一种具有恒定流量输出的被动微阀及其方法技术

本发明专利技术公开了一种具有恒定流量输出的被动微阀及其方法，被动微阀包括同轴设置的上阀盖、阀芯、阀体、弹簧和下阀盖，阀芯的调节段的外侧壁沿周向设有若干结构相同的凹槽；位于阀体中部的内侧壁上，沿周向设有若干朝向轴心凸起且结构相同的挡板，挡板和凹槽的个数相同；沿介质流动方向，挡板凸起的高度逐渐增加；每个凹槽能容纳一个挡板，两者之间能形成用于介质通过的间隙通道；通过阀芯沿轴向的移动能调节间隙通道的大小，当凹槽与挡板末端接触时能封闭间隙通道。本发明专利技术通过阀芯上的凹槽与阀体上的挡板形成变截面的流道，实现进口压力增减的同时，流动阻力也相应的增减，保证了当超过一定进口压力阈值时，被动微阀出口流量的稳定输出。输出。输出。

【技术实现步骤摘要】
一种具有恒定流量输出的被动微阀及其方法


[0001]本专利技术属于微流控流量控制微阀领域，特别涉及一种具有恒定流量输出的被动微阀及其方法。

技术介绍

[0002]微流体作为一项新兴技术，利用尺寸为数十至数百微米的微通道处理微量流体。它具有样品消耗和能耗低、成本低、安全性高等优点，广泛应用于化学、生物化学、生物医学、生物技术等诸多领域。为了实现微尺度的流体控制和操作，包括微传感器、微泵、微阀、微混合器和微通道在内的几个主要组件构成了微流体系统。因此，在这些组件中，紧凑且高效的微阀对于准确控制流量非常重要。
[0003]微流体的精确操控是样品处理和分析的关键环节，它直接决定着微流体系统的可靠性。传统的主动微阀的流量控制主要依靠外部能量消耗来实现，被动微阀无需借助外部控制即可实现微流体的自动、精确控制，且有助于实现微型化集成。但是，现有被动阀无法实现低阈值高稳定出口流量的流体控制，难以满足便携式微流控器件的实际应用需求。因此，研究一种具有恒定流量输出的被动微阀及其稳定出口流量调节的方法具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种具有恒定流量输出的被动微阀及其方法，本专利技术借助阀芯和阀体的可变流道实现增加的阻力实时补偿增加的压力，从而实现进口压力增加时保证出口流量的稳定。
[0005]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种具有恒定流量输出的被动微阀，包括同轴设置的上阀盖、阀芯、阀体、弹簧和下阀盖；所述阀体的进口端与具有进口通道的上阀盖可拆卸式封闭连接，出口端与具有出口通道的下阀盖可拆卸式封闭连接；阀芯位于阀体内部，能沿轴向移动，包括同轴连接的调节段和连接段；调节段的外侧壁沿周向设有若干结构相同的凹槽，每个凹槽均沿轴向贯通；连接段的直径小于调节段，其上套设具有预紧力的弹簧，弹簧的另一端顶置于下阀盖内侧；初始状态下，阀芯能在弹簧弹力作用下顶置于上阀盖内侧以封闭所述进口通道；位于阀体中部的内侧壁上，沿周向设有若干朝向轴心凸起且结构相同的挡板，挡板和凹槽的个数相同；沿介质流动方向，挡板凸起的高度逐渐增加；每个凹槽能容纳一个挡板，两者之间能形成用于介质通过的间隙通道；通过阀芯沿轴向的移动能调节所述间隙通道的大小，当凹槽与挡板末端接触时能封闭所述间隙通道。
[0007]作为优选，所述上阀盖的内侧面沿进口通道周向同轴开设密封槽，密封槽内放置有密封圈，以实现阀体和上阀盖的连接处封闭。
[0008]作为优选，所述阀体的进口端和出口端的外侧周向均设有螺纹，分别与上阀盖和下阀盖通过螺纹实现可拆卸式连接。
[0009]作为优选，所述挡板为阻尼板。
[0010]作为优选，所述凹槽和挡板的长度相同。
[0011]作为优选，位于所述挡板前方的阀体内侧壁向内凹陷形成用于暂存介质的储存空间。
[0012]作为优选，所述挡板沿阀体的内侧壁周向均匀设置，凹槽沿阀芯外侧壁周向均匀设置。
[0013]作为优选，所述凹槽槽底为平直结构。
[0014]作为优选，所述凹槽和挡板的宽度相同。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种利用第一方面任一所述被动微阀以实现出口流量恒定的方法，具体如下：
[0016]初始状态下，阀芯能在弹簧的预紧力作用下顶置于上阀盖内侧，以封闭上阀盖的进口通道，被动微阀处于关闭状态；
[0017]开始工作后，介质从进口通道通入被动微阀，当介质对阀芯的进口压力增加至大于弹簧施加在阀芯上的弹力时，阀芯离开上阀盖，介质能依次经进口通道、间隙通道和出口通道流出被动微阀；当进口压力继续增大，阀芯逐渐往出口端移动；通过凹槽与挡板的配合作用，使间隙通道逐渐减小，介质在间隙通道内的流动阻力增加；当进口压力达到第一阈值后，介质在流动过程中增加的流动阻力补偿其增加的进口压力值，可获得稳定的输出流量；当进口压力继续增加至超过第二阈值后，挡板末端与凹槽底部接触，所述间隙通道封闭，被动微阀处于关闭状态；当进口压力减小时，阀芯逐渐往进口端方向移动；通过凹槽与挡板的配合作用，使间隙通道逐渐增大，介质在间隙通道内的流动阻力减小；当进口压力回到第一阈值后，减小的流动阻力补偿减小的进口压力值，可获得稳定的输出流量；当进口压力持续减小，阀芯继续往进口端方向移动；当介质进口压力减小至小于弹簧施加在阀芯上的弹力时，阀芯顶置于上阀盖上将进口通道关闭，被动微阀恢复关闭状态；
