CN107847963A - 包括通过螺杆泵馈给的喷射分配系统及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种喷射分配系统包括：具有流体腔室的分配器本体、阀元件以及用于将流体馈给到流体腔室中的螺杆泵。所述螺杆泵沿着其伸长长度传送多个分离的流体腔室，以在所述分配器本体的所述流体入口和所述流体腔室处产生并保持流入流体压力。因此，无论流体粘度的变化和所述喷射分配系统的操作速度的变化如何，在喷射分配循环中通过操作所述阀元件而产生的微滴可以限定流体的体积。另外，离开所述分配器本体的流体的速度分布可以更加恒定，以避免导致流体速度的变化，该流体速度的变化可能损伤流体粒子和/或在微滴飞向基底时使其旋转翻滚或爆花。

Description

包括通过螺杆泵馈给的喷射分配系统及相关方法

相关申请的交叉引用

本申请请求于2015年8月5日提交的美国临时专利申请No.62/201,224的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请大体上涉及流体材料分配系统和方法，并且更具体地涉及用于将微滴形成到基底上的喷射系统。

背景技术

在分配领域中公知用于将微量流体材料施加到基底上的喷射系统。有鉴于此，“喷射系统”是一种将材料的微滴从分配器射出或“喷射”落到基底上的设备，其中微滴以足够快的速度从分配喷嘴脱出，以在其自身动量下脱离。因此，在喷射式分配器中，微滴并未依靠来自基底的表面张力将材料拉离喷嘴。此外，喷射系统通过利用阀元件的往复移动对流体加压并且迫使流体从分配器喷出来产生能够预测微滴的成形。有鉴于此，阀元件的移动产生从分配器中推出一定体积的流体并且使其作为微滴脱离分配器所需的力的很大一部分(短时间爆发高压)。

在喷射分配器的非接触实施方式中，材料的微滴在与基底接触之前从分配器喷嘴脱出。因此，在非接触喷射分配器中，分配的微滴在分配器与基底之间“飞行”，并且在分配器与基底之间的至少一部分距离内不与分配器或基底接触。然而，在非接触喷射分配器的一些用途中，分配器可能被定位得紧密接近基底，这就可能使分配的微滴瞬间与基底和分配器保持接触。在其它类型的喷射分配器中，从分配器产生材料流，使得材料流在至少部分分配操作期间与分配器以及基底保持接触。

特别是在电子组装工业中，存在用于分配底填材料、封装材料、表面安装粘合剂、焊膏、导电粘合剂、阻焊材料、助熔剂和导热膏的喷射系统的许多应用。随着喷射系统的应用的类型改变，喷射系统的类型也必须适配成配合应用变化。一种类型的喷射系统包括呈针形式的阀元件，其具有被构造成选择性接合阀座的尖端。在喷射操作期间，通过驱动机构，也称为阀致动器，使喷射系统的针相对于阀座移动。针尖与阀座之间的接触使排放通道与供应有加压流体材料的流体腔室密封。因此，为了分配流体材料的微滴，使阀元件从与阀座的接触中缩回，以允许有限量的流体材料流过重新形成的间隙并且流入到排放通道中。然后，使针尖迅速朝向阀座移动以封闭间隙，这产生压力，该压力使有限量的流体材料加速流过排放通道并且使材料的微滴从排放通道的出口喷出或喷射。

喷射系统被构造用于在基底上方受控地移动，并且流体材料被喷射落到基底的预期施加区域上。通过连续且“即时(on the fly)”地快速喷射材料(即，在喷射系统处于运转中时)，分配的微滴可以汇合以形成连续的线。因此，可以很容易对喷射系统进行编程，以分配期望的流体材料的图案。这种多功能性使得喷射系统适用于电子工业中的各种应用。例如，能够使用喷射系统来施加底填材料，以将流体材料分配到芯片的一个或多个边缘附近，随后材料通过毛细作用流动到芯片下方。

由于分配器的移动以及阀元件的往复移动或速度均被精心编程以在基底上产生期望的图案，期望的是在分配器的循环期间分配的每个微滴在体积上一致且可预测。有鉴于此，所分配的每个微滴的体积变化可能不利地影响形成的流体的图案。在常规的喷射系统中，气动注射器通常被用作将流体供应到喷射分配器中的馈给系统。在授予本申请中所列申请人的美国专利No.5,747,102中示出这样的基于注射器的馈给系统的一个示例。然而，受限于典型的工业压缩空气系统以及关于压缩气体的安全要求，这样的基于气动的系统通常仅将流入的流体加压到多达约6至7barg(巴表压)(约87.02psig(磅每平方英寸表压)至101.53psig)，并且根据注射器中的填充量，压力趋于至少少量变化。施加到流体的相对较低的压力以及可能发生的变化导致由喷射系统喷射的微滴的体积发生微小变化，特别是在注射器馈给循环的开始与结束之间。由于上述原因，不希望微滴尺寸出现这样的变化。

由基于注射器的馈给系统能够提供给流体的一般低压还具有其它缺点。就此而言，图7示出上述常规喷射系统在一段时间内(相对于喷射系统的阀座或分配出口)，具体地在单个喷射分配循环中的流体位移的示意图。因此，曲线上的A点和E点是阀尖与阀座接合的时刻，例如，通过使阀元件向上移离阀座而缩回阀尖的前一刻，以及已经推动阀尖回到与阀座接合的后一刻。由水平零轴下方移动的流体位移线所示，由于A点与B点之间的阀尖缩回，所以流体经历暂时性吸回效应并且从阀座移开。在B点与D点之间，通过阀致动器使阀元件暂时性保持在打开位置，并且由注射器施加的加压使得流体流回到阀座并且流过阀座，这在C点处开始从分配器中挤出微滴。流体位移线的斜率在该时间窗口内大体上恒定。在从D点到E点的时间段内，阀尖被推回到与阀座接合，并且如图7中所示，该压力尖峰在流体的最后部分通过阀座和/或出口离开分配器时引起流体速度的显著加速。

由图7的曲线所示的非线性速度分布在常规的基于注射器的馈给喷射系统中较为典型，并且C点(流体开始离开分配器的位置)与E点(微滴从分配器脱离的位置)之间的明显斜率或速度差意味着最后离开分配器的流体比最初离开分配器的流体的速度要快得多。因此，最后的材料撞击流动较慢的流体并且造成微滴爆花或旋转翻滚。这种类型的微滴翻滚或移动可能使得微滴难以控制飞行以便作为能够预测的微滴被施加在基底上。造成这种速度变化的显著压力尖峰往往还使所分配的流体劣化，这意味着微滴中的一些流体可能在结构上受损。这些结果皆不希望，但在常规的喷射系统中基本上不能被避免。

常规喷射系统中的基于注射器的馈给系统还对流体粘度的变化较为敏感，这增加了对控制喷射系统进行编程以尝试并产生一致微滴的复杂性。为了解决这些问题中的一些问题，在授予本申请中所列申请人的美国专利公开No.2013/0048759中将一种类型的喷射系统的馈给系统修改成包括双交替正排量泵，其全部公开内容通过引用并入本文。在这种布置中的交替泵允许一个泵腔室由流体源再填充，而另一个腔室作为供应泵送到喷射分配器。这种泵腔室的循环再填充以及从一个泵腔室切换到作为流体供应源的另一个泵腔室可能导致某些不利影响，正如在两个泵之间进行切换时的“闪烁(wink)”效应，例如供应到喷射分配器中的流体供应的压力或体积的不连续性。从上述对基于注射器的系统的讨论来理解，这种微小的变化可能导致喷射系统中的加压不一致以及从喷射系统释放的最终喷射微滴的体积不一致。

