HU202630B

HU202630B - Micro-pump for controlling gases and fluids flowing in pipings

Info

Publication number: HU202630B
Application number: HU377687A
Authority: HU
Inventors: Bela Dobo; Szimon Aniko Gimesine; Erika Hidvegi; Bela Lam
Original assignee: Bela Dobo; Szimon Aniko Gimesine; Erika Hidvegi; Bela Lam
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1991-03-28
Also published as: HUT48950A

Abstract

A találmány tárgya elektromosan vezérelhető mikroszivattyú csővezetékekben áramló gázok és folyadékok szabályozására, amelynek szelepházán legalább egy beömlő nyílás és kiömlő nyílás van kialakítva, amelyeket a szelepházban elhelyezett szelep zár le, a szelep fölött rugalmas membrán van elhelyezve, továbbá a szelep és a membrán között vibrációs tér van kialakítva. A találmány szerinti mikroszivattyúnál a szelep és/vagy a membrán feszültséggel vezérelhető, a szélén felfüggesztésben rögzített rugalmas lemezből van kialakítva. A találmány szerinti mikroszivattyúnál alkalmazott rugalmas lemezből kialakított szelep (11, 12) és/vagy membrán (8) előnyösen többrétegű lemezből áll, amelynek egyik rétege piezokerámia. A többrétegű lemez piezokerámia rétege piezokerámia hordozólapra van erősítve. A piezokerámia hordozólapjához célszerűen további rugalmas réteg is rögzítve van. (Jellemző ábra: la ábra) «ni i HU 202 630 B A leírás terjedelme: 4 oldal, 3 rajz -1-The present invention relates to electrically controllable micropumps for controlling gases and liquids flowing in pipelines, the valve body having at least one inlet and outlet openings closed by a valve in the valve body, a flexible membrane above the valve, and a vibration space between the valve and the membrane. is designed. At the micropump according to the invention, the valve and / or the membrane can be controlled by a voltage, formed of a resilient plate fixed at the edge of the suspension. The valve (11, 12) and / or diaphragm (8) formed from the resilient plate used in the microprocessor according to the invention preferably consists of a multilayer sheet having one layer of piezoceramic. The piezoceramic layer of the multilayer plate is attached to a piezoceramic carrier sheet. An additional flexible layer is preferably attached to the piezoceramic carrier sheet. (Typical Fig. 1a) «i n i EN 202 630 B Scope of the description: 4 pages, 3 drawings -1-

Description

A találmány tárgya elektromosan vezérelhető mikroszivattyú csővezetékekben áramló gázok és folyadékok szabályozására, amelynek szelepházán legalább egy beömlő nyílás és kiömlő nyílás van kialakítva, amelyeket a szelepházban elhelyezett szelep zár le, a szelep fölött rugalmas membrán van elhelyezve, továbbá a szelep és a membrán között vibrációs tér van kialakítva.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electrically controlled micropump for controlling gases and liquids in pipelines, the valve body having at least one inlet and outlet, closed by a valve in the valve housing, a flexible membrane above the valve and a vibration space between the valve and the membrane. is designed.

A gyakorlatban elteijedt szelepek és szivattyúk többsége mechanikus működtetésű, ezért méretük és súlyuk is jelentős. Ezek miniatürizálása csak nehezen megoldható. Az elektromechanikus szelepek és azok segítségével kialakított szivattyúk nagy teljesítményigénye sem tesz lehetővé gazdaságos és energiatakarékos alkalmazástIn practice, most valves and pumps are mechanically operated and are therefore of considerable size and weight. Miniaturization of these is difficult. The high power requirements of electromechanical valves and their pumps make it impossible to use economically and energy-efficiently

Ismeretes, hogy a piezoelektromos zümmögök feszültség hatására meghajlanak, pontosabban a feszültséggel fordítottan arányos nagyságú gömbcikk alakúra hajlanak. Ez a mozgás rendkívül gyors lehet (típustól függően másodpercenként akár 20-30 ezer is). Ezt a mozgást felhasználhatjuk elektromos vezérlésű gyors szelepek kialakítására, valamint ilyen elven működő vibrációs szivattyúk előállítására.It is known that piezoelectric buzzers bend under the influence of voltage, more precisely they tend to bend to the shape of a sphere inversely proportional to the voltage. This movement can be extremely fast (up to 20 to 30 thousand per second depending on type). This movement can be used to create electrically controlled rapid valves and to produce vibration pumps based on this principle.

