DE69718820T2 - Micropumpe mit eingebautem zwischenstück - Google Patents

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Harald Van Lintel
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • F04B43/046Micropumps with piezoelectric drive

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mikropumpe und ihr Herstellungsverfahren, wobei diese Mikropumpe mindestens ein Grundplättchen, zumindest ein oberes Plättchen und ein Zwischenplättchen aufweist, das zwischen den beiden anderen Plättchen angeordnet ist und aus einem bearbeitbaren Material gebildet ist, so dass eine Pumpkammer, zumindest ein Teil zum Steuern des Eintretens eines Fluids zum Verbinden der Pumpkammer mit zumindest einem Eingang der Mikropumpe, und zumindest ein Teil zum Steuern des Austretens des Fluids zum Verbinden der Pumpkammer mit zumindest einem Austritt der Mikropumpe definiert sind, wobei die Pumpkammer eine in das Zwischenplättchen eingearbeitete bewegliche Wand aufweist, welche sich während des Ansaugens des Fluids in die Pumpkammer und der Austreibung derselben aus dieser heraus in zwei gegenläufige Richtungen zu bewegen vermag, wobei das obere Plättchen mit zumindest einer Öffnung versehen ist, die einen Hohlraum mit zumindest einem Teil der beweglichen Wand verbindet, wobei Betätigungsmittel, welche an der freien Seite des oberen Plättchens befestigt sind, vorgesehen sind, um die bewegliche Wand zu bewegen, um eine periodische Veränderung des Volumens der Pumpkammer zu bewirken, wobei die Betätigungsmittel ein Betätigungsplättchen umfassen, das aus einem bearbeitbaren Material gebildet ist, wodurch ein beweglicher Bereich vorgegeben wird.
  • Bei einigen Mikropumpen des Standes der Technik, bezeichnet mit „PIN-TYPE", ist eines der Elemente der Betätigungsmittel durch ein Zwischenteil gebildet, das dazu bestimmt ist, die piezoelektrische Vorrichtung mit der beweglichen Wand der Pumpkammer in Verbindung zu bringen. Die Herstellung durch Mikrobearbeitung dieses Zwischenteils und seine Montage in der Mikropumpenvorrichtung erfordern eine große Präzision, um eine Mikropumpe zu erhalten, die sicher und regelmäßig arbeitet.
  • Eine solche Mikropumpe ist beispielsweise in der internationalen Anmeldung WO 95 18307 der Société WESTONBRIDGE beschrieben. Die 1 zeigt eine der Ausführungsformen der in dem oben genannten Dokument beschriebenen Mikropumpe. Diese Mikropumpe beinhaltet ein Grundplättchen 82, ein Zwischenplättchen 86, ein oberes Plättchen 88, Betätigungsmittel 87, die zur Zusammenarbeit mit der piezoelektrischen Vorrichtung 80 bestimmt sind, und ein Zwischenteil 84 in Form eines Stiftes, der mit seinem flachen Kopf mit den Betätigungselementen 87 verbunden ist.
  • Es versteht sich, dass die Verwendung eines solchen Zwischenteils 84, das für ein gutes Funktionieren der Mikropumpe notwendig ist, große Komplikationen bei der Herstellung dieser Mikropumpe mit sich bringt.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Mikropumpe mit einem Zwischenteil zu liefern, deren Herstellung vereinfacht ist, wobei jedoch eine Mikropumpe erhalten wird, die zuverlässig und konstant arbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch die Tatsache, dass das Betätigungsplättchen aus einem bearbeitbaren Material besteht, um den Hohlraum zu definieren, wobei ein in das obere Plättchen eingearbeitetes Zwischenteil an dem Betätigungsplättchen derart befestigt ist, dass es mit der beweglichen Wand in Berührung kommt.