尽管常规的喷射系统经证实足以胜任其预期目的，但仍需改进的喷射系统来解决每个喷射微滴的体积更一致以及飞行可控的需求，同时引入额外的灵活度，以使得喷射系统能够相对较容易地被构造用于各种喷射应用，包括使用具有不同粘度的流体的那些应用。

发明内容

根据一个实施例，提供喷射系统用于将流体的微滴分配到基底上。所述喷射系统包括喷射分配器本体，所述喷射分配器本体具有：流体腔室；流体入口和分配出口，所述流体入口和分配出口与该流体腔室连通。阀座在所述流体腔室中限定在所述流体入口与所述分配出口之间。所述喷射系统还包括延伸到所述流体腔室中的阀元件以及阀致动器，所述阀致动器与所述阀元件可操作地联接，用于使所述阀元件移动成与阀座接合和脱离，由此限定用于迫使微滴从所述分配出口喷出的喷射分配循环。流体供应组件与所述喷射分配器本体联接并且包括螺杆泵，该螺杆泵将流体从流体源馈给到所述喷射分配器本体的所述流体入口。这种布置可以引起在喷射分配循环期间排放一致体积的微滴。

在一个示例性操作中，所述螺杆泵将流体在流入流体压力下提供到所述喷射分配器本体中。因此，所述流体腔室内的压力也保持一致，这可以有助于在喷射分配循环期间从所述系统中释放一致体积的流体的微滴。此外，所述螺杆泵操作成将所述流体腔室再填充以在每个喷射分配循环期间流走的等效体积的流体。尽管典型的工业压缩空气供应被限制在7barg(约101.53psig)，但螺杆泵能够在泵的出口处产生高达30barg(约435.11psig)的流体馈给压力，而在馈给时仅需低压。这消除了在需要高压流体馈给的分配应用中对高压气动系统的需求。

在一方面，所述喷射系统的所述螺杆泵进一步包括泵壳和中央驱动构件。泵壳沿着其伸长长度限定导管，所述导管包括波状外围。所述中央驱动构件延伸穿过所述导管以限定多个分离的腔室，该多个分离的腔室被限定在所述中央驱动构件与所述波状外围之间。所述中央驱动构件的旋转促使所述多个分离的腔室沿着所述导管的伸长长度并且朝向所述流体入口传送，使得沿着所述导管的整个伸长长度对所述多个分离的腔室中的每个腔室中的流体施加推力(displacement force)。为此，当喷射系统进行连续“即时”操作以始终保持所述喷射分配器本体的流体腔室内的流入流体压力时，所述螺杆泵连续操作。如上概述，所述阀致动器控制所述喷射分配循环，使得流入流体压力可以引起对于每个喷射分配循环释放具有一致体积的微滴。

另一方面，所述喷射系统包括压力传感器，用于确认正在所述喷射分配器本体处输送并保持的压力。例如，所述系统能够进一步包括隔膜，位于所述喷射分配器本体处的所述隔膜与所述流体入口和所述流体腔室之间的流动路径连通。所述隔膜接收流入流体压力。与所述隔膜联接的负载传感器基于由流体传递到所述隔膜的压力来测量力，由此确认流入流体压力保持恒定。在这些实施例中，所述喷射系统还包括控制器，该控制器基于来自所述压力传感器(例如，负载传感器)的反馈调整所述螺杆泵的致动，由此维持流入流体压力。替选地或附加地，所述控制器可以致动所述螺杆泵以旋转或移动针对所述阀致动器的每次致动设定的增量。

另一方面，所述喷射系统包括控制器，该控制器致动所述螺杆泵以以介于5barg(约7.25psig)与30barg(约435.11psig)之间，优选1bar至2bar(约14.5至29.00psig)的流入流体压力将流体供应到所述流体入口。此外，在一些实施例中，所述控制器还操作所述阀致动器，使得所述阀元件每秒执行多达500个喷射分配循环。在另一些实施例中，所述控制器还操作所述阀致动器，使得所述阀元件每秒执行多达3000个喷射分配循环，特别是其中，所述阀致动器包括压电元件。无论喷射分配循环的速度如何，而且由于所述螺杆泵的受控流体输送而不计流体粘度的变化，微滴尺寸可以保持一致。

根据本文所述的另一个实施例，提供一种用于将多个流体的微滴分配到基底上的方法。所述方法包括通过螺杆泵将流体从流体源泵送到喷射分配器本体的流体入口，使得流体进入所述喷射分配器本体。流体从所述流体入口流入到所述喷射分配器本体的流体腔室中，所述流体腔室还与分配出口连通并且在所述入口与所述出口之间限定阀座。所述方法进一步包括通过阀致动器来操作延伸到所述流体腔室中的阀元件以移动成与所述阀座脱离和接合，由此限定喷射分配循环，用于迫使微滴从所述分配出口喷出以飞向且飞到所述基底上。通过所述螺杆泵将流体泵送到所述喷射分配器本体中以及所述喷射分配循环可以共同引起针对每个喷射分配循环排放具有一致体积的微滴。

所述方法同样可以包括一个或多个附加特征。例如，所述方法还包括不管流体的粘度变化如何，针对每个喷射分配循环排放具有一致体积的微滴。所述阀元件的操作促使流体在一段时间内相对于所述阀座移动，由此限定相对于时间的流体速度分布。流体速度分布大体上恒定，使得在任何给定微滴中最初离开所述分配出口的流体的速度接近在该微滴中最后离开所述分配出口的流体的速度。就此而言随着时间控制离开所述分配出口的流体的速度，以避免微滴在飞到所述基底期间爆花或旋转翻滚移动。

由于所述流体腔室内的流体的高压，流体速度分布大体上恒定。因此，即使所述阀元件的操作在所述阀元件闭合成与所述阀座接合时通常引起压力尖峰，但由所述螺杆泵保持的流入流体压力足够高，以使所述流体腔室中的这种压力尖峰最小化。该最小化的压力尖峰使得原本由压力尖峰可能对流体粒子造成的损害最小化。例如，通过操作所述螺杆泵来产生至少7barg的流入流体压力，能够实现这些益处。

如上详细指出，所述方法可以包括致动所述阀元件以每秒执行多达500个喷射分配循环。在其它实施例中，特别是在所述阀元件经由压电致动器来致动的实施例中，所述阀元件可以被致动成每秒执行多达3000个喷射分配循环。所述螺杆泵又包括中央驱动构件，当所述喷射系统“即时”连续操作以朝向所述流体入口传送分离的腔室并且始终保持流入流体压力时，该中央驱动构件相对于泵壳连续旋转。这种压力可以由负载传感器或一些其它类型的压力传感器来感测，以确认流入流体压力在各种实施例中保持恒定并且相应地调整所述螺杆泵的操作。当然，在其它实施例中，所述螺杆泵也可以被移动或旋转针对阀致动器的每次致动设定的增量。

在下文结合附图的详细描述中，本公开的这些和其它目的和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的各种实施例的喷射系统的示意图，该喷射系统由螺杆泵馈给。

