一种无死体积摇臂三通电磁阀的制作方法

1.本发明涉及摇臂电磁阀技术领域和分析仪器技术领域，具体来说，是利用流体力学中的扫流原理设计扫流结构，达到摇臂三通电磁阀内流体（包括液体或气体等试剂）无残留效果，提高实验准确度、精确度。适用于医疗和环保以及分析仪器领域的一种无死体积摇臂三通电磁阀。


背景技术：

2.目前医疗上使用的摇臂电磁阀是日本、美国和德国二十年前 发明的专利产品，专利技术保护已过期；国内最为相似的专利技术为“摇杆微型电磁阀，cn200720103486.7”，该专利技术保护也已过期；国内外相关的技术有一定的先进性，如摇臂技术先进、能解决非摇臂电磁阀带来的泵体效应问题等等。
3.目前由于摇臂电磁阀是较为先进且精细的零部件，故经常安装于精细、尖端且造价昂贵的实验分析器材设备中；而这类设备由于非常精细、尖端、造价高昂，为了节约实验成本和高昂的费用，通常不是专用与一种流体（包括液体或气体等试剂）的实验检测，而是经常在不同时间段流过不同流体（包括液体或气体等试剂）；但因为现有技术和研究过于注重的是摇臂技术，而忽略了现有摇臂阀技术中的一个缺点：阀内有死体积，当有两种流体（包括液体或气体等试剂）通过它时，残留在阀内的试剂影响了测量的准确值。这是摇臂阀的结构所致，目前世界上的摇臂电磁阀制造商都了解此问题，但该问题一直没有得到完善解决；因此，深圳市2019年重点攻关项目“n015”提出， 医疗界需要无死体积的摇臂电磁阀，并希望有能力的大企业完成研发；我司研究制造摇臂结构电磁阀十来年，根据死体积的问题， 发明了一种无死体积摇臂三通电磁阀，使阀内流道无任何的流动死角，即利用后来的流体（包括液体或气体等试剂）将阀内原来存在的试剂全部代替排出。
4.因此，在本 发明中公布一款利用流体力学中的扫流原理设计扫流结构，达到摇臂三通电磁阀内流体（包括液体或气体等试剂）无残留效果，提高实验准确度、精确度的适用于医疗和环保以及分析仪器领域的一种无死体积摇臂三通电磁阀。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种利用流体力学中的扫流原理设计扫流结构，达到摇臂三通电磁阀内流体（包括液体或气体等试剂）无残留效果，提高实验准确度、精确度的适用于医疗和环保以及分析仪器领域的一种无死体积摇臂三通电磁阀。
6.一种无死体积摇臂三通电磁阀，包括阀体、阀座、共用口、常开口、常闭口、摇臂和膜片，所述的阀座盖合在阀体上，所述的摇臂设置在阀体上，所述膜片设置阀体和摇臂上，所述的共用口、常开口、常闭口均设置在阀座上，其特征在于：所述共用口下方设有曲面体状的第一导流翼，所述第一导流翼的一侧固定连接有长条块体状的第四导流翼，所述第一导流翼与所述第四导流翼构成导流结构，该导流结构将流入共用口的流体一分为二，一股流向常闭口,另一股流向常开口。
7.进一步地、所述共用口、常开口、常闭口在阀座上呈三角形分布设置。
8.进一步地、所述膜片左部上设置有圆柱体状的第二导流翼，所述第二导流翼的上表面为第一斜面，所述第一斜面位于所述常闭口的下方，所述膜片右部上设置有圆柱体状的第三导流翼，所述第三导流翼的上表面为第二斜面，所述第二斜面位于所述常开口的下方。
9.进一步地、所述第一导流翼设置在共用口下方的膜片上，所述第一导流翼为反函数曲面结构，其横截面为“山峰”状。
10.进一步地、所述第四导流翼的上表面为第三斜面。
11.进一步地、所述第一斜面沿着从常闭口到常开口的水平方向逆时针倾斜3度至15度，可选为4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。所述第二斜面沿着从常闭口到常开口的水平方向顺时针倾斜3度至15度，可选为4度， 5度， 6度， 7度， 8度、9度， 10度， 11度， 12度， 13度， 14度中的任意一个。
12.进一步地、所述共用口的下部开口为圆滑过渡，所述常闭口的下部四周向阀座形成阶梯状的第一凸块，所述常开口的下部四周向阀座形成阶梯状的第二凸块。
13.进一步地、所述常开口及所述常闭口相对于所述第一导流翼为对称设置。
