Einleitung
[0001] Die Erfindung betrifft eine miniaturisierte Pumpe für kompressible Fluide. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Mikrogebläse für Gase oder Gasgemische wie insbesondere
Luft.
Stand der Technik und Nachteile
[0002] Mikropumpen sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Einer Definition zufolge
dienen sie dem Fördern von Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen) geringer Volumina. Diese
liegen typischerweise im Bereich von Mikro- bis Millilitern pro Minute.
[0003] Neben der geförderten Fluidmenge je Zeiteinheit kann jedoch auch die Größe der Pumpe,
insbesondere ihres Pumpgehäuses, entscheidend bei der Frage nach dem Vorliegen einer
Mikropumpe sein. Insofern bezeichnet der Begriff "Mikropumpe" auch ein besonders kleines
Gehäuse, welches Kantenlängen im Bereich einiger Millimeter bis hin zu wenigen Zentimetern
aufweist. Häufig werden Komponenten wie Netzversorgung und Steuerung separat von besagtem
Gehäuse untergebracht, weswegen sich der Begriff "Mikropumpe" im engeren Sinne auf
die zum eigentlichen Fördern benötigten Komponenten (Pumpkammer, Ventile, Gehäuse
dazu) beschränkt. Insbesondere eine derartige Mikropumpe ist auch Gegenstand der vorliegenden
Erfindung.
[0004] Insbesondere zur Förderung von inkompressiblen Fluiden (Flüssigkeiten) geeignete
Mikropumpen basieren auf dem so genannten Peristaltik-Prinzip. Zwei oder mehr im Wechsel
schwingende Piezokeramikscheiben vergrößern und verkleinern rhythmisch das Volumen
zweier an sie angrenzender Pumpkammern. Durch geschickte Kopplung der Kammern mittels
beweglicher Rückschlagventile sowie einem Phasenversatz der Ansteuerung wird die Förderrichtung
festgelegt. Durch Variation des Hubes oder der Schwingfrequenz kann die Pumpe eine
Bandbreite von Flüssigkeitsmengen fördern.
[0005] Derartig aufgebaute Mikropumpen sind zwar grundsätzlich zum Fördern sowohl von Flüssigkeiten
als auch Gasen geeignet; im Betrieb der Mikropumpe führen die Ventile aufgrund ihrer
Trägheit zu einer Begrenzung der Pumpfrequenz. Außerdem sind sie einer ständigen,
meist hochfrequenten Belastung ausgesetzt, was hohe Anforderungen an ihre mechanischen
Eigenschaften stellt. Ein weiterer Nachteil besteht in der auf den Antrieb der Pumpe
zurückgehenden Geräuschemission. Bei Frequenzen oberhalb von ca. 300 Hz sind diese
auch bei kleinen Abmessungen deutlich hörbar, und bei Frequenzen oberhalb von ca.
1000 Hz steigt die Geräuschemission auf ein in vielen Anwendungsszenarien nicht tolerierbares
Maß. Ein Betrieb oberhalb der Hörschwelle von ca. 20 KHz ist wegen der Trägheit der
Ventile nicht möglich. Dementsprechend ist der Fördermenge eine praktische Grenze
gesetzt.
[0006] Desweiteren sind Mikropumpen bekannt, welche auf mechanische Ventile verzichten.
Sie werden stattdessen in einem engen Frequenzbereich, vorzugsweise der Resonanzfrequenz
1. oder höherer Ordnung, betrieben. Sie sind so ausgelegt, dass bei der Betriebsfrequenz
fluiddynamische Effekte zum Tragen kommen, die in der Ausbildung einer Vorzugsrichtung
beim Fördern des Fluids führen. So sind aus der Druckschrift
DE 11 2013 002 723 T5, der Druckschrift
US 2011/0076170 A1 sowie der Druckschrift
US 2016/0377072 A1 Mikropumpen bekannt, welche unter hohen, vorzugsweise im nichthörbaren Bereich liegenden
Frequenzen betrieben werden. Der einzige, in Form einer Piezoscheibe vorliegende Aktuator
ist auf einer Membran befestigt, welche Durchtrittsöffnungen für das zu fördernde
Fluid bereitstellt. Beiderseits der Membran sind mit Fluid gefüllte Kammern vorhanden.
Die Strömungsverhältnisse beim Betrieb der Pumpe führen zu einem je nach Schwingungsrichtung
der Membran unterschiedlich starken Fluidwiderstand in der entsprechenden Kammer.
Auf diese Weise erfolgt ein Fördern des Fluids in die gewünschte Förderrichtung.
[0007] Eine Abwandlung des Prinzips insbesondere zur Förderung von Gasen ist in der Druckschrift
EP 2 306 018 A1 offenbart. Eine Piezoscheibe bildet zusammen mit einer Membran, an welcher sie befestigt
ist, eine Schwingplatte. An der Seite, welche der Piezoscheibe abgewandt ist, ist
eine Hohlkammer angeordnet. Diese weist eine zentrische Öffnung auf. Die aus Schwingplatte
und Hohlkammer bestehende Schwungeinheit ist elastisch in einem zur Seite der Piezoscheibe
offenen Außengehäuse gelagert, so dass die gesamte Schwungeinheit in Wölbungsrichtung
der Piezoscheibe schwingen kann, von der sie angetrieben wird. Das Außengehäuse weist,
ebenfalls zentrisch, eine Ausgangsöffnung auf. Zwischen der Schwungeinheit und der
Innenseite des Außengehäuses ist ein Luftspalt vorhanden. Als Eingangsöffnung dient
der Teil des Luftspalts, der in den Bereich führt, welcher die senkrecht zur Fläche
der Piezoscheibe verlaufenden Seitenwände der Hohlkammer umgibt.
[0008] Wird nun die Piezoscheibe, und mit ihr die gesamte Schwungeinheit, in Schwingungen
versetzt, die vorzugsweise die Resonanzfrequenz aufweisen, so wird in einer Ansaugphase
Gas durch die Eingangsöffnung und den sich daran anschließenden, vorstehend genannten
Bereich angesogen. Der hierzu nötige Unterdruck entwickelt sich im sich sukzessive
vergrößernden Bereich zwischen der zentrischen Öffnung der Hohlkammer und der Ausgangsöffnung.