图2是根据一个实施例的喷射系统以及馈给喷射分配器本体的螺杆泵的透视图，该喷射系统包括封闭阀致动器和大部分喷射分配器本体的外壳。

图2A是类似于图2的透视图，其中已经除去喷射系统的外壳以进一步详细显示几个内部组件。

图3是具体沿着图2A中的线3-3截取的图2A的喷射系统的剖视图。

图3A是可以用作图2中的喷射系统中的阀致动器的压电驱动模块的一部分的视图。

图3B是喷射系统的替选实施例，特别是绕阀元件、阀座及其分配出口的视图。

图3C是喷射系统的又一个替选实施例，特别是绕阀元件、阀座及其分配出口的视图。

图4是如图3中所示的喷射系统的一部分的放大剖视图。

图5是与图2的喷射系统一起使用的螺杆泵的透视图。

图6是沿着图5中的线6-6截取的图5的螺杆泵的剖视图，用来显示其内部组件。

图7是在一段时间内相对于常规喷射分配器的阀座的流体位移，并且具体是在单个喷射分配循环内的示意图。

图8是一段时间内相对于根据图1的喷射系统的阀座的流体位移，并且具体是在单个喷射分配循环内的示意图，其目的是与相对于图7中所示的现有技术的流体位移进行比较。

具体实施方式

在图1至图6中示出喷射分配系统10的几个实施例，系统10能够将多个微滴喷射/分配到基底上，使得每个微滴限定一致体积的流体。在诸如电子组装的技术领域中，这使得喷射的微滴能够更可预测地施加在狭窄的凹槽和空间中，而不会溅射到基底的不期望区域上。另外，喷射分配系统10被构造成无论正分配的流体中的一些操作参数变化，诸如粘度变化如何而持续分配一致体积的微滴。此外，离开喷射分配系统10的流体的速度分布大体上保持恒定，以避免导致流体速度的变化，该流体速度的变化可能损伤流体粒子和/或在微滴飞向基底时使其旋转翻滚或爆花。

开始参照图1，示出根据本公开的实施例的喷射分配系统10的概括示意框图。就此而言，喷射分配系统10包括喷射分配器本体12和螺杆泵14，所述喷射分配器本体12具有流体腔室(图1中未示出)和阀元件(图1中未示出)，所述螺杆泵14用于将流体从流体源16馈给到喷射分配器本体12的流体腔室中。螺杆泵14由喷射分配系统10的控制器18来致动，并且该控制器18还被构造成操作阀致动器20，该阀致动器20促使喷射分配器本体12内的阀元件移动以产生喷射分配循环，用于朝向基底24发送流体的微滴22。螺杆泵14沿着其伸长长度传送多个分离的流体腔室，以在喷射分配器本体12处产生并保持一致的流入流体压力。因此，无论流体粘度的变化和喷射分配系统10的操作速度的变化如何，在喷射分配循环中通过使用阀致动器20来操作阀元件而生成的微滴22各自限定一致体积的流体。

如下进一步详述，在根据本公开的各种实施例中可以使用不同类型的喷射分配器本体12和阀致动器20。此外，在不脱离本公开范围的其它实施例中，控制器18可以包括用于螺杆泵14和阀致动器20的两个单独的控制器或控制元件。下文详细描述的几个实施例仅出于示例性目的，并且只要所得的系统包括馈给喷射分配器本体12的螺杆泵14，则其特征可以通过任何方式来组合，由此实现贯穿本公开概述的多种功能性益处和优点。

转至图2、图2A、图3和图3A，更详细地示出喷射分配系统10的一个示例性实施例。该实施例的喷射分配系统10是能够从本申请的申请人Nordson Corporation(诺信公司)获得的喷射系统的产品系列的进一步改进。更具体地，该喷射分配系统10包含许多与美国专利公开No.2013/0048759(参阅上文)中所述的系统类似的元件，因此喷射分配系统10实现许多与该在先专利公开中所述相同的功能性益处。然而，喷射分配系统10如今包括如上简述的螺杆泵14，该螺杆泵14诸如在电子组件和制造领域中在喷射流体时提供若干额外的功能性益处和优点。以下描述包括关于类似于在先公开的申请的元件和新元件的细节，以便提供本文所述的本公开的一个实施例的综合图文。

如这些图中所示，喷射分配系统10包括流体模块和阀驱动器20，所述流体模块大部分被容纳在外罩26内，压电驱动模块形式的所述阀驱动器20被基本上容纳在外罩26内。流体模块包括喷射分配器本体12以及如下面详细阐述的其它元件。外盖26在本实施例中由金属薄片组成并且通过常规的紧固件而被固定到喷射分配系统10的主支撑结构27。如下进一步详细描述，主支撑结构27包括用作流体模块和压电驱动模块的各个元件的连接点的多个元件，这些多个元件至少包括下结构构件115、上结构构件113以及在上结构构件113与下结构构件115之间延伸并接合的支撑壁111(在图2A中最清楚地示出这些元件)。喷射分配系统10还包括流体供应组件，其在本实施例中包括螺杆泵14以及流体源16两者。因此，广义而言，来自流体供应组件的流体被引导到流体模块，并且压电驱动模块致动流体模块的元件以将流体作为微滴22分配，这些微滴飞向基底24。

具体参照图3，更详细地示出流体模块。就此而言，流体模块包括喷嘴28、喷射分配器本体12以及限定喷射分配器本体12的流体入口32的流体连接接口30。本实施例中的流体连接接口30包括鲁尔配件，其被构造成连接到从螺杆泵14延伸的出口管道或导管。这样，螺杆泵14和流体供应组件总体上能够在需要时快速且容易地从流体模块断开。在不脱离本公开范围的情况下，在其它实施例中可以使用其它类型的流体连接接口。

流体腔室34被限定在喷射分配器本体12内，以便在流体入口32与靠近喷嘴28设置的分配出口36之间连通。喷射分配器本体12的第一区段40包括流体入口32(在流体连接接口30处)和通道42，该通道42限定将流体入口32联接成与流体腔室34连通的流动路径。喷射分配器本体12的第二区段44被构造成支撑喷嘴28。插入到第二区段44中的定中件46使喷嘴28中的分配出口36与延伸穿过喷射分配器本体12的第二区段44的中央通道50对齐。阀座52被定位在流体入口32与分配出口36之间，更具体地被定位在流体腔室34的底端与喷嘴28之间。阀座52具有与分配出口36流体连通的开口54。定中件46使喷嘴28中的分配出口36、喷射分配器本体12的第二区段44中的中央通道50和阀座52中的开口54保持大体上同轴对齐。更具体地，在所示的实施例中，第二区段44在中央通道50的一部分处包括一肩部，这个肩部将定中件46、喷嘴28和阀座52中的每个支撑在期望的位置中。这些元件44、46、52和28在本实施例中被分开形成，并因此能够通过部件之间的粘结而相对于彼此保持就位。

替选地，这些元件44、46、52和28中的一些或全部能够被制成单个的一体件/整体件。作为这种替选方案的一个示例，图3B示出第二区段44、定中件46和阀座52被替换并制成单个一体件200并且喷嘴28通过例如粘合剂或通过螺纹连接而被附接到邻近“阀座”的一体件200的实施例。应领会到，其它替选的单独和整体构造可以被使用于流体模块中所述的元件。

返回到图3中所示的实施例，阀元件56位于流体腔室34内，以便被定位成移入和移出以与阀座52的接合。阀元件56由阀致动器20(例如，压电驱动模块)驱动以执行往复移动，如下进一步详述的。阀元件56在流体模块中被安装在可移动元件60中。可移动元件60进一步限定横壁62形式的撞击板，该撞击板在上侧和下侧由插座界定。这些插座中的一个插座接纳阀元件56，并且相对的插座接纳可移动针或驱动销58的尖端58a。为此，驱动销58的尖端58a邻近于可移动元件60的壁62定位并且位于与阀元件56相对的壁62的一侧上。如这些图中所示，驱动销58是延伸出流体模块以用于连接到阀致动器20的元件。

喷射分配器本体12进一步包括承载插入件70的第三区段66，这些元件共同面向喷射分配器本体12的第二区段44，以限定流体腔室34的相对端或顶端。第三区段66和插入件70共同限定驱动销58和可移动元件60延伸穿过的孔66a。诸如弹簧的偏压元件68位于可移动元件60与插入件70之间，偏压元件68提供轴向力，该轴向力使可移动元件60和阀元件56偏压成离开与阀座52的接触。

