FR3047730A1 - Dispositif micromecanique et procede de pompage d'un fluide - Google Patents
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Abstract
Selon le procédé on génère une première veine de fluide (71) autour d'une ouverture (12) d'un canal de fluide micromécanique (2) ou au voisinage de cette ouverture (12). On génère cette première veine de fluide (71) pour réaliser une dépression dans la région de l'ouverture (12) par rapport à la pression dans le canal de fluide micromécanique (2) pour former ou amplifier une seconde veine de fluide (72) du canal (1) à travers le canal de fluide (2) et l'ouverture (12).
Description
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif micromécanique et un procédé de pompage d’un fluide, notamment pour pomper un fluide à travers un canal de fluide micromécanique.
Etat de la technique
Les dispositifs miniaturisés pour pomper un fluide sont nécessaires à un grand nombre d’applications. Par exemple, dans le cas de la miniaturisation des capteurs de gaz qui peuvent être intégrés dans un Smartphone, il faut une pompe miniaturisée qui alimente les capteurs de gaz avec l’air ambiant et diminue ainsi leur temps de réponse.
Le micro-pompage d’un fluide est également utilisé dans le domaine médical. On utilise habituellement des pompes à faible débit et forte pression.
Le document GB 2 478 926 A décrit un dispositif servant à générer une veine d’air pour des applications macroscopiques.
Exposé et avantages de l’invention
La présente invention a pour objet un dispositif micromécanique pour pomper un fluide comportant : une installation de sortie pour faire sortir une première veine du fluide pompé, l’installation de sortie étant installée autour d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique ou au voisinage d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique ou est conçue pour être installée autour d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique ou au voisinage d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique et une installation de pompe micromécanique pour pomper la première veine de fluide du fluide de l’installation de sortie de façon à générer une dépression dans la zone de l’ouverture par rapport au canal de fluide pour générer ou amplifier une seconde veine de fluide du fluide à travers le canal de fluide et l’ouverture.
En d’autres termes, l’invention a pour objet un dispositif micromécanique pour pomper un fluide comportant une installation de sortie qui permet la sortie d’une première veine de fluide pompé et comporte une installation de pompe micromécanique. L’installation de sortie entoure une ouverture du canal de fluide micromécanique ou entoure cette ouverture. En variante, l’installation de sortie est prévue autour d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique ou au voisinage de celle-ci. L’installation de pompe micromécanique permet de pomper une première veine du fluide de l’installation de sortie de façon à générer une dépression dans la région de l’ouverture, par rapport à la pression dans le canal de fluide micromécanique si bien que la dépression génère ou amplifie une seconde veine de fluide à travers le canal de fluide et l’ouverture. L’invention a également pour objet un procédé de pompage d’un fluide comprenant les étapes suivants consistant à : générer une première veine de fluide autour d’une ouverture à un canal de fluide micromécanique ou d’une ouverture voisine d’un canal de fluide micromécanique, la première veine de fluide étant générée pour former une dépression dans la région d’ouverture par rapport à la pression dans le canal de fluide micromécanique, pour générer ainsi ou amplifier une seconde veine de fluide du fluide à travers le canal de fluide et l’ouverture.
En d’autres termes, le procédé de l’invention pour pomper un fluide consiste à générer une première veine de fluide autour d’une ouverture d’un canal de fluide micromécanique ou à son voisinage et la première veine de fluide est générée pour développer une dépression dans la région de l’ouverture par rapport à la pression régnant dans le canal de fluide micromécanique de façon que cette dépression génère ou amplifie une seconde veine du fluide à travers le canal et l’ouverture. L’expression « dans la région ou zone de l’ouverture » signifie que la dépression est générée sur le côté extérieur de l’ouverture à l’opposé du canal de fluide. La dépression génère ou amplifie une veine de fluide existante à travers le canal de fluide, ce que l’on désigne par l’expression « principe du multiplicateur d’air ». L’invention a pour avantage de développer un dispositif de pompage d’un fluide qui peut être développé dans différentes dimensions pour que, par exemple, ce dispositif puisse être intégré dans un terminal tel qu’un Smartphone. En même temps, le dispositif permet de générer un débit volumique nécessaire relativement important, par exemple, un débit volumique de 5 microlitres par seconde ou plus. En outre, le dispositif est très économe en énergie.