In der anschließenden Ausbringphase verkleinert sich dieser Bereich wieder. Durch
geeignete Gestaltung des Luftspalts sowie der Größe der zentrischen Öffnung in Hohlkammer
und Außengehäuse werden die o.g. fluiddynamischen Effekte genutzt, und es kann eine
Vorzugsrichtung ausgebildet werden, in welche das Gas transportiert wird.
[0009] Nachteilig an der dargestellten Konstruktion ist die Tatsache, dass sich die Piezoscheibe
im nach Außen offenen Bereich des Außengehäuses befindet, und dass sie außerdem während
des Betriebes von Gas umströmt werden muss. Mechanische Beschädigungen, oder Beeinträchtigungen
durch Umgebungseinflüsse (Luftfeuchte, aggressive Gase, etc.) können so nicht ausgeschlossen
werden. Zudem befinden sich Ein- und Ausgangsöffnung an gegenüberliegenden Seiten
der Mikropumpe. In bestimmten Fällen kann dies nachteilig sein, beispielsweise dann,
wenn die Mikropumpe auf einer "fluidischen Leiterplatte" montiert werden soll, in
welcher fluidführende Kanäle vorhanden sind. Auch vergrößert der zwischen Schwungeinheit
und Innenseite des Außengehäuses vorhandene Luftspalt das Außengehäuse, bzw. verringert
den für die Schwungeinheit zur Verfügung stehenden Raum.
[0010] Eine Fortbildung dieser insbesondere für Gase vorgesehenen Mikropumpe ist aus der
Druckschrift
DE 10 2012 101 861 A1 bekannt. Demnach weist die Pumpe zur Verhinderung einer Beeinträchtigung durch beim
Betrieb mit dem Gas eingesogenen Staub oder Flüssigkeiten ein gasdurchlässiges, jedoch
flüssigkeitsundurchlässiges Gewebe über dem Ansaugbereich auf, welches vorzugsweise
schwingfähig ist. Allerdings verringert besagter Schutz auch die Förderleistung der
Mikropumpe, da nunmehr ein Teil der Leistung für den Transport des Gases durch das
einen gewissen Strömungswiderstand aufweisenden Gewebes benötigt wird.
[0011] Eine weitere, in Teilen mit der Mikropumpe mit Hohlkammer vergleichbare Lösung ist
aus der Druckschrift
EP 2 090 781 B1 bekannt. Hier befindet sich die Piezoscheibe ebenfalls an der Außenseite einer Hohlkammer
mit zentrischer Öffnung, welche jedoch nicht als Ganzes schwingen kann; lediglich
die als schwingende Membran ausgebildete Wand, an welcher die Piezoscheibe angebracht
ist, kann schwingen. Jenseits der dieser Wand gegenüberliegenden, die zentrische Öffnung
aufweisenden Wand ist in einem Abstand eine weitere Wand angeordnet, welche die zentrische
Ausgangsöffnung aufweist. Als Eingangsöffnung dient der Spalt zwischen den letztgenannten
Wänden. Wird die Membran in Schwingungen versetzt, ändert sich der Innendruck in der
Hohlkammer, der sich durch die zentrische Öffnung in den vorgenannten Spalt fortpflanzt.
Dort führt ein Unterdruck zu einem Ansaugen von Gas in den Spalt hinein, und ein anschließender
Überdruck zu einem Ausblasen des Gases, bevorzugt durch die Ausgangsöffnung hindurch.
[0012] US2016/010636 A1 zeigt eine weitere Mikropumpe nach dem Stand der Technik.
Aufgabe der Erfindung und Lösung
[0013] Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
bereitzustellen, welche bzw. welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Demnach soll eine erfindungsgemäße Mikropumpe für kompressible Fluide eine verbesserte
Unempfindlichkeit gegen mechanische und andere äußere Beeinträchtigungen aufweisen.
Sie soll zur mechanischen Verbindung mit einer Fläche geeignet sein, und außerdem
eine verbesserte Ausnutzung des Bauvolumens erlauben.
[0014] Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach
nebengeordnetem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweils
abhängigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung, sowie den Figuren zu entnehmen.
Beschreibung
[0015] Im Folgenden werden zunächst die erfindungsgemäße Mikropumpe und vorteilhafte Ausführungsformen
derselben beschrieben. Daran schließt sich eine Darstellung ihrer Verwendung an.
[0016] Die erfindungsgemäße Mikropumpe dient der Förderung von kompressiblen Fluiden wie
insbesondere Gasen.
[0017] Die Mikropumpe umfasst zwei Haupt-Einheiten, welche jedoch nicht unabhängig voneinander
betrachtet werden dürfen, sondern eng aufeinander abgestimmt sein müssen und so ein
gemeinsames Ganzes bilden, um den gewünschten Fluidtransport zu gewährleisten.
[0018] Die erste Haupt-Einheit wird nachfolgend als "Schwungeinheit" bezeichnet, da (im
idealisierten Fall) ausschließlich sie während des Betriebs in Bewegung ist. Die Schwungeinheit
umfasst einen scheibenförmigen, meist runden oder rechteckigen Piezoaktuator, der
typischerweise einen Durchmesser von wenigen (z.B. 1 - 5) Millimetern bis zu wenigen
(z.B. 1 - 4) Zentimetern hat, und der bei Ansteuerung, d.h. bei Anlegen einer geeigneten
Spannung, von einem typischerweise ebenen Ruhezustand in einen typischerweise gewölbten
Auslenkungszustand geht. Ggf. kann durch Anlegen einer entgegengesetzt gepolten Spannung
eine Wölbung in die entgegengesetzte Richtung erzeugt werden, was den nutzbaren Hub
entsprechend vergrößert.
[0019] Der Piezoaktuator ist an einer Innen- und/oder Außenseite einer Schwingmembran angeordnet.
Er ist mit dieser fest verbunden, so dass diese die vorstehend beschriebene Wölbung
mit durchführt. Es ist auch denkbar, Piezoaktuator und Schwingmembran einteilig auszuführen,
oder letztere sogar als Untereinheit des Piezoaktuators zu sehen. Die Innenseite ist
die Seite, welche in Richtung der weiter unten beschriebenen Gebläsekammer weist.
[0020] Der Innenseite der Schwingmembran gegenüber liegend ist eine Schwingplatte angeordnet.
