使用盤泵系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)減壓并測(cè)量流量的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】多種盤泵系統(tǒng)和方法涉及以下一種盤泵系統(tǒng)，該盤泵系統(tǒng)包括一個(gè)具有第一致動(dòng)器的第一盤泵以及一個(gè)具有第二致動(dòng)器的第二盤泵。這些系統(tǒng)和方法利用傳感器來(lái)測(cè)量這些致動(dòng)器的位移并且利用一個(gè)處理器來(lái)根據(jù)這些致動(dòng)器的所測(cè)量位移而確定跨過(guò)每個(gè)致動(dòng)器的壓差。這些盤泵通過(guò)一個(gè)已知限制裝置流體性相聯(lián)接，并且該處理器基于所確定的跨過(guò)每個(gè)致動(dòng)器的壓差以及該已知限制裝置的特性來(lái)確定該盤泵系統(tǒng)的流速。
【專利說(shuō)明】使用盤泵系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)減壓并測(cè)量流量的系統(tǒng)和方法
[0001] 本發(fā)明根據(jù)35 USC § 119(e)要求洛克（Locke)等人在2012年2月29日提交 的題為"使用盤泵系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)減壓并測(cè)量流速的系統(tǒng)和方法（Systems and Methods for Supplying Reduced Pressure and Measuring Flow using a Disc Pump System)，'的美國(guó) 臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/604, 927的提交的權(quán)益，出于所有目的將該文獻(xiàn)通過(guò)引用結(jié)合在此。 發(fā)明背景 1. 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例總體上涉及用于泵送流體的盤泵系統(tǒng)、并且更具體地涉及 具有通過(guò)已知的限制裝置流體性相聯(lián)接的兩個(gè)或更多個(gè)泵的一種盤泵系統(tǒng)。這些說(shuō)明性實(shí) 施例涉及以下一種盤泵系統(tǒng)，該盤泵系統(tǒng)測(cè)量該已知限制裝置每端處的壓力以確定由該盤 泵系統(tǒng)所泵送的流體流速。 2. 相關(guān)技術(shù)說(shuō)明
[0003] 密閉空腔中高幅壓力振蕩的產(chǎn)生已經(jīng)在熱聲學(xué)和盤泵型壓縮機(jī)領(lǐng)域中受到大量 關(guān)注。非線性聲學(xué)方面的新近發(fā)展已經(jīng)允許具有比先前認(rèn)為可能的振幅更高的振幅的壓力 波的產(chǎn)生。
[0004] 已知使用聲共振來(lái)實(shí)現(xiàn)從所限定的入口和出口進(jìn)行流體泵送。這可以使用在一端 具有一個(gè)聲學(xué)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)圓柱形空腔來(lái)實(shí)現(xiàn)，該聲學(xué)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)聲學(xué)駐波。在這種 圓柱形空腔中，聲壓波具有有限振幅。變化截面的空腔（如錐形、角錐形、以及球形）已被 用于實(shí)現(xiàn)高幅壓力振蕩，由此顯著提高泵送效果。在這類高幅波中，伴隨能量耗散的非線性 機(jī)制已被抑制。然而，高幅的聲共振直到最近仍未被用于其中的徑向壓力振蕩被激發(fā)的盤 形空腔內(nèi)。公開為W0 2006/111775的國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB 2006/001487披露了一種盤 泵，該盤泵具有一個(gè)縱橫比（即空腔的半徑與空腔的高度的比率）較高的一個(gè)大體上盤形 的空腔。
[0005] 這種盤泵具有一個(gè)大體上圓柱形的空腔，該圓柱形的空腔包括在每一端由端壁封 閉的一個(gè)側(cè)壁。該盤泵還包括一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器這些驅(qū)動(dòng)端壁中的任一者以便沿大體 上垂直于被驅(qū)動(dòng)端壁的表面的一個(gè)方向振蕩。被驅(qū)動(dòng)端壁的運(yùn)動(dòng)的空間特征被描述為與空 腔內(nèi)的流體壓力振蕩的空間特征相匹配，這是一種在此被描述為模式匹配的狀態(tài)。當(dāng)該盤 泵是模式匹配的時(shí)，致動(dòng)器對(duì)空腔中的流體所做的功在被驅(qū)動(dòng)端壁表面上有利地增加，由 此增強(qiáng)該空腔中壓力振蕩的振幅并且傳遞較高盤泵效率。一個(gè)模式匹配的盤泵的效率取決 于被驅(qū)動(dòng)端壁與側(cè)壁之間的界面。希望通過(guò)以下方式來(lái)維持這種盤泵的效率：建構(gòu)該界面 以便不減小或抑制被驅(qū)動(dòng)端壁的運(yùn)動(dòng)，由此減緩空腔內(nèi)流體壓力振蕩的振幅方面的任何減 小。