La séparation selon l’invention entre l’entraînement du chemin de fluide (selon lequel se déplace la première veine de fluide) et le chemin utile de fluide (sur lequel se déplace la seconde veine de fluide et qui comporte notamment l’ouverture et le canal de fluide) permet de réduire de manière significative les défauts de fonctionnement et les défaillances liés à l’encrassage par de la poussière. L’invention permet d’utiliser une micro-pompe microélectromécanique (MEMS) faible volume, haute pression comme installation de pompe. Les pièces mobiles (par exemple la membrane, des clapets, etc.) sont avantageusement, s’ils sont indispensables, logés dans l’installation de pompe, par exemple, la micro-pompe et sont, de ce fait, seulement en très faible contact avec le fluide à pomper, ce qui améliore la solidité de l’ensemble du dispositif. Le contact avec le fluide peut dans ce cas se faire avec des accès relativement petits, filtrés et/ou par l’intermédiaire d’une membrane en Téflon (marque déposée). Le chemin utile du fluide, encore appelé chemin principal du fluide, notamment le canal de fluide et l’ouverture sont, dans ces conditions, particulièrement compacts, courts et faciles à nettoyer.
Le dispositif selon l’invention peut, selon certaines formes de réalisation, être particulièrement plat si bien que l’étape d’emballage ultérieure pourra être prévue au niveau de l’ouverture ou autour de l’ouverture ou dans l’ouverture. Par exemple, une entrée en forme de fente dans le boîtier d’un terminal mobile, par exemple d’un Smartphone, peut être transformée ouverture au sens du dispositif de l’invention. De plus, la fabrication du dispositif selon l’invention sera ainsi plus économique.
Des développements avantageux seront donnés ci-après.
Selon un développement préférentiel, l’installation de sortie a un certain nombre de sorties de fluide, distinctes, par exemple, des buses de sortie. L’installation de pompe est conçue pour pomper la première veine de fluide à travers le nombre de sorties de fluide distinctes. On génère ainsi une dépression particulièrement homogène dans la région de l’ouverture. Le nombre de sorties de fluide peut aller de un à plusieurs sorties de fluide, par exemple, deux ou plus, telles que huit sorties de fluide.
Selon un autre développement préférentiel, l'installation de sortie a une installation d’homogénéisation pour homogénéiser la première veine de fluide sortant des sorties de fluide. L’installation d’homogénéisation est placée en liaison fluidique entre l’installation de pompe et les sorties de fluide. Un dispositif fluidique, selon la présente description, est un dispositif que le fluide doit nécessairement traverser sur le chemin entre l’installation de pompe et les sorties de fluide le long du chemin d’entraînement de fluide, en traversant nécessairement l’installation d’homogénéisation. L’installation d’homogénéisation est alimentée par la première veine de fluide provenant de l’installation de pompe et l’ensemble des sorties de fluide est alimenté par la première veine de fluide venant de l’installation d’homogénéisation. L’installation d’homogénéisation est conçue pour homogénéiser la pression du fluide sur toutes les sorties de fluide de l’installation de sortie pour que la pression sur toutes les sorties de fluide soient, de préférence, identiques pour avoir ainsi la même vitesse de sortie de la première veine de fluide des sorties de fluide. Il en résulte ainsi une dépression particulièrement homogène dans la région de l’ouverture.
Selon un autre développement préférentiel, l’installation d’homogénéisation se présente sous la forme d’un anneau. On réalise ainsi une homogénéisation particulièrement avantageuse de la première veine de fluide sur les sorties de fluide. Selon un autre développement préférentiel, l’installation d’homogénéisation se présente sous la forme d’un anneau interrompu ou coupé. Dans ces conditions, le fluide de l’installation d’homogénéisation se déploie uniquement dans une direction, ce qui permet une homogénéisation encore plus précise de la pression au niveau des sorties de fluide.
Selon un autre développement préférentiel, le dispositif génère une seconde veine de fluide avec un débit volumique supérieur à 50 microlitres par seconde. En variante, le dispositif peut générer une veine totale de fluide formée de la première et de la seconde veine de fluide ayant un débit volumique supérieur à 50 microlitres par seconde.
Le dispositif peut également être conçu pour générer la seconde veine de fluide et/ou l’ensemble de la veine de fluide avec un débit volumique supérieur à 100 microlitres et de préférence supérieur à 500 microlitres, et d’une manière particulièrement préférentielle, supérieur à 5000 microlitres par seconde.