A találmány célja olyan kisméretű, kis teljesítményfelvételű mikroszivattyúk kialakítása, amelyek a fent említett hátrányokat kiküszöbölik, továbbá kialakításuk és vezérlésük egyszerű.It is an object of the present invention to provide small, low power micropumps that overcome the aforementioned drawbacks and are simple to design and control.

A találmány célját a legáltalánosabban olyan mikroszivattyú kialakításával érhetjük el, amelynél a szelep és/vagy a membrán feszültséggel vezérelhető, a szélén felfüggesztésben rögzített rugalmas lemezből van kialakítva.The object of the present invention is most commonly achieved by providing a micropump where the valve and / or diaphragm is made of a voltage-controlled resilient plate fixed at its edge.

A találmány szerinti mikroszivattyúnál alkalmazott rugalmas lemezből kialakított szelep és/vagy membrán előnyösen többrétegű lemezből áll, amelynek egyik rétege piezokerámia. A többrétegű lemez piezokerámia rétege piezokerámia hordozólapra van erősítve. A piezokerámia hordozólapjához célszerűen további rugalmas réteg is rögzítve van.The valve and / or diaphragm of the flexible sheet used in the micropump of the present invention preferably consists of a multilayer sheet having one layer of piezoceramic. The piezoceramic layer of the multilayer plate is mounted on a piezoceramic carrier sheet. An additional elastic layer is preferably attached to the piezoceramic support plate.

A találmány szerinti mikroszivattyú további előnyös kialakításánál a szelep felfüggesztése rugalmas, a beömlő nyílás, illetve a kiömlő nyílás és a többrétegű szelep között pedig tömítés van elhelyezve.In a further preferred embodiment of the micropump according to the invention, the valve suspension is flexible and a seal is provided between the inlet or outlet and the multilayer valve.

Előnyös továbbá a találmány szerinti mikroszivattyú olyan kialakítása is, amelynél a szelepek a szelepházhoz rögzített, a beömlő nyílást és a kiömlő nyílást egymással ellentétes oldalról rugalmasan lezáró, a beömlő teret, illetve a kiömlő teret a vibrációs tértől elválasztó pilleszelepként vannak kialakítva.It is also advantageous to provide a micropump according to the invention in which the valves are configured as a pillar valve fixed to the valve housing and resiliently sealing the inlet and outlet from the opposite side, separating the inlet and outlet from the vibration space.

A találmány szerinti mikroszivattyú további előnyös kiviteli alakjánál a vibrációs tér beömlő nyílása és a beömlő térrel összekötött beömlő nyílás egy első piezokeramikus mikroszeleppel, a vibrációs tér kiömlő nyílása és a kiömlő térrel összekötött kiömlő nyílás egy második piezokeramikus mikroszeleppel van lezárva.In a further preferred embodiment of the micropump according to the invention, the inlet of the vibration space and the inlet connected to the inlet are sealed with a first piezoceramic micros valve, the outlet of the vibration space and the outlet connected to the outlet are sealed with a second piezoceramic micros valve.

A két piezokeramikus mikroszelep helyett egy közös mikroszelep is alkalmazható vibrációs térnek, valamint a beömlő nyílásnak és a kiömlő nyílásnak a lezárására a találmány szerinti mikroszivattyú olyan kialakításánál, amelynél a vibrációs tér beömlő nyílása és a kiömlő nyílása közös nyílásként van kialakítva.Instead of the two piezoceramic microcircuits, a common microcircuit may be used to seal the vibration space and the inlet and outlet in the design of the micropump of the present invention wherein the inlet and outlet of the vibration space are formed as a common orifice.

A fenti kiviteli alakoknál alkalmazott membrán előnyösen elektromágnessel rezgésbe hozható rugalmas acélmembránként is kialakítható.Preferably, the membrane used in the above embodiments may be formed as a flexible steel membrane that can be vibrated by electromagnetics.

A találmány szerinti mikroszi vattyúnak két, a membrán funkcióját is ellátó piezokeramikus mikroszeleppel kialakított változatánál a vibrációs tér egy válaszfallal két részre van osztva, ahol a beömlő nyílás az egyik részbe, a kiömlő nyílás pedig a másik részbe van csatlakoztatva, továbbá a vibrációs tér két válaszfallal elválasztott része a válaszfalba beépített, kúpos összekötőcsővel van összekötve és ahol a kúpos összekötőcső mindkét nyílása egy-egy piezokeramikus mikroszeleppel van lezárva.In the two versions of the micropump according to the invention, which are formed by a piezoceramic micropiece which also functions as a diaphragm, the vibration space is divided into one partition, wherein the inlet is connected to one part and the outlet is connected to the other part. the separated part thereof is connected to a conical connecting pipe built into the partition wall and where both openings of the conical connecting pipe are closed with a piezoceramic micros valve.

A találmány szerinti mikroszelep és mikroszivattyú lehetséges kiviteli alakjai közül példaképpen a mellékelt rajzon ábrázoltunk néhányat, ahol az la. ábra két mikroszeleppel kialakított mikroszivatytyút, az lb. ábra az la. ábra szerinti mikroszivattyú vezérlőjeleit, az le. ábra az la. ábra szerinti mikroszivattyú vezérlőjeleit, aBy way of example, some of the possible embodiments of the micro valve and micro pump of the present invention are illustrated in the accompanying drawings, in which: FIG. 1b. 1a. Figs. 1a. Figs

2. ábra az la. ábra szerinti mikroszivattyúnál alkalmazott piezokeramikus mikroszelepet, aFIG. Figure 5a shows a piezoceramic micro valve used in the micropump shown in Figs

3. ábra a találmány szerinti mikroszivattyú egy szelepes kiviteli alakját, aFigure 3 shows a valve embodiment of a micropump according to the invention, a

4. ábra a találmány szerinti mikroszivattyú pilleszelepcs kiviteli alakját,Figure 4 shows an embodiment of a micropump valve valve according to the invention,

5. ábra a találmány szerinti mikroszivattyút membrán funkciót ellátó . piezokeramikus szeleppel szemlélteti.Fig. 5 is a diaphragm function of a micropump according to the invention. illustrated by a piezoceramic valve.

Az la. ábrán a találmány szerinti mikroszivattyú két piezokeramikus 11 és 12 mikroszeleppel, valamint 8 membránnal kialakított kiviteli alakját láthatjuk. Ennél a kiviteli példánál a 8 membránnal határolt 2 vibrációs tér C beömlő nyílása és az A beömlő térrel összekötött B beömlő nyílás egy közös sík felületre van kivezetve, amelyet 4 piezokeramikus lapból kialakított, U5 vezérlőjel bevezetésére szolgáló 5 csatlakozással ellátott 11 mikroszelep zár le. A 2 vibrációs tér E kiömlő nyílása és a G kiömlő térrel összekötött F kiömlő nyílás szintén egy sík felületre van kivezetve, amely 6 piezokeramikus lapból kialakított, U7 vezérlőjel bevezetésére szolgáló 7 csatlakozással ellátott 12 mikroszeleppel van lezárva. A 8 membrán alatt a membránt működtető, U10 vezérlőjel bevezetésére szolgáló 10 csatlakozással ellátott 9 elektromágnes van elhelyezve. Az ábrázolt mikroszivattyú módosítható úgy is, hogy a 8 membrán és a 9 elektromágnes helyett is a mikroszelepekhez hasonló felépítésű piezokeramikus rezgőtestet vagy rezgőtesteket alkalmazunk.The la. Figures 1 to 5 show the embodiment of a micropump according to the invention with two piezoceramic microspheres 11 and 12 and a membrane 8. In this embodiment, the inlet C of the vibration space 2 bounded by the diaphragm 8 and the inlet B connected to the inlet space A are terminated on a common flat surface closed by a micros Valve 11 with a connection 5 for supplying a U5 control signal. The outlet E of the vibration space 2 and the outlet F connected to the outlet G are also terminated on a flat surface, which is closed by a micros valve 12 made of piezoceramic plate 6 with a connection 7 for supplying a control signal U7. Below the diaphragm 8 is an electromagnet 9 which is connected to the diaphragm and has a connection 10 for supplying a control signal U10. The micropump shown here can also be modified by using a piezo-ceramic oscillating body or oscillators similar to the microspheres instead of the diaphragm 8 and the electromagnet 9.

Az ábra szerinti mikroszivattyúban a gáz vagy folyadék áramlási útja az A beömlő téren, a B és C beömlő nyíláson, a 2 vibrációs térenj az E és F kiömlő nyíláson, valamint a G kiömlő téren keresztül vezet. A mikroszivattyú működése a következő: Az első fázisban 11 mikroszelep nyitva 12 mikroszelep pedig zárva van, miközben a 9 elektromágnessel működtetett 8 membrán lefelé mozdul el ezzel tágítva a 2 vibrációs teret, ahova a nyitott 11 mikroszclepen keresztül a szállított közeg kis mennyiségben beáramlik. A második fázisban az első fázissal ellentétben 11 mikroszelep zárva és 12 mikroszclep nyitva van, miközben az ellentétes polaritású jellel gerjesztett 9 elektromágnessel működtetett 8 membrán felfelé mozdul el ezzel csökkentve a D vibrációs tér térfogatát, aminek következtében a 2 vibrációs térből kiszorított közeg a nyitott 12 mikroszelepen, illetve E és F kiömlő nyílásokon keresztül a G kiömlő térbe jut.In the micropump shown in the figure, the flow path of the gas or liquid passes through the inlet area A, the inlet B and C, the vibration space 2 through the outlet E and F, and the outlet G. The operation of the micropump is as follows: In the first phase, the microswitch 11 is open and the microswitch 12 is closed while the electromagnet 9 is moved downwardly, thereby widening the vibration space 2 into which a small amount of transported fluid flows. In the second phase, unlike the first phase, the microswitch 11 is closed and the microscope 12 is open, while the electromagnet 9 actuated by the opposite polarity signal is moved upward, thereby reducing the volume of vibration volume D, and through the outlets E and F into the outlet G.

A 11 és 12 mikroszelepek, valamint a 8 membrántMicro valves 11 and 12 as well as diaphragm 8

HU 202 630 Β működtető 9 elektromágnes vezérlőjeleit az lb és le ábrák szemléltetik. Jól látható, hogy a mikroszelepek 5 és 7 csatlakozására vezetett U5 és U7 vezérlőjelek mindkét esetben egymással ellentétes fázisúak. A 9 elektromágnes 10 csatlakozására vezetett U10 vezérlőjel fázisával választható ki a mikroszivattyú szállítási iránya.The control signals of the electromagnet 9 actuator 9 202 630 Β are illustrated in Figures lb and le. It can be clearly seen that the control signals U5 and U7 applied to the connections 5 and 7 of the microstocks are in opposite phases. The direction of the control signal U10 applied to the coupling 10 of the electromagnet 9 can be used to select the delivery direction of the micro pump.

A találmány szerinti mikroszivattyúban alkalmazott mikroszelep részletesebb felépítése a 2. ábrán látható. A 20 házban kiképzett B beömlő nyílást és C kiömlő nyílást 23 hordozólapra épített 22 piezokeramikus lap zárja le. A B beömlő nyílásnál és C kiömlő nyílásnál 26 és 27 tömítést is alkalmazhatunk, célszerűen gumigyűrű formájában, vagy egyéb, a megfelelő helyen nyílásokkal ellátott műanyaglapból vagy más rugalmas anyagból kialakítva. A 22 piezokeramikus lap 23 hordozólapján is alkalmazhatunk 24 rugalmas réteget, ami bármely vegyszernek és korróziónak ellenálló anyagból készülhet. A 22 piezokeramikus lap 21 felfüggesztéssel van rögzítve, ami célszerűen rugalmas felfüggesztés, de mereven is rögzíthető. Rugalmas felfüggesztés esetén a 20 házat menetesen alakítjuk ki és menetes sapkával zárjuk le. így a piezokeramikus lapkák optimális helyzetét egyszerűen összeszorítással beállíthatjuk, miáltal a piezokeramikus szelepek és a zárni kívánt felület záróereje, vagy a nyitáskor beállított hézag változik.A more detailed construction of the micros valve used in the micropump of the present invention is shown in Figure 2. The inlet B and the outlet C formed in the housing 20 are closed by a piezoceramic sheet 22 formed on a carrier sheet 23. Inlet B and outlet C may also be provided with seals 26 and 27, preferably in the form of a rubber ring or other plastic sheet or other resilient material provided with appropriate openings. It is also possible to apply a resilient layer 24 on the support sheet 23 of the piezoceramic sheet 22, which may be made of any chemical and corrosion resistant material. The piezoceramic plate 22 is secured by a suspension 21, which is preferably a flexible suspension but can also be rigidly secured. In the case of a flexible suspension, the housing 20 is threaded and closed with a threaded cap. Thus, the optimum position of the piezoceramic inserts can be simply adjusted by clamping, thereby varying the closing force of the piezoceramic valves and the surface to be closed, or the opening gap.

A 2. ábra szerinti mikroszelepnél a 22 piezokeramikus lapka alapállapotban a 20 házban kialakított B és C beömlő nyílásokat lezárja, így ha a külső nyomás nem haladja meg az előírt értéket (melynek nagysága a szelep konkrét kivitelétől függ), akkor áramlás nem lehetséges a szelepen keresztül. Megfelelő feszültséget kapcsolva a piezokeramikus lapka 25 csatlakozására, a lapka meghajlik, miáltal a B és C beömlő nyílások között szabad áramlás jön létre. Olyan kialakításnál, amelynél a szelep nyugalmi állapotban nyitott, vagyis a 22 piezokeramikus lapka és a 20 ház B és C beömlő nyílásokkal ellátott felülete között hézag van, ott az előzőkhöz képest ellenkező feszültséggel zárhatjuk a szelepet.2, the piezoceramic insert 22 normally closes the inlet openings B and C in the housing 20, so that if the external pressure does not exceed a specified value (which depends on the actual design of the valve), flow through the valve is not possible. . Applying the appropriate voltage to the connection of the piezoceramic insert 25, the insert is bent to allow free flow between the inlets B and C. In a configuration where the valve is open at rest, i.e., there is a gap between the piezoceramic insert 22 and the surface of the housing 20 having inlets B and C, the valve may be closed with the opposite voltage.

A 3. ábrán látható szelepszerkezet annyiban tér el az 1 a ábra szerinti kialakítástól, hogy itt a 9 elektromágnessel működtetett 8 membrán helyett is a piezokeramikus szeleppel azonos felépítésű, 39 csatlakozással ellátott piezokeramikus rezgőtest van alkalmazva, továbbá a D vibrációs tér egyetlen közös C/E be- és kiömlő nyílással van ellátva, amelyet egy szintén közös, 38 csatlakozással ellátott piezokeramikus mikroszelep zár le. Ennél a kiviteli példánál az egyik nyílás (pl. A B beömlő nyílás) a piezokeramikus lapka középpontjával egybeesőén készül a 34 házban, a C/E be- és kiömlő nyílás egy koncentrikus vájattal van kialakítva, amely vajat a beömlő nyílást körülveszi a házban. A C/E be- és kiömlő nyílás koncentrikus vájatát egy további koncentrikus vajat veszi körül, amely F kiömlő nyílásba csatlakozik. A koncentrikus vájatok, illetve a B beömlő nyílás feletti teret 36 és 37 rugalmas rétegre erősített 35 piezokeramikus lap zár vagy nyit. A szintén 36 és 37 rugalmas rétegre erősített 35 piezokeramikus lapból kialakított mikroszelep 33 felfüggesztéssel van a 34 házhoz rögzítve.The valve structure shown in Fig. 3 differs from the embodiment of Fig. 1a in that instead of electromagnetically actuated diaphragm 8, a piezoceramic oscillating body 39 having the same structure as the piezoceramic valve is used, and the only common C / E vibration space D is used. with an inlet and outlet, which is closed by a common piezoceramic microcircuit with 38 connections. In this embodiment, one orifice (e.g., inlet A) is made in the housing 34 coincident with the center of the piezoceramic insert, the inlet / outlet C / E being formed with a concentric groove surrounding the butter inlet in the housing. The concentric groove of the C / E inlet and outlet is surrounded by an additional concentric butter connected to the outlet F. The space above the concentric grooves or inlet B is closed or opened by a piezoceramic plate 35 mounted on an elastic layer 36 and 37. A micro-valve 35 made of piezo-ceramic plate 35 also attached to the resilient layers 36 and 37 is attached to the housing 34 by a suspension 33.

A 3. ábrán látható kombinált szelep 38 csatlakozására kapcsolt feszültség hatására az egyik polaritás esetén úgy hajlik meg, hogy a 35 piezokeramikus lapka közepe a B beömlő nyíláshoz szorítja a 37 rugalmas réteget és ezzel lezárja a beáramlást, miközben a 31 vibrációs tér C/E be- és kiömlő nyílása és a G kiömlő térbe vezető F kiömlő nyílás nyitva van, tehát szabad kiáramlás lehetséges. A kiáramlást a piezokeramikus rezgőtestnek a 31 vibrációs tér felé történő meghajlása idézi elő. A piezokeramikus szelep ellenkező polaritású feszültséggel vezérelve az ellenkező görbület folytán az F kiömlő nyílásra feszül, vagyis zárja azt, miközben elemelkedik a B beömlő nyílásról és a 31 vibrációs tér C/E be- és kiömlő nyílásáról, tehát szabad beáramlás lehetséges. Mivel a 31 vibrációs tér C/E be- és kiömlő nyílása mindegyik fázisban nyitott, annak külön tömítése szükségtelen.As a result of the voltage applied to the connection 38 of the combined valve shown in FIG. 3, one of the polarities bends so that the center of the piezoceramic insert 35 clamps the elastic layer 37 to the inlet B, thereby closing the inlet. - and the outlet opening and the outlet opening F leading to the outlet space G are open, so that a free outlet is possible. The outflow is caused by the bending of the piezoceramic oscillator body towards the vibration space 31. Controlled by a voltage of opposite polarity, the piezoceramic valve is tensioned by the opposite curvature on the outlet F, i.e., it closes as it rises from the inlet B and the C / E inlet and outlet of the vibration space 31, thus allowing free entry. Because the C / E inlet and outlet of the vibration space 31 are open in each phase, no separate sealing is required.

A 4. ábrán látható mikroszivattyú 46 vibrációs terét lezáró membrán helyett itt is 50 csatlakozással ellátott, 42 felfüggesztéssel 40 házhoz rögzített piezokeramikus rezgőtest van alkalmazva, amely 44 és 45 rugalmas rétegre erősített 43 piezokeramikus lapból van kialakítva. A piezokeramikus rezgőtesttel lezárt 46 vibrációs teret 47 és 48 pilleszelep választja el az Abeömlő tértől, illetve a G kiömlő tértől. A 46 vibrációs térnek a piezokeramikus rezgőtesttel szemközti oldalán kialakított B beömlő nyílást és C kiömlő nyílást a pilleszelepek egymással ellentétes oldalról zárják le.Instead of the diaphragm sealing membrane 46 of the micropump shown in FIG. 4, a piezoceramic vibrator body with a connection 50, attached to a housing 42 and formed by a piezoceramic plate 43 mounted on an elastic layer 44 and 45, is also used. The vibration space 46, which is closed by a piezoceramic oscillator, is separated by the piston valves 47 and 48 from the Abeumen hose and the G outlet. The inlet opening B and the outlet opening C formed on the side of the vibration space 46 opposite to the piezoceramic oscillator body are closed off by the pillar valves on opposite sides.