14.进一步地、所述摇臂的倾斜角度为沿着从常闭口到常开口的水平方向倾斜-15至15度（其中-15到0度为顺时针倾斜，0到15度为逆时针倾斜），可选为-4度，-5度，-6度，-7度，-8度、-9度，-10度，-11度，-12度，-13度，-14度，4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。
15.采用以上结构后，可以达到如下效果：该技术方案利用流体力学基本知识，创新了新的流动方案，充分改善了试剂流动，控制了试剂在阀内的流动状况，改变了阀内的流动死角。首先充分利用流体力学的技术，在阀的共用口创新设计出特殊曲面结构的第一导流翼和长条块体状的第四导流翼，二者构成导流结构，该导流结构将流道一分为“二”，即将流入共用口的流体一分为二，一股流向常闭口,另一股流向常开口，利用流体动能引导流体冲扫死角，消除死体积，同时，第四导流翼起到预防液体短路流动的效果，缺少第四导流翼会导致扫流失败。第二在常闭口和常开口处分别创新设计了上表面为斜面的圆柱体状结构的第二导流翼和第三导流翼，利用流体动能引导流体冲扫死角。第三，三角形分布三通的共用口、常开口、常闭口，使流体通畅的流动，这样彻底改变了阀内流体的流通状况，消除了阀内的死体积。第四，在阀内设置独特的导流结构，使任意逆向流动也没有任何死角，正反向流动交替可以通过扫流提高流体替换效果。通过以上的创新，尤其是在使用第一导流翼和第四导流翼构成的导流机构的基础上添加第二导流翼和第三导流翼时，扫流效果最佳，即彻底改变了阀内流体的流通状况，消除了阀内的死体积，达到摇臂三通电磁阀内流体（包括液体或气体等试剂）无残留效果，使得高精尖的实验分析器材设备能顺利、精准的在不同时期检测和分析不同的流体（包括液体或气体等试剂），提高实验准确度、精确度，经济效益和实验效果均异常显著。
附图说明
16.图1为本发明流体由常闭口流向共用口的摇臂三通电磁阀结构示意图。
17.图2为图1的s1区域的局部放大示意图。
18.图3为图1的摇臂三通电磁阀的俯视图。
19.图4为本发明流体由共用口流向常闭口的摇臂三通电磁阀结构示意图。
20.图5为图4的s2区域的局部放大示意图。
21.图6为图4的摇臂三通电磁阀的俯视图。
22.图7为图1的摇臂三通电磁阀的计算机流体力学模拟图。
23.图8为图4的摇臂三通电磁阀的计算机流体力学模拟图。
24.图中，1、摇臂三通电磁阀，11、阀体，12、阀座，13、膜片，14、摇臂，15、动衒铁及弹簧，16、第一导流翼，17、第二导流翼，18、第一斜面，19、第三导流翼，111、第二斜面，112、第一凸块，113、常闭口，114、共用口，115、常开口，116、第四导流翼 2、第二凸块。
具体实施方式
25.以下结合附图和实施例对本发明做详细的说明。
26.本文所述流体包括液体或气体，下同。如图1至图8所示，一种无死体积摇臂三通电磁阀1，包括阀体11、阀座12、共用口114、常闭口113、常开口115、摇臂14和膜片13，所述的阀座12盖合在阀体11上，所述的摇臂14设置在阀体11上，所述膜片13设置阀体11和摇臂14上，所述的共用口114、常闭口113、常开口115均设置在阀座12上，所述的阀体11上设有动衒铁及弹簧15。当通电时，所述的摇臂14在动衒铁及弹簧15的驱动下使膜片13动作进而切换常闭口113打开，常开口115关闭，所述的阀体11、阀座12、共用口114、膜片13以及常闭口113共同组成流体流通的流道；当断电时，所述的摇臂14在动衒铁及弹簧15的驱动下使膜片13动作进而切换常闭口113关闭，常开口115打开，所述的阀体11、阀座12、共用口114、膜片13以及常开口115共同组成流体流通的流道。
27.所述共用口114下方设有曲面体状的第一导流翼16，所述第一导流翼16的一侧的膜片13上固定连接有长条块体状的第四导流翼116（参见图3、图6），所述第一导流翼16与所述第四导流翼116构成导流结构，该导流结构将流入共用口114的流体一分为二，一股流向常开口115,另一股流向常闭口113。所述第一导流翼16外形结构优选为反函数曲面体结构，其横截面为“山峰”状，参见图1、图3所示。第一导流翼16根据流体力学基本理论，将流体一份为二，利用流体动能引导流体冲扫死角，消除死体积，第四导流翼116起到预防液体短路流动的效果，缺少第四导流翼116会导致扫流失败。另外，所述共用口114的下部开口为圆滑过渡，有利于流体的旋流，增强扫流效果。另外，设计所述第四导流翼116的上表面为第三斜面，摇臂14在动衒铁及弹簧15的驱动下使膜片13动作切换流道的过程中（即摇臂杆膜片摆动过程中），该第三斜面起到密封流道的效果，提高扫流效率。可以设置第一导流翼16及第四导流翼116在阀座12上，膜片13也可以采用其他材料替代。
