涉及到微流量精确定量的控制：气动执行机构的夹管阀

在那些有微量定量控制要求的生产领域中，往往会因“一滴”的偏差而导致最终结果出现惊人差异，而对于这些起到决定性作用的，当属定量控制阀。夹管式定量阀在小剂量液体介质的定量控制中具备许多优点，可更好地达到定量控制的严格要求。

●即使是小小的一滴也可能导致一桶液体介质的溢出，尤其是在生物工程技术、基因技术和医药产品等有微量定量控制要求的生产领域，往往会因多或少了“一滴”就导致最终结果出现惊人的差异。在许多应用场合中，机器人支持系统和定量控制系统要在高速运动的过程中也实现精确的定量控制，其中，有着重要意义的当属定量控制阀。在微流体技术领域中广泛使用的座阀类控制阀，一般都是由金属或者腈-丁二烯-橡胶材料制造的阀芯压在阀座上完成密封并切断流通通道。当定量控制的液体介质流量较小时，阀芯的开启、关闭控制一般都是靠电磁驱动。这种类型的定量阀广泛存在的问题即为不易清洁：由于阀体内部的几何形状决定了总是存在一些不易清洁到的死角，或者是液体介质中混杂着剥离下来的少量密封件脱落物。

简单方便且经济实用

柱塞式/滑阀式的定量阀一般是通过阀芯的移动来开启和关闭定量控制阀的。由于这种类型的阀芯往复运动时产生摩擦阻力，定量控制的频率较低，同时也很难做到彻底清洁。

旋塞式/柱塞式蝶阀是精密定量控制系统（精密喷射泵）中常用的定量阀类型。通过旋转阀座中带有流通孔的密封阀芯、改变密封阀芯的位置可以实现多种不同流通流量的控制和调节。但这种定量控制阀也不适合高频率的开关转换。很高的旋转开关频率一方面产生摩擦热，另一方面也容易带来密封件的磨蚀。

而夹管式定量阀则是解决上述不易清洁、避免交叉污染等难题的最佳替代解决方案。夹管阀是通过挤压阀内一段柔性管道或者阀体而切断液体介质流动的。这一挤压过程可以通过夹管滑块挤压柔性管的移动，或者利用压缩空气挤压、液压挤压柔性软管来实现。但用户必须手工把柔性软管穿过夹管阀。同时，常见的夹管阀一般都有着较大的体积，这在微量控制以及高集成度的情况下往往是不利的。

为了保证准确定量控制含有细胞和固体成分的液体介质，通过上述不同定量阀类型的比较可知：只有可以交替变换控制的夹管阀才是可靠的解决方案。因此，柏林技术大学的微流量控制系为现有的定量控制系统研发了一种新型夹管定量控制阀。这种新型夹管阀可以实现快速、精确且动态地完成对小量和微量液体介质的定量控制。由于这种夹管阀是按照模块化原理设计的，因此可以采用铸造工艺技术进行大批量生产，方便地匹配不同使用要求，并利用自动化技术进行装配。同时，它还可以简单方便地集成到现有的生产设备之中。

灵活精确且环保耐用

在最简单的使用情况下，这种新型夹管阀由一个柔性的、弹性恢复很快的软管以及一个带有开关支架的阀体组成。当有外力作用到开关支架上时，夹管滑块就挤压柔性软管，切断液体介质的流通。而施加这种外力的执行主体可以是产生各种线性运动的机构。而在选择合适的线性驱动机构时只需考虑夹管阀的行程、所需的驱动力和开关频率等参数就可以了。这种阀只对软管的规格尺寸有最小限制。若对定量阀所控制的流量有不同要求时，可以在软管直径恒定的情况下调节预挤压压力和开启时间的比例来控制所需的流量。通过预挤压压力和软管开关频率的调节，也可以获得稳定的等量输出控制，有目的地实现变量控制。

即使是在小于0.5ms的时间内开启控制，该阀的开关控制频率也可以达到400Hz。根据不同的定量控制方式、开启时间和预挤压压力，可以实现精确到10nl流量的液体介质定量控制。若需要的是高频率简单开启和关闭控制，则可使用非常经济实惠的气动和电磁驱动的执行机构来驱动夹管阀的开启和关闭。若需要非常精确的恒定流量控制，则可使用压电式或者线性驱动系统对夹管阀进行控制。这种新型夹管阀可以配用不同的开关控制执行机构。另外，它还可以简单方便地利用专用或标准的连接件直接与分支管道、喷嘴连接。还可以方便的与多路分流装置配套使用。

这种微流量夹管阀在使用后对废弃物的处理也非常环保：用过的夹管阀零部件，例如阀体、软管等都可以简单方便的分类，进行单独处理。在耐久性能试验时，夹管阀的夹管滑块和软管都经受了107交变载荷的作用。

小结

快速的开关，同时又有着很高的定量控制精度。利用这种已申请专利保护的夹管阀对小于10nl的微小液体介质可进行准确的定量控制。同时它也避免了卫生清洁时的死角及交叉污染，是一种非常适合于对含有细胞或固体成分的液体介质进行定量控制的定量阀。