  • Es versteht sich, dass die Herstellung des Zwischenteils ausgehend von dem oberen Plättchen verhindert, das Zwischenteil unabhängig von allen anderen Teilen der Mikropumpe herzustellen, derart dass dieses Zwischenteil sich perfekt in die Mikropumpe integriert, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • Die Erfindung wird besser verstanden und sekundäre Merkmale und ihre Vorteil ergeben sich im Laufe der Beschreibung von zwei Ausführungsformen, die unten exemplarisch beschrieben werden.
  • Es wird Bezug genommen auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
  • 1, vorab beschrieben, den Schnitt einer Mikropumpe des Standes der Technik darstellt;
  • 2 schematisch und teilweise, im Schnitt, eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe darstellt;
  • 3 eine Figur analog zur 2 ist, die eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe darstellt;
  • die 4A bis 4D einige Herstellungsschritte einer Mikropumpe gemäß einem bevorzugten Herstellungsverfahren darstellen; und
  • die 5A bis 5F die verschiedenen Stufen des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Mikropumpe zeigen.
  • Die in den 1 und 2 gezeigten schematischen Teilschnitte der beiden bevorzugten Ausführungsformen einer Mikropumpe stellen allein den zentralen Teil einer Mikropumpe dar, wie er vom Bereich A der 1 begrenzt ist.
  • Wenn man sich auf 2 bezieht, beinhaltet das zentrale Teil dieser Mikropumpe ein Grundplättchen 1 und ein oberes Plättchen 2, die vorzugsweise aus einem Glas wie etwa Pyrex gebildet sind. Zwischen diese beiden Plättchen 1 und 2 ist das Zwischenplättchen 3 eingefügt, das mit dem Grundplättchen 1 die Pumpkammer 4 begrenzt. Der zentrale Teil des Zwischenplättchens 3 bildet eine bewegliche Wand 5, die die Veränderung des Volumens der Pumpkammer 4 unter Einwirkung einer die Mikropumpe überragenden piezoelektrischen Vorrichtung 6 ermöglichen soll.
  • Ein Betätigungsplättchen 7 ist eingefügt und befestigt zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung 6 und dem oberen Plättchen 2, wobei ein Hohlraum 8 zwischen dem Betätigungsplättchen 7 und dem oberen Plättchen 2 gebildet wird.
  • Eine freie Seite 9 des oberen Plättchens 2 ist, vorzugsweise, durch anodisches Schweißen an einem Abschnitt des Betätigungsplättchens 7, beiderseits des Hohlraums 8, befestigt. Dem Hohlraum 8 entgegengesetzt ist die freie Seite 10 des Betätigungsplättchens 7 mit der piezoelektrischen Vorrichtung, in Verlängerung des zentralen Teils des Hohlraums 8, verbunden. Zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung 6 und dem zentralen Teil des Hohlraums 8 bildet das zentrale Teil des Betätigungsplättchens 7 einen beweglichen Bereich 11.
  • Der Hohlraum 8 verlängert sich auf Höhe des oberen Plättchens 2 durch eine ringförmige Verbindungsöffnung 12, die ein Zwischenteil 13 umgibt, das aus demselben Originalteil wie das obere Plättchen 2 hergestellt ist.
  • Der Hohlraum 8 besitzt auch eine Ringform und umgibt einen Abschnitt des an dem Zwischenteil 13 befestigten beweglichen Bereichs 11. Am Rand der Verbindungsöffnung 12 ist das obere Plättchen 2 in einfachem Kontakt, ohne Befestigung, mit der beweglichen Wand 5 (Anschlag bildender Bereich 16), derart, dass jede Bewegung der beweglichen Wand 5 über diesen Kontaktbereich hinaus blockiert wird. Diese Befestigung wird vorzugsweise durch eine Isolierungsschicht vermieden, die den Anschlag bildenden Bereich 16 des oberen Plättchens 2 bedeckt, wobei diese Schicht beispielsweise aus Siliziumoxid besteht.
