连续容积式计量阀 依据35 U.S.C第119(e)款，本发明主张2000年4月19日提交的第60/198,594号临时申请的提交日权益，该申请明确合并在本文中，用作参考。
【发明背景】
本发明涉及连续容积式计量阀，尤其涉及一种改进的线性计量阀，其采用创新的双齿条(rack)和小齿轮(pinion)设计，可使计量阀在一个计量室排出的同时在另一个计量室填满。
微管(microvalve)在现有技术中是已知的，用于以可重复和精确的方式输送液体材料诸如粘合剂、环氧树脂、灌注化合物、SMT(超小型电子管)粘合剂、双组分粘合剂和钎焊油(其内含有散开的固体)等等。通常这些用于液体材料的输出器应用在各种工业领域中，诸如电器装配与维修、现场成形衬垫(form in place gasketing)、部件装配与密封、模子制造、浇注件、工具和机器以及装置的生产和组装、SMT维修以及各种其它应用。
现存的容积式陪送系统为旋转结构型式，如合并在本文中用作参考、并与本申请同时转让的第5,931,355号美国专利所公开的阀。因而，它们不是基于真正的容积测定置换(volumetric positive displacement)技术。对于起码的一些应用，使用基于真正的容积测定置换技术的计量阀是有优势的。其使计量阀可以在从第一计量室输出的同时将第二计量室添满，或相反。结果因为没有输入和重装周期，会以较大的配送周期率形成连续地操作循环。
【发明内容】
本发明包括基于真正的容积测定置换技术的连续工作式计量阀。与传统的计量阀不同，本发明的计量阀使用创新的双齿条和驱动小齿轮设计，使计量阀能够从一个计量室配送，同时填满另一个计量室。因为无需输入和重载时间，因而提供了更大的输出循环率。使用优化的解码控制马达，本发明的计量阀几乎可以不受限制地精确输出，并具有“即时(on-the-fly)”调节能力。该计量阀很容易拆卸和清洗，使用不锈钢路径部件和聚四氟乙烯密封，具有最大范围的化学兼容性。安装在计量阀侧边的集成电子板可用于控制该独特的4通阀门和马达方向(在不使用旋转编码控制器时)。
本发明及其附加特征和优点在下面结合附图的说明中，将被更好地理解。
附图的简要说明
图1是依据本发明的原理建立的计量阀的主视剖面图；
图2是与图1类似的局部剖面图；
图3是图1和图2示出的计量阀的侧视剖面图；
图4是形成本发明的一部分的量杆的独立的平面图；
图5是图4所示的量杆的端视图；
图6是形成本发明一部分的阀门区的后视图；
图7是图6所示的阀门区的侧视图；
图8是图6和图7所示的阀门区的主视图；
图9是图6到图8所示的阀门区沿图8中的断面线9-9的的剖面图；
图10是图6到图9所示的阀门区沿图8中的10-10断面线的剖面图；
图11是形成本发明一部分的换向阀的示意平面图；
图12是图11所示的换向阀的端视图；
图13是沿图11中13-13断面线的剖面图。
优选实施例说明
现在更具体地参照附图，在图1-3中示出了依据本发明的原理构造的连续型计量阀10。计量阀10以模块化的方式构造是有优势的，包括阀门区12、计量区14和马达区16。阀门区可由不锈钢或其它合适的材料构造，在优选实施例中，阀门区包括锥形孔18以在其中接收锥形换向阀20。换向阀20优选地包括具有公知结构的4通锥形座阀，并使用螺母和垫圈组件22(图3)连接在孔18内。然而，作为替换，可使用例如4通圆柱形座阀以及相应的圆柱形孔，并且采用其它公知换向阀结构的实施例也包括在本发明的范围内。
在图示的实施例中，使用枢轴臂24(图3)启动换向阀20，而枢轴臂24是响应枢轴板26的。可利用气缸28依据电磁阀(solenoid valve)(未示出)的开启来驱动枢轴板26，而电磁阀是由来自控制电路/开关30或其它合适的驱动装置的命令驱动的。
