无粘着旋转阀制造技术

提供一种旋转阀(10)，包括：定子构件(12)，所述定子构件具有平面定子面(34)；和转子构件(30)，所述转子构件具有面向所述定子面(34)并与所述定子面接触的平面转子面(32)，所述定子构件(12)具有用于传导流体的多个定子通道(38,38')，所述转子构件(30)具有至少一个转子通道(36)。所述转子构件(30)能够相对于所述定子构件(12)旋转，使得在特定的转子位置中，所述转子通道(36)将所述定子通道(38、38')中的两个定子通道互连，使得所述定子通道(38、38')处于流体连通。所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的一者由陶瓷材料(42)制成，其中所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的另一者由聚合物材料(44)制成。

【技术实现步骤摘要】
无粘着旋转阀
本专利技术涉及一种旋转阀。
技术介绍
旋转阀可以用在实验室自动化系统中，用于分配液体，例如试剂、稀释液、样品等。旋转阀通常包括：定子构件，所述定子构件具有定子通道；和转子构件，所述转子构件面向所述定子并且包括转子通道。根据不同的旋转位置，转子通道将不同的定子通道彼此互连。泵可将液体从第一容器和/或通道输送到旋转阀中，并且所述旋转阀可根据其转子位置将所述液体分配到其它容器和/或通道中。根据用于定子构件和转子构件的材料，定子构件和转子构件可能粘在一起，特别是当阀内存在特定液体时。当试剂在系统闲置并且阀不工作的时间期间干燥时，粘着(sticking)可能发生在转子构件和定子构件之间的界面中。通常，确切的机制还不是完全清楚。粘着可能是胶粘效应以及桥接配合的转子面和定子面中的凹坑的固体和/或盐晶体的组合，从而将所述面钉在一起以阻止旋转。当高度光滑且平坦的表面被某些试剂润湿(润湿增强了在所述表面之间的接触和分子吸引)时，也可能发生粘着。还可能在定子构件和/或转子构件的面中形成凹槽。开槽可能是由试剂中存在的固体引起的，例如玻璃或磁珠、来自干燥试剂的盐晶体等。已知的是，软聚合物材料可能易于在面密封阀的使用中开槽。还已知的是，诸如Al2O3的陶瓷可以抵抗开槽，但在某些应用中会受到粘着。凹槽的形成可能限制阀的寿命。
技术实现思路
可能需要一种不易受上述效应影响的旋转阀。还需要一种具有长寿命和/或具有不易于粘着和/或形成凹槽的转子构件和定子的旋转阀。这些需求可以通过独立权利要求的主题来满足。进一步的示例性实施例根据从属权利要求和以下描述是显而易见的。本专利技术涉及一种旋转阀，包括：定子构件，所述定子构件具有平面定子面；和转子构件，所述转子构件具有平面转子面，所述定子构件具有用于传导流体的多个定子通道，所述平面转子面面向所述定子面并与所述定子面接触，所述转子构件具有至少一个转子通道。转子构件能够相对于定子构件旋转，使得在特定的转子位置中，转子通道将定子通道中的两个定子通道互连，使得所述定子通道处于流体连通。定子构件和转子构件可以被容纳在旋转阀的壳体中，其中所述定子构件可以与所述壳体固定地连接，并且所述转子构件可以与所述壳体可旋转地连接。转子构件可由步进马达旋转。泵(例如自动致动的注射器)可以连接到定子通道中的一个定子通道。旋转阀的壳体还可包括用于将转子面压靠在定子面上的装置，例如弹簧，和/或用于将转子面与定子面对准的装置，例如弹性体衬盘，该弹性体衬盘可附接到转子构件的背侧和/或可位于转子构件的背侧与步进马达联接器之间。根据本专利技术的实施例，所述定子构件和所述转子构件中的一者由陶瓷材料制成，并且所述定子构件和所述转子构件中的另一者由聚合物材料制成，特别是混合有颗粒的聚合物材料。特别地，所述定子构件可以由陶瓷材料制成，所述转子构件可以由聚合物材料或混合有颗粒的聚合物材料制成。实验表明，使用聚合物材料，特别是与颗粒混合的聚合物材料，显著降低了构件的粘着和凹槽的形成。因此，所述旋转阀可以用于任何类型的且在干燥时倾向于形成粘着物质的液体。所述旋转阀还可与可能包含可导致形成凹槽的液体一起使用。降低粘着可以导致在运行期间和在延长的停机时段之后在转子构件与定子构件之间的低摩擦。可以避免昂贵的、复杂的和/或大尺寸的驱动机构。此外，所述旋转阀可特别适合于在低液体压力下运行，例如高至10巴的压力。当使用低粘着材料时，对于这种阀来说，与高压阀相比，可以将转子构件压靠在定子构件上的力和/或弹簧构件选择为较小，和/或可以将驱动机构设计为较小。另外，利用所选择的材料，所述旋转阀的寿命可以显著延长。特别地，如本文所述的阀可执行数百万次阀移动。所述聚合物材料可以是或者可以包括碳氟化合物，例如乙烯四氟乙烯(ETFE)。所述陶瓷材料可以是或可以包括氧化铝(Al2O3)。通过这些材料的组合，粘着以及凹槽的形成特别低。根据本专利技术的实施例，所述陶瓷材料涂覆有类金刚石碳(DLC)。特别地，所述陶瓷材料可以是涂覆有类金刚石碳的氧化铝(Al2O3)。具有类金刚石碳(DLC)的涂层可进一步减少凹槽的形成。具有类金刚石碳的涂层可以用气相沉积来制造。根据本专利技术的实施例，所述颗粒可以是和/或可以包括珠粒。珠粒可以是在任何方向上具有基本上相同直径的颗粒。所述颗粒的平均直径可以在特定方向上偏离特定直径不大于2倍。根据本专利技术的实施例，所述颗粒可以是和/或可以包括纤维。纤维在一个方向上的直径可以至少比最小直径大10倍。根据本专利技术的实施例，所述颗粒可以由玻璃和/或碳中的至少一种制成。通常，所述颗粒可以由比聚合物材料更硬的材料制成。根据本专利技术的实施例，所述聚合物材料与导电颗粒混合，使得所述定子构件和所述转子构件中的另一者变得导电。例如，所述聚合物材料可以混合有至少20％的碳纤维，以使所述聚合物材料和碳纤维的混合物导电。当转子构件和定子构件相对于彼此旋转时，静电电荷可以积聚在所述转子构件和定子构件上。分子切断过程可以产生聚合物材料的材料的螯合物(如ETFE)，该螯合物可以粘附到所述转子构件和所述定子构件的带电表面。例如，螯合物可能与陶瓷材料的表面形成分子键，并且可能损坏所述聚合物材料，其中在所述转子构件和所述定子构件的旋转期间螯合物抵靠所述聚合物材料移动。减少静电电荷可以有助于在阀运行期间洗去螯合物。否则静电电荷可吸引可能粘附到转子和定子表面的带电螯合物。去除静电电荷可以使不含分子电荷的试剂(例如去离子水(DI水))能够洗去螯合物(例如在阀运行期间由ETFE制成的螯合物)。可以通过使由聚合物材料制成的构件导电从而去除静电电荷。可以通过用DLC涂覆陶瓷材料从而减少聚合物材料的螯合物的形成。根据本专利技术的实施例，所述颗粒可以具有小于50μm(微米)的直径。所述珠粒的平均直径可以小于50μm和/或所述纤维的最小直径可以小于50μm。所述直径可以在10μm与50μm之间，尤其是在15μm与45μm之间。所述直径可以是约30μm。根据本专利技术的实施例，所述颗粒可以具有相对于聚合物材料在10％和30％之间的体积含量。例如，所述转子构件和所述定子构件分别可以由70％至90％的聚合物材料和10％至30％的颗粒制成。所述颗粒的体积含量可以在15％和25％之间，例如约20％。作为一个例子，转子构件或定子构件可以由具有20％玻璃珠粒的ETFE聚合物材料(ETFEpolymerformulation)机加工或注射模制而成。这可以提供高的耐磨性和密封性能。可能的是，由混合了颗粒的聚合物材料制成的相应构件的面(即转子面和/或定子面)例如在机加工或模制之后被研磨。还可以是在机加工或模制之后对转子面和/或定子面进行金刚石车削。在以上两种情况下，都可以产生平坦且光滑的表面。根据本专利技术的实施例，所述定子构件和所述转子构件中的一者可以由陶瓷材料一体制成。此外，所述定子构件和所述转子构件中的另一者可以由混合有颗粒的聚合物材料一体制成。所述两个构件中的两者或一者可以由相应的材料一体制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转阀(10)，包括：/n定子构件(12)，所述定子构件具有平面定子面(34)，所述定子构件(12)具有用于传导流体的多个定子通道(38,38')；/n转子构件(30)，所述转子构件具有面向所述定子面(34)并与所述定子面接触的平面转子面(32)，所述转子构件(30)具有至少一个转子通道(36)；/n其中，所述转子构件(30)能够相对于所述定子构件(12)旋转，使得在特定的转子位置中，所述转子通道(36)将所述定子通道(38,38')中的两个定子通道互连，使得所述定子通道(38,38')处于流体连通；/n其中，所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的一者由陶瓷材料(42)制成；/n其中，所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的另一者由聚合物材料(44)制成。/n