  • Man unterscheidet auch einen ringförmigen Zwischenhohlraum 14 zwischen dem oberen Plättchen 2 und dem Zwischenplättchen 3, wobei dieser Zwischenhohlraum aus dem Entfernen von Material des Zwischenplättchens 3 hervorgeht, sich, auf der anderen Seite des oberen Plättchens 2, in Verlängerung eines Abschnitts des Hohlraums 8 befindet, und außerhalb in Bezug auf die Verbindungsöffnung platziert ist.
  • In der gleichen Weise wie der einen Anschlag bildende Bereich 16 die Aufwärtsbewegung der beweglichen Wand 5 begrenzt, begrenzen Stopper 17, die auf der Seite der beweglichen Wand 5 befestigt sind, die gegenüber der Pumpkammer 4 liegt, die Abwärtsbewegung der beweglichen Wand 5.
  • Es ist anzumerken, dass das obere Plättchen 2 und das Zwischenplättchen 3, vorzugsweise durch anodisches Schweißen, aneinander in den Kontaktbereichen befestigt sind, die außerhalb in Bezug auf den Zwischenhohlraum 14 liegen. Die Zwischenplättchen 3 und Betätigungsplättchen 7 sind, vorzugsweise, aus einem Halbleiter, wie etwa dem Silizium, gebildet.
  • Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel, die insbesondere aus der piezoelektrischen Vorrichtung 6, dem Zwischenteil 13 und der beweglichen Wand 5 gebildet sind, um dieselbe Achse zentriert.
  • Aufgrund der Tatsache, dass der Zwischenteil 13 und das obere Plättchen 2 von demselben Ausgangsplättchen stammen, versteht es sich, dass die Herstellung der Mikropumpenvorrichtung beträchtlich vereinfacht wird, dass die Probleme hinsichtlich Toleranz und Kompatibilität zwischen den verschiedenen Elementen, die diese Mikropumpe bilden, stark minimiert bzw. eliminiert sind. In der Tat, da die Dicke des Zwischenteils 13 in hohem Maße identisch ist mit der Dicke des oberen Plättchens 2, ist, beim Verbinden, die Einstellung zwischen den Teilen der Mikropumpenvorrichtung dann mit einem hohen Grad an Präzision möglich.
  • Die erste bevorzugte Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, sieht vor, dass das Zwischenplättchen 3 und das Betätigungsplättchen 7 einen dichten Raum begrenzen, der aus dem Hohlraum 8, der Verbindungsöffnung 12 und dem Zwischenhohlraum 14 zusammengesetzt ist, wobei ein Unterdruck im Inneren dieses dichten Raums eingerichtet werden kann.
  • Die Dichtigkeit des oben genannten Raums wird möglich gemacht durch die Einstellung mit sehr hoher Präzision zwischen den Teilen, die die Mikropumpe bilden (beweglicher Bereich 11 des Betätigungsplättchens 7, oberes Plättchen 2, Zwischenteil 13 und bewegliche Wand 5). Die genaue Identität zwischen der Dicke des Zwischenteils 13 und dem oberen Plättchen 2 ist ein sehr wichtiges Merkmal um eine gute Einstellung zwischen den Teilen zu erhalten, wodurch die Dichtigkeit des oben genannten Raums ermöglicht wird.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ermöglicht es die Anwesenheit eines Unterdrucks in dem dichten Raum 8, 12, 14, die bewegliche Wand 5 der Pumpkammer 4 in Richtung des oberen Plättchens 2 zu ziehen.
  • Wenn ein Unterdruck in dem dichten Raum 8, 12, 14 hergestellt wird, so es zu bevorzugen, dass das Zwischenteil 13 nicht an der beweglichen Wand 5 befestigt ist, um keine Restspannungen bei dieser Befestigung zu schaffen.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, kann der dichte Raum 8, 12, 14 nicht auf Unterdruck gebracht werden, sondern eine Leitung 15 verbindet diesen dichten Raum mit dem Außenraum der Mikropumpe. Vorzugsweise ist diese Leitung 15 im oberen Teil des Betätigungsplättchens 7 hergestellt und steht mit dem Hohlraum 8 in Verbindung, indem dieser mit dem Außenraum des in 3 dargestellten Teils der Mikropumpe verbunden wird, so dass der vorher definierte Raum einen Druck aufweist, der gleich dem des Außenraums ist, in dem die Leitung 15 endet, wobei dieser Druck der atmosphärische Druck sein kann.