密封环64提供插入件70与可移动元件60的外部之间的密封接合。密封环64可以包括随着可移动元件60的移动而弯曲的O形环或者可移动元件60靠着其滑动的一些其它替选的密封件，如动态密封件。可移动元件60的处于密封环64下方的部分也限定流体腔室34的边界的一部分。阀元件56被附接到可移动元件60并且因此位于流体腔室34内部介于可移动元件60的壁62与阀座52之间的位置处。可移动元件60将驱动销58的移动转换成阀元件56的移动。替选地，如图3C的替选实施例中所示，一起组装在流体模块的该部分的单独元件(阀元件56和可移动元件60)可以被制成为单个一体的可移动元件。

参照图3C，在使用一体的可移动元件300的实施例中，该元件300将包括面向驱动销58的上部302以及面向流体腔室34的下端304。因此，驱动销58将接触元件300的上部302并且选择性使其向下移动，以促使下端304接触阀座并且喷射微滴。如图3C中所示，通过与其它公开的实施例相同的方式，元件300的外表面将靠着密封环64密封，并且偏压元件68将对元件300提供偏压力。这样，无论元件中的一些是否共同组合成图3B和图3C的替选实施例中所示的一体件200、300或者其它可能的类似组合和替选方案如何，一般性操作都不会改变。

返回到图3，如下进行流体模块的部分的组装。喷射分配器本体12的第三区段66可以通过摩擦配合附接到插入件70的顶部。然后喷射分配器本体12的第二区段44通过摩擦配合附接到喷射分配器本体12的第一区段40，以封闭流体模块的所有其它部件。例如，插入件70的横截面积大于位于插入件70上方和下方的第一区段40和第二区段44的部分，因此喷射分配器本体12的第一区段40与第二区段44的摩擦配合接合捕获插入件70或使其夹入流体模块内的位置中。同样地，一些实施例中的插入件70也可以被迫使沿着其底侧与第二区段44摩擦配合。通常，第一区段40和第二区段44被压在一起以基本上封闭流体模块的这些部分：喷嘴28、阀座52、定中件46、阀元件56、可移动元件60、密封件环64、偏压元件68、插入件70和喷射分配器本体12的第三区段66。因此，在优选实施例中，在上述部分组装之后，流体模块由这些元件中的每个组成。尽管已经描述流体模块的某些部件通过摩擦配合连接，但这些部件之间的摩擦配合能够被替换成螺纹，以允许以不同的方式拆卸并重组这些部件。这些部分之间的其它连接方法也可以落入本公开的范围内。

在上述和图3中所示的组装位置中，如下设置将流体入口32联接成与流体腔室34流体连通的通道42。通道42的第一部分完全在喷射分配器本体12的第一区段40内延伸。通道42的环形部分与该第一部分连通，并且它由设置在喷射分配器本体12的第一区段40与第三区段66之间的空间形成。然后，通道42从插入件70与第二区段44之间的这个环形部分继续向下延伸到流体腔室34。在插入件70在流体模块的组装期间在第二区段44内部摩擦配合的实施例中，插入件70沿着其外周设有几个凹槽以限定通道42的这个最终部分。还可以提供替选方案，诸如凿钻贯穿插入件70的孔眼(如果替选实施例中的插入件70与第二区段44通过螺纹连接，这便足矣)。因此，当喷射分配器本体12被完全组装时，流体流动的路径被限定成从流体连接接口30处的流体入口32通过通道42到流体腔室34然后通过阀座52的开口54到分配出口36。

现将概述图3中所示的流体模块的浸湿部分中的阀部件的操作。驱动销58经由可移动元件60与阀元件56间接联接并且作为压电驱动模块的部件来操作。驱动销58和阀元件56共同协作，以通过从喷射分配系统10喷射来分配流体材料。当驱动销58被移动以促使阀元件56接触阀座52时，驱动销58的尖端58a很像锤的操作那样通过撞击可移动元件60的壁62来传递其力和对壁62的动量，这进而促使阀元件56迅速撞击阀座52并且从喷射系统喷射材料的微滴。具体地，未与驱动销58直接连接的阀元件56被构造成通过由经致动的驱动销58的尖端58a施加到可移动元件60的壁62的冲击而移动到与阀座52接触。因此，驱动销58被致动，并且从流体腔室34喷射出一定量的流体材料，而驱动销58的任何部分，包括但不限于尖端58a都不会被流体材料浸湿。当驱动销58与壁62之间的接触被解除时，由偏压元件68施加的轴向力作用成使阀元件56和可移动元件60在与驱动销58的纵轴线对准的方向上移动离开阀座52。因此，驱动销58和阀元件56的每个往复循环喷射流体材料的微滴。根据需要，重复该循环来喷射连续的流体材料的微滴。另外，在一些实施例中，阀致动器20被构造成使得这些喷射分配循环能够每秒重复达500次。在其它实施例中，特别是阀致动器20包括压电致动器的那些实施例中，阀致动器20被构造成每秒提供多达3000个喷射分配循环。通过图4中的流动箭头更清楚地示出阀打开时的流体流动，该图4是图3中所示并且如上详述的流体模块的展开放大视图。

面向阀座52的阀元件56的表面可以具有匹配环绕开口54的阀座52的表面的曲率或形状的曲率。由于形状匹配，当阀元件56在喷射期间与阀座52具有接触关系时，暂时性形成流体密封。在阀元件56的运动期间建立流体密封阻止了流体材料从流体腔室34流经阀座52，并且这些元件的冲击趋于施加阻断流体的微滴从分配出口36离开的力或压力。

在阀元件56暴露到流体腔室34内部所含的流体材料的同时，容纳驱动销58的孔66a与流体腔室34中的流体材料隔离(例如，通过密封环64)，使得驱动销58不被流体材料浸湿。因此，喷射分配系统10的构造能够省去常规流体密封件，其允许驱动销58的驱动运动并同时使驱动销58的驱动或致动机构(例如，压电驱动模块)与流体腔室34中的流体材料隔离。这简化了喷射分配系统10的组装和操作。

能够使用喷射分配系统10喷射的流体中的一种流体是粘合剂，其在喷射过程中通常需要保持加热。因此，如图2、图2A和图3中所示，在本实施例中设置加热器76，其具有作为传热构件操作的本体80，加热器76至少部分地围绕流体模块。加热器76可以包括常规的加热元件(未示出)，诸如居于限定在本体80内的孔中的盒式电阻加热元件。加热器76也可以配备有常规的温度传感器(未示出)，诸如电阻热设备(RTD)、热敏电阻或热电偶，提供反馈信号以供温度控制器(其可以是控制器18)用于调节供应给加热器76的功率。加热器76包括销79，其接触与致动器本体74相关联的相应较软的导电触点72(如下所述)，以便提供用于温度传感器的信号通路并且提供用于向加热器76和温度传感器传输电力的电流通路。包括喷射分配器本体12的第二区段44和插入件70的流体模块的至少一部分位于加热器76内，并且当加热器76通过保持器臂靠着致动器本体74拉动时，流体模块通过加热器76与致动器本体74之间的压缩而有效地保持就位。

参照图2至图3A，在一个实施例中，压电驱动模块(也被称为阀致动器20)被使用以致动流体模块的阀元件56。公知用于分配阀的压电驱动器，并且下面进一步详细描述一个示例性驱动器或驱动模块。在描述这些细节之前，阀致动器20包括如图2A和图3所示的致动器本体74。致动器本体74与流体模块和加热器76配合并且直接位于其上方。为此，致动器本体74可以被定位成与喷射分配器本体12的第一区段40和第三区段66的上端接触。致动器本体74也会与加热器76形成接触，但加热器本体80被设计成具有位于这些元件之间的绝缘块82，或者如图3中所示留有间隙。这将来自加热器76的热量聚集到流体模块中而不是致动器本体74中，这是有利的，因为那是需要热能的流体所在的位置。在流体模块的相对侧上，致动器本体74被安装到支撑壁111的下结构构件115(例如，在图2A中，在这些元件之间示出至少一个杆状连接部)。因此，致动器本体74一旦与流体模块接合便为阀致动器20的其它元件以及流体模块提供结构支撑。