[0006] 上述盤泵的致動(dòng)器引起被驅(qū)動(dòng)端壁的沿大體上垂直于端壁或大體上平行于圓柱 形空腔的縱軸線的一個(gè)方向的一種振蕩運(yùn)動(dòng)（"位移振蕩"），在下文中被稱為在該空腔內(nèi) 被驅(qū)動(dòng)端壁的"軸向振蕩"。該被驅(qū)動(dòng)端壁的軸向振蕩在空腔內(nèi)產(chǎn)生流體的大體上成比例的 "壓力振蕩"，從而產(chǎn)生接近如國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB 2006/001487中所描述的第一類的貝 塞耳函數(shù)（Bessel function)的一種徑向壓力分布，該申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合在此。這類振蕩 在下文中被稱為流體壓力在空腔內(nèi)的"徑向振蕩"。位于致動(dòng)器與側(cè)壁之間的被驅(qū)動(dòng)端壁的 一部分提供了與盤泵的側(cè)壁的一個(gè)界面，該界面減小位移振蕩的阻尼，以減緩空腔內(nèi)的壓 力振蕩的任何減小。被驅(qū)動(dòng)端壁的提供了此界面的這個(gè)部分在下文中被稱為"隔離物"，如 在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/477, 594中更確切地描述的，該專利申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合在此。隔離物 的說(shuō)明性實(shí)施例以可操作方式與被驅(qū)動(dòng)端壁的外圍部分相關(guān)聯(lián)，從而降低該位移振蕩的阻 尼。
[0007] 這類盤泵還具有用于控制穿過(guò)該盤泵的流體流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)閥、以及更確切地 說(shuō)能夠以較高頻率操作的閥。常規(guī)的閥典型地針對(duì)多種應(yīng)用以小于500 Hz的低頻率操作。 例如，許多常規(guī)壓縮機(jī)典型地以50 Hz或60 Hz操作。本領(lǐng)域中已知的線性共振壓縮機(jī)在 150 Hz與350 Hz之間操作。而許多便攜式電子裝置（包括醫(yī)療裝置在內(nèi)）需要盤泵來(lái)輸 送正壓或提供真空。這些盤泵的大小較小，并且有利的是此類盤泵在運(yùn)行中是聽不見的以 便提供分立的操作。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，這類盤泵必須以極高頻率操作，從而需要能夠在 約20 kHz和更高下操作的閥。為了以這些高頻率操作，該閥必須對(duì)可以被校正以產(chǎn)生穿 過(guò)該盤泵的流體凈流動(dòng)的一種高頻振蕩壓力作出響應(yīng)。這種閥在國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB 2009/050614中更確切地進(jìn)行了描述，該申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合在此。
[0008] 閥可以被布置在一個(gè)第一孔口或第二孔口或這兩個(gè)孔口中，以用于控制穿過(guò)盤泵 的流體的流動(dòng)。每個(gè)閥都包括一個(gè)第一板，該第一板具有總體上垂直延伸穿過(guò)其中的多個(gè) 孔口；以及一個(gè)第二板，該第二板也具有總體上垂直延伸穿過(guò)其中的多個(gè)孔口，其中該第二 板的孔口大體上偏離該第一板的孔口。該閥進(jìn)一步包括布置在該第一板和該第二板之間的 一個(gè)側(cè)壁，其中該側(cè)壁圍繞該第一板和該第二板的周界是閉合的，以形成在該第一板與該 第二板之間、與該第一板和該第二板的孔口處于流體聯(lián)通的一個(gè)空腔。該閥進(jìn)一步包括布 置于該第一板與第二板之間并且在其之間可移動(dòng)的一個(gè)瓣，其中該瓣具有大體上偏離該第 一板的孔口并且與該第二板的孔口大體上對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)孔口。這個(gè)瓣響應(yīng)于沿閥上流體差壓 的方向的變化而在該第一板與該第二板之間被促動(dòng)。 概述