Je nach Ausführungsform wird sich diese vorzugsweise auch im Betrieb bewegen. Die
Schwingplatte hat mindestens eine mittig angeordnete Gebläseöffnung. Weist diese mehrere
Gebläseöffnungen auf, befinden sie sich bevorzugt ebenfalls im mittigen Bereich.
[0021] Zwischen Schwingmembran und Schwingplatte ist eine umlaufende und im wesentlichen
gasdicht mit beiden verbundene Wandung angeordnet, so dass im Inneren der Schwungeinheit
eine Gebläsekammer gebildet ist. Die Schwungeinheit ist demnach innen hohl ausgestaltet,
und der Hohlraum, d.h. die Gebläsekammer, weist (mindestens) eine Öffnung auf, durch
welche das Fluid ein- und wieder ausströmen kann.
[0022] Die zweite Haupt-Einheit wird nachfolgend als "Gehäuse" bezeichnet. In diesem ist
die Schwungeinheit vollständig aufnehmbar, wobei ein die Schwungeinheit umgebender
Spalt vorhanden ist. Dieser ist nötig, da die Schwungeinheit im Gehäuse in Schwungrichtung
des Piezoaktuators mittels mindestens einer Aufhängung schwingend gelagert ist, wobei
klar ist, dass der Spalt so zu bemessen ist, dass im normalen Betrieb keine Kollision
zwischen Schwungeinheit und Gehäuse auftreten kann.
[0023] Die Aufhängung ist dazu vorgesehen, die Schwungeinheit von dem sie umgebenden Gehäuse
schwingungsmäßig zu entkoppeln. Auf diese Weise wird die Effizienz der Mikropumpe
gesteigert, da keine Energie durch ein (unerwünschtes) Bewegen (d.h. Mitschwingen)
des Gehäuses verloren geht.
[0024] Das Gehäuse weist mindestens eine Eingangs- oder Ansaugöffnung auf. Durch diese kann
Fluid in das Innere des Gehäuses einströmen.
[0025] Das Gehäuse weist (mindestens) eine Ausgangsöffnung auf, die ebenfalls mittig angeordnet
ist, und somit der Gebläseöffnung gegenüberliegt. Zwischen beiden Öffnungen ist ein
Spalt vorhanden, der mindestens so groß ist, dass im normalen Betrieb keine Kollision
zwischen Schwungeinheit und Gehäuse auftreten kann.
[0026] Erfindungsgemäß bildet das Gehäuse einen geschlossen, auch den Piezoaktuator abdeckenden
und ihn so vor Umgebungseinflüssen schützenden Raum. Insbesondere sind auch die nach
Außen weisende Seite der Schwingmembran, und mit ihr der Piezoaktuator, durch das
Gehäuse abgedeckt.
[0027] Erfindungsgemäß ist ferner die Ansaugöffnung radial (und somit senkrecht zur Schwingrichtung
des Piezoaktuators), oder an einer der Schwungeinheit gegenüberliegenden Unterseite
angeordnet. Sie weist einen Ansaugkanal auf, der in eine zwischen Schwingplatte und
Gehäuseinnenseite liegende "Pumpkammer" führt.
[0028] Bei schwingendem Betrieb des Piezoaktuators ist die Schwungeinheit relativ zum Gehäuse
in Schwingungen versetzbar, wodurch das kompressible Fluid durch die Ansaugöffnung
ansaugbar, und durch die Ausgangsöffnung ausgebbar ist.
[0029] Die Erfindung vermeidet somit die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile.
Da der Piezoaktuator vollständig vom Gehäuse umgeben ist, schützt ihn dieses vor unerwünschten
mechanischen Beeinträchtigungen und Umgebungseinflüssen. Der Schutz ist jedoch nur
aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion möglich, da hier das Fluid nicht durch
eine Ansaugöffnung strömt, welche am Piezoaktuator vorbeiführt, wie es teilweise im
Stand der Technik praktiziert wird. Da die Ansaugöffnung nicht gegenüber, sondern
seitlich von, oder auf derselben Seite wie die Ausgangsöffnung liegt, kann die erfindungsgemäße
Mikropumpe auch auf einer Platte montiert werden, ohne eine der Öffnungen zu verschließen,
bzw. ohne das eine oder gar mehrere entsprechende Bohrungen für die Öffnungen in der
Platte notwendig wären. Schließlich nutzt die erfindungsgemäße Mikropumpe den ihr
zur Verfügung stehenden Bauraum optimal, da der seitlich (im Bereich der Wandung)
vorhandene Spalt lediglich so groß sein muss, dass die Schwingbewegung des Schwungkörpers
nicht behindert wird; da die Bewegung parallel zur (seitlichen) Innenwand des Gehäuses
verläuft, reicht ein kleinster Spalt, beispielsweise von 10 - 1000 µm, aus. Demgegenüber
muss der Luftspalt nach den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen ausreichend
groß für den Gastransport sein, was zu einem signifikant größeren Abstand und somit,
bei vergleichbarer Förderleistung, einem größeren Gehäuse führt.
[0030] Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben.
[0031] Nach einer Ausführungsform weist das Gehäuse einen Gehäusekörper und einen Gehäusedeckel
auf. Der Gehäusekörper hat dann eine topfartige Form mit Boden und umlaufenden Wandungen.
[0032] Nach einer Variante dieser Ausführungsform ist der Gehäusekörper dazu eingerichtet,
alle beweglichen Komponenten einschließlich der zur Schwingung benötigten Spaltmaße
aufzunehmen. Im Ergebnis erlaubt dies die Nutzung eines sehr flachen Gehäusedeckels.
Zudem können alle beweglichen Komponenten bei der Herstellung nacheinander in den
Gehäusekörper eingelegt und das Gehäuse schließlich mit dem Gehäusedeckel verschlossen
werden. Der Deckel kann auch einfach, d.h. ohne Vertiefungen, geformt sein.
[0033] Nach einer anderen Variante dieser Ausführungsform sind zumindest Teile der beweglichen
Komponenten in einer innenseitigen Vertiefung des Gehäusedeckels angeordnet, oder
sie bewegen sich zumindest im Betrieb schwingend in diese hinein und wieder aus ihr
heraus. Das bedeutet, dass der Gehäusekörper flacher ausfallen kann, da auch der Deckel
Platz zur Aufnahme bestimmter Komponenten bereitstellt. Die Herstellung in etwa gleichdicker
Gehäuseteile kann insbesondere bei Spritzgussteilen, oder bei der zeitgleichen Herstellung
beider Teile mittels 3D-Druck vorteilhaft sein.