28.所述膜片13左部上设置有上表面为第一斜面18的圆柱体状的第二导流翼17，所述第一斜面18位于所述常闭口113的下方，当通电时，所述动衒铁及弹簧15作用摇臂14，使所述第二导流翼17打开常闭口113。所述膜片13右部上设置有上表面为第二斜面111的圆柱体状的第三导流翼19，所述第二斜面111位于所述常开口115的下方，当断电时，所述动衒铁及弹簧15作用摇臂14，使所述第三导流翼19打开常开口115。所述第一斜面111沿着从常闭口113到常开口115的水平方向逆时针倾斜3度至15度，可选为4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。所述第二斜面18沿着从常闭口113到常开口115的
水平方向顺时针倾斜3度至15度，可选为4度， 5度， 6度， 7度， 8度、9度， 10度， 11度， 12度， 13度， 14度中的任意一个。。
29.第二导流翼17充分利用流体力学的“扫流”技术，在阀的常闭口113下部的膜片13区域上创新设计出带有“第一斜面18”的圆柱体状结构，利用流体动能的扫流原理引导流体冲击常闭口113下部处阀内区域的死角，消除了常闭口113下部处阀内的死体积。同理。第三导流翼19充分利用流体力学的“扫流”技术，在阀的常开口115下部的膜片13区域上创新设计出带有“第二斜面111”的圆柱体状结构，利用流体动能的扫流原理引导流体冲击常开口115下部处阀内区域的死角，消除了常开口115下部处阀内的死体积。优选当第一斜面18的角度为沿着从常闭口113到常开口115的水平方向逆时针旋转8度或第二斜面111的角度为沿着从常闭口113到常开口115的水平方向顺时针旋转8度时，上述“扫流”效果最好。即当通电时，流向常开口115的流体在第二导流翼17和第三导流翼19作用下，绕着常开口115周围流动，扫流使死体积为零，最终流到常闭口113流出。断电时，由于关于常闭口113和常开口115属于对称的流道结构，扫流是在常闭口113周围，流出口是常开口115。第二导流翼17和第三导流翼19配合第一导流翼16和第四导流翼116同时作用，进一步增强原先由第一导流翼16和第四导流翼116构成的导流结构的扫流效果。
30.另外，所述常闭口113的下部四周向阀座12形成阶梯状的第一凸块112，所述常开口115的下部四周向阀座12形成阶梯状的第二凸块2，所述第一凸块112或第二凸块2起到阻挡流体流动的技术效果，有利于形成旋流，增强对常闭口113或常开口115下部处阀内的死体积的扫流效果。
31.所述共用口114、常闭口113、常开口115在阀座12上呈三角形分布设置。三角形分布三通的三个接口，使流体通畅的流动，这样彻底改变了阀内流体的流通状况，消除了阀内的死体积。优选所述常闭口113及常开口115相对于所述第一导流翼16为对称设置，这样第一导流翼16两个方向的流体动能分布均匀，扫流效果最好。
32.所述摇臂14的倾斜角度为从常闭口113到常开口115水平方向倾斜-15至15度，可选为-4度，-5度，-6度，-7度，-8度、-9度，-10度，-11度，-12度，-13度，-14度，4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。可以通过摇臂14的旋转角度来调节流体流通的流道的角度，减小膜片13变形的区域，进一步提高流体的扫流效果。
33.参见图1、图4、图7及图8，流体也可反向流动，通电时，即从常闭口113流向共用口114，在圆柱体结构的第二导流翼17、第四导流翼116和反函数曲面结构的第一导流翼16引导下，一股流体扫流常开口115周围后流到共用口114，另一股流体则直接流到共用口114。不通电时，由于关于常闭口113和常开口115属于对称的流道结构，扫流是在常闭口113周围，流出口还是共用口114。正反向流动交替扫流可以提高流体替换效果。