[0009] 根據(jù)一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例，一種盤泵系統(tǒng)包括一個(gè)具有第一致動(dòng)器的第一盤泵以及 一個(gè)具有第二致動(dòng)器的第二盤泵。該盤泵系統(tǒng)包括一個(gè)具有已知限制裝置的襯底、一個(gè)第 一光學(xué)接收器、以及一個(gè)第二光學(xué)接收器，該襯底將該第一盤泵與第二盤泵相聯(lián)接。該第一 光學(xué)接收器可操作來(lái)接收一個(gè)指示了該第一致動(dòng)器的位移的第一反射光學(xué)信號(hào)并且將一 個(gè)第一位移信號(hào)傳送至一個(gè)處理器。該第二光學(xué)接收器可操作來(lái)接收一個(gè)指示了該第二致 動(dòng)器的位移的第二反射光學(xué)信號(hào)并且將一個(gè)第二位移信號(hào)傳送至該處理器。該處理器聯(lián)接 至該第一盤泵、該第二盤泵、該第一光學(xué)接收器、以及該第二光學(xué)接收器上。該處理器被配 置成用于響應(yīng)于接收到該第一位移信號(hào)而確定該第一盤泵上的第一壓差、并且響應(yīng)于接收 到該第二位移信號(hào)而確定該第二盤泵上的第二壓差。該處理器還被配置成基于該第一壓差 和第二壓差來(lái)確定該盤泵系統(tǒng)的流體流速。
[0010] 根據(jù)另一個(gè)展示性實(shí)施例，一種盤泵系統(tǒng)包括一個(gè)具有第一致動(dòng)器的第一盤泵、 一個(gè)具有第二致動(dòng)器的第二盤泵、以及一個(gè)具有已知限制裝置的襯底。該第一盤泵和第二 盤泵通過(guò)該已知限制裝置流體性相聯(lián)接。
[0011] 一種用于操作盤泵系統(tǒng)的方法包括將一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至一個(gè)第一盤泵 (該第一盤泵具有一個(gè)第一致動(dòng)器）并且將一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至一個(gè)第二盤泵（該第 二盤泵具有一個(gè)第二致動(dòng)器）。該第一盤泵經(jīng)由一個(gè)孔口流體性聯(lián)接到一個(gè)負(fù)載上，并且該 第二盤泵經(jīng)由一個(gè)已知限制裝置聯(lián)接到該孔口。該方法包括使用該第二盤泵將一個(gè)減壓供 應(yīng)到該負(fù)載、接收一個(gè)指示了該第一致動(dòng)器的位移的第一位移信號(hào)、并且接收一個(gè)指示了 該第二致動(dòng)器的位移的第二位移信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到該第一位移信號(hào)而 確定該第一盤泵上的第一壓差、并且響應(yīng)于接收到該第二位移信號(hào)而確定該第二盤泵上的 第二壓差。此外，該方法包括基于該第一壓差和第二壓差來(lái)確定該盤泵系統(tǒng)的流體流速。 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0012] 圖1A是具有流體性聯(lián)接至一個(gè)限制通道的兩個(gè)盤泵的一個(gè)盤泵系統(tǒng)的截面視 圖；
[0013] 圖1B示出了圖1A的盤泵系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0014] 圖2A是根據(jù)第一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例具有展示為處于休止位置的一個(gè)致動(dòng)器的一個(gè) 第一盤泵的截面視圖；
[0015] 圖2B是圖2A的第一盤泵的截面視圖，示出了根據(jù)第一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例該致動(dòng)器 處于一個(gè)偏置后位置；
[0016] 圖3A示出圖2A的第一盤泵的致動(dòng)器的基本彎曲模式的軸向位移振蕩的曲線圖； [0017] 圖3B示出響應(yīng)于圖3A中所示的彎曲模式的圖2A的第一盤泵的空腔內(nèi)的流體的 壓力振蕩的曲線圖；
[0018] 圖4是根據(jù)一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的用于測(cè)量第一盤泵的致動(dòng)器的位移的一個(gè)第一 傳感器的詳細(xì)視圖；
[0019] 圖4A是該第一傳感器的說(shuō)明性接收器的示意圖，指示了該致動(dòng)器在處于休止位 置和被偏置位置時(shí)的位置；
[0020] 圖5A示出圖2A的第一盤泵的截面視圖，其中這兩個(gè)閥由圖7A至圖7D中所展示 的一個(gè)單一閥表不；
[0021] 圖5B是圖7A至圖7D的閥的一個(gè)中心部分的截面視圖；
[0022] 圖6示出了如圖5A中所示的第一盤泵的空腔內(nèi)的流體的壓力振蕩的曲線圖，以展 示如由虛線所指示的在圖5B的閥上施加的壓差；
[0023] 圖7A示出處于閉合位置的一個(gè)閥的說(shuō)明性實(shí)施例的截面視圖；
[0024] 圖7B示出了沿圖7D中的線7B-7B取得的圖7A的閥的詳細(xì)截面視圖；
[0025] 圖7C示出了圖7A的閥的透視圖；
[0026] 圖7D示出了圖7B的閥的俯視圖；
[0027] 圖8A示出了處于打開位置的圖7A中的閥在流體流過(guò)該閥時(shí)的截面視圖；
[0028] 圖8B示出了在打開與關(guān)閉位置之間的過(guò)渡狀態(tài)下圖7A中的閥的截面視圖；
