的第一实施例的透视图。图2是图1中所示的改进的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级流体控制阀，包括：第一级电子可切换的双稳态双通阀，其可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动；和第二级微型阀，其配置成当所述第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动；其中，所述电子可切换的双稳态双通阀设置在所述第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间。

【技术特征摘要】
2018.05.02 US 62/665,6881.一种两级流体控制阀，包括：第一级电子可切换的双稳态双通阀，其可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动；和第二级微型阀，其配置成当所述第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动；其中，所述电子可切换的双稳态双通阀设置在所述第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间。2.根据权利要求1所述的两级流体控制阀，其中，所述电子可切换的双稳态双通阀包括：套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第二绕线线圈；其中，所述第一极靴安装在所述套管的第一端，所述第二极靴安装在所述套管的第二端；以及永磁体，其限定电枢并且可移动地安装在所述第一和第二极靴之间。3.根据权利要求2所述的两级流体控制阀，其中，所述第一和第二绕线线圈具有介于约140至约180安培匝之间的磁动势。4.根据权利要求2所述的两级流体控制阀，其中，所述第一极靴基本上是圆柱形的，并且具有圆形线圈凹槽和形成在其中的中心形成且轴向延伸的电枢接收孔。5.根据权利要求4所述的两级流体控制阀，其中，所述第一极靴的外表面包括形成在其中的多个轴向延伸的凹槽，所述凹槽限定流体入口端口和流体出口端口中的一个。6.根据权利要求5所述的两级流体控制阀，其中，所述第一极靴的外表面还包括形成在其中的至少一个电线凹槽。7.根据权利要求2所述的两级流体控制阀，其中，所述第二极靴基本上是圆柱形的，并且具有圆形线圈凹槽和形成在其中的中心形成且轴向延伸的电枢接收孔。8.根据权利要求7所述的两级流体控制阀，其中，多个轴向延伸的通道穿过所述第二极靴围绕所述电枢接收孔形成，所述通道限定流体入口端口和流体出口端口中的一个。9.根据权利要求8所述的两级流体控制阀，其中，穿过所述线圈凹槽的轴向端壁形成轴向延伸的线孔。10.根据权利要求2所述的两级流体控制阀，其中，所述第一和第二极靴由铁磁材料形成。11.根据权利要求2所述的两级流体控制阀，其中，所述电枢包括基本上盘形的主体，所述主体具有第一平面表面、第二平面表面和穿过其形成的纵向延伸孔，并且其中，轴向延伸构件附接在所述纵向延伸孔内，并且包括从所述第一平面表面向外延伸的第一轴向延伸部分和从所述第二平面表面向外延伸的第二轴向延伸部分。12.根据权利要求11所述的两级流体控制阀，其中，所述轴向延伸构件的中心部分的直径大于所述第一和第二轴向延伸部分的直径，并且附接在所述电枢的主体的纵向延伸孔内。13.根据权利要求12所述的两级流体控制阀，还包括附接到所述第二平面表面的弹性密封件和附接到所述第一平面表面的弹性构件中的一个。14.一种控制两级流体控制阀的方法，包括：提供可在打开位置和无泄漏关闭位置之间移动的第一级电子可切换双稳态双通阀；提供第二级微型阀，其配置成当所述第一级电子可切换的双稳态双通阀处于打开位置时控制通过两级流体控制阀的流体出口的流体流动；其中，所述电子可切换的双稳态双通阀设置在所述第二级微型阀和两级流体控制阀的流体入口之间，具有套管；第一极靴，其具有穿过其中形成的流体流动通道和安装在其中并连接到电源的第一绕线线圈；第二极靴，其具有穿过其中形成的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：EN富勒，P阿鲁纳萨拉姆，JA奥赫达，
申请(专利权)人：盾安美斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US