计量区14同样可由不锈钢或其它合适的材料构造。计量区14内的一对孔32适于容纳相应的一对量杆34。每个量杆34包括各自的量杆尖端36，其特别适于对容纳在孔32和与其相应的计量室37中的液体施加位移压力(displacement pressure)。如在本申请前面的背景部分所讨论的，该液体是将被输出的液体，并可包括，例如粘合剂、环氧树脂、灌注化合物、SMT(超小型电子管)粘合剂、双组分粘合剂(two part adhesive)和钎浆油(其内带有散开的固体)等等或其它需要的液体。液体通过液体进口端38引入阀门10，液体进口端38优选地包括母螺旋式(Luer Lock)进口或10-32进口。可采用注射器安装支架40以容纳含有将被配送的液体的工业注射器，并通过进口38引入阀门。通常，这类注射器具有超过35cc的液体容积。
现在参照马达区16，举例来说，这种罩壳部件可由镀有硬铬的工具钢建造，以提高抗磨损能力。马达区16与马达42相连，在优选的实施例中，马达42可包括6瓦、24伏直流电压(VDC)的齿轮马达。马达驱动马达罩壳16内的驱动齿轮44，罩壳16还包括激励/惰轮齿轮46以及止推片(thrustwasher)48。
在图4中可更好地看出，量杆34的上端被构造为齿条和小齿轮系统内的齿条(rack)。换句话说，在该区域内的量杆34的外圆周包括齿轮齿50，其适于与驱动齿轮44的外圆周上的相应齿啮合。这样，在齿条和小齿轮系统中，由马达42驱动驱动齿轮44旋转，导致量杆34在上下两个方向线性活动(linear actuation)。很顺利地，马达在第一方向上的旋转将导致各个量杆34a和34b在相反的方向上线性移动，一个向上运动另一个向下运动。随后，当向上运动的量杆34a、34b的上端接触了设置在马达区16的上端的开关板52时，限制开关启动，从而使马达42反转。此时，向上运动的量杆34a向下运动，而测量杆34b向上运动。
在工作中，到达驱动马达42的控制信号旋转驱动齿轮44，驱动齿轮44再将两个齿条或量杆34中的一个向排出方向(向下)推动，而齿条或量杆34中的另一个则向注入方向(向上)运动。量杆34用杯状密封装配以提供化学兼容的、确实的液体密封(positive fluid seal)，这种线性齿条运动导致了确定液体容积置换(positive volumetric fluid displacement)，到达马达的低压信号导致低的输出速率。小电压信号导致小的注射量(shot size)。
虽然对特定的应用来说，可能较小或较大容积的计量阀是适合的，但优选地双计量室阀门的每一侧保持1cc的液体容积。当一个计量室37和孔34空出时，开关板52上的限制开关颠倒马达的极性，并开始从相反的计量室输出。在马达极性颠倒的同时，阀门20换向到交替位置，这样另一计量室与液体出口54连通，液体出口54优选地包括公螺旋式(Luer Lock)出口。
马达42上的旋转编码器可提供闭环信号，使马达以受控的离散角运动旋转，导致精确的线性置换(linear displacement)。
本发明的特别的优点是能够很容易地拆卸系统部件，以方便维护和清洗。完成拆卸只需拧下三个螺丝钉。一旦拆开，可方便地刷洗清洁那些孔。
在可选的实施例中，可采用本发明计量阀的任意通路形式，其中对装有双组分物质的应用或清洗不安全(如带有危险材料)或不划算的应用，计量块和阀门块组件可采用低成本的注射模制塑料(injection molded plastic)。如果需要可使用步进马达，另外，可采用小注射点形式，使用专门的耦合设计，较小的量杆尖端与标准的测量杆相连。
因而，尽管本发明的示例性的实施例已经被示出并说明，本领域的技术人员可进行许多变化、改变和替换，这都在本发明的精神和范围内。