[0029] 圖8C示出了處于閉合位置的圖7B的閥在流體流被一個(gè)閥瓣阻斷時(shí)的截面視圖；
[0030] 圖9A示出根據(jù)一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的在圖7A的閥上施加的振蕩差壓的壓力曲線 圖；
[0031] 圖9B示出圖7A的閥在一個(gè)打開位置與一個(gè)閉合位置之間的操作周期的流體流動(dòng) 曲線圖；
[0032] 圖10A和圖10B示出了圖2A的盤泵的截面視圖，包括閥的中心部分的視圖和對(duì)應(yīng) 地施加于空腔內(nèi)的振蕩壓力波的正的和負(fù)的部分的曲線圖；
[0033] 圖11示出了該盤泵的閥的打開和閉合狀態(tài)，并且圖11A和11B分別示出了該盤泵 處于自由流動(dòng)模式時(shí)所得的流動(dòng)和壓力特征；
[0034] 圖12示出了該盤泵在該盤泵達(dá)到停滯情形時(shí)所提供的最大差壓的曲線圖；并且
[0035] 圖13是一個(gè)盤泵系統(tǒng)的用于測(cè)量和控制由該盤泵系統(tǒng)產(chǎn)生的一個(gè)減壓的一個(gè)說(shuō) 明性電路的框圖。 說(shuō)明性實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明
[0036] 在幾個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明中，參考形成詳細(xì)說(shuō)明的一部分的附圖。借 助于圖示，附圖示出本發(fā)明可被實(shí)踐的具體的優(yōu)選實(shí)施例。這些實(shí)施例足夠詳細(xì)地被描述 以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并且應(yīng)理解可以采用其他實(shí)施例，并且可以 在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出邏輯結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電學(xué)以及化學(xué)變化。為了避免 對(duì)于使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`在此所描述的這些實(shí)施例來(lái)說(shuō)所不必要的細(xì)節(jié)， 本說(shuō)明可能省略了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的某些信息。因此，以下詳細(xì)說(shuō)明不應(yīng)被視 為限制性的，并且這些說(shuō)明性實(shí)施例的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
[0037] 圖1A示出了一種具有多個(gè)盤泵的盤泵系統(tǒng)100。該多個(gè)盤泵至少包括一個(gè)第一盤 泵10和一個(gè)第二盤泵80,這兩個(gè)盤泵可操作來(lái)將一個(gè)正壓或負(fù)壓供應(yīng)給負(fù)載38以便對(duì)應(yīng) 地對(duì)負(fù)載38加壓或減壓。在圖1A的說(shuō)明性實(shí)施例中，這些盤泵被安裝到一個(gè)共用襯底28、 例如印刷電路板上。進(jìn)而，襯底28安裝到一個(gè)歧管52上，該歧管將盤泵10、80經(jīng)由一個(gè)孔 口 17流體性聯(lián)接到一個(gè)負(fù)載38。盤泵10流體性聯(lián)接到該孔口 17,而盤泵80經(jīng)由歧管52 與襯底28之間的一個(gè)通道、例如一個(gè)限制裝置50而流體性聯(lián)接到孔口 17。該限制裝置50 可以是具有已知的尺寸并且容納盤泵80與孔口 17之間的流體流動(dòng)的一個(gè)導(dǎo)管、流體路徑 或類似特征。這樣，限制裝置50是一個(gè)已知限制裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，限制裝置50是具 有已知尺寸的一個(gè)圓柱形腔室。該圓柱形腔室可以被適配成遵循一個(gè)如圖1B所示的迂回 路徑來(lái)加長(zhǎng)該限制裝置50的軌跡并且適應(yīng)可以應(yīng)用于盤泵系統(tǒng)100的尺寸界限。
[0038] 盤泵10、80各自包括一個(gè)傳感器238,用于測(cè)量在限制裝置50的每端處盤泵10、 80各自相關(guān)聯(lián)的壓力。在盤泵10、80各自處測(cè)量的壓力之差指示了跨過(guò)該限制裝置的壓 差、或壓降。限制裝置50上的壓差可以被測(cè)量用于確定穿過(guò)孔口 17到達(dá)或來(lái)自負(fù)載38的 空氣流。能夠確定穿過(guò)孔口 17的空氣流有助于對(duì)于在負(fù)載38處的壓力量值增大或減小時(shí) 將負(fù)載38加壓或減壓的流體動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行控制。這個(gè)流動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)可以用于檢測(cè)或定 位負(fù)載38處的泄露并且收集使用數(shù)據(jù)。
