stringtranslate.com

Микроклапан

Микроклапан — это микроклапан , то есть микрожидкостный двухпортовый компонент, который регулирует поток между двумя жидкостными портами. Микроклапаны являются основными компонентами в микрожидкостных устройствах, таких как лаборатории на чипе , где они используются для управления транспортом жидкости. В период с 1995 по 2005 год было разработано много микроклапанов на основе микроэлектромеханических систем .

Микроклапаны, которые встречаются сегодня, можно грубо разделить на активные микроклапаны и пассивные микроклапаны. В зависимости от среды, которую они контролируют, микроклапаны можно разделить на газовые микроклапаны и жидкостные микроклапаны. В зависимости от их начального режима микроклапаны можно разделить на нормально открытые, нормально закрытые и бистабильные микроклапаны. [1]

Типы

Активные микроклапаны

Поперечный разрез активного микроклапана

Активные механические микроклапаны состоят из механически подвижной мембраны или конструкции с выступом, соединенной с методом приведения в действие, который может закрыть отверстие, тем самым блокируя путь потока между впускным и выпускным портами. Привод может быть либо интегрированным магнитным, электростатическим, [2] [3] пьезоэлектрическим [4] или термическим микроприводом , [5] «умным» изменением фазы, например, сплавом с эффектом памяти формы , [6] или реологическим материалом, либо внешним исполнительным механизмом, таким как внешнее магнитное поле или пневматический источник.

Пассивные микроклапаны

Схематическое поперечное сечение пассивного микроклапана

Пассивные микроклапаны — это клапаны, рабочее состояние которых, т. е. открыто или закрыто, определяется жидкостью, которую они контролируют. Наиболее распространенными пассивными микроклапанами являются откидные клапаны, мембранные микроклапаны и шаровые микроклапаны.

Приложения

Газовые микроклапаны

Управление потоком газа с помощью микроклапанов MEMS имеет следующие общие преимущества: интеграция исполнительного механизма с другими компонентами микроклапана позволяет миниатюризировать компонент; а малый масштаб компонента приводит к быстрому времени отклика и низкому энергопотреблению. Однако, несмотря на потенциал для экономически эффективного серийного производства, предлагаемый технологиями микроэлектромеханических систем (MEMS), газовые микроклапаны до сих пор не достигли критического соотношения стоимости и производительности, необходимого для широкого внедрения этой технологии. [7]

Обратные клапаны

Большинство обратных клапанов устанавливаются на входах и выходах возвратно-поступательных микронасосов , где они обеспечивают ректификацию жидкости, необходимую для того, чтобы клапан имел чистый поток насоса в одном направлении.

Ссылки

  1. ^ О и Ан (2006). «Обзор микроклапанов». Журнал микромеханики и микроинженерии . 16 (5): R13–R39. doi :10.1088/0960-1317/16/5/R01. S2CID  1080696.
  2. ^ Месснер и др. (2006). «Трехходовой кремниевый микроклапан для пневматических приложений с электростатическим принципом срабатывания». Microfluid Nanofluid . 2 (2): 89–96. doi :10.1007/s10404-005-0048-5. S2CID  52950585.
  3. ^ Воутер ван дер Вейнгаарт и Хакан Аск и Петер Энокссон и Йоран Штемме (2002). «Высокоходный электростатический привод высокого давления для клапанных применений». Датчики и приводы A: Физические . 100 (2–3): 264–271. doi :10.1016/S0924-4247(02)00070-5.
  4. ^ Peige Shao; et al. (2004). «Полимерный микропьезоклапан с малым мертвым объемом». J. Micromech. Microeng . 14 (2): 305–309. Bibcode :2004JMiMi..14..305S. doi :10.1088/0960-1317/14/2/020. S2CID  250843205.
  5. ^ Джерман, Х. (1994). «Электрически активируемые нормально закрытые мембранные клапаны». J. Micromech. Microeng . 4 (4): 210–216. Bibcode :1994JMiMi...4..210J. doi :10.1088/0960-1317/4/4/006. S2CID  250747908.
  6. ^ Хенрик Градин, Стефан Браун, Йоран Штемме и Воутер ван дер Вейнгаарт (2012). «Микроклапаны SMA для управления очень большим расходом газа, изготовленные с использованием эвтектического соединения на уровне пластины». IEEE Trans. Ind. Electron . 59 (12): 4895–4906. doi :10.1109/TIE.2011.2173892. S2CID  40883840.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Sjoerd Haasl; et al. (2006). «Микроклапаны с ножевым затвором, выходящие за пределы плоскости, для управления большими потоками газа». J. Microelectromech. Syst . 15 (5): 1281–1288. doi :10.1109/JMEMS.2006.880279. S2CID  39239850.