  • In dem Falle, in dem man eine Leitung 15 vorsieht, die den dichten Raum 8, 12, 14 mit dem Außenraum der Pumpe verbindet, wenn man die bewegliche Wand 5 in Richtung der piezoelektrischen Vorrichtung 6 ziehen will, ist es notwendig, das Zwischenteil 13 an der beweglichen Wand 5 zu befestigen, wobei diese Befestigung durch anodisches Schweißen hergestellt werden kann.
  • Drei bevorzugte Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Mikropumpe, wie sie oben beschrieben wurde, werden nun vorgestellt.
  • Unabhängig von dem Herstellungsverfahren unter den drei Verfahren, die vorgestellt werden, muss zunächst ein Betätigungsplättchen 7, ein oberes Plättchen 2, eine Betätigungsvorrichtung und eine Einheit Zwischenplättchen 3 – Grundplättchen 1, in der des Zwischenplättchen 3 an dem Grundplättchen 1 befestigt ist, geliefert werden, wobei eine Pumpkammer 4 zwischen diesen beiden Plättchen, beispielsweise durch Vorabbearbeitung des Zwischenplättchens 3 gebildet wird.
  • Gemäß einem ersten Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Mikropumpe werden die folgenden Schritte durchgeführt:
    • a) Bearbeiten des Betätigungsplättchens 7 in einer solchen Weise, dass man den Hohlraum 8 erzeugt,
    • b) Befestigen des Betätigungsplättchens 7 an dem oberen Plättchen 2,
    • c) Bearbeiten des oberen Plättchens 2 in einer solchen Weise, dass die Verbindungsöffnung 12 und das Zwischenteil 13 erzeugt werden,
    • d) Befestigen der Einheit oberes Plättchen 2-Betätigungsplättchen 7 an der Einheit Zwischenplättchen 3 – Grundplättchen 1, und
    • e) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung, wie etwa einer piezoelektrischen 6, an dem Betätigungsplättchen 7.
  • Eine günstige Lösung, was die Herstellungstechnik anbelangt, sieht vor, im Falle des ersten Herstellungsverfahrens, dass die Bearbeitung der Verbindungsöffnung 12 erhalten wird mittels eines elektroerosiven Bearbeitungsverfahrens oder EDM (Bearbeitung mit elektrischer Entladung), mittels eines Bearbeitungsverfahrens mit Ultraschall oder UD (Ultraschallbohren) oder mittels chemischem Angreifen des Glases.
  • Gemäß einem zweiten Herstellungsverfahren einer Mikropumpe ist es möglich, durch eine Bearbeitung der Verbindungsöffnung 12 und des Zwischenteils 13 in zwei Stufen, eine höhere Präzision auf Seiten der verschiedenen Elemente der Mikropumpe zu erhalten, damit diese einen zuverlässigeren Betrieb aufweist.
  • Gemäß diesem zweiten Herstellungsverfahren führt man die folgenden Schritte aus:
    • a) Bearbeiten des Betätigungsplättchens 7 in einer solchen Weise, dass man den Hohlraum 8 erzeugt,
    • b) Bearbeiten des oberen Plättchens 2 in einer solchen Weise, dass die Verbindungsöffnung 12 und das Zwischenteil 13 teilweise erzeugt werden,
    • c) Befestigen des Betätigungsplättchens 7 an dem oberen Plättchen 2
    • d) Bearbeiten des oberen Plättchens 2 in einer solchen Weise, dass man die Erzeugung der Verbindungsöffnung 12 und des Zwischenteils 13 vollendet,
    • e) Befestigen der Einheit oberes Plättchen 2 – Betätigungsplättchen 7 an der Einheit Zwischenplättchen 3 – Grundplättchen 1, und
    • f) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung, wie etwa einer piezoelektrischen 6, an dem Betätigungsplättchen 7.