[0034] Nach einer Ausführungsform der Schwungeinheit sind Schwingplatte und Wandung integriert
gefertigt. Beide Komponenten zusammen weisen somit im Zusammenbau eine topfartige
Form auf, auf welche dann die Schwingmembran gewissermaßen als "Deckel" aufgesetzt
wird, um die weitgehend geschlossene Gebläsekammer bereitzustellen.
[0035] Selbst eine Integration auch der Schwingmembran ist möglich, beispielsweise mittels
der Verwendung von 3D-Druck.
[0036] Nach einer anderen Ausführungsform der Schwungeinheit sind Schwingplatte und Wandung
als separate Komponenten gefertigt. Die Schwingplatte kann dann insbesondere als flacher,
scheibenförmiger Körper bereitgestellt sein, auf welchen ein Ring bestimmter Dicke
aufgebracht ist. Der Raum, welchen der Ring umschließt, definiert dann die Gebläsekammer.
Auf diese Weise sind unterschiedlich hohe Gebläsekammern leicht herstellbar, da jeweils
nur ein unterschiedlich dicker Ring einzusetzen ist; die Schwingplatte kann unverändert
bleiben.
[0037] Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Piezoaktuator gasdicht zur Pumpkammer
angeordnet. Das bedeutet, dass der Piezoaktuator nicht mehr mit dem zu fördernden
Fluid in Kontakt kommt, da der Raum, in dem sich dieser befindet, abgeschossen ist.
Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass die Aufhängung umlaufend durchgehend
ausgestaltet ist, oder eine zusätzliche dünne, die Schwingung nicht behindernde Schutzmembran
vorhanden ist. Somit ist der Spalt zwischen Wandung der Schwungeinheit und Innenwand
des Gehäuses umlaufend unterbrochen; lediglich das Teilvolumen des Gehäuseinneren,
in welchem sich der Piezoaktuator nicht befindet (Pumpkammer), kommt in Kontakt mit
dem Fluid.
[0038] Es sei angemerkt, dass auch eine Konstruktion mit nichtgetrennten Teilvolumen bereits
zu einer verbesserten Trennung von Piezoaktuator und zu förderndem Fluid führt, da
letzteres nicht laufend an ersterem vorbeigeführt wird, sondern bestenfalls in geringen
Mengen in den entsprechenden Halbraum eindringt, ohne ständig ausgetauscht zu werden.
[0039] Vorzugsweise hat der Piezoaktuator einen Durchmesser von 5 bis 50 mm, und bevorzugt
von 8 bis 20 mm, und besonders bevorzugt von 10 bis 15 mm.
[0040] Der Spalt zwischen der Wandung und der Innenseite des Gehäuses ist vorzugsweise kleiner
als 0,01 bis 1 mm, und besonders bevorzugt kleiner als 0,5 mm.
[0041] Die Mikropumpe weist, abzüglich ggf. vorhandener Stutzen etc., bevorzugt eine Gesamthöhe
von 3 bis 10 mm auf; besonders bevorzugt ist sie kleiner als 8 mm.
[0042] Nach einer weiteren Ausführungsform liegt der Durchmesser der Gebläseöffnung zwischen
3,0 und 0,1 mm, und bevorzugt zwischen 2,0 und 0,3 mm, und besonders bevorzugt zwischen
0,5 mm und 0,7 mm.
[0043] Der Durchmesser der Ansaugöffnung(en) liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 10,0 mm,
und bevorzugt zwischen 0,2 und 5,0 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und
2,5 mm.
[0044] Der Durchmesser der Ausgangsöffnung(en) liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 10,0
mm, und bevorzugt zwischen 0,25 und 5,0 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,7 und
0,9 mm.
[0045] Je nach Anzahl der Öffnungen gilt dies für jede Öffnung einzeln, oder für die Summe
der Querschnitte der jeweiligen Öffnungen.
[0046] Nachfolgend wird nunmehr die Darstellung der Verwendung der erfindungsgemäßen Mikropumpe
gegeben.
[0047] Demnach dient das Verfahren dem Fördern eines kompressiblen Fluids wie insbesondere
eines Gases unter Verwendung einer Mikropumpe gemäß vorstehender Definition; zur Vermeidung
von Wiederholungen wird auf die entsprechenden obenstehenden Passagen verwiesen.
[0048] In einer Ansaugphase wird der Piezoaktuator mit einer geeigneten Spannung derart
angesteuert, das er sich entgegen der Richtung der Gebläseöffnung wölbt. Dadurch bildet
sich in der Gebläsekammer ein Unterdruck, welcher sich durch die o.g. Gebläseöffnung
auch in die Pumpkammer fortpflanzt, wodurch durch die Ansaugöffnung Fluid angesogen
wird.
[0049] In einer anschließenden Ausgabephase wird der Piezoaktuator hingegen derart angesteuert,
dass er sich nunmehr in Richtung der Gebläseöffnung wölbt. Alternativ erfolgt keine
(aktive) Ansteuerung, so dass der Piezoaktuator in eine typischerweise ebene Ruheposition
(zurück)geht. Dies führt jeweils dazu, dass sich der Unterdruck in der Gebläsekammer
zurückbildet oder gar, gemessen am Umgebungsdruck, ein Überdruck erzeugt wird, welcher
sich ebenfalls durch besagte Gebläseöffnung in die Pumpkammer fortpflanzt, wodurch,
unter Ausnutzung oben beschriebener fluiddynamischer Effekte, durch die Ausgangsöffnung
Fluid ausgegeben wird.
[0050] Durch das rhythmische Bewegen des Piezoaktuators wird auch die gesamte Schwungeinheit
in Schwingungen versetzt.
[0051] Die Vorzugsrichtung, also das Einsaugen durch die Ansaugöffnung, und das Ausgeben
durch die Ausgangsöffnung, wird demnach durch die besondere Bauart der Mikropumpe,
insbesondere durch das Vorhandensein der Gebläsekammer, der Gebläseöffnung, der Schwingbewegung
der Schwungeinheit in Relation zum sie umgebenden Gehäuse, sowie die Anordnung der
Ansaug- und der Ausgangsöffnung erreicht.
[0052] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es, unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Mikropumpe, einen verbesserten Schutz des Piezoaktuators vor
unerwünschten äußeren Einflüssen erlaubt, da das Fluid nur außerhalb des den Piezoaktuator
beinhaltenden Halbraums gefördert wird. Die Aufhängung teilt das Innere des Gehäuses
in zwei Halbräume; ein Halbraum beinhaltet den Piezoaktuator, in den anderen Halbraum
münden Ansaug- und Ausgangsöffnung(en), und nur dieser wird von dem geförderten Fluid
aktiv durchströmt.
[0053] Nach einer bevorzugten Ausführungsform schwingt auch die Schwingplatte jeweils in
Bewegungsrichtung des Piezoaktuators, d.h., beide Platten bewegen sich in etwa jeweils
in gleicher Richtung. Auf diese Weise ist eine verbesserte Erzeugung von Unter- bzw.
Überdruck in der Pumpkammer erreichbar.
[0054] Nach einer anderen, bevorzugten Ausführungsform schwingt die Schwingplatte ebenfalls,
jedoch jeweils entgegen der Bewegungsrichtung des Piezoaktuators, d.h., beide Platten
bewegen sich zwar mit gleicher Frequenz, aber gerade in entgegengesetzter Richtung
zueinander. Auf diese Weise bilden die Schwingmembran und die Schwingplatte zusammen
mit der Wandung eine Art Blasebalg, welcher bei jedem Schwingzyklus zwischen einem
minimalen und maximalen Volumen der Gebläsekammer wechselt. Dies führt zu einem besonders
starken Ein- und Ausströmen des Fluids in die bzw. aus der Gebläsekammer.
Figurenbeschreibung
[0055] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt
- Figur 1
- eine Explosionsansicht der wichtigsten Komponenten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Mikropumpe;
- Figur 2
- eine Schnittansicht durch den Zusammenbau dieser Ausführungsform;
- Figur 3
- einen schematischen Querschnitt durch diese Ausführungsform zur Verdeutlichung der
Fluidpfade;
- Figur 4
- einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform mit axialer Ansaugöffnung;
- Figur 5
- eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe;
- Figur 6
- eine Schnittansicht durch den Zusammenbau dieser Ausführungsform;
- Figur 7
- eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe;
- Figur 8
- eine Schnittansicht durch den Zusammenbau dieser Ausführungsform.
[0056] In der
Figur 1 ist eine Explosionsansicht der wichtigsten Komponenten einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Mikropumpe dargestellt.
[0057] Demnach umfasst die Mikropumpe zwei Haupt-Einheiten. Die erste Haupt-Einheit die
Schwungeinheit 10.
[0058] Die Schwungeinheit 10 umfasst einen scheibenförmigen Piezoaktuator 11, welcher an
einer (im Bild nach oben weisenden) Außenseite einer Schwingmembran 12 angeordnet
ist. Als Wandung für die Gebläsekammer 13 ist ein Ring 14 definierter Dicke vorhanden.
Dieser ist auf der Schwingplatte 15, welcher der Innenseite der Schwingmembran 12
gegenüber liegt, angeordnet. In der Schwingplatte 15 befindet sich eine mittig angeordnete
Gebläseöffnung 16. Nach dieser Ausführungsform liegen Schwingplatte 15 und Wandung
(Ring 14) als separate Bauteile vor.
[0059] Seitlich der Schwingplatte 15 sind symmetrisch vier Aufhängungen 17 angeordnet (nur
eine mit Bezugszeichen versehen). Mittels dieser kann die übrige Schwungeinheit 10
zumindest, und bevorzugt nur, in (im Bild) vertikaler Richtung schwingen. Die distalen
Enden der Aufhängungen 17 sind in entsprechend geformte Aufnahmen 22 des Gehäusekörpers
21 einlegbar (ebenfalls nur eine mit Bezugszeichen versehen).
[0060] Die zweite Haupt-Einheit ist das Gehäuse 20.
[0061] Der Gehäusekörper 21 umfasst eine Vertiefung 23, in welcher die Komponenten der Schwungeinheit
10 zumindest teilweise aufnehmbar sind. Zwischen Schwungeinheit 10 und Innenseite
des Gehäuses 20 ist demnach ein Spalt S (vgl. z.B. nächste und übernächste Figur)
vorhanden, der die benötigte Bewegungsfreiheit der Schwungeinheit 10 sicherstellt.
Im Gehäusekörper 21 sind vorliegend vier Ansaugöffnungen 24 vorhanden (nur eine mit
Bezugszeichen versehen). Diese verlaufen vorliegend zunächst radial zur HauptBewegungsrichtung
der Schwungeinheit 10, die im Bild in vertikaler Richtung verläuft. Sie münden nach
einem 90-Grad-Knick (nicht sichtbar, vgl. nächste Figur) in die Pumpkammer 26. Von
dieser geht mittig eine Ausgangsöffnung 25 ab, die der Gebläseöffnung 16 gegenüberliegt.
[0062] Das Gehäuse 20 umfasst außerdem einen Gehäusedeckel 27, der den Innenraum, umfassend
Pumpkammer 26 und Halbraum H, des Gehäuses 20 abschließt. Vorliegend ist der Gehäusedeckel
27 als separate Komponente vorgesehen, welche gasdicht mit dem Gehäusekörper 21 verbunden
wird. In der gezeigten Ausführungsform weist auch der Gehäusedeckel 27 eine Vertiefung
auf (ohne Bezugszeichen), in welcher die Komponenten der Schwungeinheit 10 ebenfalls
zumindest teilweise aufnehmbar sind.
[0063] In der
Figur 2, die eine Schnittansicht durch den Zusammenbau dieser Ausführungsform zeigt, ist erkennbar,
dass das Gehäuse 20 einen geschlossenen, auch den Piezoaktuator 11 abdeckenden und
ihn so vor Umgebungseinflüssen schützenden Raum bildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
sind nur einige der Bezugszeichen eingezeichnet.
[0064] Erkennbar ist auch der die Schwungeinheit 10 umgebende Spalt S, sowie die Führung
der Ansaugöffnungen 24, welche radial in das Gehäuse hineinführen und, nach einer
90-Grad-Kurve, senkrecht in die Pumpkammer 26 einmünden.
[0065] Wird die dargestellte Ausführungsform in umgedrehter Lage auf einer Platte montiert,
so wird keine der Öffnungen durch diese Platte verdeckt oder verschlossen.
