压电致动器型阀制造技术

所公开实施例包括阀组件(300)，所述阀组件(300)包括压电叠合体(308)；环绕所述压电叠合体的压电致动器(306)，所述压电致动器具有挠曲元件(304)，所述挠曲元件(304)提供将所述压电叠合体的移动放大的行程倍增器；阀块(318)，所述阀块(318)具有入口流动路径(320)和出口流动路径(322)；隔膜(314)，所述隔膜(314)坐落于所述阀块顶部上，其中所述隔膜的外部为刚性的，并且所述隔膜的内部在竖直轴线上为可移动的；和双侧向挠曲件(312)，其中所述压电致动器的底部经由所述双侧向挠曲件机械地附接至所述隔膜。

Piezoelectric actuator valve

The disclosed embodiment includes a valve assembly (300), the valve assembly (300) includes a piezoelectric laminated body (308); the piezoelectric actuator surrounds the piezoelectric body (306), the piezoelectric actuator has a deflection element (304), the deflection element (304) provides travel the multiplier of the mobile piezoelectric laminated body amplification; valve block (318), the valve block (318) with the entrance flow path (320) and the outlet flow path (322); the diaphragm (314), the diaphragm (314) is located in the valve block on the top of the outside of the the diaphragm is rigid, and the inside of the diaphragm in the vertical axis is movable; and lateral flexure (312), wherein the bottom of the piezoelectric actuator via the lateral flexure mechanically attached to the diaphragm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电致动器型阀相关申请的交叉引用本申请要求提交于2015年6月25日的标题为“高流量压电致动器型阀(HighFlowPiezoActuatorTypeValve)”的美国临时专利申请序列No.62184758的优先权，该申请的完整教导并入本文。
技术介绍
质量流量控制器(MFC)为用于测量和控制液体和气体的流量的装置。一般来讲，MFC设计和校准成以特定范围的流速控制特定类型的液体或气体。MFC可被赋予从其满刻度范围的0至100％的设定点，但通常以满刻度的10％至90％(其中获得最佳的准确性)进行操作。然后，装置将流速控制在设定点。MFC普遍地用于半导体制造中以实现专门针对产品的处方，其涉及要求处于期望流速设定点的不同气体。因此，MFC性能对于整体过程产出最大化为至关重要的。质量流量控制器的整体部分为阀，通过打开、闭合或部分地堵塞各种通路，该阀调节、引导或控制流体的流量。
技术实现思路