【技术特征摘要】
20190514 US 16/411,9371.一种旋转阀(10)，包括：
定子构件(12)，所述定子构件具有平面定子面(34)，所述定子构件(12)具有用于传导流体的多个定子通道(38,38')；
转子构件(30)，所述转子构件具有面向所述定子面(34)并与所述定子面接触的平面转子面(32)，所述转子构件(30)具有至少一个转子通道(36)；
其中，所述转子构件(30)能够相对于所述定子构件(12)旋转，使得在特定的转子位置中，所述转子通道(36)将所述定子通道(38,38')中的两个定子通道互连，使得所述定子通道(38,38')处于流体连通；
其中，所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的一者由陶瓷材料(42)制成；
其中，所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的另一者由聚合物材料(44)制成。


2.根据权利要求1所述的旋转阀，
其中，所述聚合物材料(44)是碳氟化合物；和/或
其中，所述聚合物材料(44)是乙烯四氟乙烯(ETFE)。


3.根据权利要求1或2所述的旋转阀，
其中，所述陶瓷材料(42)包括氧化铝(Al2O3)。


4.根据前述权利要求中的一项所述的旋转阀，
其中，所述陶瓷材料(42)涂覆有类金刚石碳。


5.根据前述权利要求中的一项所述的旋转阀，
其中，所述聚合物材料(44)混合有颗粒(46)。


6.根据前述权利要求中的一项所述的旋转阀，
其中，所述聚合物材料(44)混合有导电颗粒(46)，使得所述定子构件(12)和所述转子构件(30)中的所述另一者变得导电。


7.根据权利要求5或6所述的旋转阀，
其中，所述颗粒具有相对于所述聚合物材料在...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·J·肯尼迪，拖雷夫·奥韦·比约恩松，比特·博林，
申请(专利权)人：泰肯贸易股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH