Определение закона изменения управляющего давления над клапанами микронасоса с пневматическим приводом
Авторы: Петров В.А., Герасименко Т.Н., Киндеева О.В., Хаустов А.И.
Опубликовано в выпуске: #7(67)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-7-1662
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты
Проведено математическое моделирование мембранного микронасоса с пневматическим приводом. Такие насосы широко применяются для обеспечения циркуляции среды в микрофлюидных устройствах, используемых в различных областях науки и техники. Микронасос состоит из трех тонкостенных мембран: двух клапанных и одной мембраны рабочей камеры. Работа насоса осуществляется по специальному алгоритму попеременной подачей сжатого и разреженного воздуха на мембраны клапанов и рабочей камеры от блока управления. Установление нового значения давления над клапанами и рабочей камерой происходит не мгновенно, поэтому накладывается ограничение на частоту переключения клапанов и рабочей камеры. Цель - определение закона изменения давления над клапанами микронасоса и нахождение ограничений на частоту их переключения. Получены зависимости, описывающие нарастание и спад величины давления над рабочей камерой, которые экспериментально проверены на специально разработанном стенде. Результаты математического моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Литература
[1] Yang H., Tsai T.H., Hu C.C. Portable valve-less peristaltic micropump design and fabrication. DTIP of MEMS andMOEMS, 2008, 9-11 April, pp. 273-278.
[2] Yang C.-C., Miao J.-M., Lih F.-L., Liu T.L., Ho M.H. The performance analysis of valveless micropump with contoured nozzle/diffuser. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 2011, vol. 5, no. 2, pp. 199-204.
[3] Kar S., McWhorter S., Ford S.M., Soper S.A. Piezoelectric mechanical pump with nanoliter per minute pulse-free flow delivery for pressure pumping in micro-channels. Analyst, 1998, vol. 123, pp. 1435-1441.
[4] Robinson S. Driving piezoelectric actuators. Power Electronics Technology, 2006, April, pp. 40-44.
[5] Blanchard D., Ligrani P., Gale B. Single-disk and double-disk viscous micropumps. Sensors and Actuators, A Physical, 2005, vol. 122, no. 1, pp. 149-158.
[6] Woias P. Micropumps: summarizing the first two decades. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2001, vol. 4560, pp. 39-52.
[7] Inman W., Domansky K., Serdy J., Owens B., Trumper D., Griffith L. Design, modeling and fabrication of a constant flow pneumatic micropump. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2007, vol. 17, no. 5, pp. 891-899.
[8] Yamada T., Ando S., Naruse Y. Pneumatically driven micro-pump. US 5499909 A, 1996.
[9] Nedelcu O.T., Morelle J.-L., Tibeica C., Voccia S., Codreanu I., Dahms S. Modelling and simulation of a pneumatically actuated micropump. Proceedings of International Semiconductor Conference, CAS, 2007, vol. 1, pp. 77-80.
[10] Huang C.-W., Huang S.-B., Lee G.-B. Pneumatic micropumps with serially connected actuation chambers. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2006, vol. 16, no. 11, pp. 2265-2272.
[11] Busek M., Notzel M., Polk C., Sonntag F. Characterization and simulation of peristaltic micropumps. Journal of Sensors and Sensor Systems, 2013, vol. 2, no. 2, pp. 165-169.
[12] Малоземов В.В., Рожнов В.Ф., Правецкий В.Н. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. Москва, Машиностроение, 1986, 584 с.