虽然本申请的附图中并未详细示出，但流体模块可以被构造成与致动器本体74和支撑壁111快速连接和断连。为此，如图2和图2A所示，拉杆(未示出)可以与喷射分配器本体12接合，拉杆通过连杆或一些其它结构连接到位于上结构构件113附近的释放杆86。释放杆86围绕枢转轴线88旋转，以使凸轮移动，该凸轮移动朝向支撑壁111向上拉动拉杆或者向下推动拉杆。当向上拉动拉杆时，诸如通过将释放杆86置于图中所示的位置，如上所述，包括喷射分配器本体12的流体模块被向上拉动到与致动器本体74接触。因此，类似于美国专利公开No.2013/0048759中所述，视需要，能够快速且容易地释放和移除流体模块和加热器76。

阀致动器20被实施为压电驱动模块并且包括压电叠层92a和92b、柱塞93和非对称挠曲件94。尽管在本实施例中设置两个压电叠层92a、92b，但在不脱离本公开范围的情况下，其它实施例中可以仅使用一个压电叠层或者使用两个以上叠层。挠曲件94在本实施例中被形成为致动器本体74的整体部分并且沿着将挠曲件94连接到柱塞93的一侧包括联接元件97(相对侧被整体地连接到致动器本体74的其余部分)。挠曲件94被定位成在很大程度上偏离驱动销58，但挠曲件94也包括在朝向驱动销58横向延伸的相对两侧之间的臂95，下面进一步详细阐述其目的。弹簧96向柱塞93和压电叠层92a、92b施加弹簧力以使它们保持压缩。在示例性实施例中，在图2A和3中示出压电驱动模块的这些元件，并且下面进一步详细描述这些元件的功能和操作。

参照图3A，示出关于阀致动器20和压电元件的周围支撑的补充细节。就此而言，压电叠层92a、92b、柱塞93和弹簧96被限制为由具有上延伸部106和下延伸部108的C形托架104提供的机械约束之间的组件。同样在图2A中以虚线示出的托架104被支撑于下结构构件115与附接到上结构构件113的至少一个伸长支撑构件111a之间。更特别地，图3A中所示的托架104的上延伸部106被连接到伸长支撑构件111a，以在压电叠层92a、92b的顶部处提供刚性支撑。托架104的下延伸部108被联接到或位于下结构构件115的顶部处上，以在压电叠层92a、92b的底部处，特别是在弹簧96处提供刚性支撑。柱塞93具有突出穿过托架104的下延伸部108并且穿过下结构构件115的下部，使得其能够被联接到联接元件97处的挠曲部94。在相反的上端部处，柱塞93具有与弹簧96的上端接合的扩大肩部。当弹簧96的下端抵靠在托架104的下延伸部108的顶部处时，弹簧96向上推动柱塞93，以始终保持对压电叠片92a、92b的一定压缩。在其它实施例中可以对图3A和其它附图中所示的致动器元件的特定结构支撑和布局作出修改。

柱塞93充当将压电叠层92a、92b与非对称挠曲件94连接的机械接口。弹簧96在组件中被压缩，使得由弹簧96产生的弹簧力对压电叠层92a、92b施加恒定负载，该恒定负载对压电叠层92a、92b预加载。如在图3中最清楚地示出，可以由金属构成的非对称挠曲件94的臂95在物理上同驱动销58的与驱动销58的尖端58a相反的端部固定。非对称挠曲件94充当杠杆类机械放大机构，其将压电叠层92a、92b的相对较小的位移转换成驱动销58的较大的有用的位移，该位移比压电叠层92a、92b的原始位移更加显著。

压电驱动模块的压电叠层92a、92b是由如本领域中常规那样与导体层相间的压电陶瓷层构成的层压制件。来自弹簧96的弹簧力使压电叠层92a、92b的压层保持稳定的压缩状态。压电叠层92a、92b中的导体与驱动电路120电气联接，该驱动电路以本领域中公知的方式通过脉宽调制、频率调制或其组合来提供限流的输出信号。当从驱动电路120周期性供电时，建立改变压电叠层92a、92b中的压电陶瓷层的大小的电场。

由非对称挠曲件94机械放大的压电叠层92a、92b所经历的大小变化使驱动销58在平行于其纵轴线的方向上线性移动。当压电叠层92a、92b的压电陶瓷层膨胀时，弹簧96受膨胀力压缩，并且非对称挠曲件94绕固定的枢转轴线枢转，使得驱动销58的尖端58a在图3中向上移动远离可移动元件60的壁62。这允许偏压元件68使可移动元件60和阀元件56移离阀座52。当消除驱动力并且允许压电叠层92a、92b的压电陶瓷层收缩时，弹簧96膨胀并且非对称挠曲件94枢转以使驱动销58在图2中向下移动，使得尖端58a移动到与壁62接触，促使阀元件56接触阀座52并且喷射材料微滴。因此，在断电状态下，压电叠层组件使阀保持在正常闭合的位置。在正常操作中，当压电叠层92a、92b被通电和断电以使驱动销58的尖端58a移动到与可移动元件60的壁62接触和脱离时，非对称挠曲件94绕固定的枢转轴线在相反的方向上间歇性摆动，以高速喷射材料微滴。

用于阀致动器20的驱动电路98由控制器18控制，其如上所述，控制器也可以是致动并操作螺杆泵14的控制器18。控制器18可以包括被构造成基于一个或多个输入来控制一个或多个变量的任何电气控制设备。控制器18能够使用选自微处理器、微控制器、微计算机、数字信号处理器、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路的至少一个处理器和/或基于存储在存储器中的操作指令来操纵信号(模拟和/或数字)的任何其它设备来实现。存储器可以是单个存储器装置或多个存储器装置，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存、高速缓冲存储器和/或能够存储数字信息的任何其它设备。控制器18也可以包括各种类型的大容量存储设备以及用于与用户交互的人机界面。

控制器18的处理器在操作系统的控制下操作并且执行或以其它方式依靠以各种计算机软件应用、组件、程序、对象、模块、数据结构等实现的计算机程序代码。驻留于存储器中并且存储于大容量存储设备中的程序代码也包括控制算法，这些控制算法在处理器上执行时控制阀致动器20的操作，并且特别是向驱动电路98提供控制信号，用于驱动压电驱动模块。计算机程序代码通常包括在不同时间驻留于存储器中的一个或多个指令，并且当被处理器读取和执行时使得控制器18进行执行体现本公开的各种实施例和方面的步骤或元素所需的步骤。

例如，由控制器18执行的计算机程序代码可以提供致动信号，以使压电叠层92a、92b膨胀和收缩每秒多达500次或每秒多达3000次，这同样会分别导致每秒多达500次或多达3000次的喷射分配循环。然而，应领会到，在与本公开保持一致的其它实施例中，可以对特定的计算机程序代码和操作功能作出修改。

本实施例的控制器18也被使用以控制支持喷射分配系统10的操作的附加装置的操作。就此而言，控制器18与压力传感器可操作地联接，该压力传感器被使用以测量提供给流体腔室34的流体的力或压力并且控制将流体馈给到喷射分配器本体12中的操作。更特别地，在一个实施例中，如下所述，控制器18与测力传感单元(load cell)(未示出)通讯，该测力传感单元通过借助于连杆126与隔膜124连接而生成压力测量读数。隔膜124被定位成接收由螺杆泵14在流体入口32处施加的一致的流入流体压力。因此，这些压力测量读数作为反馈通信到控制器18，用于对喷射分配系统10的螺杆泵14的操作的闭环控制。控制器18能够被使用以控制和接收来自喷射分配系统10内的任何数目的元件的反馈。在最低限度上，控制器18(或一起工作的多个控制元件)致动阀致动器20处的压电驱动模块和螺杆泵14处的馈给设备，以促使流体在一致的高压下被输送到喷射分配器本体12中，然后作为微滴喷射出喷射分配系统10，从而飞向基底24。应领会到，压力传感器不限于本文详细描述的特定的隔膜型传感器，而是也可以例如以电阻式换能器、直接压电式测力传感单元或者能够测量流体压力并且优选将所述流体压力转换成电信号的任何其它类型的传感器形式体现。

已经描述了压力传感器的一般功能及其与控制器18的操作性连接，现将描述一种可能的构造的细节。参照图3和图4，流体入口32以及将流体连接接口30与流体腔室34连接的通道42包括多个不同长度和取向的互连区段。在流体材料通过流体连接接口30后不久，在流体入口32中流动的流体材料与隔膜124相互作用。隔膜124包括牢固锚定的外围环以及被外围环绕其周边环绕的半刚性薄膜。隔膜124的薄膜的前侧被流体入口32中流动的流体材料浸湿，并且隔膜124的薄膜的背侧未被浸湿。横跨隔膜124的薄膜的相反两侧的流体差压促使薄膜与流体材料施加到隔膜124的流体压力的量成比例地偏转。增加流体入口32中的流体压力可以导致更大量的偏转。在所示的实施例中，隔膜124被夹在喷射分配器本体12的第一区段40与同第一区段40连接的隔膜锁定构件128之间。如图所示，隔膜锁定构件128可以是伸长的，以部分地装配于承载致动器本体74中的连杆126的孔内，使得当流体模块与致动器本体74接合时，连杆126将通过延伸穿过隔膜锁定构件128接触隔膜124。

如上简述，连杆126从隔膜124的薄膜的背侧延伸以接触测力传感单元(未示出)。隔膜124的薄膜的变形与流体压力成比例地变化。随着流体压力变化，隔膜124经由连杆126将力传递给测力传感单元，该力与流体压力成比例。测力传感单元将压力测量读数通信到用于喷射分配系统10的控制器18。通过这种方式，隔膜124和测力传感单元协作以形成压力传感器，该压力传感器测量并评估流体入口32中的流体压力，以用于控制喷射分配系统10(特别是螺杆泵14)的操作。视需要，能够由控制器18基于来自测力传感单元的信号调整螺杆泵14的操作或致动，以确保在流体腔室34内保持一致的流入流体压力，这是通过将流体腔室34再填充以喷射分配循环中移除的等效体积的流体。

替选地，喷射分配系统10的一些实施例可以基于不同类型的反馈来操作控制器18，在一些示例中，这可以省去对压力传感器的需求。在一个特定的实施例中，控制器18将被可操作地连接到阀致动器20并且将接收指示阀致动器20何时促使喷射分配循环从喷射分配系统10排放流体的微滴的信号。针对阀致动器20的每次致动或喷射分配循环，螺杆泵14被操作成移动针对每个喷射分配循环设定的增量，该设定的增量被构造成将由于阀致动器20的致动引起分配微滴而移除的等效体积的流体供应到流体腔室34中。在下面进一步描述的螺杆泵14的示例中，移动设定的增量可以包括中央驱动构件142通过针对每个喷射分配循环而旋转的一定旋转角度的旋转。使用控制器18，该控制布置在本替选实施例中更倾向于开环控制。无论喷射分配系统10所实现的特定类型的控制如何，螺杆泵14都被控制成以喷射或分配过程移除流体的相同流速对流体腔室34再填充以流体(例如，高压流体)。

如图2和图2A所示，喷射分配器本体12的流体连接接口30通过与螺杆泵14连接来馈给流体。现将在下文进一步详细描述螺杆泵14的示例性实施例。作为初步事项，螺杆泵14在其入口处由任何已知类型的流体源或供应源馈给，其中一个示例在图2和图2A中被示为加压注射器132。在这些图中示出的流体源16的该注射器132可以被构造成与使用于直接馈给到常规设计的喷射分配系统中的注射器类似。例如，注射器132可以使用加压空气来引导流体材料流向螺杆泵14的入口，其最终被馈给到流体模块的流体腔室34。供应到注射器132中所含的流体材料上方的顶部空间的压力可以处于0.5barg(约7.25psig)至4barg(约58.02psig)的范围内。输送到螺杆泵14的入口中的具体流体压力无关紧要，因为螺杆泵14可以视特定分配应用的需要而提供对流体的足够高的加压，这可以给予本公开的有利益处中的一些。在符合本公开的其它实施例中，不同类型的流体源16可以被使用以将流体馈给到螺杆泵14中。

参照图5和图6，进一步详细示出与喷射分配系统10的示例性实施例一起使用的螺杆泵14。螺杆泵14和流体源16共同限定流体供应组件。螺杆泵14包括泵壳140和中央驱动构件142，它们中的每个均能够在图5中的泵壳140的入口端144处看到。如图6中更清楚地示出的，泵壳140沿着伸长长度从入口端144延伸到与入口端144相反的出口端146。虽然入口端144在图5中被示处为邻近中央驱动构件142的端部敞开，但如图2和图2A的布局中所示，在其它实施例中，入口可以由从泵壳140的侧壁向外突出的径向延伸通道来限定。泵壳140限定用于流体沿着该伸长长度流动的导管148，导管148部分地填充有中央驱动构件142。泵壳140沿着该导管148的至少一个泵送部分150限定波状外围152，其限定导管148的最外范围。从横截面来看，示例性实施例中的该波状外围152被形成为多个波动或起伏轮廓，并且该形状被构造成与中央驱动构件142的对应轮廓形状接合以产生单独的流体腔室。

中央驱动构件142通常限定沿着其外表面154限定双螺旋形状的实心螺旋形状。虽然这些元件可以由不同类型的材料形成，但在示例性实施例中，泵壳140包括限定泵送部分150和波状外围152的橡胶或一些其它弹性套筒156，而中央驱动构件142则由如钢等刚性材料形成。随着中央驱动构件142旋转，螺旋形状靠着套筒156的橡胶材料旋转，以产生彼此密封的一系列离散的分离的腔室158。腔室158同样大体上呈螺旋形状，具有逐渐变细的端部，使得一个腔室158的始端与由中央驱动构件142限定的转子的相对侧上的另一个腔室158的终端重叠。为此，随着离散的腔室158中的一个腔室158到达出口端146并且开始逐渐变细，向出口端146输送的流体变少，下一个腔室也开始向出口端146敞开，由此在中央驱动构件142持续旋转时使总流量和压力保持大体上一致。为此，不存在可能周期性地且不利地影响由螺杆泵14输送压力的“泵闪烁”效应或再填充循环。腔室158通常具有相同的尺寸和形状，并因此包含固定量的流体体积，该固定量的流体体积在腔室158沿着导管148移动时不会变化。

缺少通过导管148的伸长长度的敞开流动路径意味着由螺杆泵14输送的体积流量与中央驱动构件142的旋转速率成正比。因此，这正是由流体源16输送的具体入口压力无关紧要的原因，因为螺杆泵14仅基于中央驱动构件142的旋转速度(以及腔室158的对应纵向移动速度)在出口处产生设定的压力和流量。在中央驱动构件142的这种旋转期间，腔室158中的每个腔室158均有效地绕中央驱动构件142呈螺旋状旋转，因此当流体沿着导管148的长度移动时，施加到流体的剪切力水平极低或甚至为零。因此，在本实施例中，由于螺杆泵14的操作，会避免在使用对流体的剪切作用的其它类型的泵中那样引起任何流体粒子损伤。就此而言，相比其它常规的泵设计，螺杆泵14提供更加平缓的将流体泵送到喷射分配器本体12的过程。此外，沿着泵送部分150的整个长度施加使腔室158绕中央驱动构件142并且沿着导管148的长度移动的推力。为此，螺杆泵14像正排量泵那样运作以针对中央驱动构件142的每次固定旋转或移动移送固定体积的材料。

