Mikroventil - Microvalve

A mikroventil je mikroškála ventil, tj. a mikrofluidní dvouportová komponenta, která reguluje tok mezi dvěma fluidními porty. Mikroventily jsou základní součásti mikrofluidních zařízení, jako jsou Laboratoř na čipu, kde se používají k řízení transportu tekutiny. V období 1995-2005, hodně Mikroelektromechanické systémy byly vyvinuty mikroventily na bázi.

Mikroventily, které se dnes nacházejí, lze zhruba rozdělit na aktivní mikroventily a pasivní Na základě média, které ovládají, lze mikroventily rozdělit na plynové a kapalné mikroventily. Na základě jejich počátečního režimu lze mikroventily rozdělit na normálně otevřené, normálně uzavřené a bistabilní mikroventily.[1]

Typy mikroventilů

Aktivní mikroventily

Průřez aktivního mikroventilu

Aktivní mechanické mikroventily se skládají z mechanicky pohyblivé membrány nebo struktury výstupku, spojené s aktivační metodou, která může uzavřít otvor, čímž blokuje průtokovou cestu mezi vstupním a výstupním portem. Aktuátor může být buď integrovaný magnetický, elektrostatický[2][3] piezoelektrický[4] nebo termální mikroaktivátor,[5] „chytrá“ fázová změna, např. Slitina s tvarovou pamětí,[6] nebo reologické materiál nebo externě použitý ovládací mechanismus, například externí magnetické pole nebo pneumatický zdroj.

Pasivní mikroventily

Schematický průřez pasivního mikroventilu

Pasivní mikroventily jsou ventily, u nichž je provozní stav, tj. Otevřený nebo zavřený, určen kapalinou, kterou ovládají. Nejběžnější pasivní mikroventily jsou klapky, membránové mikroventily a kulové mikroventily.

Aplikace mikroventilu

Plynové mikroventily

Řízení toku plynu pomocí mikroventilů MEMS má následující obecné výhody: integrace ovládacího mechanismu s ostatními součástmi mikroventilu umožňuje miniaturizaci součástí; a malé měřítko komponenty vede k rychlé době odezvy a nízké spotřebě energie. Navzdory potenciálu nákladově efektivní výroby šarží, kterou nabízejí technologie mikroelektromechanických systémů (MEMS), plynové mikroventily dosud nedosáhly kritického poměru nákladů na výkon potřebného pro široké přijetí této technologie.[7]

Zkontrolujte ventily

Většina zpětných ventilů je zabudována do vstupů a výstupů vzájemného posunutí mikročerpadla, kde zajišťují usměrnění kapaliny potřebné k tomu, aby ventil měl čistý průtok čerpadla v jednom směru.

Reference

  1. ^ Oh a Ahn (2006). "Přehled mikroventilů". Journal of Micromechanics and Microengineering. 16 (5): R13 – R39. doi:10.1088 / 0960-1317 / 16/5 / R01.
  2. ^ Messner; et al. (2006). "Trojcestný křemíkový mikroventil pro pneumatické aplikace s principem elektrostatického ovládání". Mikrofluid Nanofluid. 2 (2): 89–96. doi:10.1007 / s10404-005-0048-5.
  3. ^ Wouter van der Wijngaart a Håkan Ask a Peter Enoksson a Göran Stemme (2002). "Vysokotlaký, vysokotlaký elektrostatický pohon pro ventilové aplikace". Senzory a akční členy A: Fyzikální. 100 (2–3): 264–271. doi:10.1016 / S0924-4247 (02) 00070-5.
  4. ^ Peige Shao; et al. (2004). "Polymerní mikro piezo ventil s malým mrtvým objemem". J. Micromech. Microeng. 14 (2): 305–309. doi:10.1088/0960-1317/14/2/020.
  5. ^ Jerman, H. (1994). „Elektricky aktivované normálně uzavřené membránové ventily“. J. Micromech. Microeng. 4 (4): 210–216. doi:10.1088/0960-1317/4/4/006.
  6. ^ Henrik Gradin, Stefan Braun, Göran Stemme a Wouter van der Wijngaart (2012). „Mikroventily SMA pro regulaci velmi velkého průtoku plynu vyrobené pomocí eutektického lepení na úrovni plátku“. IEEE Trans. Ind. Elektron. 59 (12): 4895–4906. doi:10.1109 / TIE.2011.2173892.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ Sjoerd Haasl; et al. (2006). „Mikroventily s nožovou bránou mimo letadlo pro řízení velkých toků plynu“. J. Microelectromech. Syst. 15 (5): 1281–1288. doi:10.1109 / JMEMS.2006.880279.