[發(fā)明專利]一種壓電微閥門的流量控制方法及壓電微閥門裝置

有效

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• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112228628B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 匡雙陽;宋培義;涂良成;李自學;汪典;張開;索曉晨
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16K99/00
• 分類號: F16K99/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

1.一種壓電微閥門裝置，包括：硅簧片，硅閥底，T型支架以及兩個壓電陶瓷，其特征在于，還包括：位移檢測電容和控制器；

所述兩個壓電陶瓷對稱的垂直設置在所述硅簧片表面兩側，其上端面與所述T型支架的兩側固定連接，所述T型支架的中部下端與所述硅簧片的硅閥芯垂直連接；所述硅閥芯的下端面設置所述位移檢測電容的其中一個金屬電極，所述硅閥底的上端面與所述其中一個金屬電極正對的位置設置所述位移檢測電容的另一個金屬電極，所述硅閥底上分別在所述另一個金屬電極兩側設有穿透該硅閥底的孔，分別作為閥門入口和出口，所述控制器與所述位移檢測電容的金屬電極連接，以根據檢測到的電容大小控制施加給所述兩個壓電陶瓷的電壓；

采用MEMS工藝，將所述硅簧片和所述硅閥底的邊緣之間通過三層鍵合層鍵合密封連接，閥門的流道由所述入口、所述出口以及所述硅簧片和硅閥底之間的密封空間構成；

T型支架和閥底框架通過兩個壓電陶瓷連接，壓電陶瓷由電壓源控制，電壓源輸出電壓為零時，壓電陶瓷無伸長量，閥門處在閉合狀態(tài)，位移檢測電容的金屬電極相接觸；電壓源輸出電壓為某一正值時壓電陶瓷有一與電壓相對應的伸長量。

2.根據權利要求1所述的一種壓電微閥門裝置，其特征在于，所述三層鍵合層的總體厚度小于1000納米。

3.根據權利要求1所述的一種壓電微閥門裝置，其特征在于，所述硅閥底通過密封膠鑲嵌連接在閥底框架內，在所述閥底框架與所述硅閥底上的入口和出口正對的位置處，設置分別與所述硅閥底上的入口和出口同軸對齊的入口和出口。

4.根據權利要求1所述的一種壓電微閥門裝置，其特征在于，采用MEMS工藝控制所述硅簧片的厚度，通過減小所述硅簧片的厚度，提高流量控制范圍。

5.根據權利要求4所述的一種壓電微閥門裝置，其特征在于，通過設計所述T型支架和所述閥底框架尺寸并選用粘結劑，保證在壓電微閥門的所有部件裝配后，在電壓源輸出電壓為零、閥門處在閉合狀態(tài)時，所述硅簧片產生一個初始形變，此時位移檢測電容的兩個金屬電極接觸，閥門流道流阻無窮大。

6.一種壓電微閥門的流量控制方法，應用于如權利要求1-5任一項所述的壓電微閥門裝置，其特征在于，包括：

實時檢測位移檢測電容的電容大小，所述位移檢測電容設置于壓電微閥門的閥門流道徑向兩側；以所述電容大小作為反饋信號，確定所述閥門流道當前流阻大小，進而確定當前流量大小；根據當前流量大小，改變所述壓電微閥門中壓電陶瓷的輸入電壓來調節(jié)所述閥門流道的尺寸大小，以使得所述壓電微閥門的流量大小控制在穩(wěn)定水平；

閥門流道由閥門入口、出口以及硅簧片和硅閥底之間的空隙構成，其中，采用MEMS工藝，將所述硅簧片和所述硅閥底的邊緣之間鍵合密封。