  • Hier ist es vorteilhafterweise möglich, dass die teilweise Bearbeitung des oberen Plättchens 2 mittels eines elektroerosiven Bearbeitungsverfahrens (EDM) oder mittels eines Bearbeitungsverfahrens mittels Ultraschall (DU) erfolgt.
  • Im Übrigen ist es möglich, dass die Vollendung der Erzeugung der Verbindungsöffnung 12 und des Zwischenteils 13 mittels chemischem Angreifen des oberen Plättchens 2 erfolgt.
  • Andererseits, wie es in den 4A bis 4D dargestellt ist, ist es im Rahmen des zweiten Herstellungsverfahrens der Mikropumpe möglich, eine oder mehrere metallische Schichten auf einer Seite des oberen Plättchens 2 aufzubringen, bevor man mit der Erzeugung der Verbindungsöffnung 12 und des Zwischenteils 13 (Schritt b) beginnt, durch Bearbeitung dieser Seite. In der Tat können die Metallschichten) sich auf der einen oder anderen der beiden Seiten des oberen Plättchens 2 befinden: auf der Seite, die die teilweise Erzeugung der Öffnung 12 und des Zwischenteils 13 erfahren hat oder auf der Seite, die bei der Vollendung der Erzeugung dieser Öffnung bearbeitet wurde, aber in allen diesen Fällen sind diese Metallschichten) dem Betätigungsplättchen 7 entgegengesetzt.
  • Wie in 4A gezeigt, bringt man eine Chromschicht 2a, gefolgt von einer Kupferschicht 2b auf dem oberen Plättchen 2 auf. Dann, (4B), bearbeitet man das obere Plättchen 2 so, dass teilweise die Verbindungsöffnung 12 des Zwischenteils 13 geschaffen wird, wobei diese teilweise Bearbeitung nichts zur Gesamtdicke des oberen Plättchens 2 beiträgt. Wie man in 4C sieht, die dem Schritt c) des zweiten Herstellungsverfahrens entspricht, wird das Betätigungsplättchen 7, das bereits bearbeitet wurde und den Hohlraum 8 aufweist, an dem oberen Plättchen 2, beispielsweise durch anodisches Schweißen befestigt, und zwar an der Seite, die derjenigen, die die Metallschichten trägt, entgegengesetzt ist. Die 4D stellt Schritt d) des zweiten Herstellungsverfahrens dar und zeigt, dass eine zusätzliche Bearbeitung des oberen Plättchens 2 die Vollendung der Erzeugung der ringförmigen, das Zwischenteil 13 umgebenden Verbindungsöffnung 13 ermöglicht, so dass die Verbindungsöffnung 12 mit dem Hohlraum 8 in Verbindung steht, und dass das Zwischenteil 13 mit dem Betätigungsplättchen 7 auf Höhe des zentralen Bereichs des beweglichen Bereichs 11 verbunden ist.
  • Ein drittes Herstellungsverfahren einer Mikropumpe, das es ermöglicht, die Toleranzen hinsichtlich der Dicke, insbesondere auf Höhe des oberen Plättchens 2 und des Zwischenteils 13 zu minimieren, wird nun unter Bezug auf die 5A bis 5F vorgestellt.
  • Gemäß diesem dritten Herstellungsverfahren werden die folgenden Schritte durchgeführt.