[0039] 盤泵10、80可以各自針對(duì)將負(fù)載38加壓或減壓的預(yù)定性能特性來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例 如，第二盤泵80可以被設(shè)計(jì)成用于在當(dāng)負(fù)載38處于環(huán)境壓力下時(shí)將較高空氣流穿過(guò)限制 裝置50輸送至孔口 17,而第一盤泵10可以被設(shè)計(jì)成用于輸送較高壓差但較小的空氣流至 孔口 17。因此，這兩個(gè)盤泵10、80可以用作一個(gè)優(yōu)化對(duì)負(fù)載38進(jìn)行加壓或減壓的流體動(dòng)力 學(xué)特性的系統(tǒng)。盤泵10、80的功能性還可以根據(jù)所希望的性能特性來(lái)反轉(zhuǎn)。即便如此，必 須進(jìn)一步描述盤泵10、80的操作，它們基本上是相似的，除了控制這些盤泵10、80的操作特 性的多個(gè)閥的某些特征例外。因此，詳細(xì)地描述盤泵10以支指出可以改變從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)任 一盤泵10、80的不同流動(dòng)和壓力特性的多個(gè)閥特征。
[0040] 為了描述盤泵10的、在圖2A-12中所展示的特征的功能性，認(rèn)為第二盤泵80是處 于關(guān)掉狀態(tài)，這樣盤泵10僅提供了被供應(yīng)到負(fù)載38或從該負(fù)載供應(yīng)的空氣流。在圖2A中， 盤泵10包括一個(gè)盤泵體，該泵體具有大體上橢圓形的形狀，該橢圓形形狀包括在每一端由 端板12、13閉合的一個(gè)圓柱形壁11。圓柱形壁11可以被安裝到一個(gè)襯底28上，該襯底28 形成端板13。襯底28可以是一個(gè)印刷電路板或另一種適合的材料。盤泵10進(jìn)一步包括一 對(duì)盤形內(nèi)板14、15,這對(duì)盤形內(nèi)板由附著到圓柱形壁11上的一個(gè)具有環(huán)形形狀的隔離物30 支撐于盤泵10內(nèi)。圓柱形壁11的內(nèi)表面、端板12、內(nèi)板14以及隔離物30在盤泵10內(nèi)形 成一個(gè)空腔16?？涨?6的內(nèi)表面包括一個(gè)側(cè)壁18,該側(cè)壁18是在兩端由端壁20、22閉合 的圓柱形壁11的內(nèi)表面的一個(gè)第一部分，其中端壁20是端板12的內(nèi)表面并且端壁22包 括內(nèi)板14的內(nèi)表面和隔離物30的一個(gè)第一側(cè)。端壁22因此包括對(duì)應(yīng)于內(nèi)板14的內(nèi)表面 的一個(gè)中心部分和對(duì)應(yīng)于隔離物30的內(nèi)表面的一個(gè)外圍部分。盡管盤泵10和其部件的形 狀大體上是橢圓形，但在此所披露的具體實(shí)施例是一種圓形、橢圓形形狀。
[0041] 圓柱形壁11和端板12、13可以是包括盤泵體的單一部件或多個(gè)分離的部件。如 圖2A所示，端板13是由一個(gè)襯底形成，該襯底28可以是在其上安裝盤泵10的一個(gè)印刷電 路板、一個(gè)組裝板、或印刷線組件（PWA)。盡管空腔16的形狀大體上為圓形，但空腔16的 形狀還可能更一般地是橢圓形。在圖2A中所示的實(shí)施例中，限定了空腔16的端壁20被示 出為是總體上截頭圓錐形的。在另一個(gè)實(shí)施例中，限定了空腔16的內(nèi)表面的這個(gè)端壁20 可以包括平行于致動(dòng)器40的一個(gè)總體上平坦的表面，如以下所討論的。一種包括截頭圓錐 形表面的盤泵在W02006/111775公開案中更詳細(xì)地進(jìn)行了描述，該公開案通過(guò)引用結(jié)合在 此。盤泵體的端板12、13和圓柱形壁11可以由任何合適的剛性材料（包括但不限于金屬、 陶瓷、玻璃或塑料（包括但不限于注塑成型塑料））形成。
[0042] 盤泵10的內(nèi)板14、15共同形成一個(gè)致動(dòng)器40,該致動(dòng)器40與形成空腔16的內(nèi)表 面的端壁22的中心部分操作性地相關(guān)聯(lián)。內(nèi)板14、15中的一者必須由一種壓電材料形成， 該壓電材料可以包括響應(yīng)于所施加的電信號(hào)展現(xiàn)出應(yīng)變的任何電學(xué)活性材料，例如像一種 電致伸縮或磁致伸縮材料。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)板15是由響應(yīng)于所施加的電信 號(hào)展現(xiàn)出應(yīng)變的壓電材料形成，即活性內(nèi)板。內(nèi)板14、15中的另一者優(yōu)選地具有與該活性 內(nèi)板類似的一個(gè)彎曲剛度、并且可以由一種壓電材料或一種電學(xué)非活性材料（如一種金屬 或陶瓷）形成。在這個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)板14具有與活性內(nèi)板15類似的一個(gè)彎曲硬度、并且是 由一種電學(xué)非活性材料（如一種金屬或陶瓷）形成，即惰性內(nèi)板。當(dāng)活性內(nèi)板15被電流激 發(fā)時(shí)，活性內(nèi)板15沿相對(duì)于空腔16的縱向軸線的一個(gè)徑向方向膨脹和收縮，使得內(nèi)板14、 15彎曲，由此引發(fā)端壁22在大體上垂直于這些端壁22的方向上的軸向偏轉(zhuǎn)（見圖3A)。