A 4. ábra szerinti mikroszivattyúnál alkalmazott 47 és 48 pilleszelepek a piezokeramikus rezgőtesttel a 46 vibrációs térben létrehozott nyomásváltozás hatására nyitnak, illetve zárnak. A 43 piezokeramikus lapka 50 csatlakozására vezetett négyszögjel hatására ritmikus nyomásváltozás jön létre a vibrációs térben. Nyomáscsökkenéskor nyit a 47 pilleszelep és zár a 48 pilleszelep. Ilyenkor egy csekély mennyiségű közeg áramlik a 46 vibrációs térbe. Nyomásnövekedéskor zár a 47 pilleszelep és nyit a 48 pilleszelep, így a 46 vibrációs térben lévő közeg egy részét a G kiömlő tétbe juttatja. 30 mm átmérőjű piezokeramikus rezgőtest felhasználásával és +- 0,1 mm elmozdulással egy ütemben, ideális esetben hozzávetőlegesen 0,07 cm³ közeget továbbíthatunk. Ez 100 Hz-es meghajtással egy óra alatt 360 ezer ütemet, vagyis 25,21 közeget jelent. Természetesen a zárási idő alatt visszaáramló, és a nyomáskülönbség miatt fellépő hatásfok romlása révén ennél az ideális értéknél kevesebbet érhetünk el.The pillar valves 47 and 48 used with the micropump shown in Fig. 4 open and close with a piezoceramic oscillating body in response to a change in pressure in the vibration space 46. The rectangular signal applied to the junction 50 of the piezo-ceramic insert 43 produces a rhythmic pressure change in the vibration space. When the pressure drops, the pillar valve 47 opens and the pillar valve 48 closes. In this case, a small amount of fluid flows into the vibration space 46. As pressure increases, the pillar valve 47 closes and the pillar valve 48 opens, thereby transferring a portion of the fluid in the vibration space 46 to the outlet G. Using a piezo-ceramic vibrator body of 30 mm diameter and a displacement of + - 0.1 mm, a medium of approximately 0.07 cm ^{3 can} ideally be transmitted in one step. With a 100 Hz drive, it produces 360,000 beats per hour, or 25.21 media. Of course, less than this ideal value can be achieved due to the deterioration of the efficiency of the return flow during the closing time due to the differential pressure.

A számítható közegmennyiség adott kivitelnél az egy ütemben szállított mennyiség és az időegység alatti ütemek számának szorzata. Az egy ütemben szállított mennyiség a piezokeramikus rezgőtest kimozdulásától, közvetve a vezérlőfeszültség amplitúdójától függ. Mivel ez korlátlanul nem növelhető a rezgőtestek határértékei és mechanikai tulajdonságai miatt, nagyobb mennyiségi igények esetén a vibrációs térben párhuzamosan több piezokeramikus rezgőtestet kell alkalmazni. A működési frekvencia növelésének a pilleszelepek tehetetlensége szab határt Az la ábra szerinti gyors szelepeknél ez a határfrekvencia jóval magasabban van.The calculated fluid volume for a given version is the product of the quantity delivered in one stroke and the number of strokes per time unit. The amount delivered in a single stroke depends on the displacement of the piezoceramic oscillator and indirectly on the amplitude of the control voltage. Since this cannot be increased indefinitely due to the limits and mechanical properties of the oscillating bodies, more piezoceramic oscillating bodies must be used in parallel in the vibration space for higher volume demands. The inertia of the pillar valves limits the increase of the operating frequency. For the quick valves of Fig. 1a, this limit frequency is much higher.

Az 5. ábrán látható mikroszivattyúnál a 62 házban kialakított D vibrációs tér egy válaszfallal két részre van osztva, ahol az Abeömlő tér az egyik résszel, a G kiömlő tér pedig a másik résszel van összekötve, továbbá a D vibrációs tér két válaszfallal elválasztott része a válaszfalba beépített, kúpos összekötőcsővel van összekötve. A kúpos összekötőcső szélesebb alsó B beömlő nyílása 60 csatlakozással ellátott 54 és 55 rugalmas réteghez rögzített 53 piezokeramikus lappal, a keskenyebb felső F kiömlő nyílása pedig 59 csatlakozással ellátott 57 és 58 rugalmas réteghez rögzített 56 piezokeramikus lappal van lezárva.In the micropump shown in FIG. 5, the vibration space D in the housing 62 is divided by one partition, wherein the inlet space G is connected to one part and the outlet space G is connected to the other part; connected by a conical connecting tube. The wider lower inlet B of the tapered connecting tube is sealed by a piezoceramic sheet 53 fixed to the elastic layers 54 and 55 with a joint 60, and the narrower upper outlet F is closed by a piezoceramic sheet 56 secured to the elastic layers 57 and 58 with a joint 59.

Az 5. ábra szerinti mikroszivattyúnál a két piezokeramikus mikroszelep közül az összekötőcső nagyobbIn the case of the micropump shown in Figure 5, the connecting pipe is the larger of the two piezoceramic microspheres

HU 202 630 Β nyílását lezáró mikroszelep egyben a membrán funkcióját is betölti. Megfelelő polaritású feszültség rákapcsolásával a piezokeramikus lap a B beömlő nyílás lezárása mellett bedomborodik a D vibrációs térbe és ott nyomásnövekedést hoz létre. A nyomásnövekedés hatására a 5 szinkron működtetett felső szelep, ami ilyenkor éppen nyitott állapotban van, átereszti a 61 kiömlő közeget.The micro-valve that closes the opening of EN 202 630 HU also functions as a membrane. By applying a voltage of the correct polarity, the piezoceramic plate engages in the vibration space D and closes the inlet B and creates a pressure increase there. As a result of the increase in pressure, the synchronously actuated upper valve 5, which is in the open state, then passes through the outlet medium 61.