Selon un autre développement préférentiel, le dispositif comporte l’ouverture et le canal de fluide, par exemple, à l’intérieur d’un substrat du dispositif et l’installation de sortie est autour de l’ouverture ou au voisinage de celle-ci, ce qui permet d’installer l’installation de sortie d’une manière particulièrement précise autour de l’ouverture ou au voisinage de celle-ci.
Selon un autre développement préférentiel, le dispositif comporte un substrat et le canal de fluide travers le substrat. L’ouverture peut être prévue ainsi sur le côté extérieur du substrat.
Selon un autre développement préférentiel, l’installation de sortie génère la première veine de fluide par l’ouverture de façon à développer un tourbillon au-dessus de l’ouverture. Le tourbillon de fluide est un champ de vecteurs de mouvements de la première veine de fluide qui ne présente pas de rotation s’atténuant (fonction mathématique "rot"). Cela permet d’amplifier l’effet d’aspiration de la première veine de fluide pour générer la seconde veine de fluide. De plus, de cette manière, la seconde veine de fluide sera orientée d’une manière plus stable.
Selon un autre développement préférentiel, le dispositif comporte une installation de capteurs de pression pour saisir la pression de la première veine de fluide, par exemple, sur l’une des sorties de fluide de l’installation de sortie. On garantit ainsi des caractéristiques constantes en ce que, par exemple, les signaux de capteurs de l’installation de capteurs de pression sont transmis à l’installation de commande qui commande l’installation de pompe du dispositif de l’invention. L’installation de commande peut faire partie du dispositif de l’invention ou être un dispositif de commande externe. Si le dispositif, selon l’invention, est, par exemple, dans le terminal mobile, par exemple dans le Smartphone, on peut avoir un dispositif de commande externe réalisé par le processeur du terminal mobile.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’exemples de dispositif micromécanique de pompage d’un fluide représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma par blocs d’un dispositif micromécanique pour pomper un fluide correspondant à un mode de réalisation de l’invention ; la figure 2 est une vue de dessus schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de pompage d’un fluide selon l’invention ; la figure 3 est une coupe schématique du dispositif de la figure 2, la figure 4 est une vue de détail schématique du dispositif de la figure 2 ; la figure 5 est une vue en coupe schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif micromécanique de pompage de fluide selon l’invention ; la figure 6 est une vue de dessus schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif micromécanique de pompage d’un fluide selon l’invention ; la figure 7 est une vue de dessus schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif micromécanique de pompage d’un fluide selon l’invention ; la figure 8 est une vue de dessus, de détail schématique d’un dispositif micromécanique pour pomper un fluide selon un autre mode de réalisation de la présente invention ; la figure 9 est une vue de détail schématique d’une sortie de fluide d’un dispositif correspondant à l’une des formes de réalisation de l’invention ; la figure 10 est une vue de détail schématique d’une sortie de fluide d’un dispositif correspondant à un mode de réalisation de l’invention ; et la figure 11 est un ordinogramme très schématique servant à décrire le procédé de pompage d’un fluide selon un mode de réalisation de l’invention.
Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 est un schéma par blocs d’un mode de réalisation d’un dispositif micromécanique 10 de pompage d’un fluide 1 selon l’invention.
Le dispositif 10 comporte une installation de sortie 14 par laquelle sort une première veine 71 du fluide pompé 1, c’est-à-dire qui dirige la première veine de fluide 71 pour sortir du dispositif 10. L’installation de sortie 14 contourne une ouverture 12 d’un canal micromécanique de fluide 2 ou est au voisinage d’une ouverture 12 d’un canal micromécanique de fluide 2.
En option, le dispositif micromécanique ou microélectromécanique 10 comprend le canal de fluide 2 avec l’ouverture 12. Dans ce cas, l’installation de sortie 14 tourne autour de l’ouverture 12 du canal de fluide 2 ou est au voisinage de l’ouverture 12 de ce canal micromécanique de fluide 2. L’expression "disposer autour de l’ouverture 12" signifie notamment que l’installation de sortie 14 guide la première veine de fluide 71 symétriquement par rapport à l’ouverture 12, par exemple selon une symétrie de rotation, notamment selon une symétrie Cn (symétrie d’ordre n).
