活塞式排泥閥的特點介紹

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發布時間:2017年9月12日

  活塞式排泥閥所謂活塞式排泥閥是指采用流體的相變原理產生阻止流體流通的“塞子”。流體的兩種常見的相變是流體從液態變成氣態或固態。它們都可用來制造閥門。這種方法的主要特性是流體的通道內沒有死區。

 

 

  一種比較簡單的相變驅動微型閥門結構是在閥門里面的流體通過處加熱,使之形成氣泡來切斷液體流動。Evans等人于1997年示范了一種氣泡閥門。其基本原理為:如果一個氣泡的前端和后端的表面的曲率半徑不同,分別是r1 和r2,那么氣泡兩端很容易形成壓差。壓差的大小可通過式。

  式中:γ———液體/氣體之間的表面張力系數(在20℃和1atm條件下的氣/水的表面接觸張力系數是7。27×10-2N·m-1,或0.608atm·μm)。所需要的氣泡可通過通道里面的一部分液體汽化產生,并通過冷卻將該氣泡消失,因此這種過程是可逆的。

  在氣泡閥門設計里,Evans等人(1997)采用硅的深度活性離子蝕刻制造出恒定高度(100μm)的通道。因為平面的曲率半徑是處處不同的。在單向的和雙向閥門里通過選擇適當的通道半徑和用一組硅柱陣列來限制氣泡的位置,可以產生約0.05atm的壓強。用多晶硅加熱器產生氣泡時的熱量,閥門可以在0。5Hz的頻率下工作。相似的“氣泡能量”法也可以用于泵出液體,后面會有所論述。

  Kaartinen(1996)提出了將固體和液體之間的相變作為閥門驅動力的技術。

  其基本原理就是將一個液體系統中的部分液體制冷,閥門內的這部分液體凍結起來使閥門關閉。當它被內部加熱器加熱時,使這部分凍結液體熔化,從而使得閥門開通。

  Kaartinen還做出了一個完整的液體化學反應系統,這個系統用電鑄通道(在一定形狀的犧牲層上厚厚地電鍍上一層金,而后再把犧牲層移去以形成液體通道)

  和外部的熱電阻構成。使用設計好的熱傳導路徑,連接到-25℃的散熱片上,使閥門偏置在-20℃。在特定的加熱電阻上施加能量,閥門可以在100ms內打開。在約50nl的冷凍液體的作用下,在500ms時間內再次被冷凍。盡管這樣的閥門的氣壓阻力十分巨大,可達到幾十倍的大氣壓。可以通過測量閥門的溫度(例如用電阻或外部傳感器的加熱電阻的溫度系數)和閥門的閉合程度(或者開放程度)來監測冷凍液融化釋放的熱量。這種方法可以十分容易地應用于各種微機械液體系統,尤其是它采用了低成本的珀耳帖熱電效應的冷凍模塊提供必要的偏移發生系統。

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