在螺杆泵14的一些设计中，中央驱动构件142的外表面154的移动是绕波状外围152并且靠着波状外围152的滚动移动，这类似于行星齿轮系中的小齿轮的移动。因此，中央驱动构件142能够被安装在螺杆泵14内，以绕导管148移动并同时旋转呈内摆线形式的偏心移动。中央驱动构件142可以包括一个或多个万向接头和其它已知的轴承构件，以允许泵壳140内的这种移动。中央驱动构件142的其它设计和具体移动模式在螺杆泵14的其它实施例中可行，但是与所选取的移动和安装方法无关，中央驱动构件142始终形成每当中央驱动构件142旋转时便沿着导管148的长度传送的离散的分离流体腔室。

如上简述，螺杆泵14被可操作地联接至控制器18。更特别地，螺杆泵14包括某种形式的驱动器160(电动机等)，其被连接到中央驱动构件142并且致动以使中央驱动构件142以可控的变速旋转。在喷射分配系统10的正常操作期间，控制器18向驱动器160发送操作信号，以在中央驱动构件142的恒定旋转速度下操作螺杆泵。如果压力传感器(例如，由隔膜124、连杆126和负载传感器限定的压力传感器)检测到喷射分配器本体12处的流体压力未达到额定值，则由控制器18相应地调整中央驱动构件142以校正压力不足。

总之，控制器18操作螺杆泵14以在流体入口32和流体腔室34处提供一致的流入流体压力，该压力能够远高于基于常规注射器的压力馈给。例如，由螺杆泵14输送的一致流入流体压力可以大于10barg(约145.04psig)，而基于注射器的馈给组件上限至多达约6barg至7barg(约87.02psig至约101.52psig)。螺杆泵14的较高潜在压力输出也是在泵送部分150处沿着导管148的整个长度向腔室158施加推力的结果。该较高压力能够达到30barg(约435.11psig)或甚至更高，并且当从喷射分配器本体12喷射流体时可以提供额外的益处。为此，当喷射分配循环相同时(例如，当相同时间量的每个喷射分配循环中致动压电叠层92a、92b时)，流体腔室34内的较高的一致压力使得每次喷射的微滴能够限定一致体积的流体。如由申请人使用该喷射分配系统10进行的实验室试验证明，不管流体中的粘度变化如何，使用螺杆泵14馈给实现这样生成相同尺寸的微滴。另外，通过喷射分配系统10的快速循环，能够产生更大量体积可观的微滴，包括在一些实施例中每秒多达500个微滴或者在其它实施例中每秒多达3000个微滴的数量级，特别是由压电致动器来致动的那些。假设喷射分配循环的这种提高频率也可能在较低的阀元件速度下成功实现，这会限制经过一段时间后的磨损并且减少对喷射分配系统10的移动部分进行更换或提供维护的需求。

在图8中示出在本实施例的喷射分配系统10中使用螺杆泵14的另一个优点，该图8是特别是在单个喷射分配循环中的随时间流体位移(相对于喷射分配系统10的分配出口36)的示意曲线图。出于比较目的，这是如图7所示的常规喷射设计的类似喷射分配循环。然而，如下所述，本公开的喷射分配系统10中，随时间的流体位移和速度更加一致。

因此，曲线上的A点和E点是阀元件56与阀座52接合的时刻，例如，通过使阀元件56向上移离阀座52而缩回阀元件56的前一刻，以及已经将阀元件56推回到与阀座52接合的后一刻。由在水平零轴下方移动的流体位移线所示，阀元件56在A点与B点之间缩回，因此流体经历暂时性吸回效应并且从阀座52移开回到流体腔室34中。在B点与D点之间，通过阀致动器使阀元件56暂时性保持在打开位置，并且由螺杆泵14施加的加压促使流体流回到阀座52并且流过阀座52，这在C点开始从喷射分配器本体12中挤出微滴。流体位移线的斜率在该时间窗内大体上恒定(并且大于图7中的斜率，这是由于流体腔室34内施加更高的流体压力)。在从D点到E点的时间段内，阀元件56被推回到与阀座52接合，但与常规设计不同，斜率或流体速度继续保持与其在B点到D点期间相同的大致恒定值。为了澄清这些差异，在图8上以虚线重复图7中的绘图曲线，使得随时间的流体位移的这些差异更加清楚。

因此，当使用本实施例的喷射分配系统10时，在从喷射分配器本体12的流体排放开始和任何微滴的流体排放结束时皆保持基本上相似的流体速度。这种相似的速度会避免在飞行期间微滴的一部分比微滴的另一部分移动更快，因此在飞到基底24期间通常不会遭遇微滴的旋转翻滚或爆花移动。这就使得由系统10分配的微滴22更可预测且更可控，这在必须精确地施加流体的特定应用中十分理想。例如，这类领域可能包括：相机模块组装，其中必须将环氧树脂粘合剂喷射到90微米的槽中，或者或RF(射频)屏蔽附装，其中必须将高粘性的焊膏喷射到300微米的珠中。对流体粘度不具敏感性允许喷射分配系统10即便在使用焊膏工作时，并且甚至在需要将微滴喷射到较小的几何形状中时，诸如在相机模块组装领域或芯片底填领域中，也能提供这些功能性益处。

一般而言，喷射分配系统10可以被安装在用于间歇性将大量流体材料喷射到基底24上的机器或系统(未示出)中，并且在喷射大量流体材料时可以相对于基底24移动。喷射分配系统10可以被操作成使得流体材料的连续的喷射量或微滴22在基底24上沉积成间隔开的材料点(这些点可以聚结成珠)的线。在也称为“即时”操作的这种一系列连续的喷射分配循环期间，螺杆泵14连续地操作以在流体腔室34内始终保持一致的流入流体压力。由喷射分配系统10瞄准的基底24可以支撑各种表面安装的电子部件，这需要快速地非接触性喷射微量的流体材料并且具有精确的落点，以使流体材料沉积在基底24上的目标位置处。

如上所述，至少部分地由于螺杆泵14在流体模块中提供的一致的流入流体压力，喷射分配系统10可以实现这样的精确落点。为此，每当喷射分配系统10执行喷射分配循环时，通过一致的压力挤出相同量的流体以形成微滴22，并且螺杆泵14在每个循环中同样可靠地将相同的量再填充回流体腔室34。为此，螺杆泵14以开环或闭环控制操作以供应与从流体腔室34移除相同量的流体流，以在其中保持一般高压。无论分配的流体的粘度和压缩性如何，都能实现这些益处，使其成为喷射例如焊膏的高粘度流体的有益系统。此外，易于在不使用工具的情况下从喷射分配系统10的底部拆卸流体模块。喷射分配系统10提供各种类型流体的更一致体积且可预测的微滴22，由此克服常规喷射设备的一些缺点。

尽管已经通过对示例性实施例的描述来说明本公开，并且尽管已经描述这些实施例的一些细节，但申请人并非旨在将所附权利要求的范围局限或以任何方式限制于这些细节。对于本领域技术人员而言，其它的优点和变型将显而易见。例如，尽管上文描述关于阀致动器20的压电致动，但应领会到，阀门元件56能够由其它已知类型的致动器来操作，包括用加压空气使驱动销58移动的电动-气动驱动器(作用于活塞等)、基于电动机的机械驱动器以及其它已知的致动器。根据用户的需求和偏好，本公开的各种特征可以单独使用或以任何组合形式使用。这已是对本公开以及如目前所知的实践本公开的优选方法的描述。然而，本公开本身应当仅由所附权利要求来限定。

Claims (28)

1.一种喷射系统，用于将流体的微滴分配到基底上，所述喷射系统包括：

喷射分配器本体，所述喷射分配器本体包括：流体腔室；流体入口和分配出口，所述流体入口和所述分配出口与所述流体腔室连通；以及阀座，所述阀座在所述流体腔室中被限定在所述流体入口和所述分配出口之间；