Le dispositif 10 comporte en outre une installation micromécanique ou micro-électromécanique de pompage 16. Cette installation pompe la première veine 71 du fluide 1 de l’installation de sortie 14 de façon à générer une dépression dans la zone de l’ouverture 12 par rapport au canal de fluide 2 pour qu’une seconde veine 72 du fluide 1 traverse le canal de fluide 2 et l’ouverture 12. La première veine de fluide 71 est également appelée "veine primaire" et la seconde veine de fluide 72 est également appelée "veine secondaire". L’installation de pompage 16 est réalisée sous la forme d’une micro-pompe, notamment d’une micro-pompe « haute-pression, faible débit ». L’installation de pompe est réalisée notamment en technique MEMS de silicium ou de polymère. L’installation de sortie 14 comporte un certain nombre et de préférences, un grand nombre de sorties distinctes de fluide, par exemple des buses de sortie ; l’installation de pompe 16 transfère la première veine de fluide 71 à travers l’ensemble des sorties distinctes de fluide. La symétrie selon laquelle l’installation de sortie 14 est disposée avantageusement par rapport à l’ouverture 12 se rapporte exclusivement au nombre de sorties distinctes de fluide. La première et la seconde veines de fluide 71, 72 peuvent provenir du même réservoir de fluide 1, (par exemple l’air ambiant) ou provenir de différents réservoirs.
La figure 2 est une vue de dessus schématique d’un dispositif micromécanique 110 de pompage d’un fluide 1 correspondant à un autre mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif 110 est une variante du dispositif 10 et dans la suite on se référera uniquement aux différences par rapport au dispositif 10. Sans indication contraire faite de manière explicite, le dispositif 110 est réalisé avec des composants exactement identiques à ceux du dispositif 10. L’installation de sortie 114 du dispositif 110 comporte au lieu de l’installation de sortie 14 du dispositif 10, un certain nombre de sorties de fluide 118. Ce nombre de huit n’est donné qu’à titre d’exemple. Les huit sorties de fluide 118 sont réparties à des intervalles réguliers le long de la périphérie de l’ouverture 12 représentée à titre d’exemple sous la forme d’un cercle et ces sorties appartiennent ainsi à une symétrie Cs.
Le dispositif 110 comporte un substrat 50 traversé par le canal de fluide 2 avec l’ouverture 12. L’ouverture 12 a, par exemple, une forme circulaire et notamment le canal de fluide 2 peut être réalisé avec un passage circulaire, notamment identique. A la place de l’installation de pompe 116 du dispositif 110, on peut monter sur le substrat 50 une installation de pompe 16 du dispositif 10, en l’intégrant, par exemple, dans le substrat 50. L’installation de pompe 116 est, par ailleurs, réalisé comme cela a été décrit en référence à l’installation de pompage 16 du dispositif 10.
Le substrat 50 comporte un nombre de sorties de fluide 118 correspondant au nombre de conduites d’alimentation 120 pour guider la première veine 71 de l’installation de pompe 116 vers la sortie de fluide 118 respective. L’installation de pompe 116 pompe la première veine de fluide 71 par les conduites d’alimentation 120 vers les sorties de fluide 118. L’installation de pompe 116, les conduites d’alimentation 120 et/ou les sorties de fluide 118 peuvent être intégrées respectivement dans le substrat 50 et/ou être installées totalement ou partiellement sur le substrat 50. Le canal de fluide 2 peut traverser en ligne droite le substrat 50 dans le cas le plus simple. Le canal de fluide 2 peut également avoir une construction plus complexe. Une autre ouverture du canal de fluide 2 côté aspiration, c’est-à-dire à l’extrémité du canal de fluide 2 non tournée vers l’orifice 12 peut également se trouver sur une surface latérale du substrat de sorte que la seconde veine de fluide 72 peut être déviée par le canal 2, par exemple sur 90°. Le canal de fluide 2, l’orifice 12, l’installation de sortie 114 et/ou les conduites d’alimentation 120 peuvent être réalisés, par exemple, par gravure et/ou par mise en structure du substrat 50. Les conduites d’alimentation 120 sont représentées schématiquement sous la forme de lignes courbes, mais en pratique, du fait des techniques de fabrication micromécaniques, elles sont habituellement aussi droites que possible avec des coudes à 90°.
