一種流量可控式多腔有閥壓電薄膜微泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域的微型流量栗，尤其涉及一種流量可控式多腔有閥壓電薄膜微栗。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)微型化精密器件的要求越來(lái)越高，能夠在同一芯片上集成多種功能的元器件，成為MEMS器件發(fā)展的趨勢(shì)。近年來(lái)，多種多樣的微流體器件已經(jīng)被設(shè)計(jì)和加工出來(lái)，如電滲栗、SMA薄膜驅(qū)動(dòng)栗、磁作用力閥、微流量傳感器、微過(guò)濾器等，這些微結(jié)構(gòu)和器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在分析化學(xué)、醫(yī)療診斷和微流體驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]微栗作為微流體器件的重要組成部分，是微致動(dòng)器最為核心的元器件，能夠?qū)崿F(xiàn)流體的傳輸、混合、分離、檢測(cè)等功能。薄膜型微栗屬于容積式微栗中的一種，其原理是利用薄膜的彎曲變形造成腔室的容積發(fā)生改變，使腔室內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，實(shí)現(xiàn)流體的栗送與傳輸。按驅(qū)動(dòng)原理，薄膜型微栗主要分為壓電驅(qū)動(dòng)式微栗、靜電驅(qū)動(dòng)式微栗、電磁驅(qū)動(dòng)式微栗、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)式微栗和超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)式微栗等。
[0004]壓電驅(qū)動(dòng)式薄膜微栗是繼壓電超聲馬達(dá)之后又一種振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將壓電薄膜激發(fā)的振動(dòng)帶動(dòng)栗腔容積變化，實(shí)現(xiàn)流體的栗送。目前，壓電驅(qū)動(dòng)式薄膜微栗的研制尚不成熟，主要原因是，微栗受到流體粘度和栗體輸出端壓力的影響，造成栗的輸出流量小、輸出精度低、性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，限制了壓電薄膜驅(qū)動(dòng)式栗的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決目前壓電驅(qū)動(dòng)式薄膜微栗存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種流量可控式多腔有閥壓電薄膜微栗，輸出流量大，輸出流量的精度高。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0007]—種流量可控式多腔有閥壓電薄膜微栗，包括栗體、進(jìn)水口通道、出水口通道、彈性閥片、流量傳感器、流速調(diào)節(jié)器、電路控制模塊、第一壓電振子、第二壓電振子、第三壓電振子、第四壓電振子。第一壓電振子和第二壓電振子將栗體內(nèi)腔分隔成第一腔室和第二腔室，第三壓電振子和第四壓電振子將栗體內(nèi)腔分隔成第四腔室與第三腔室;進(jìn)水口通道分成兩條支路，分別連通第一腔室和第二腔室，第一腔室與第二腔室并聯(lián)連接;第一腔室與第四腔室串聯(lián)連接，中間通道既是第一腔室的出水通道，也是第四腔室的進(jìn)水通道;第二腔室與第三腔室串聯(lián)連接，第四腔室的出水口通道即是第三腔室的入水口通道，第六閥片既是第二腔室的出口閥，也是第三腔室的進(jìn)口閥；第三腔室與第四腔室并聯(lián)連接，出水口通道是第三腔室與第四腔室的公共出水通道;流量傳感器、流速調(diào)節(jié)器和栗體集成為一整體結(jié)構(gòu)，流速調(diào)節(jié)器中的調(diào)節(jié)器通道的右端與出水口通道連通，調(diào)節(jié)器通道的左端與流量傳感器的微小通道連通。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述流量傳感器設(shè)有一個(gè)接收流體的微小通道和一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，流量傳感器檢測(cè)流體流量，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并反饋給電路控制模塊，
