三通調節閥的制作工藝

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發布時間:2017年9月12日

  三通調節閥簡稱調節閥,具有雙向性,主動閥的主要特點是需要外部能源通過微執行器來控制其開閉,所以又稱有源閥。微型主動閥設計的關鍵是選取有效的驅動方式和材料。有效的驅動方式很多,主要包括熱膨脹、熱氣動、氣動、壓電、記憶合金、靜電、電磁等多種。每一種驅動方式都有其特有的優點和缺點。可根據其具體應用背景加以選取。

 

 

  (1)熱膨脹驅動裝置熱膨脹驅動裝置的工作原理是基于物體的熱脹冷縮現象,它能夠產生很大的驅動力。但是它的響應時間比較慢,特別是在自然冷卻情況下,由于內部熱量很難散去,從而大大地影響了它的響應時間。此外它還要加熱正在通過閥門的流體,消耗大量能量的同時,可能還會對某些流體樣品帶來不利影響。由于微閥門的體積很小,可以通過制造非常薄的高熱阻隔膜作為加熱器,來減少其熱損耗,這樣所需的總熱量就會很少。如果不考慮這些缺點,熱動裝置可廣泛用于微機械閥門。另外,熱膨脹驅動裝置方法能夠產生較大的驅動力。常見的熱膨脹驅動裝置有線性熱膨脹驅動裝置、熱雙晶驅動裝置、使用記憶合金驅動的驅動裝置以及直接熱膨脹驅動的驅動裝置。一般而言,它們擁有相同的優缺點。

  (2)壓電驅動裝置壓電驅動裝置的基本原理基于晶體的壓電效應。它能夠產生很大的驅動力,所產生的位移也很小,但對所需的驅動電壓要求較高,要求電壓可調幅度大、精度高。

  (3)靜電驅動裝置靜電驅動裝置能夠產生較強的驅動力,但一般是非線性的,且產生較大的位移,其主要缺點是需要較高的驅動電壓。

  (4)電磁驅動裝置電磁驅動裝置由于能夠在相對較小的功耗下快速地產生較強的驅動力和很大的位移,在宏觀范圍的閥門中,電磁驅動被廣泛的應用。但在微型閥門中,盡管一直沒有停止過在該領域中的相關研究,但目前技術條件下,仍然很難制造出體積相應于上述其他微閥門的電磁驅動裝置。

  微型閥門可極大地減小閥門的體積和重量。盡管在目前技術條件下,微型閥在能量的消耗,以及產品整體封裝后的體積上,與宏觀小型閥門相比,并不小很多,例如由Lee公司開發的適用于多種化學制品的典型小型電磁線圈驅動閥門,最小的常規小型閥門體積是0.5cm3。它的功耗不到1W,敏感度達到830μs。這些在內表面有TeflonTM標記的小型閥門幾乎適用于任何化學制品。它同封裝好的微型閥門相比,其體積并不比微型閥門大多少。但可以預計,不遠的將來,隨著微系統技術的發展,微型閥門會有非常美好的發展前景。

  第一個主動式微機械閥門可能是Tiren(1975)和Tiren(1979)等人提出的,它首先用于一個完整的氣相色譜分析系統中。當使用外部驅動時,使用了采用微機械加工的硅閥座,共設計了兩種微機械閥門并進行了測試,一種是采用硅隔膜/硅閥座,另一種是采用涂有聚酰亞胺(KapyonTM)隔膜/硅閥座的設計。這兩種設計都需要手工組裝,而且采用外部驅動。但是已經得出結論:以后將會出現可批量生產的微機械閥門。

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