La figure 3 montre schématiquement une vue en coupe du dispositif 110 de la figure 2. Comme cela apparaît à la figure 3, à la fois les sorties de fluide 118, les conduites d’alimentation 120 et aussi l’installation de pompe 116 sont intégrées dans le substrat 50 pour se terminer à niveau avec le côté extérieur 51 du substrat 50, la où est réalisé l’orifice 12 du canal de fluide 2. Certains ou tous les éléments peuvent également être en saillie, en variante par rapport au côté extérieur 51 du substrat 50, par exemple pour avoir un profil d’écoulement de fluide plus avantageux pour la première veine de fluide 71.
La figure 4 est une vue de détail et schématique de la surface extérieure 51 du substrat 50 pour expliciter l’effet de « multiplicateur d’air ». La première veine de fluide 71 génère une dépression au niveau de l’orifice 12 qui produit une seconde veine de fluide 72 dans le canal de fluide 2 et qui est plus grande que la première veine de fluide 71. Si les sorties de fluide 118 sont conçues pour orienter la première veine de fluide 71 de chaque sortie 118 dans la direction droite, notamment dans la direction perpendiculaire à la surface extérieure 51 du substrat 50, on pourra également, notamment pour une réalisation droite du canal de fluide 2, orienter la seconde veine de fluide 72 selon une ligne droite, notamment perpendiculairement à la surface extérieure 51.
La figure 5 montre un dispositif micromécanique 210 pour pomper un fluide 1 correspondant à un autre mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif 210 est une variante du dispositif 110 dont il se distingue en ce qu’il comporte une installation de sortie 214 du dispositif 210 qui intègre les sorties de fluide 218, les conduites d’alimentation 220 du dispositif 210 ainsi qu’une installation de pompe 216 du dispositif 210 qui ne sont pas intégrées dans le substrat 50, mais installées sur la surface extérieure 51 du substrat 50 comme le montre la figure 5. Les formes géométriques et les relations géométriques entre les différentes sorties de fluide 218, les conduites d’alimentation 220 et l’installation de pompe 216 peuvent également être réalisées comme cela a été décrit à propos des sorties de fluide 118, des conduites d’alimentation 120 et de l’installation de pompe 116 du dispositif 110. La figure 6 est une vue de dessus schématique d’un dispositif micromécanique 310 pour pomper un fluide 1 selon une autre forme de réalisation de la présente invention. Le dispositif 310 est une variante du dispositif 110 qui se distingue de celle-ci par la réalisation d’une installation de sortie 314 du dispositif 310 à la place de l’installation de sortie 114 du dispositif 110, les autres parties étant identiques. L’installation de sortie 314 est réalisée avec une installation d’homogénéisation 322 pour homogénéiser la première veine de fluide 71 sortant des sorties de fluide 118 de l’installation de sortie 314. L’installation d’homogénéisation 322 est installée dans le sens iluidique, entre l’installation de pompe 116 et les sorties de fluide 118 ; les conduites d’alimentation 120 du dispositif 310 guident tout d’abord la première veine de fluide 71 dans l’installation d’homogénéisation 322. L’installation d’homogénéisation 322 se présente sous la forme d’un anneau circulaire le long de la périphérie de l’orifice 12 et à partir de cet anneau les sorties de fluide 118 guident la première veine de fluide 71 dans la zone au-dessus de l’orifice 12. L’installation d’homogénéisation 322 peut également être intégrée dans le substrat 50 ou être installée sur la surface extérieure 51 du substrat 50. L’installation d’homogénéisation 322 peut être appelée « chambre commune » des sorties de fluide 118 pour équilibrer la pression ; elle assure une vitesse de sortie égale de la veine de fluide 71 pour toutes les sorties de fluide 118. L’installation d’homogénéisation 322 peut également être intégrée dans le substrat 50 ou être sur la surface extérieure 51 du substrat 50. L’installation d’homogénéisation 322 est la chambre commune aux sorties de fluide 118 pour équilibrer la pression et qui assure la même vitesse de sortie de la première veine de fluide 71 à travers toutes les sorties de fluide 118.
La figure 7 montre un autre mode de réalisation d’un dispositif micromécanique 410 pour pomper un fluide 1 selon l’invention. Le dispositif 410 est une variante du dispositif 310 de la figure 6 dont il se distingue par la réalisation de l’installation de sortie 414 ; le dispositif 410 se distingue par son installation de sortie 414 avec une installation d’homogénéisation 422 ainsi que par la réalisation d’une conduite d’alimentation 420 pour le dispositif 410.