A másik fázisban, amikor a felső szelep zárja az F kiömlő nyílást, az ellenkező polaritású feszültséggel vezérelt alsó szelep nyit és a D vibrációs térben okozott nyomás- 10 csökkenés hatására szabad utat enged az 51 beömlő közeg számára. A felső szelep ellentétes működtetésével ennél a kiviteli példánál is megfordíthatjuk az áramlási irányt.In the second phase, when the upper valve closes the outlet F, the lower valve, controlled by a voltage of opposite polarity, opens and allows the inlet medium 51 to be exposed to a pressure drop in the vibration space D. By reversing the upper valve, the flow direction can also be reversed in this embodiment.

A találmány szerinti mikroszivattyúk kis mennyiségű 15 gázok és folyadékok pontos és szabályozott adagolására alkalmasak. Felhasználhatók pl. gépkocsikban az ún. AC-pumpa modernizálására, ahol a porlasztóknál az úszó szükségtelenné válhat. Alkalmasak a találmány szerinti mikroszivattyúk ezen kívül gáznemű vagy fo- 20 lyékony vegyi anyagok pontos adagolására és minden olyan célra, ahol lényeges szempont a kis méret, a gyors működés és a jó elektromos vezérelhetőség.The micropumps of the present invention are capable of accurate and controlled delivery of small amounts of gases and liquids. They can be used eg. in cars the so-called. Upgrade the AC pump where the float may become unnecessary for the sprayers. The micropumps of the present invention are also suitable for accurately dispensing gaseous or liquid chemicals and for any purpose where small size, fast operation and good electrical control are essential.

Claims

PATENT CLAIMS

A micropump for controlling gases and liquids in pipelines, the valve housing having at least one inlet and outlet, closed by a valve in the valve housing, a flexible diaphragm positioned above the valve, and a vibration space between the valve and the diaphragm. , characterized in that the valve and / or the diaphragm is made of a voltage-controlled flexible plate fixed at its edge in a suspension (21).

A micropump according to claim 1, characterized in that the valve and / or the diaphragm is made of a flexible sheet consisting of a multilayer sheet having one layer 40 of piezoceramic.

A micropump according to claim 2, characterized in that the piezoceramic layer (22) of the multilayer plate is mounted on a piezoceramic support plate (23).

A micropump according to claim 3, characterized in that an additional elastic layer (24) is attached to the carrier plate (23) of the piezoceramic (22).

The micropump according to claim 1, characterized in that the valve suspension (21) is flexible.

6. A micropump according to any one of the preceding claims, characterized in that a seal (26, 27) is provided between the inlet (B) or the outlet (C) and the multilayer valve.

A micropump according to claim 1, characterized in that the valves are fixed to the valve body and resiliently seals the inlet (B) and the outlet (F) from the opposite side, the inlet space (A) or the outlet space (A). G) are formed as a pillar valve (47,48) separating the vibration field (46).

8. A micropump according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the inlet (C) of the vibration space (2) and the inlet (B) connected to the inlet space (A) with a first piezoceramic micros valve (11). E) and the outlet (F) connected to the outlet space (G) is closed by a second piezoceramic microcircuit (12).

9. A micropump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet (C) and outlet (E) of the vibration space (D) are formed as a common aperture and this common aperture, as well as the inlet (B) and the outlet (F) ) is sealed with a common piezoceramic micro valve.

10. A micropump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (8) is a flexible steel membrane operated by an electromagnet (9).

11. A micropump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the vibration space (D) is divided by two partitions, wherein the inlet space (A) is connected to one part and the outlet space (G) is connected to the other part, and (D) a portion separated by two bulkheads is connected by a tapered connecting tube built into the bulkhead and wherein each opening of the tapered connecting tube is sealed by a piezoceramic micros valve.