    • a) Aufbringen einer Sicherungsschicht 18 auf einer Oberfläche des oberen Plättchens 2 (5B),
    • b) Bearbeiten des oberen Plättchens 2 an der Oberfläche, die der mit der Sicherungsschicht 18 in Verbindung stehenden Oberfläche entgegengesetzt ist, in einer solchen Weise, dass die Verbindungsöffnung 12 und das Zwischenteil 13 erzeugt werden, wobei die Sicherungsschicht 18 ebenfalls (5C), allerdings höchstens teilweise, bearbeitet werden kann,
    • c) Befestigen des Betätigungsplättchens 7 an der Oberfläche des oberen Plättchens 2, die der in Verbindung mit der Sicherungsschicht 18 stehenden Oberfläche entgegengesetzt ist (5D),
    • d) Entfernen der Sicherungsschicht 18 (5E),
    • e) Befestigen der Einheit oberes Plättchen 2 – Betätigungsplättchen 7 an der Einheit Zwischenplättchen 3 – Grundplättchen 1 (5F), und
    • f) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung, wie etwa einer piezoelektrischen 6, an dem Betätigungsplättchen 7.
  • Bei diesem dritten Herstellungsverfahren ermöglicht die Sicherungsschicht 18 die Herstellung durch Bearbeitung in einem einzigen Schritt der Verbindungsöffnung 12 und des Zwischenteils 13, wobei es auch möglich bleibt, dass das obere Plättchen 12 und das Zwischenteil 13, während des Herstellungsverfahrens, vollkommen ausgerichtet bleiben.
  • Bevorzugt ist die Sicherungsschicht ein Polymer oder ein Metall und die die Mikropumpenvorrichtung bildenden Plättchen sind untereinander befestigt, gegebenenfalls durch anodisches Schweißen.
  • Die drei Herstellungsverfahren, die vorher beschrieben wurden, eigenen sich für die Herstellung der ersten oder zweiten Ausführungsform der Mikropumpe, wie sie in den 2 und 3 beschrieben wurden.
  • Im Falle der ersten, in 2 dargestellten Ausführungsform der Mikropumpe, zusätzlich zu den vorab erwähnten Verfahrensschritten, stellt man bevorzugterweise, aber nicht obligatorisch, einen Unterdruck in dem dichten Raum her, der von dem Hohlraum 8, der Verbindungsöffnung 12 und dem Zwischenhohlraum 14 gebildet wird.
  • Im Falle der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform zusätzlich zu den vorab erwähnten Verfahrensschritten, bearbeitet man eine Leitung 15, die den dichten Raum, gebildet von dem Hohlraum 8, der Verbindungsöffnung 12 und dem Zwischenhohlraum 14, wobei dieser Raum durch das Zwischenplättchen 3 und das Betätigungsplättchen 7 begrenzt wird, nach außerhalb der Mikropumpe verbindet. Beim Befestigen der Einheit oberes Plättchen 2 – Betätigungsplättchen 7 an der Einheit Zwischenplättchen 3 – Grundplättchen 1, befestigt man bevorzugterweise das Zwischenteil 13 an der beweglichen Wand 5, beispielsweise durch anodisches Schweißen.