Contrairement à l’installation d’homogénéisation 322 du dispositif 310, l’installation d’homogénéisation 420 du dispositif 410 n’est pas réalisée sous la forme d’un anneau circulaire complet, mais il est complètement interrompu à un endroit le long de la périphérie de l’orifice 12. Il y a en outre seulement quelques conduites d’alimentation 420 entre l’installation de pompe 116 du dispositif 410 et l’installation d’homogénéisation 422. La conduite d’alimentation 420 débouche dans la première des deux extrémités de la forme annulaire de l’installation d’homogénéisation 422, de forme annulaire, dont les extrémités correspondent à l’interruption de cette forme annulaire. Le fluide 1 s’étale ainsi à partir de l’embouchure de la conduite d’alimentation 420 dans l’installation d’homogénéisation 422 seulement dans une première direction dans la structure annulaire interrompue de l’installation d’homogénéisation 422 dans le sens des aiguilles d’une montre à la figure 7.
La figure 8 est une vue de détail schématique de dessus d’un dispositif micromécanique 510 de pompage d’un fluide 1 selon une autre forme de réalisation de la présente invention. Le dispositif 510 est une variante d’un des différents dispositifs 10, 110, 210, 310, 410 décrits précédemment dont il se distingue par l’installation de sortie 514 ayant un nombre approprié de sorties de fluide 518, différent du dispositif 510. Les sorties de fluide 518 sont, par exemple, installées également de manière symétrique par rapport à l’orifice 12 comme les sorties de fluide 118 du dispositif 110. Dans un but de simplification, la figure 8 l’installation de pompe montre le dispositif 510 et les conduites d’alimentation entre l’installation de pompe ne montre ni le dispositif 510, ni les conduites d’alimentation entre l’installation de pompe et l’installation de sortie 514.
Les sorties de fluide 518 sont en outre réalisées pour générer une première veine de fluide 571 pour le fluide 1 par les sorties de fluide 518, et qui est initialement formé par l’installation de pompe du dispositif 510 en option, en traversant l’installation d’homogénéisation du dispositif 510 de façon à l’influencer pour développer un tourbillon de fluide 575 dans l’orifice 12. Comme cela a été décrit précédemment, cela développe un meilleur effet d’aspiration et génère ainsi une seconde veine de fluide 72 plus forte sortant de l’orifice 12.
Pour développer le tourbillon 575, les installations de sortie 518 et/ou une installation d’homogénéisation en option du dispositif 510 comportent des éléments de déviation comme cela est, par exemple, décrit dans les figures 9 et 10 suivantes.
La figure 9 est une vue de détail schématique d’une sortie de fluide 618 applicable à un dispositif 10, 110, 210, 310, 410, 510 selon l’une quelconque des formes de réalisation précédemment décrites de l’invention. La sortie de fluide 618 permet la sortie d’une première veine de fluide 671 au voisinage de l’orifice 12, comme cela a été décrit précédemment en relation avec la première veine de fluide 71 et/ou 571. La sortie de fluide 618 de la figure 9 est prévue à titre d’exemple sur le substrat 50 comme cela a été décrit en référence aux sorties de fluide 218 du dispositif 210. La même remarque s’applique également à la conduite d’alimentation 620 pour la sortie de fluide 618.
Au voisinage de la sortie de fluide 618, notamment de façon adjacente à la sortie de fluide 618 et/ou autour de la sortie de fluide 618 il y a au moins un élément de déviation 630 qui influence la première veine de fluide 671 quittant la sortie de fluide 618 dans sa direction et/ou selon sa vitesse. Dans l’exemple de la figure 9, il est prévu un élément de guidage sous la forme d’un rectangle entre l’orifice 12 et la sortie de fluide 318 pour diriger plus fortement la première veine de fluide 671 et l’écarter de l’orifice de sortie 12. L’élément de déviation 630 présenté à la figure 9 ainsi que d’autres éléments de déviation réalisés de façon analogue peuvent être associés à chaque sortie de fluide 118, 218, 518 du dispositif 110, 210, 310, 410, 510 et notamment à de telles sorties de fluide 118, 518 intégrées dans le substrat 50.
La figure 10 montre une vue de détail schématique d’une sortie de fluide 718 applicable à l’un des dispositifs 10, 110, 210, 310, 410, 510 selon l’une des formes de réalisation de la présente invention.