[0066] Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform weist der Gehäusekörper nur eine einzige,
vorzugsweise umlaufende Ansaugöffnung auf. Die Ansaugöffnung verläuft dann parallel
zum Boden der Pumpkammer unterhalb derselben, und weist mindestens eine, vorzugsweise
jedoch mehrere Mündungen in die Pumpkammer auf. Auf diese Weise ist der Fluidwiderstand
beim Einströmen besonders gering.
[0067] Die
Figur 3 schließlich deutet die Strömungspfade des Fluids bei Betrieb der Mikropumpe an. Auch
hier sind nur einige der Bezugszeichen eingezeichnet. Nach dieser Ausführungsform
sind Schwingplatte 15 und Wandung integriert gefertigt. Der Piezoaktuator 11 ist gasdicht
zur Pumpkammer 26 angeordnet. In einer Ansaugphase bewegt sich die Schwungeinheit
10 in Richtung des Pfeils 31. Mithin wird im unteren Halbraum, der die Pumpkammer
26 bildet, ein Unterdruck erzeugt. Dieser führt dazu, dass Fluid (nicht dargestellt)
in Richtung der Pfeile 32 durch die Ansaugöffnungen 24 in die Pumpkammer 26 einströmt.
[0068] In einer Ausgabehase hingegen bewegt sich die Schwungeinheit 10 entgegen der Richtung
des Pfeils 31. Es kommt zu einem Druckanstieg in der Pumpkammer 26, der zu einem Ausströmen
des Fluids durch die Ausgangsöffnung 25 führt.
[0069] Wie erkennbar, wird das Fluid jederzeit außerhalb des den Piezoaktuator 11 beinhaltenden
oberen Halbraums H gefördert, der vorliegend oberhalb der Schwingplatte 15 liegt.
Selbst, wenn die Aufhängung 17 unterbrochen ausgestaltet ist, bewegt sich das Fluid
im Halbraum H nur wenig hin und her, wird also nicht ausgetauscht und "fließt" demnach
auch nicht, was zu einer Reduktion möglicher Beeinträchtigungen des Piezoaktuators
durch das Fluid führt.
[0070] Die
Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform mit axialer Ansaugöffnung.
Die meisten Bezugszeichen wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen. Die
gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 darin, dass
die Ansaugöffnung 24 nicht radial verläuft, sondern sich in axialer Richtung erstreckt.
Sie verläuft demnach in etwa parallel zur Ausgangsöffnung 25, und befindet sich an
einer der Schwungeinheit 10 gegenüberliegenden Unterseite. Die Längen beider Öffnungen
24, 25 können gleich, aber auch, wie gezeigt, unterschiedlich sein. Die Ansaugöffnung
24 kann mehrteilig sein, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Sie kann auch als Ringöffnung
ausgestaltet sein.
[0071] Die
Figur 5 zeigt eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Mikropumpe. Auch hier wurden, wie in den folgenden Figuren ebenfalls, die meisten
Bezugszeichen aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen. Die
Figur 6 zeigt die Ausführungsform der Fig. 5 in einer Schnittansicht. Im Unterschied zur
Ausführungsform der Fig. 1 und 2 weist eine Mikropumpe nach dieser Ausführungsform
einen Gehäusekörper 21 auf, welcher dazu eingerichtet ist, alle beweglichen Komponenten
einschließlich der zur Schwingung benötigten Spaltmaße aufzunehmen. Der Gehäusedeckel
27 ist im wesentlichen eben ausgestaltet und weist insbesondere auf der Innenseite
keine Vertiefungen für die innenliegenden Komponenten (Schwungeinheit 10) auf.
[0072] In Fig. 5 erkennbar ist außerdem ein elektrischer Anschluss 11B für den Piezoaktuator
11, welcher nach dem Zusammenbau des Gehäuses 10 aus diesem herausragt (Fig. 6).
[0073] Figur 7 und
Figur 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Mikropumpe. Nach dieser ist das Gehäuse 20
zweiteilig ausgestaltet. Es umfasst ein Unterteil 21A und ein Oberteil 21B, neide
Teile können z.B. mittels Klebens oder Schweißens miteinander verbunden werden. Bevorzugt
erfolgt die Verbindung im Zuge der Verbindung der übrigen Gehäusekomponenten wie insbesondere
des Deckels 27. Ein zweiteiliges Gehäuseunterteil 21 weist den Vorteil auf, dass die
Ansaugöffnungen 24 mit den entsprechenden Kanälen (nur eine mit Bezugszeichen versehen)
fluidisch günstiger geformt sein können (vgl. dazu die Kanäle der Fig. 1 und 2, insbesondere
die 90-Grad-Kurve).
[0074] Die Ausführungsform der Fig. 7 und 8 zeigt außerdem einen zum Einstecken in einen
Schlauch vorbereitete Stutzen der Ausgangsöffnung 25.
Bezugszeichenliste
[0075]
- 10
- Schwungeinheit
- 11
- Piezoaktuator
- 11B
- elektrischer Anschluss
- 12
- Schwingmembran
- 13
- Gebläsekammer
- 14
- Ring
- 15
- Schwingplatte
- 16
- Gebläseöffnung
- 17
- Aufhängung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Gehäusekörper
- 21A
- Unterteil
- 21B
- Oberteil
- 22
- Aufnahme
- 23
- Vertiefung
- 24
- Ansaugöffnung
- 25
- Ausgangsöffnung
- 26
- Pumpkammer
- 27
- Gehäusedeckel
- 31,32
- Pfeil
- S
- Spalt
- H
- Raum, Halbraum
1. Mikropumpe für kompressible Fluide, umfassend:
- eine von einem Spalt (S) umgebene Schwungeinheit (10), diese umfassend einen scheibenförmigen
Piezoaktuator (11), welcher an einer Schwingmembran (12) angeordnet ist, sowie eine
einer Innenseite der Schwingmembran (12) gegenüber liegend angeordnete Schwingplatte
(15) mit einer mittig angeordneten Gebläseöffnung (16), sowie eine zwischen Schwingmembran
(12) und Schwingplatte (15) angeordnete, umlaufende Wandung, so dass eine Gebläsekammer
(13) gebildet ist;
- ein Gehäuse (20), im welchem die Schwungeinheit (10) vollständig aufnehmbar, und
in welchem sie mittels mindestens einer Aufhängung (17) schwingend gelagert ist, und
welches eine Ausgangsöffnung (25) aufweist , die der Gebläseöffnung (16) gegenüberliegt;
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20)
- einen geschlossen, auch den Piezoaktuator (11) abdeckenden und ihn so vor Umgebungseinflüssen
schützenden Halbraum (H) bildet, und
- mindestens eine radial, oder an einer der Schwungeinheit (10) gegenüberliegenden
Unterseite angeordnete Ansaugöffnung (24) mit einem Ansaugkanal aufweist, der in eine
zwischen Schwingplatte (15) und Gehäuseinnenseite liegende, vom Ansaugkanal verschiedene
Pumpkammer (26) führt,
so dass bei schwingendem Betrieb des Piezoaktuators (11) die Schwungeinheit (10) relativ
zum Gehäuse (20) in Schwingungen versetzbar ist, wodurch das kompressible Fluid durch
die Ansaugöffnung (24) ansaugbar, und durch die Ausgangsöffnung (25) ausgebbar ist,
wobei das Fluid außerhalb des den Piezoaktuator (11) beinhaltenden Halbraums (H) gefördert
wird.