Claims (25)

1 Mikropumpe mit zumindest einem Grundplättchen (1), zumindest einem oberen Plättchen (2) und einem Zwischenplättchen (3), das zwischen den beiden anderen Plättchen (1, 2) angeordnet ist und aus einem bearbeitbaren Material gebildet ist, so daß eine Pumpkammer (4), zumindest ein Teil zum Steuern des Eintretens eines Fluids zum Verbinden der Pumpkammer (4) mit zumindest einem Eingang der Mikropumpe und zumindest ein Teil zum Steuern des Austretens des Fluids zum Verbinden der Pumpkammer (4) mit zumindest einem Austritt der Mikropumpe gebildet sind, wobei die Pumpkammer eine in das Zwischenplättchen eingearbeitete bewegliche Wand (5) aufweist, welche sich während des Ansaugens des Fluids in die Pumpkammer (4) und der Austreibung derselben aus dieser heraus in zwei gegenläufige Richtungen zu bewegen vermag, wobei das obere Plättchen mit zumindest einer Öffnung (12) versehen ist, die einen Hohlraum (8) mit zumindest einem Teil der beweglichen Wand (5) verbindet, wobei Betätigungsmittel (6, 7, 13), welche an der freien Oberfläche (9) des oberen Plättchens (2) befestigt sind, vorgesehen sind, um die bewegliche Wand (5) zu bewegen, um eine periodische Veränderung des Volumens der Pumpkammer (4) zu bewirken, wobei die Betätigungsmittel ein Betätigungsplättchen (7) umfassen, das aus einem bearbeitbaren Material gebildet ist, wodurch ein beweglicher Bereich (11) vorgegeben wird, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Betätigungsplättchen (7) aus einem bearbeitbaren Material besteht, um den Hohlraum (8) zu bilden; wobei ein Zwischenteil (13), das in das obere Plättchen (2) eingearbeitet ist, an dem Betätigungsplättchen (7) derart befestigt ist, daß es mit der beweglichen Wand (5) in Berührung kommt.
Mikropumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Zwischenteil (13) an der beweglichen Wand (5) befestigt ist.
Mikropumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Zwischenplättchen (3) und das Betätigungsplättchen (7) einen dichten Raum (8, 12, 14) abgrenzen.
Mikropumpe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man im Herzen des dichten Raums (8, 12, 14) teilweise einen Leerraum vorsieht.
Mikropumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß eine Leitung (15) den dichten Raum (8, 12, 14) mit dem Außenraum der Mikropumpe verbindet.
Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß Mittel (16, 17) die Verschiebbarkeit der beweglichen Wand (5) einschränken.
Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Betätigungsmittel (6, 7, 13) insbesondere aus einer piezoelektrischen Vorrichtung (6) gebildet sind.
Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Grundplättchen (1) und das obere Plättchen (2) aus einem Glas wie etwa Pyrex gebildet sind.
Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Zwischenplättchen (3) und das Betätigungsplättchen (7) aus einem Metall wie etwa Silizium gebildet sind.
Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Betätigungsmittel (6), das Zwischenteil (13) und die bewegliche Wand (5) um eine gemeinsame Achse herum zentriert sind.
Verfahren zum Herstellen einer Mikropumpe, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, bei welchem man die folgenden Schritte durchführt: a) Bearbeiten des Betätigungsplättchens (7) in einer solchen Weise, daß man den Hohlraum (8) erzeugt, b) Befestigen des Betätigungsplättchen (7) an dem oberen Plättchen (2), c) Bearbeiten des oberen Plättchens (2) in einer solchen Weise, daß die Verbindungsöffnung (12) und das Zwischenteil (13) erzeugt werden, d) Befestigen der Einheit oberes Plättchen (2) – Betätigungsplättchen (7) an der Einheit Zwischenplättchen (3)-Grundplättchen (1), und e) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung wie etwa einer piezoelektrischen (6), an dem Betätigungsplättchen (7).
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Bearbeitung für die Verbindungsöffnung (12) mittels eines elektroerosiven Bearbeitungsverfahrens oder EDM (Bearbeitung mit elektrischer Entladung), mittels eines Bearbeitungsverfahrens mit Ultraschall oder UD (Ultraschallbohren) oder mittels chemischen Angreifens des Glases erfolgt.
Verfahren zum Herstellen einer Mikropumpe wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, bei welchem man die folgenden Schritte durchführt: a) Bearbeiten des Betätigungsplättchens (7) in einer solchen Weise, daß der Hohlraum (8) erzeugt wird, b) Bearbeiten des oberen Plättchens (2) in einer solchen Weise, daß die Verbindungsöffnung (12) und das Zwischenteil (13) teilweise erzeugt werden, c) Befestigen des Betätigungsplättchens (7) an dem oberen Plättchen (2), d) Bearbeiten des oberen Plättchens (2) in einer solchen Weise, daß man die Erzeugung der Verbindungsöffnung (12) und des Zwischenteils (13) vollendet, e) Befestigen der Einheit oberes Plättchen (2) – Betätigungsplättchen (7) an der Einheit Zwischenplättchen (3) – Grundplättchen (1), f) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung wie etwa einer piezoelektrischen (6), an dem Betätigungsplättchen (7).