本文公开了新颖阀设计的一些实施例，该新颖阀设计旨在用于高流量(>30slpm)和低流量(≤30slpm)热式质量流量控制器。例如，所公开实施例包括阀组件，该阀组件包括压电叠合体；环绕压电叠合体的压电致动器，该压电致动器具有挠曲元件，该挠曲元件提供放大压电叠合体的移动的行程倍增器；阀块，该阀块具有入口流动路径和出口流动路径；隔膜，该隔膜坐落于阀块顶部上，其中隔膜的外部为刚性的，并且隔膜的内部在竖直轴线上为可移动的；和双侧向挠曲件，其中压电致动器的底部经由双侧向挠曲件机械地附接至隔膜。另一个所公开实施例包括质量流量控制器，该质量流量控制器包括流量传感器组件，该流量传感器组件用于感测通过流动路径的流量；阀组件，该阀组件包括压电叠合体；环绕压电叠合体的压电致动器，该压电致动器具有挠曲元件，该挠曲元件提供放大压电叠合体的移动的行程倍增器；阀块，该阀块具有入口流动路径和出口流动路径；隔膜，该隔膜坐落于阀块顶部上，其中隔膜的外部为刚性的，并且隔膜的内部在竖直轴线上为可移动的；和双侧向挠曲件，其中压电致动器的底部经由双侧向挠曲件机械地附接至隔膜；和控制装置，该控制装置编程成接收期望流速，从流量传感器组件接收流量的指示，确定通过流动路径的实际流速，和控制阀组件以调节流体流。本文还描述和公开了双侧向挠曲元件和用于将双侧向挠曲元件连接至压电致动器的装置的各种设计的非限制性实例。所公开实施例的一些优点包括但不限于：通过实现致动器设计(当以负电压驱动时，这种设计可施加额外关闭力)允许改善的流量关闭；通过消除阀内的所有接触点从而消除或减小循环过程中的磨损，使致动器的效率最大化；和允许柱塞被推动或拉动。额外实施例、优点和新颖特征在具体实施方式中进行说明。附图说明本专利技术的例示性实施例在下文参考附图详细地描述，这些附图以引用方式并入本文并且其中：图1为示出质量流量控制器的实例的图示，本文所公开的高流量和低流量压电致动器型阀的实施例可并入该质量流量控制器中；图2为示出根据现有技术的压电致动器型阀的实例的图示；图3为示出根据一个实施例的具有双侧向挠曲件的压电致动器型阀的实例的图示；图4为示出图3所示压电致动器型阀的分解图的实例的图示；图5A为示出根据所公开实施例的双侧向挠曲件设计的实例的图示；和图5B为示出根据所公开实施例的双侧向挠曲件设计的另一实例的图示；图5C为示出根据所公开实施例的单侧向挠曲件设计的实例的图示；图6为示出根据所公开实施例的刚性夹具的实例的图示；图7为示出根据所公开实施例的刚性夹具的另一实例的图示；和图8为示出根据另一实施例的具有双侧向挠曲件的压电致动器型阀的另一实例的图示。所示附图仅为示例性的，并且不旨在断言或暗示相对于其中可实现不同实施例的环境、架构、设计或过程的任何限制。具体实施方式本专利技术和其各种特征和有利细节参考非限制性实施例进行更全面地解释，这些非限制性实施例示出于附图中并且在下述描述中细化。这些实施例被相当详细地描述以允许本领域的技术人员实践本专利技术，并且应当理解，可利用其它实施例，并且可做出逻辑结构、机械、电气和化学方面的变化而不脱离本专利技术的精神或范围。为避免不必要的细节以允许本领域的技术人员实践本文所描述的实施例，公知材料、加工技术、部件和设备的描述被忽略以避免在细节上不必要地使本专利技术变得晦涩。然而，应当理解，详细描述和具体实例，尽管其指示本专利技术的特定实施例，却仅以说明的方式并且不以限制的方式给出。另外，附图仅为示例性的，并且不旨在断言或暗示相对于其中可实现不同实施例的环境、架构、设计或过程的任何限制。从本公开中，在基本的创新性构思的精神和/或范围内的各种替代、修改、添加和/或重新布置对本领域的技术人员而言将变得显而易见。所公开实施例的其它特征和优点基于下述附图和具体实施方式的审查对于本领域的技术人员而言将为显而易见的或将变得显而易见。旨在使所有此类额外特征和优点包含在所公开实施例的范围内。如书面公开内容和权利要求书中所用，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，并且因此应解释为意指“包括但不限于”。除非另外指明，否则，如本文各处所用，“或”不一定是相互排斥的。此外，如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非文中另明确指出。此外，术语“流体”在本文用于描述在能够流动的任何状态下的任何类型的物质。术语“气体”在本文用于描述密度大体上取决于绝对压力的任何流体，诸如理想或非理想气体、蒸气和超临界流体。术语“液体”在本文用于描述密度大体上不取决于绝对压力的任何流体。除非另外指明，否则任何形式的术语“连接”、“接合”、“耦接”、“附接”或描述元件之间的相互作用的任何其它术语的任何使用并非旨在将该相互作用限制于部件之间的直接相互作用，并且还可包括所描述部件之间的间接相互作用。图1为质量流量控制器100的示意图，质量流量控制器100包括块110，块110提供了其上安装有MFC100的部件的平台。