2. Mikropumpe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (20) einen Gehäusekörper (21) und einen
Gehäusedeckel (27) aufweist, und der Gehäusekörper (21) dazu eingerichtet ist, alle
beweglichen Komponenten einschließlich der zur Schwingung benötigten Spaltmaße aufzunehmen.
3. Mikropumpe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (20) einen Gehäusekörper (21) und einen
Gehäusedeckel (27) aufweist, und zumindest Teile der beweglichen Komponenten in einer
innenseitigen Vertiefung des Gehäusedeckels (27) angeordnet sind.
4. Mikropumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Schwingplatte (15) und Wandung
integriert gefertigt sind.
5. Mikropumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Schwingplatte (15) und Wandung
als separate Komponenten gefertigt sind.
6. Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezoaktuator (11) gasdicht
zur Pumpkammer (26) angeordnet ist.
7. Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Piezoaktuator (11) einen
Durchmesser von 5 bis 50 mm, und/oder ein Spalt (S) zwischen der Wandung und der Innenseite
des Gehäuses (20) kleiner als 0,01 bis 1 mm, und die Mikropumpe eine Gesamthöhe von
3 bis 10 mm aufweist.
8. Mikropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser der Gebläseöffnung
(16) zwischen 0,5 mm und 0,7 mm, und der Durchmesser der Ansaugöffnung(en) (24) zwischen
0,5 mm und 2,5 mm, und der Durchmesser der Ausgangsöffnung (en) (25) zwischen 0,7
und 0,9 mm beträgt.
9. Verfahren zum Fördern eines kompressiblem Fluids unter Verwendung einer Mikropumpe
gemäß Definition in einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- in einer Ansaugphase der Piezoaktuator (11) derart angesteuert wird, das er sich
entgegen der Richtung der Gebläseöffnung (16) wölbt, wodurch sich in der Gebläsekammer
(13) ein Unterdruck bildet, welcher sich durch besagte Gebläseöffnung (16) in die
Pumpkammer (26) fortpflanzt, wodurch durch die Ansaugöffnung (24) mit dem Ansaugkanal
Fluid angesogen wird, und
- in einer Ausgabehase der Piezoaktuator (11) derart angesteuert wird, das er sich
in Richtung der Gebläseöffnung (16) wölbt oder in eine ebene Ruheposition geht, wodurch
sich der Unterdruck in der Gebläsekammer (13) zurückbildet oder ein Überdruck erzeugt
wird, welcher sich ebenfalls durch besagte Gebläseöffnung (16) in die Pumpkammer (26)
fortpflanzt, wodurch durch die Ausgangsöffnung (25) Fluid ausgegeben wird,
so dass die Schwungeinheit (10) in Schwingungen versetzt wird, wobei das Fluid außerhalb
des den Piezoaktuator (11) beinhaltenden Halbraums (H) gefördert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei auch die Schwingplatte (15) jeweils in Bewegungsrichtung
des Piezoaktuators (11) schwingt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schwingplatte (15) entgegen der Bewegungsrichtung
des Piezoaktuators (11) schwingt.
1. Micropump for compressible fluids, comprising:
- a vibration unit (10) surrounded by a gap (S) comprising a disk-shaped piezo actuator
(11) disposed on a vibration diaphragm (12), and a vibration plate (15) disposed opposite
to an inner side of the vibration diaphragm (12) and having a centrally disposed blower
opening (16), as well as a circumferential wall disposed between the vibration diaphragm
(12) and the vibration plate (15) so as to form a blower chamber (13);
- a housing (20) in which the vibration unit (10) can be completely accommodated and
in which it is oscillatingly mounted by means of at least one suspension (17), and
which has a suction opening (24), as well as an output opening (25) which lies opposite
the blower opening (16);
characterized in that the housing (20)
- forms a closed half-space (H) which also covers the piezo actuator (11) and thus
protects it from environmental influences, and
- has at least one suction opening (24) arranged radially, or on an underside opposite
the vibration unit (10), with a suction channel which leads into a pump chamber (26)
located between the vibration plate (15) and the inside of the housing, being different
from the suction channel,
so that during oscillating operation of the piezo actuator (11) the vibration unit
(10) can be set into oscillation relative to the housing (20), whereby the compressible
fluid can be sucked in through the suction opening (24) and discharged through the
output opening (25), wherein the fluid is conveyed outside of the half-space (H) containing
the piezo actuator (11).
2. The micropump of claim 1, wherein the housing (20) comprises a housing body (21) and
a housing cover (27), and the housing body (21) is adapted to receive all moving components
including gaps required for vibration.
3. The micropump of claim 1, wherein the housing (20) comprises a housing body (21) and
a housing cover (27), and at least portions of the movable components are disposed
in an interior recess of the housing cover (27).
4. Micropump according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration plate (15)
and wall are manufactured integrally.
5. Micropump according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration plate (15)
and the wall are manufactured as separate components.
6. Micropump according to any one of the preceding claims, wherein the piezo actuator
(11) is arranged in a gas-tight manner with respect to the pump chamber (26).
7. A micropump according to any one of the preceding claims, wherein the piezo actuator
(11) has a diameter of 5 to 50 mm, and/or a gap (S) between the wall and the inside
of the housing (20) is smaller than 0.01 to 1 mm, and the micropump has a total height
of 3 to 10 mm.