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die teilweise Bearbeitung des oberen Plättchens (2) mittels eines elektroerosiven Bearbeitungsverfahrens oder EDM (Bearbeitung mit elektrischer Entladung) oder mittels eines Bearbeitungsverfahrens mit Ultraschall oder UD (Ultraschallbohren) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Vollendung der Erzeugung der Verbindungsöffnung (12) und des Zwischenteils (13) mittels chemischen Angreifens des oberen Plättchens (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man auf einer Oberfläche des oberen Plättchens (2) eine oder mehrere metallische Schichten (2a, 2b) aufbringt, bevor man mit der Erzeugung der Verbindungsöffnung (12) und des Zwischenteils (13) beginnt, wobei die metallische Schicht oder die metallischen Schichten entfernt werden, nachdem man die Verbindungsöffnung (12) und das Zwischenteil (13) erzeugt hat.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht oder die metallischen Schichten auf derjenigen Oberfläche des oberen Plättchens (2) aufgebracht werden, die Ziel der teilweisen Erzeugung der Verbindungsöffnung (12) und des Zwischenteils (13) ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichent, daß die metallische Schicht oder die metallischen Schichten auf derjenigen Oberfläche des oberen Plättchens (2) aufgebracht sind, die beim Vollenden der Erzeugung der Verbindungsöffnung (12) und des Zwischenteils (13) bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man eine Chromschicht (2a) und anschließend eine Kupferschicht (2b) aufbringt.
Verfahren zum Herstellen einer Mikropumpe, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, bei welchem man die folgenden Schritte durchführt: a) Aufbringen einer Erhaltungsschicht (18) auf einer Oberfläche des oberen Plättchens (2), b) Bearbeiten des oberen Plättchens (2) an der Oberfläche, die der mit der Erhaltungsschicht (18) in Verbindung stehenden Oberfläche entgegengesetzt ist, in einer solchen Weise, daß die Verbindungsöffnung (12) und das Zwischenteil (13) erzeugt werden, wobei die Erhaltungsschicht (18) ebenfalls, allerdings höchstens teilweise, bearbeitet werden kann, c) Befestigen des Betätigungsplättchens (7) an der Oberfläche des oberen Plättchens (2), die der in Verbindung mit der Erhaltungsschicht (18) stehenden Oberfläche entgegengesetzt ist, d) Entfernen der Erhaltungsschicht (18), e) Befestigen der Einheit oberes Plättchen (2) – Betätigungsplättchen (7) an der Einheit Zwischenplättchen (3) – Grundplättchen (1 ), und f) Befestigen einer Betätigungsvorrichtung, wie etwa einer piezoelektrischen (6), an dem Betätigungsplättchen (7).
Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Erhaltungsschicht (18) ein Polymer oder ein Metall ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Plättchen durch Anodenschweißen befestigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man beim Befestigen der Einheit oberes Plättchen (2) – Betätigungsplättchen (7) an der Einheit Zwischenplättchen (3) – Grundplättchen (1) das Zwischenteil (13) an der beweglichen Wand (5) befestigt.
Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man maschinell eine Leitung (15) erzeugt, die den dichten Raum (8, 12, 14), der von dem Zwischenplättchen (3) und dem Betätigungsplättchen (7) begrenzt wird, mit dem Außenraum der Mikropumpe verbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß man im Herzen des dichten Raums (8, 12, 14) einen teilweise Leerraum vorsieht.
DE69718820T 1996-12-31 1997-12-19 Micropumpe mit eingebautem zwischenstück Expired - Lifetime DE69718820T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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