[0018]通过轴向移动下阀盖可以调整弹簧的预紧力大小，以实现不同进口压力阈值下的不同恒定流量输出。
[0019]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0020]1)本专利技术利用阀芯凹槽与阀体挡板之间形成的可变的间隙通道，实现了进口压力增大或减小时，流动阻力也在相应的增大或减小，从而保证了被动微阀出口流量的稳定。
[0021]2)本专利技术设计的装置结构紧凑、制造减低且造价便宜，能够针对性的保持被动微阀出口流量的稳定。
附图说明
[0022]图1为被动微阀结构示意图；
[0023]图2为阀体结构示意图；
[0024]图3为阀芯结构示意图；
[0025]图4为被动微阀介质流动程示意图。
[0026]图中：1、上阀盖；2、密封圈；3、阀芯；301、凹槽301；4、阀体；401、挡板；5、弹簧；6、下阀盖。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0028]如图1所示，为本专利技术提供的一种具有恒定流量输出的被动微阀，该被动微阀的阀芯环面设有均布的凹槽，阀体环面上设有均布的变高度的档板，通过阀芯上的凹槽与阀体上的挡板形成变截面的流道，实现进口压力增减的同时，流动阻力也相应的增减，保证了当超过一定进口压力阈值时，被动微阀出口流量的稳定输出。下面将对各部件的结构和连接方式进行具体说明。
[0029]被动微阀主要包括上阀盖1、阀芯3、阀体4、弹簧5和下阀盖6，上阀盖1、阀芯3、阀体4、弹簧5和下阀盖6均为同轴设置。阀体4包括进口端和出口端，内部具有柱形空腔。阀体4的进口端与上阀盖1可拆卸式封闭连接，上阀盖1的中轴线处开设进口通道。进口通道的一端与外部连通，另一端与柱形空腔连通。在实际应用时，阀体4和上阀盖1可以采用螺纹连接，即在阀体4的进口端外侧周向设有螺纹，在上阀盖1一端内侧也设有与之匹配的螺纹，从而使得阀体4和上阀盖1通过螺纹实现可拆卸式连接。此外，为了保证两者之间的封闭性，可以在上阀盖1的内侧面沿进口通道周向同轴开设一个环形的密封槽，密封槽内放置有密封圈2，以实现阀体4和上阀盖1的连接处封闭。阀体4的出口端与下阀盖6可拆卸式封闭连接，在实际应用时，阀体4和下阀盖6可以采用螺纹连接，即在阀体4的出口端外侧周向设有螺纹，在下阀盖6一端内侧也设有与之匹配的螺纹，从而使得阀体4和下阀盖6通过螺纹实现可拆卸式连接。此外，为了保证两者之间的封闭性，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，包括同轴设置的上阀盖(1)、阀芯(3)、阀体(4)、弹簧(5)和下阀盖(6)；所述阀体(4)的进口端与具有进口通道的上阀盖(1)可拆卸式封闭连接，出口端与具有出口通道的下阀盖(6)可拆卸式封闭连接；阀芯(3)位于阀体(4)内部，能沿轴向移动，包括同轴连接的调节段和连接段；调节段的外侧壁沿周向设有若干结构相同的凹槽(301)，每个凹槽(301)均沿轴向贯通；连接段的直径小于调节段，其上套设具有预紧力的弹簧(5)，弹簧(5)的另一端顶置于下阀盖(6)内侧；初始状态下，阀芯(3)能在弹簧(5)弹力作用下顶置于上阀盖(1)内侧以封闭所述进口通道；位于阀体(4)中部的内侧壁上，沿周向设有若干朝向轴心凸起且结构相同的挡板(401)，挡板(401)和凹槽(301)的个数相同；沿介质流动方向，挡板(401)凸起的高度逐渐增加；每个凹槽(301)能容纳一个挡板(401)，两者之间能形成用于介质通过的间隙通道；通过阀芯(3)沿轴向的移动能调节所述间隙通道的大小，当凹槽(301)与挡板(401)末端接触时能封闭所述间隙通道。2.根据权利要求1所述的一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，所述上阀盖(1)的内侧面沿进口通道周向同轴开设密封槽，密封槽内放置有密封圈(2)，以实现阀体(4)和上阀盖(1)的连接处封闭。3.根据权利要求1所述的一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，所述阀体(4)的进口端和出口端的外侧周向均设有螺纹，分别与上阀盖(1)和下阀盖(6)通过螺纹实现可拆卸式连接。4.根据权利要求1所述的一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，所述挡板(401)为阻尼板。5.根据权利要求1所述的一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，所述凹槽(301)和挡板(401)的长度相同。6.根据权利要求1所述的一种具有恒定流量输出的被动微阀，其特征在于，位于所述挡板(401)前方的阀体(4)内侧壁向内凹陷形成用于暂存介质的储存空间。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦远，林振浩，杨旻希，陈蔚然，金志江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：