[0009]上述技術(shù)方案中，所述流速調(diào)節(jié)器包括一個(gè)彈性金屬薄膜片，彈性金屬薄膜片為拱形曲面體，流速調(diào)節(jié)器安裝在流量傳感器之前，調(diào)節(jié)流體的壓力和流速，使其以勻速流入流量傳感器中。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述電路控制模塊包括驅(qū)動(dòng)壓電振子變形的驅(qū)動(dòng)子模塊和對(duì)比電信號(hào)與目標(biāo)流量信號(hào)的分析子模塊。將反饋的電信號(hào)和目標(biāo)流量進(jìn)行對(duì)比，控制壓電振子的變形量。驅(qū)動(dòng)子模塊分別與第一壓電振子、第二壓電振子、第三壓電振子、第四壓電振子相連，分析子模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述彈性閥片均安裝在栗體上。第一彈性閥片安裝在第一腔室的入口處，第二彈性閥片安裝在第一腔室的出口處，第三彈性閥片安裝在第三腔室的入口處，第六彈性閥片安裝在第三腔室的出口處，第四彈性閥片安裝在第四腔室的入口處，第五彈性閥片安裝在第四腔室的出口處，第七彈性閥片安裝在第二腔室的入口處，均由彈性金屬薄膜制成。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述第一壓電振子、第二壓電振子、第三壓電振子、第四壓電振子，由壓電陶瓷薄膜與金屬薄膜由導(dǎo)電膠粘接復(fù)合而成。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述栗體由多層分體粘接組合而成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0015]本實(shí)用新型采用了多壓電振子的結(jié)構(gòu)和多腔結(jié)構(gòu)串聯(lián)、并聯(lián)連通方式，使得壓電栗的輸出流量提高;流量傳感器、流速調(diào)節(jié)器和栗體一體化的結(jié)構(gòu)減小了栗的體積，能夠檢測(cè)和控制流體的流量，調(diào)節(jié)流體的流速，提高了壓電栗的輸出精度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型中流量傳感器和流速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1.進(jìn)水口通道，2.第一腔室，3.第一閥片，4.第二閥片，5.第一壓電振子，6.第二壓電振子，7.栗體，8.第三閥片，9.中間通道，10第三壓電振子，11.第四壓電振子，12.第四腔室，13.第四閥片，14.流量傳感器，15.流速調(diào)節(jié)器，16.出水口通道，17.第五閥片，18.第三腔室，19.第六閥片，20.第七閥片，21.第二腔室，30.調(diào)節(jié)器管道，31.金屬薄膜片，32.微小通道
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖給出的實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，包括栗體7、進(jìn)水口通道1、出水口通道16、第一閥片3、第二閥片4、第三閥片8、第四閥片13、第五閥片17、第六閥片19、第七閥片20、流量傳感器14、流速調(diào)節(jié)器15、電路控制模塊、第一壓電振子5、第二壓電振子6、第三壓電振子10、第四壓電振子11。第一壓電振子5和第二壓電振子6將栗體7內(nèi)腔分隔成第一腔室2和第二腔室21，第三壓電振子10和第四壓電振子11將栗體7內(nèi)腔分隔成第四腔室12與第三腔室18;進(jìn)水口通道I分成兩條支路，分別連通第一腔室2和第二腔室21，第一腔室2與第二腔室21并聯(lián)連接;第一腔室2與第四腔室12串聯(lián)連接，中間通道9既是第一腔室2的出水通道，也是第四腔室12的進(jìn)水通道;第二腔室21與第三腔室18串聯(lián)連接，第四腔室12的出水口通道即是第三腔室18的入水口通道，第六閥片19既是第二腔室21的出口閥，也是第三腔室18的進(jìn)口閥；第三腔室18與第四腔室12并聯(lián)連接，出水口通道16是第三腔室18與第四腔室12的公共出水通道;流量傳感器14、流速調(diào)節(jié)器15和栗體7集成為一整體結(jié)構(gòu)，流速調(diào)節(jié)器15中的調(diào)節(jié)器通道30的右端與出水口通道16連通，調(diào)節(jié)器通道30的左端與流量傳感器14的微小通道32連通。
[0021]流量傳感器設(shè)有一個(gè)接收流體的微小通道和一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，流量傳感器檢測(cè)流體流量，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并反饋給電路控制模塊，
[0022]流速調(diào)節(jié)器15包括一個(gè)彈性金屬薄膜片31，彈性金屬薄膜片31為拱形曲面體，流速調(diào)節(jié)器15安裝在流量傳感器14之前，調(diào)節(jié)流體的壓力和流速，使其以勻速流入流量傳感器14中。
[0023]電路控制模塊包括驅(qū)動(dòng)壓電振子變形的驅(qū)動(dòng)子模塊和對(duì)比電信號(hào)與目標(biāo)流量信號(hào)的分析子模塊。將反饋的電信號(hào)和目標(biāo)流量進(jìn)行對(duì)比，控制壓電振子的變形量。驅(qū)動(dòng)子模塊分別與第一壓電振子5、第二壓電振子6、第三壓電振子10、第四壓電振子11相連，分析子模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連。第一壓電振子5、第二壓電振子6、第三壓電振子10、第四壓電振子11，由壓電陶瓷薄膜與金屬薄膜由導(dǎo)電膠粘接復(fù)合而成。
[0024]栗體7由多層分體粘接組合而成。