[0043] 在未示出的其他實(shí)施例中，隔離物30可以取決于盤泵10的特定設(shè)計(jì)和取向從頂 表面或底表面對(duì)內(nèi)板14、15中的任一者進(jìn)行支撐，不論是活性內(nèi)板15還是惰性內(nèi)板14。在 另一實(shí)施例中，致動(dòng)器40可以由僅與內(nèi)板14、15中的一者處于力傳輸關(guān)系的裝置（例如機(jī) 械、磁性或靜電裝置）代替，其中選定的內(nèi)板14、15可以被形成為一個(gè)電學(xué)非活性或惰性材 料層，該層以上文所描述方式被該裝置（未示出）帶動(dòng)振蕩。
[0044] 盤泵10進(jìn)一步包括從空腔16延伸到盤泵10的外部的至少一個(gè)孔口，其中該至少 一個(gè)孔口包括一個(gè)閥以控制穿過(guò)該孔口的流體的流動(dòng)。該孔口可以位于空腔16中的任何 位置處，在該位置中致動(dòng)器40產(chǎn)生一個(gè)壓差。圖2A至圖2B中所示的盤泵10的實(shí)施例包 括大致位于端板12的中心并且延伸穿過(guò)該端板的一個(gè)孔口 27?？卓?27包括至少一個(gè)端閥 29,該至少一個(gè)端閥調(diào)節(jié)沿如由箭頭所指示的一個(gè)方向的流體流動(dòng)，這樣使得端閥29充當(dāng) 盤泵10的一個(gè)出口閥。
[0045] 盤泵10進(jìn)一步包括延伸穿過(guò)致動(dòng)器40的至少一個(gè)孔口，其中該至少一個(gè)孔口包 括一個(gè)閥以控制穿過(guò)該孔的流體的流動(dòng)。該孔口可以位于致動(dòng)器40上的任何位置處，在該 位置中致動(dòng)器40產(chǎn)生一個(gè)壓差。然而，圖2A至圖2B中所示的盤泵10的說(shuō)明性實(shí)施例包 括大致位于內(nèi)板14、15的中心并且延伸穿過(guò)內(nèi)板14、15的一個(gè)致動(dòng)器孔口 31。致動(dòng)器孔口 31包括一個(gè)致動(dòng)器閥32,該致動(dòng)器閥調(diào)節(jié)沿如由箭頭所指示的進(jìn)入空腔16中的一個(gè)方向 的流體流動(dòng)，這樣使得該致動(dòng)器閥32充當(dāng)?shù)娇涨?6的一個(gè)入口閥。致動(dòng)器閥32通過(guò)加強(qiáng) 到空腔16中的流體流動(dòng)并且對(duì)端閥29的操作進(jìn)行補(bǔ)充來(lái)使盤泵10的輸出量提高，如以下 更詳細(xì)地描述。
[0046] 在此描述的空腔16的尺寸應(yīng)優(yōu)選地滿足相對(duì)于空腔16和側(cè)壁18的高度（h)與 其半徑（r)之間的關(guān)系來(lái)說(shuō)的某些不等式，該半徑（r)是空腔16的縱軸線到側(cè)壁18的距 離。這些等式如下： r/h>1.2 ;以及 h2/r>4Xl(r10 米。
[0047] 在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)空腔16內(nèi)的流體是一種氣體時(shí)，空腔半徑與空腔高度的比 (r/h)是在約10與約50之間。在這個(gè)實(shí)例中，空腔16的體積可以是小于約10ml。另外， 如果工作流體是與液體相對(duì)的一種氣體，那么h 2/r的比優(yōu)選地在約ΚΓ6米與約ΚΓ7米之間 的范圍內(nèi)。
[0048] 此外，在此披露的空腔16應(yīng)優(yōu)選地滿足與空腔半徑（r)和工作頻率（f)相關(guān)的以 下不等式，該工作頻率是致動(dòng)器40振動(dòng)以便產(chǎn)生端壁22的軸向位移的頻率。該不等式是 如下：
[0049]
【權(quán)利要求】
1. 一種盤泵系統(tǒng)，包括 具有一個(gè)第一致動(dòng)器的一個(gè)第一盤泵； 具有一個(gè)第二致動(dòng)器的一個(gè)第二盤泵； 具有一個(gè)已知限制裝置的一個(gè)襯底，該第一盤泵和第二盤泵通過(guò)該已知限制裝置流體 性相聯(lián)接； 一個(gè)第一光學(xué)接收器，該第一光學(xué)接收器可操作來(lái)接收一個(gè)指示了該第一致動(dòng)器的位 移的第一反射光學(xué)信號(hào)并且將一個(gè)第一位移信號(hào)傳送至一個(gè)處理器；以及 一個(gè)第二光學(xué)接收器，該第二光學(xué)接收器可操作來(lái)接收一個(gè)指示了該第二致動(dòng)器的位 移的第二反射光學(xué)信號(hào)并且將一個(gè)第二位移信號(hào)傳送至該處理器； 該處理器聯(lián)接至該第一盤泵、該第二盤泵、該第一光學(xué)接收器、以及該第二光學(xué)接收器 上，并且被配置成用于： 響應(yīng)于接收到該第一位移信號(hào)來(lái)確定跨過(guò)該第一盤泵的第一壓差； 響應(yīng)于接收到該第二位移信號(hào)來(lái)確定跨過(guò)該第二盤泵的第二壓差；并且 基于該第一壓差和該第二壓差來(lái)確定該盤泵系統(tǒng)的流體流速。