Selon la figure 10, dans un segment d’une installation d’homogénéisation 722 on a élément de déviation 730. L’installation d’homogénéisation 722 est conçue pour qu’une première veine de fluide 771 qui est, par exemple, réalisée comme la première veine de fluide 71, 571 comme décrit ci-dessus, ne se déplace que dans une direction à travers l’installation d’homogénéisation 722, par exemple, du fait que l’installation d’homogénéisation 722 est réalisée comme l’installation d’homogénéisation 422 du dispositif 410.
Par rapport à cette direction d’étalement de la première veine de fluide 771 dans l’installation d’homogénéisation 722, l’élément de déviation 730 se trouve dans l’installation d’homogénéisation 722 derrière la sortie de fluide 718 pour qu’une première partie 773 de la première veine de fluide 771 rebondisse sur l’élément de déviation 730 et soit dirigée par la sortie de fluide 718 hors de l’installation d’homogénéisation 722 et qu’une seconde partie 774 de la première veine de fluide 771 continue dans l’installation d’homogénéisation 722, notamment vers une autre sortie de fluide réalisée, par exemple, de façon identique à la sortie de fluide 718.
Bien que l’installation d’homogénéisation 722 de la figure 10 soit présentée comme étant sur le substrat 50, cette installation d’homogénéisation 722 peut également être intégrée dans le substrat 50 comme cela a, par exemple, été décrit pour les installations d’homogénéisation 322 et 422.
Les éléments de déviation 630, 730 décrits en référence à la figure 9 et à la figure 10 peuvent être installés à n’importe quelle autre sortie 118, 518 décrite ci-dessus des dispositifs 10, 110, 210, 310, 410, 510 selon l’invention et n’importe quelle installation d’homogénéisation 322, 422 des dispositifs 310, 410.
La figure 11 montre schématiquement un ordinogramme servant à décrire un procédé de pompage d’un fluide 1 selon une autre forme de réalisation selon la présente invention.
Le procédé selon la figure 11 s’applique notamment à un dispositif 10, 110, 210, 310, 410, 510 selon l’invention et il peut être adapté au dispositif de l’invention avec les modifications et les développements décrits.
Dans l’étape S03 on réalise une première veine de fluide 71, 571, 671, 771 autour d’un orifice 12 d’un canal de fluide micromécanique 2 au voisinage d’un orifice 12 d’un canal de fluide micromécanique 2. La première veine de fluide 71, 571, 671, 771 est générée de façon que dans la région de l’orifice 12 il s’établisse une dépression par rapport au canal de fluide micromécanique 2 pour que cette dépression génère une seconde veine 72 du fluide 1 à travers le canal de fluide 2 et l’orifice 12 et amplifie cette veine.
En option, on peut générer la première veine de fluide 71 avec un tourbillon 575 comme a été décrit par exemple ci-dessus en référence à la figure 8.
Comme dans l’étape S03, en option on peut effectuer une étape SOI ou une étape S02. Dans l’étape SOI on fournit un dispositif micromécanique ou microélectromécanique 10 et par rapport à l’orifice 12 du canal de fluide micromécanique 2 on prévoit que l’installation de sortie 14 du dispositif 10 se trouve au voisinage de l’orifice 12 du canal de fluide micromécanique 2 ou entoure l’orifice 12 du canal de fluide micromécanique 2. En variante, dans l’étape S02 on fournit un dispositif micromécanique ou micro-électromécanique 10, 110, 210, 310, 410, 510 qui comprend le canal de fluide 2 avec l’orifice 12.
