流体设备制造技术

提出一种流体设备（1），所述流体设备具有被构造用于容纳流体（6）的流体室（5），所述流体室共同地由设备壳体（3）和弯曲弹性膜元件（4）限定。所述膜元件（4）利用外围边缘区域（17）固定在所述设备壳体（3）处，其中通过压电执行器（7）在执行冲程运动（28）情况下能够使所述膜元件（4）的由所述外围边缘区域（17）围绕的膜工作片段（27）偏转，以便改变所述流体室（5）的容积。所述膜元件（4）是所述压电执行器（7）的功能性组成部分，其方式是所述膜元件直接构成所述压电执行器（7）的电极装置（34）的导电电极（35）。电执行器（7）的电极装置（34）的导电电极（35）。电执行器（7）的电极装置（34）的导电电极（35）。

【技术实现步骤摘要】
流体设备


[0001]本专利技术涉及一种流体设备，所述流体设备具有被构造用于容纳流体的流体室，所述流体室共同地由设备壳体和弯曲弹性膜元件限定，所述弯曲弹性膜元件具有主延伸层面中的平面延伸，其中膜元件在其外围边缘区域处固定在设备壳体处，并且其中为了改变流体室的容积，通过流体设备的压电执行器在沿横向于主延伸层面取向的工作方向执行冲程运动情况下能够使膜元件的由外围边缘区域围绕的膜工作片段弹性地偏转，其中压电执行器具有电极装置，可以将引起膜工作片段的冲程运动的操控电压以可变的水平施加到所述电极装置处。

技术介绍

[0002]从JP
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H03
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12917 A中已知这种类型的流体设备在制造半导体时被使用，并且提供反吸位于流体通道中的流体的可能性，以便避免在输出开口处不期望的滴落。反吸效应可通过负压引起，所述负压可在流体设备的流体室中产生，上述流体通道与所述流体室连接。流体室共同地由设备壳体以及由在边缘侧固定在设备壳体处的膜元件限定。通过以下方式可以产生负压，即借助于压电执行器使膜元件的限定流体室的膜工作片段偏转，使得流体室的容积变化。压电执行器被构造为堆叠传送器（Stapeltranslator）并且被紧固在弯曲弹性膜元件上。压电执行器与膜元件无关地具有多个电极，可以将操控电压施加到所述电极处，所述操控电压根据逆压电效应引起压电执行器的变形，其中膜元件的膜工作片段遭受相应的变形。
[0003]在从DE 198 10 657 A1中已知的反吸阀情况下，借助于可变形的膜可以产生引起流体反吸的负压，活塞攻击所述膜，所述活塞通过弹簧被预加应力，并且所述活塞的运动可以通过另一膜的受控流体冲击来控制。
[0004]EP 0 504 465 A1公开一种电可控阀的电流体转换器，所述电可控阀配备有压电驱动装置，所述压电驱动装置被构造为盘式传送器（Scheibentranslator）。

技术实现思路

[0005]本专利技术所基于的任务是采取使得能够简单和精确地改变流体设备的流体室的容积的措施。
[0006]为了解决上述任务，具有开头所提及的特征的流体设备的特征在于，膜元件是压电执行器的功能组成部分，其方式是所述膜元件直接构成电极装置的导电电极。
[0007]在根据本专利技术的流体设备情况下，可以借助于压电执行器改变流体室的容积，所述压电执行器利用其电极装置的电极直接地自身构成流体室的可移动限制壁。压电执行器具有电极装置，可以对所述电极装置施加可变水平的操控电压，从所述操控电压根据逆压电效应得出压电执行器的可逆形状变化。直接作为膜元件用于限制流体室所使用的电极在其膜工作片段的区域中经受形状变化，这在横向于代表膜元件的电极的主延伸层面的冲程运动中表现出来。根据由操控电压引起的偏转的程度，流体室的容积或多或少强烈地改变，
其中例如可以使用容积增大用于在流体室中产生负压。由于作为膜元件不使用与压电执行器的功能无关的独立器件，而是直接使用压电执行器本身的电极，因此可以非常成本低地和紧凑地实现流体设备。此外，与在组合压电执行器与相对于此分开的膜元件情况下相比，有可能更精确地设定期望的流体室容积。可以非常简单地成比例地操控压电执行器，以便设定不同的冲程位置来预给定不同的容积。利用低能量水平进行运行是可能的，使得尽管直接操控也不存在相关的自加热。压电概念此外在需要时在膜工作片段偏转时允许位置调节，使得重复精确的设定是可能的。
[0008]从从属权利要求中得出本专利技术的有利改进方案。
[0009]构成压电执行器的电极的膜元件适宜地由导电金属制成。使用不锈钢膜被认为是特别适宜的。
[0010]膜元件具有两个在工作方向上彼此背离的膜表面。除电极装置之外，压电执行器还具有至少一个拥有压电特性的压电元件，所述压电元件固定在膜元件的两个膜表面之一处。压电元件尤其是由拥有压电特性的压电陶瓷制成。另一电极位于压电元件的在工作方向上背离膜元件的侧处，使得该膜元件放置在两个电极之间，可以将为了操作压电执行器所需要的操控电压施加给所述电极。
[0011]压电元件可以以任意方式紧固在膜元件处，其中然而大面积的粘接连接特别合适。
[0012]与作为膜元件起作用的电极相对的另一电极适宜地由压电元件的导电覆层组成，例如由铜层组成。然而，原则上，另一电极也可以是独立的电极元件，如这适用于构成膜元件的电极。
[0013]原则上，压电元件可以安放在膜元件的两个在工作方向上取向的膜表面中的一个或另一个处。然而，为了避免与位于流体室中的介质接触，有利的是，压电元件安放在膜元件的背离流体室的膜表面处。
[0014]压电元件优选地具有圆形外轮廓，并且尤其是以在面中心的方式布置在膜元件的两个膜表面之一处。
[0015]膜元件在其外围边缘区域处适宜地同样具有圆形外轮廓。优选地，压电元件具有比膜元件小的直径。
[0016]原则上，压电执行器可以设计为堆叠传送器，所述堆叠传送器具有多个上下堆叠的压电元件，所述压电元件分别放置在电极装置的两个电极之间。然而，压电执行器是盘式传送器的结构形式被看作特别有利的并且在此成本低的和有效的，其中所述压电执行器尤其是仅具有一个唯一的盘形压电元件，所述压电元件布置在电极装置的两个压电非活性电极之间，其中这两个电极之一构成膜元件。
[0017]因此，作为盘式传送器的结构形式是特别有效的，因为其操作导致总系统的球形弯曲，通过所述球形弯曲可以特别精确地设定流体室的容积变化。将操控电压施加给分配给压电元件的电极引起压电材料在电场方向上的扩展，即当前在工作方向上的扩展，这导致盘形压电元件一方面变得更厚，并且另一方面同时遭受在其外径上的减小。结合作为用于压电元件的载体元件起作用的、压电非活性电极，这导致由压电元件和电极装置组成的总系统的所提及的球形偏转。
[0018]膜元件适宜地构造为不透气的。如果所述膜元件此外在其边缘区域处在周围流体
密封地与设备壳体连接，则可以非常可靠地实现流体设备的位于压电执行器的与流体室相反的侧上的区域的流体密封式屏蔽。在那里，例如可以设置壳体室，所述壳体室容纳压电执行器的坐落于膜元件上的其他组件、即尤其是压电元件和另一电极。于是，存在介质分离，从所述介质分离得出以下优点：压电元件和可能存在的电线路不与位于流体室中或在流体室中流动的流体触碰。
[0019]膜元件可以在其边缘区域处例如夹紧或粘接在壳体中。在需要时，可以存在附加的密封装置。
[0020]优选地，流体设备拥有在流体设备的运行中电连接到电极装置处的电子控制装置，通过所述电子控制装置提供用于压电执行器的期望的操控电压，并且所述电子控制装置被构造用于相对于电极装置引起按需要的电荷流入和电荷流出。电子控制装置例如包含高压级。借助于控制装置，根据所施加的操控电压的水平，可以进行膜工作片段的冲程运动以及膜工作片段在预定的冲程位置中的定位，其中所设定的冲程位置分别对应于流体室的特定容积。
[0021]为了能够特别精确地和可再现地设定流体室的容积，有利的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体设备，所述流体设备具有被构造用于容纳流体的流体室（5），所述流体室共同地由设备壳体（3）和弯曲弹性膜元件（4）限定，所述弯曲弹性膜元件具有主延伸层面（15）中的平面延伸，其中所述膜元件（4）在其外围边缘区域（17）处固定在所述设备壳体（3）处，并且其中为了改变流体室（5）的容积，通过所述流体设备（1）的压电执行器（7）在沿横向于所述主延伸层面（15）取向的工作方向（32）执行冲程运动（28）情况下能够使所述膜元件（4）的由所述外围边缘区域（17）围绕的膜工作片段（27）弹性地偏转，其中所述压电执行器（7）具有电极装置（34），引起所述膜工作片段（27）的冲程运动（28）的操控电压能够以可变的水平被施加到所述电极装置处，其特征在于，所述膜元件（4）是所述压电执行器（7）的功能性组成部分，其方式是所述膜元件直接构成所述电极装置（34）的导电电极（35）。2.根据权利要求1所述的流体设备，其特征在于，所述膜元件（4）由导电金属制成，适宜地由不锈钢制成。3.根据权利要求1或2所述的流体设备，其特征在于，所述膜元件（4）具有两个在所述工作方向（32）上彼此背离的膜表面（38、39），其中所述压电执行器（7）具有固定在所述两个膜表面（38、39）之一处的、拥有压电特性的压电元件（33），在其在所述工作方向（32）上背离所述膜元件（4）的侧上布置有所述电极装置（34）的另一电极（36），所述另一电极拥有平面扩展。4.根据权利要求3所述的流体设备，其特征在于，所述压电元件（33）与所述膜元件（4）粘接。5.根据权利要求3或4所述的流体设备，其特征在于，所述另一电极（36）由所述压电元件（7）的导电覆层组成。6.根据权利要求3至5中任一项所述的流体设备，其特征在于，所述压电元件（33）安放在所述膜元件（4）的背离所述流体室（5）的膜表面（39）处。7.根据权利要求3至6中任一项所述的流体设备，其特征在于，所述压电元件（33）具有圆形外轮廓，并且适宜地在面中心布置在所述膜元件（4）处。8.根据权利要求1至7中任一项所述的流体设备，其特征在于，所述膜元件（4）在其外围边缘区域（17...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：费斯托股份两合公司，
类型：发明
国别省市：