2. 如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中，該處理器可操作來(lái)基于該盤泵系統(tǒng)的流體流 速而確定是否存在泄露。
3. 如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)RF收發(fā)器。
4. 如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)第一光學(xué)發(fā)射器和一個(gè)第二光學(xué)發(fā) 射器，其中： 該第一光學(xué)發(fā)射器可操作來(lái)發(fā)送一個(gè)第一光學(xué)信號(hào)，并且 該第二光學(xué)發(fā)射器可操作來(lái)發(fā)送一個(gè)第二光學(xué)信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，其中： 該處理器可操作來(lái)將一個(gè)第一控制信號(hào)和一個(gè)第二控制信號(hào)傳送給該驅(qū)動(dòng)器， 該驅(qū)動(dòng)器可操作來(lái)將一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給該第一盤泵并且將一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)信號(hào) 傳送給該第二盤泵， 該第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得該第一盤泵阻止跨過(guò)該第一盤泵的流體流動(dòng)并且使得該第一光 學(xué)接收器將該第一位移信號(hào)傳送到該處理器，并且 該第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得該第二盤泵供應(yīng)跨過(guò)該第二盤泵的流體流動(dòng)并且使得該第二光 學(xué)接收器將該第二位移信號(hào)傳送到該處理器。
6. 一種盤泵系統(tǒng)，包括： 具有一個(gè)第一致動(dòng)器的一個(gè)第一盤泵； 具有一個(gè)第二致動(dòng)器的一個(gè)第二盤泵； 具有一個(gè)已知限制裝置的一個(gè)襯底，其中該第一盤泵和該第二盤泵通過(guò)該已知限制裝 置流體性相聯(lián)接。
7. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)負(fù)載，其中該負(fù)載被聯(lián)接至該襯底 上并且被流體性聯(lián)接到該已知限制裝置。
8. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該襯底是一個(gè)印刷電路板。
9. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該已知限制裝置具有一種具有圓形截面的管狀 形狀。
10. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該已知限制裝置遵循一條迂回路徑。
11. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該已知限制裝置具有一種具有圓形截面的管 狀形狀，并且其中該已知限制裝置遵循一條迂回路徑。
12. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該第一盤泵具有一個(gè)第一指定流速并且該第 二盤泵具有一個(gè)第二指定流速，并且該第一指定流速大于該第二指定流速。
13. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中該第一盤泵提供一個(gè)第一指定壓差并且該第 二盤泵提供一個(gè)第二指定壓差，并且該第一指定壓差小于該第二指定壓差。
14. 如權(quán)利要求6所述的盤泵系統(tǒng)，其中： 該第一盤泵具有一個(gè)第一指定流速； 該第二盤泵具有一個(gè)第二指定流速； 該第一指定流速大于該第二指定流速； 該第一盤泵提供一個(gè)第一指定壓差； 該第二盤泵提供一個(gè)第二指定壓差；并且 該第一指定壓差小于該第二指定壓差。