En option, on peut, en outre prévoir une installation de capteur de pression pour saisir la pression de la première veine 71, 571, 671, 771 du fluide 1. On génère la première veine de fluide 71, 571, 671, 771, notamment par une installation de pompe 16, 116 en se fondant et en régulant sur le niveau de pression saisi ou en s’adaptant, par exemple, à l’aide d’une installation de commande.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Fluide 10 Dispositif micromécanique de pompage 12 Orifice de canal de fluide micromécanique 14 Installation de sortie 16 Installation de pompe micromécanique ou micro électromécanique 50 Substrat 51 Face du substrat 71 Première veine de fluide 72 Seconde veine de fluide 75 Tourbillon de fluide 110 Dispositif micromécanique de pompage 116 Installation de pompe 118 Sortie de fluide 120 Conduite d’alimentation 210 Dispositif micromécanique de pompage 214 Installation de sortie 218 Sortie de fluide 220 Conduite d’alimentation 310 Dispositif de pompage 314 Installation de sortie 322 Installation d’homogénéisation 410 Dispositif micromécanique de pompage 414 Installation de sortie 420 Conduite d’alimentation 422 Installation d’homogénéisation 510 Dispositif micromécanique de pompage 514 Installation de sortie 618 Sortie de fluide 620 Conduite d’alimentation 630 Elément de déviation 671 Première veine de fluide 718 Sortie de fluide 722 Installation d’homogénéisation 730 Elément de déviation / élément de renvoi 771 Première veine de fluide 773 Première partie de la première veine de fluide 774 Seconde partie de la première veine de fluide S01-S03 Etapes du procédé
Claims (10)
- REVENDICATIONS 1°) Dispositif micromécanique (10; 110; 210; 310; 410; 510) pour pomper un fluide (1) comportant : une installation de sortie (14; 114; 214; 314; 414; 514) pour faire sortir une première veine (71; 571; 671; 771) du fluide pompé (1), l’installation de sortie (14; 114; 214; 314; 414; 514) étant installée autour d’une ouverture (12) d’un canal de fluide micromécanique (2) ou au voisinage d’une ouverture (12) d’un canal de fluide micromécanique (2) ou est conçue pour être installée autour d’une ouverture (12) d’un canal de fluide micromécanique (2) ou au voisinage d’une ouverture (12) d’un canal de fluide micromécanique (2), et une installation de pompe micromécanique (16; 116; 216) pour pomper la première veine de fluide (71; 571; 671; 771) du fluide (1) de l’installation de sortie (14; 114; 214; 314; 414; 514) de façon à générer une dépression dans la zone de l’ouverture (12) par rapport au canal de fluide (2) pour générer ou amplifier une seconde veine de fluide (72) du fluide (1) à travers le canal de fluide (2) et l’ouverture (12).
- 2°) Dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’installation de sortie (14; 114; 214; 314; 414; 514) comporte un certain nombre de sorties de fluide (118; 218; 518; 618; 718), distinctes et l’installation de pompe (116) pompe la première veine de fluide (71; 571; 671; 771) à travers le nombre de sorties de fluide (118; 218; 518; 618; 718), distinctes.
- 3°) Dispositif (310 ; 410, 510) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’installation de sortie (314; 414; 514) comporte une installation d’homogénéisation (322 ; 422 ; 722) pour homogénéiser la première veine de fluide (71, 571 ; 671 ; 771) sortant des sorties de fluide (118 ; 618 ; 718) et en étant installés dans le sens fluidique entre l’installation de pompe (116) et le nombre sorties de fluide (118 ; 618 ; 718).
- 4°) Dispositif (310 ; 410 ; 510) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’installation d’homogénéisation (322 ; 422 ; 722) est réalisée sous la forme d’un anneau ou d’un anneau interrompu.
- 5°) Dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) est conçu pour générer la seconde veine de fluide (72) avec un débit volumique de plus de cinquante microlitres par seconde.
- 6°) Dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) selon l’une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) comporte une ouverture (12) et le canal de fluide (2) et, l’installation de sortie (14; 114; 214; 314; 414; 514) est installé autour de l’orifice (12) ou au voisinage de l’orifice (12).
- 7°) Dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif (10; 110; 210; 310; 410; 510) comporte un substrat (50) et, le canal de fluide (2) est réalisé dans le substrat (50).
- 8°) Dispositif (510) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’installation de sortie (514) génère la première veine de fluide (571) du fluide (1) par l’orifice (12) pour former un tourbillon de fluide (575) sur l’ouverture (12).
- 9°) Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’ il comprend : une installation de capteur de pression pour saisir la pression d’une première veine de fluide (71, 571, 671, 771) d’un fluide (1).
- 10°) Procédé de pompage d’un fluide (1) comprenant les étapes suivants consistant à : générer (S03) une première veine de fluide (71; 571; 671; 771) autour d’une ouverture (12) à un canal de fluide micromécanique (12) ou d’une ouverture (12) voisine d’un canal de fluide micromécanique (2), la première veine de fluide (71; 571; 671; 771) étant générée pour former une dépression dans la région d’ouverture (12) par rapport à la pression dans le canal de fluide micromécanique (2), pour générer ainsi ou amplifier une seconde veine de fluide (72) du fluide (1) à travers le canal de fluide (2) et l’ouverture (12).
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