活塞式排泥阀的特点介绍

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发布时间:2017年9月12日

  活塞式排泥阀所谓活塞式排泥阀是指采用流体的相变原理产生阻止流体流通的“塞子”。流体的两种常见的相变是流体从液态变成气态或固态。它们都可用来制造阀门。这种方法的主要特性是流体的通道内没有死区。

 

 

  一种比较简单的相变驱动微型阀门结构是在阀门里面的流体通过处加热,使之形成气泡来切断液体流动。Evans等人于1997年示范了一种气泡阀门。其基本原理为:如果一个气泡的前端和后端的表面的曲率半径不同,分别是r1 和r2,那么气泡两端很容易形成压差。压差的大小可通过式。

  式中:γ———液体/气体之间的表面张力系数(在20℃和1atm条件下的气/水的表面接触张力系数是7。27×10-2N·m-1,或0.608atm·μm)。所需要的气泡可通过通道里面的一部分液体汽化产生,并通过冷却将该气泡消失,因此这种过程是可逆的。

  在气泡阀门设计里,Evans等人(1997)采用硅的深度活性离子蚀刻制造出恒定高度(100μm)的通道。因为平面的曲率半径是处处不同的。在单向的和双向阀门里通过选择适当的通道半径和用一组硅柱阵列来限制气泡的位置,可以产生约0.05atm的压强。用多晶硅加热器产生气泡时的热量,阀门可以在0。5Hz的频率下工作。相似的“气泡能量”法也可以用于泵出液体,后面会有所论述。

  Kaartinen(1996)提出了将固体和液体之间的相变作为阀门驱动力的技术。

  其基本原理就是将一个液体系统中的部分液体制冷,阀门内的这部分液体冻结起来使阀门关闭。当它被内部加热器加热时,使这部分冻结液体熔化,从而使得阀门开通。

  Kaartinen还做出了一个完整的液体化学反应系统,这个系统用电铸通道(在一定形状的牺牲层上厚厚地电镀上一层金,而后再把牺牲层移去以形成液体通道)

  和外部的热电阻构成。使用设计好的热传导路径,连接到-25℃的散热片上,使阀门偏置在-20℃。在特定的加热电阻上施加能量,阀门可以在100ms内打开。在约50nl的冷冻液体的作用下,在500ms时间内再次被冷冻。尽管这样的阀门的气压阻力十分巨大,可达到几十倍的大气压。可以通过测量阀门的温度(例如用电阻或外部传感器的加热电阻的温度系数)和阀门的闭合程度(或者开放程度)来监测冷冻液融化释放的热量。这种方法可以十分容易地应用于各种微机械液体系统,尤其是它采用了低成本的珀耳帖热电效应的冷冻模块提供必要的偏移发生系统。