15. -種用于運(yùn)行盤泵系統(tǒng)的方法，包括： 將一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至一個(gè)第一盤泵，該第一盤泵具有一個(gè)第一致動(dòng)器； 將一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至一個(gè)第二盤泵，該第二盤泵具有一個(gè)第二致動(dòng)器，其中該 第一盤泵和第二盤泵經(jīng)由一個(gè)孔口流體性聯(lián)接到一個(gè)負(fù)載上，并且該第二盤泵經(jīng)由一個(gè)已 知限制裝置被聯(lián)接到該孔口上； 使用該第二盤泵向該負(fù)載供應(yīng)一個(gè)減壓； 接收一個(gè)指示了該第一致動(dòng)器的位移的第一位移信號(hào)； 接收一個(gè)指示了該第二致動(dòng)器的位移的第二位移信號(hào)； 響應(yīng)于接收到該第一位移信號(hào)來(lái)確定跨過(guò)該第一盤泵的第一壓差； 響應(yīng)于接收到該第二位移信號(hào)來(lái)確定跨過(guò)該第二盤泵的第二壓差；并且 基于該第一壓差和該第二壓差來(lái)確定該盤泵系統(tǒng)的流體流速。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括基于該盤泵系統(tǒng)的流體流速、跨過(guò)該第一 盤泵的壓差、以及跨過(guò)該第二盤泵的壓差來(lái)檢測(cè)泄露。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)到泄露而停止該第一驅(qū)動(dòng)信號(hào) 和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)到泄露而發(fā)送一個(gè)警報(bào)信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)到泄露而停止該第一驅(qū)動(dòng)信號(hào) 和該第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且發(fā)送一個(gè)警報(bào)信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)到泄露而執(zhí)行一個(gè)診斷過(guò)程。
21. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)到泄露而發(fā)送一個(gè)無(wú)線警告信 號(hào)。
22. -種盤泵系統(tǒng)，包括： 具有一個(gè)第一致動(dòng)器的一個(gè)第一盤泵； 具有一個(gè)第二致動(dòng)器的一個(gè)第二盤泵； 具有一個(gè)已知限制裝置的一個(gè)襯底，其中該第一盤泵和該第二盤泵的出口被流體性聯(lián) 接到該限制裝置的相反兩端上。
23. 如權(quán)利要求22所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)負(fù)載，其中該負(fù)載在該限制裝置 的、與該第二盤泵相同的一端處被流體性聯(lián)接至該限制裝置。
24. 如權(quán)利要求22或23所述的盤泵系統(tǒng)，其中該襯底是一個(gè)印刷電路板。
25. 如權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的盤泵系統(tǒng)，其中該限制裝置具有一種具有圓形 截面的管狀形狀。
26. 如權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的盤泵系統(tǒng)，其中該限制裝置遵循一條迂回路 徑。
27. 如權(quán)利要求22至26中任一項(xiàng)所述的盤泵系統(tǒng)，其中該第一盤泵具有一個(gè)第一指定 流速并且該第二盤泵具有一個(gè)第二指定流速，并且該第一指定流速大于該第二指定流速。
28. 如權(quán)利要求22至27中任一項(xiàng)所述的盤泵系統(tǒng)，其中該第一盤泵提供一個(gè)第一指定 壓差并且該第二盤泵提供一個(gè)第二指定壓差，并且該第一指定壓差小于該第二指定壓差。
29. 如權(quán)利要求22至28中任一項(xiàng)所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于測(cè)量該第一和第二 致動(dòng)器的位移的裝置。
30. 如權(quán)利要求29所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于基于該第一和第二致動(dòng)器的位移 來(lái)計(jì)算跨過(guò)該第一和第二盤泵的壓差的裝置。
31. 如權(quán)利要求30所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于基于跨過(guò)該第一和第二盤泵的壓 差來(lái)計(jì)算流體流速的裝置。
32. 在此示出并且描述的盤泵、系統(tǒng)以及方法。
【文檔編號(hào)】G01F1/38GK104114981SQ201380008642
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】克里斯多佛·布賴恩·洛克, 艾丹·馬庫(kù)斯·陶特 申請(qǐng)人:凱希特許有限公司
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