阀元件，所述阀元件延伸到所述流体腔室中；

阀致动器，所述阀致动器与所述阀元件可操作地联接，用于使所述阀元件移动成与阀座接合和脱离，由此限定用于迫使微滴从所述分配出口喷出的喷射分配循环；和

流体供应组件，所述流体供应组件与所述喷射分配器本体联接并且包括螺杆泵，所述螺杆泵将流体从流体源馈给到所述喷射分配器本体的流体入口。

2.根据权利要求1所述的喷射系统，所述螺杆泵进一步包括：

泵壳，所述泵壳限定沿着伸长长度的导管，所述导管具有波状外围；和

中央驱动构件，所述中央驱动构件延伸穿过所述导管以限定多个分离的腔室，所述多个分离的腔室被限定在所述中央驱动构件和所述波状外围之间，所述中央驱动构件旋转以沿着所述导管的伸长长度并且朝向所述流体入口传送所述多个分离的腔室，使得沿着所述导管的整个伸长长度对所述多个分离的腔室中的每个腔室中的流体施加推力。

3.根据权利要求2所述的喷射系统，所述螺杆泵在所述喷射系统处的一系列连续的喷射分配循环期间连续操作以始终保持所述喷射分配器本体的流体腔室内的流入流体压力。

4.根据权利要求3所述的喷射系统，所述阀致动器控制所述喷射分配循环，使得所述流体腔室中的流入流体压力引起针对每个喷射分配循环具有一致体积的微滴。

5.根据权利要求4所述的喷射系统，其中，所述螺杆泵操作以利用在所述喷射分配循环中的每个喷射分配循环期间移除的等效体积的流体对所述流体腔室再填充。

6.根据权利要求2所述的喷射系统，进一步包括：

控制器，所述控制器被可操作地联接至所述阀致动器和所述螺杆泵，所述控制器致动所述螺杆泵以使所述中央驱动构件旋转针对所述阀致动器的每次致动设定的增量。

7.根据权利要求1所述的喷射系统，进一步包括：

压力传感器，所述压力传感器被定位在所述流体入口和所述流体腔室之间的流动路径中并且被构造成测量所述流动路径中的流入流体压力；和

控制器，所述控制器被可操作地联接至所述螺杆泵，所述控制器基于来自所述压力传感器的反馈调节所述螺杆泵的致动以维持流入流体压力。

8.根据权利要求7所述的喷射系统，其中所述压力传感器包括：

隔膜，所述隔膜位于所述喷射分配器本体处与所述流体入口和所述流体腔室之间的所述流动路径连通，所述隔膜由此接收所述流动路径中的流体压力；和

负载传感器，所述负载传感器与所述隔膜联接并且被构造成基于从所述隔膜传递的流体压力来测量力，由此确认所述流体压力保持恒定。

9.根据权利要求1所述的喷射系统，进一步包括：

控制器，所述控制器被可操作地联接至所述螺杆泵，所述控制器致动所述螺杆泵以向所述流体入口供应具有至少7barg的流入流体压力的流体。

10.根据权利要求9所述的喷射系统，所述控制器还被可操作地联接至所述阀致动器并且操作所述阀致动器，使得所述阀元件每秒执行多达500个喷射分配循环。

11.根据权利要求9所述的喷射系统，所述阀致动器包括压电元件，所述压电元件被可操作地联接至所述阀元件以产生所述阀元件的往复移动。

12.根据权利要求11所述的喷射系统，所述控制器还被可操作地联接至所述阀致动器并且操作所述阀致动器，使得所述阀元件每秒执行多达3000个喷射分配循环。

13.一种用于使用喷射系统将流体的多个微滴分配到基底上的方法，所述喷射系统包括喷射分配器本体、阀致动器以及带有螺杆泵的流体供应组件，所述方法包括：

利用所述螺杆泵来将流体从流体源泵送到所述喷射分配器本体的流体入口；

使流体从所述流体入口流入到所述喷射分配器本体的流体腔室中，所述流体腔室还与分配出口连通并且在所述流体入口和所述分配出口之间限定阀座；以及

利用所述阀致动器来操作延伸到所述流体腔室中的阀元件以移动成与所述阀座脱离和接合，由此限定喷射分配循环，所述喷射分配循环用于迫使微滴从所述分配出口喷出以飞向且飞到所述基底上。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，由所述喷射系统分配的流体在粘度上发生变化，并且所述方法进一步包括：

不管所述流体的粘度变化如何，针对每个喷射分配循环排放具有一致体积的微滴。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，利用所述螺杆泵来泵送流体进一步包括：

利用在所述喷射分配循环中的每个喷射分配循环期间去除的等效体积的流体对所述流体腔室再填充。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，操作所述阀元件使得所述流体相对于所述阀座移动，由此限定相对于时间的流体速度分布，所述流体速度分布大体上恒定，使得针对通过所述分配出口排放的任何微滴，最先离开所述分配出口的流体的速度接近最后离开所述分配出口的流体的速度。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

随着时间来控制离开所述分配出口的所述流体的速度，以避免所述微滴在飞到所述基底期间的爆花或旋转翻滚移动。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，利用所述螺杆泵来泵送流体进一步包括：

使流体保持在由所述螺杆泵设定的流入流体压力下流入到所述喷射分配器本体中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，操作所述阀元件包括使所述阀元件闭合以与所述阀座接合，这引起所述流体腔室内的压力尖峰，并且所述方法进一步包括：

利用所述螺杆泵来将所述流入流体压力设定成足够高，以使所述流体腔室内的所述压力尖峰最小化，由此使由所述压力尖峰引起的、对流体粒子造成的损伤最小化。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，利用所述螺杆泵来设定所述流入流体压力进一步包括：

操作所述螺杆泵以产生至少7barg的所述流入流体压力。

21.根据权利要求13所述的方法，其中，操作所述阀元件进一步包括：

利用所述阀致动器来致动所述阀元件以每秒执行多达500个分配循环。

22.根据权利要求13所述的方法，所述阀致动器包括压电元件，所述压电元件被可操作地联接至所述阀元件以操作所述阀元件。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，操作所述阀元件进一步包括：

利用所述阀致动器来致动所述阀元件以每秒执行多达3000个分配循环。

24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述螺杆泵包括泵壳和中央驱动构件，所述泵壳限定沿着伸长长度的导管，所述中央驱动构件延伸穿过所述导管以限定多个分离的腔室，所述多个分离的腔室被限定在所述中央驱动构件和所述泵壳之间，并且利用所述螺杆泵来泵送流体进一步包括：

旋转所述中央驱动构件以沿着所述导管的伸长长度并且朝向所述流体入口传送所述多个分离的腔室以及其中的流体，由此沿着整个伸长长度对所述流体施加推力。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，利用所述螺杆泵来泵送流体进一步包括：

操作所述中央驱动构件以在所述喷射系统处的一系列连续的喷射分配循环期间连续旋转，以便始终保持所述喷射分配器本体的流体腔室内的流入流体压力。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，利用所述螺杆泵来泵送流体进一步包括：

操作所述中央驱动构件以旋转针对利用所述阀致动器对所述阀元件的每次致动设定的增量。

27.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

利用隔膜和负载传感器来感测所述喷射分配器本体的流体入口和流体腔室中的至少一个附近的流体压力，由此确认流入流体压力保持恒定；以及

基于来自所述负载传感器的反馈调节所述螺杆泵的致动，以保持所述流体腔室内的流入流体压力。

28.根据权利要求13所述的方法，其中，利用所述螺杆泵将流体泵送到所述喷射分配器本体中以及所述喷射分配循环共同引起针对每个喷射分配循环排放具有一致体积的微滴。