8. Micropump according to any one of the preceding claims, wherein the diameter of the
blower opening (16) is between 0.5 mm and 0.7 mm, and the diameter of the suction
opening (s) (24) is between 0.5 mm and 2.5 mm, and the diameter of the outlet opening(s)
(25) is between 0.7 and 0.9 mm.
9. A method of delivering a compressible fluid using a micropump as defined in any of
the preceding claims, wherein
- in a suction phase, the piezo actuator (11) is controlled in such a way that it
curves against the direction of the blower opening (16), whereby a negative pressure
is formed in the blower chamber (13) which is propagated through said blower opening
(16) into the pump chamber (26), whereby fluid is drawn in through the suction opening
(24) with the suction channel, and
- in an output phase, the piezo actuator (11) is controlled in such a way that it
curves in the direction of the blower opening (16) or goes into a flat rest position,
whereby the negative pressure in the blower chamber (13) is reduced or an overpressure
is generated, which also propagates through said blower opening (16) into the pump
chamber (26), whereby fluid is emitted through the output opening (25),
so that the vibration unit (10) is caused to oscillate, the fluid being conveyed outside
the half-space (H) containing the piezo actuator (11).
10. The method of claim 9, wherein the vibration plate (15) also oscillates in the direction
of movement of the piezo actuator (11) .
11. The method of claim 9, wherein the vibration plate (15) oscillates in opposition to
the direction of motion of the piezo actuator (11).
1. Micropompe pour des fluides compressibles, comprenant :
- une unité vibrante (10) entourée d'un espace (S), cette unité comprenant un actionneur
piézoélectrique en forme de disque (11) disposé sur un diaphragme vibrant (12), ainsi
qu'une plaque vibrante (15) disposée à l'opposé d'une face intérieure du diaphragme
vibrant (12) et comportant un orifice de soufflage (16) disposé au centre, ainsi qu'une
paroi circonférentielle disposée entre le diaphragme vibrant (12) et la plaque vibrante
(15), de telle sorte qu'une chambre de soufflage (13) est formée ;
- un boîtier (20), dans lequel l'unité vibrante(10) peut être entièrement reçue, et
dans lequel elle est montée de manière vibrante au moyen d'au moins une suspension
(17), et qui comporte un orifice de sortie (25) qui est opposé à l'orifice de soufflage
(16) ;
caractérisée en ce que le boîtier (20)
- forme un demi-espace clos (H), recouvrant également l'actionneur piézoélectrique
(11) et le protégeant ainsi des influences de l'environnement, et
- comporte au moins un orifice d'aspiration (24) disposé radialement ou sur une face
intérieure opposée à l'unité vibrante (10), ayant un canal d'aspiration qui mène à
une chambre de pompage (26) différente du canal d'aspiration, située entre la plaque
vibrante (15) et la face intérieure du boîtier,
de telle sorte que lorsque l'actionneur piézoélectrique (11) fonctionne de manière
vibrante, l'unité vibrante (10) peut être amenée à vibrer par rapport au boîtier (20),
en sorte que le fluide compressible peut être aspiré à travers l'orifice d'aspiration
(24) et être évacué à travers l'orifice de sortie (25), dans lequel le fluide est
acheminé à l'extérieur du demi-espace (H) contenant l'actionneur piézoélectrique (11).
2. Micropompe selon la revendication 1, dans laquelle le boîtier (20) comporte un corps
de boîtier (21) et un couvercle de boîtier (27), et le corps de boîtier (21) est conçu
pour recevoir tous les composants en mouvement, y compris les interstices nécessaires
à la vibration.
3. Micropompe selon la revendication 1, dans laquelle le boîtier (20) comporte un corps
de boîtier (21) et un couvercle de boîtier (27), et au moins des parties des composants
en mouvement sont disposées dans un évidement intérieur du couvercle de boîtier (27).
4. Micropompe selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la plaque vibrante
(15) et la paroi sont fabriquées d'un seul tenant.
5. Micropompe selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la plaque vibrante
(15) et la paroi sont fabriquées comme des composants séparés.
6. Micropompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'actionneur
piézoélectrique (11) est agencé de manière étanche au gaz par rapport à la chambre
de pompage (26) .
7. Micropompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'actionneur
piézoélectrique (11) a un diamètre de 5 à 50 mm, et/ou un espace (S) entre la paroi
et la face intérieure du boîtier (20) est inférieur à 0,01 à 1 mm, et la micropompe
a une hauteur totale de 3 à 10 mm.
8. Micropompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le diamètre de
l'orifice de soufflage (16) est compris entre 0,5 mm et 0,7 mm, et le diamètre de
l'orifice ou des orifices d'aspiration (24) est compris entre 0,5 mm et 2,5 mm, et
le diamètre de l'orifice ou des orifices de sortie (25) est compris entre 0,7 mm et
0,9 mm.
9. Procédé pour acheminer un fluide compressible en utilisant une micropompe telle que
définie dans l'une des revendications précédentes, dans lequel
- lors d'une phase d'aspiration, l'actionneur piézoélectrique (11) est commandé de
telle sorte qu'il se bombe en opposition à la direction de l'orifice de soufflage
(16), en sorte qu'une dépression est formée dans la chambre de soufflage (13), laquelle
dépression se propage à travers l'orifice de soufflage (16) dans la chambre de pompage
(26), moyennant quoi du fluide est aspiré à travers l'orifice d'aspiration (24) avec
le canal d'aspiration, et
- lors d'une phase de sortie, l'actionneur piézoélectrique (11) est commandé de telle
sorte qu'il se bombe en direction de l'orifice de soufflage (16) ou prend une position
de repos à plat, en sorte que la dépression dans la chambre de soufflage (16) diminue
ou une surpression est générée, laquelle se propage également à travers ledit orifice
de soufflage (16) dans la chambre de pompage (16), moyennant quoi du fluide est délivré
à travers l'orifice de sortie (25),
de telle sorte que l'unité vibrante (10) est amenée à vibrer, le fluide étant acheminé
à l'extérieur du demi-espace (H) contenant l'actionneur piézoélectrique (11).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la plaque vibrante (15) vibre également
respectivement dans une direction de mouvement de l'actionneur piézoélectrique (11).
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la plaque vibrante (15) vibre en opposition
à la direction de mouvement de l'actionneur piézoélectrique (11).