技术特征：
1.一种无死体积摇臂三通电磁阀，包括阀体、阀座、共用口、常开口、常闭口、摇臂和膜片，所述的阀座盖合在阀体上，所述的摇臂设置在阀体上，所述膜片设置阀体和摇臂上，所述的共用口、常开口、常闭口均设置在阀座上，其特征在于：所述共用口下方设有曲面体状的第一导流翼，所述第一导流翼的一侧固定连接有长条块体状的第四导流翼，所述第一导流翼与所述第四导流翼构成导流结构，该导流结构将流入共用口的流体一分为二，一股流向常闭口,另一股流向常开口。2.根据权利要求1所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述共用口、常开口、常闭口在阀座上呈三角形分布设置。3.根据权利要求1所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述膜片左部上设置有圆柱体状的第二导流翼，所述第二导流翼的上表面为第一斜面，所述第一斜面位于所述常闭口的下方，所述膜片右部上设置有圆柱体状的第三导流翼，所述第三导流翼的上表面为第二斜面，所述第二斜面位于所述常开口的下方。4.根据权利要求1所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述第一导流翼设置在共用口下方的膜片上，所述第一导流翼为反函数曲面结构，其横截面为“山峰”状。5.根据权利要求1所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述第四导流翼的上表面为第三斜面。6.根据权利要求3所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述第一斜面沿着从常闭口到常开口的水平方向逆时针倾斜3度至15度，可选为4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。7.所述第二斜面沿着从常闭口到常开口的水平方向顺时针倾斜3度至15度，可选为4度， 5度， 6度， 7度， 8度、9度， 10度， 11度， 12度， 13度， 14度中的任意一个。8.根据权利要求1所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述共用口的下部开口为圆滑过渡，所述常闭口的下部四周向阀座形成阶梯状的第一凸块，所述常开口的下部四周向阀座形成阶梯状的第二凸块。9.根据权利要求4所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述常开口及所述常闭口相对于所述第一导流翼为对称设置。10.根据权利要求1-8任一项所述的一种无死体积摇臂三通电磁阀，其特征在于：所述摇臂的倾斜角度为沿着从常闭口到常开口的水平方向倾斜-15至15度（其中-15到0度为顺时针倾斜，0到15度为逆时针倾斜），可选为-4度，-5度，-6度，-7度，-8度、-9度，-10度，-11度，-12度，-13度，-14度，4度，5度，6度，7度，8度、9度，10度，11度，12度，13度，14度中的任意一个。

技术总结
本发明涉及一种无死体积摇臂三通电磁阀，包括阀体、阀座、共用口、常开口、常闭口、摇臂和膜片，所述的阀座盖合在阀体上，所述的摇臂设置在阀体上，所述膜片设置阀体和摇臂上，所述的共用口、常开口、常闭口均设置在阀座上，所述共用口下方设有曲面体状的第一导流翼，所述第一导流翼的一侧的膜片上固定连接有长条块体状的第四导流翼，所述第一导流翼与所述第四导流翼构成导流结构，该导流结构将流入共用口的流体一分为二，一股流向常闭口,另一股流向常开口。本发明利用流体力学基本知识，创新了阀内结构设计，能利用后来的流体（包括液体或气体等试剂）将阀内原来存在的试剂尤其是流动死角的试剂全部代替排出。角的试剂全部代替排出。角的试剂全部代替排出。


技术研发人员：顾晓林
受保护的技术使用者：深圳市晶感科技开发有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/3/8