Микроклапан - Microvalve

А микроклапан микромасштаб клапан, т.е. микрофлюидный двухпортовый компонент, который регулирует поток между двумя жидкостными портами. Микроклапаны являются основными компонентами микрофлюидных устройств, таких как Лаборатория на кристалле, где они используются для управления переносом жидкости. В период 1995-2005 гг. Микроэлектромеханические системы на базе микроклапанов.

Найденные сегодня микроклапаны можно условно разделить на активный микроклапаны и пассивный Микроклапаны. В зависимости от среды, которую они контролируют, микроклапаны можно разделить на микроклапаны для газа и микроклапаны для жидкости. По своему начальному режиму микроклапаны можно разделить на нормально открытые, нормально закрытые и бистабильные.[1]

Типы микроклапанов

Активные микроклапаны

Эскиз активного микроклапана в разрезе

Активные механические микроклапаны состоят из механически подвижной мембраны или бобышки, соединенной с механизмом приведения в действие, который может закрывать отверстие, тем самым блокируя путь потока между впускным и выпускным портами. Привод может быть интегрированным магнитным, электростатическим,[2][3] пьезоэлектрический[4] или тепловой микроактюатор,[5] «умное» изменение фазы, например Сплав с памятью формы,[6] или реологический материал или внешний приводной механизм, такой как внешнее магнитное поле или пневматический источник.

Пассивные микроклапаны

Схематическое сечение пассивного микроклапана

Пассивные микроклапаны - это клапаны, рабочее состояние которых, то есть открытие или закрытие, определяется жидкостью, которую они контролируют. Наиболее распространенными пассивными микроклапанами являются откидные клапаны, мембранные микроклапаны и шаровые микроклапаны.

Применение микроклапанов

Газовые микроклапаны

Управление потоком газа с помощью микроклапанов MEMS имеет следующие общие преимущества: интеграция исполнительного механизма с другими компонентами микроклапана позволяет миниатюризировать компоненты; а небольшой размер компонента обеспечивает быстрое время отклика и низкое энергопотребление. Однако, несмотря на потенциал экономичного производства партии, предлагаемый технологиями микроэлектромеханических систем (МЭМС), газовые микроклапаны до сих пор не смогли достичь критического соотношения цены и качества, необходимого для широкого внедрения этой технологии.[7]

Обратные клапаны

Большинство обратных клапанов встроены во входы и выходы возвратно-поступательного перемещения. микронасосы, где они обеспечивают выпрямление жидкости, необходимое для того, чтобы клапан имел чистый поток насоса в одном направлении.

использованная литература

  1. ^ Ох и Ан (2006). «Обзор микроклапанов». Журнал микромеханики и микротехники. 16 (5): R13 – R39. Дои:10.1088 / 0960-1317 / 16/5 / R01.
  2. ^ Месснер; и другие. (2006). «Трехходовой силиконовый микроклапан для пневматических систем с электростатическим принципом срабатывания». Микрожидкость Nanofluid. 2 (2): 89–96. Дои:10.1007 / s10404-005-0048-5.
  3. ^ Воутер ван дер Вейнгаарт и Хокан Аск, Петер Энокссон и Йоран Стемме (2002). «Электростатический привод высокого давления с большим ходом хода для арматуры». Датчики и исполнительные механизмы A: физические. 100 (2–3): 264–271. Дои:10.1016 / S0924-4247 (02) 00070-5.
  4. ^ Пейдж Шао; и другие. (2004). «Полимерный микропьезоклапан с малым мертвым объемом». J. Micromech. Microeng. 14 (2): 305–309. Дои:10.1088/0960-1317/14/2/020.
  5. ^ Джерман, Х. (1994). «Нормально закрытые мембранные клапаны с электрическим управлением». J. Micromech. Microeng. 4 (4): 210–216. Дои:10.1088/0960-1317/4/4/006.
  6. ^ Хенрик Градин, Стефан Браун, Йоран Стемме и Воутер ван дер Вейнгаарт (2012). «Микроклапаны SMA для управления очень большим потоком газа, изготовленные с использованием эвтектической связи на уровне пластин». IEEE Trans. Ind. Electron. 59 (12): 4895–4906. Дои:10.1109 / TIE.2011.2173892.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  7. ^ Сьерд Хаасл; и другие. (2006). «Внеплоскостные микроклапаны с ножевым затвором для регулирования больших потоков газа». J. Microelectromech. Syst. 15 (5): 1281–1288. Дои:10.1109 / JMEMS.2006.880279.