在所示实施例中，热式质量流量计140和包含阀170的阀组件150在流体入口120和流体出口130之间安装于块110上。热式质量流量计140包括旁路142和热式流量传感器146，通常大部分的流体流动通过旁路142，较小部分的流体流动通过热式流量传感器146。热式流量传感器146包括于传感器外壳102内，传感器外壳102安装于安装板或基部108上。在所示实施例中，热式流量传感器146包括小直径管，该小直径管通常称为毛细管，具有传感器入口部146A、传感器出口部146B和传感器测量部146C，两个电阻性线圈或绕组147和148围着传感器测量部146C设置。在操作中，电流提供至两个电阻性绕组147和148，该两个电阻性绕组147和148与传感器测量部146C形成热接触。电阻性绕组147和148中的电流将在测量部146C中流动的流体的温度加热至高于流经旁路142的流体的温度。绕组147和148的电阻随温度改变。随着流体流经传感器管道，从上游的电阻性绕组147朝向下游的电阻性绕组148携带热量，其温度差值与通过传感器的质量流速成比例。与通过热式流量传感器146的流体流量相关的电信号源自两个电阻性绕组147和148。电信号可以多种不同方式获得，诸如从电阻性绕组的电阻的差值获得或从被提供至每个电阻性绕组以将每个绕组保持在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀组件，包括：压电叠合体；环绕所述压电叠合体的压电致动器，所述压电致动器具有挠曲元件，所述挠曲元件提供将所述压电叠合体的移动放大的行程倍增器；阀块，所述阀块具有入口流动路径和出口流动路径；隔膜，所述隔膜坐落于所述阀块顶部上，其中所述隔膜的外部为刚性的，并且所述隔膜的内部在竖直轴线上为可移动的；和双侧向挠曲件，其中所述压电致动器的底部经由所述双侧向挠曲件机械地附接至所述隔膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.25 US 62/184,7581.一种阀组件，包括：压电叠合体；环绕所述压电叠合体的压电致动器，所述压电致动器具有挠曲元件，所述挠曲元件提供将所述压电叠合体的移动放大的行程倍增器；阀块，所述阀块具有入口流动路径和出口流动路径；隔膜，所述隔膜坐落于所述阀块顶部上，其中所述隔膜的外部为刚性的，并且所述隔膜的内部在竖直轴线上为可移动的；和双侧向挠曲件，其中所述压电致动器的底部经由所述双侧向挠曲件机械地附接至所述隔膜。2.根据权利要求1所述的阀组件，还包括致动器框架，所述致动器框架耦接至所述隔膜的所述外部。3.根据权利要求2所述的阀组件，其中所述致动器框架安装至所述压电致动器的顶部。4.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述压电致动器的所述底部利用刚性夹具附接至所述双侧向挠曲件。5.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述压电致动器的所述底部利用磁性耦接件附接至所述双侧向挠曲件，所述磁性耦接件包括致动器磁体和耦接器磁体。6.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述压电致动器的所述底部利用胶合连接附接至所述双侧向挠曲件。7.根据权利要求6所述的阀组件，其中所述胶合连接通过所述压电致动器的销形部件和所述双侧向挠曲件的杯形部件来促进。8.根据权利要求1所述的阀组件，还包括预加载弹簧，所述预加载弹簧定位于所述隔膜内的所述双侧向挠曲件周围。9.一种质量流量控制器，包括：流量传感器组件，所述流量传感器组件用于感测通过流动路径的流量；阀组件，所述阀组件包括：压电叠合体；环绕所述压电叠合体的压电致动器，所述压电致动器具有挠曲元件，所述挠曲元件提供将所述压电叠合体的移动放大的行程倍增器；阀块，所述阀块具有入口流动路径和出口流动路径；隔膜，所述隔膜坐落于所述阀块...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·E·舍利，安德鲁·C·迪梅克，肖恩·C·邓恩，约瑟夫·C·迪尔，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US