一种流体连接管及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种流体连接管及其应用，属于流体或微流体控制领域，本发明专利技术中每个出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；同时，每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为拓扑点处流体的速度矢量方向。如此，本发明专利技术通过流道拓扑点处的圆弧设计和切线设计防止了湍流的产生，在此基础上，进一步通过流道拓扑点处的对称设计和总长一致设计保证了每个出口子流道的流阻一致性，从而在每个出口子流道内实现了流体流量的高度一致性。流量的高度一致性。流量的高度一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种流体连接管及其应用


[0001]本专利技术属于流体或微流体控制领域，更具体地，涉及一种流体连接管及其应用。

技术介绍

[0002]流体连接管把一个入口流道变成N个出口流道，是流体/微流体控制的关键技术，在气液输运设备、供给药设备、微流控系统中应用非常普遍。而有些气液输运过程对流体的控制要求非常严苛，如多发射极胶体推进器对液体工质的输运，要求每个发射极出口流量相等。对于多发射极胶体推进器则必然需要1流道变N流道的流体连接管，将工质从储罐输运到推进器的多个发射极。如果推进器是9发射极，那么这个流体连接管必然是1流道变9流道的流体连接管。对于微牛级胶体推进器，要求9发射极出口流体流量差异在pL/min数量级。因此要求1流道变9流道的流体连接管的9个出口流体流量差异在pL/min数量级。
[0003]然而，目前1流道变N流道的流体连接管的流道设计没有考虑到这种高精度的流体流量差异的需求。有的流道设计甚至连湍流的发生都无法避免。针对这些问题，本专利技术提出了一种具有全流道流阻一致性的1流道变N流道的流体连接管。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种流体连接管及其应用，旨在解决现有流体连接管无法避免湍流的发生以及高精度的流体流量的一致性难以实现的技术问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种流体连接管，包括：
[0006]粘结在一起的顶盖层和基底层；所述基底层和/或顶盖层设置导流流道，所述导流流道包括一段入口子流道和与所述入口子流道相连通的N段出口子流道；每一所述出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一所述圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；N≥2，M≥1；
[0007]每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为所述拓扑点处流体的速度矢量方向；其中，所述拓扑点为所述入口子流道与圆弧流道的连接点，或所述圆弧流道两两之间的连接点。
[0008]进一步地，当所述基底层设置导流流道时，所述基底层材料为硅，所述顶盖层材料为玻璃或硅。
[0009]进一步地，当所述顶盖层设置导流流道时，所述顶盖层材料为硅，所述基底层材料为玻璃或硅。
[0010]进一步地，当所述基底层和顶盖层均设置导流流道时，所述顶盖层和基底层材料为硅。
[0011]进一步地，所述顶盖层和基底层通过键合工艺粘结在一起。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种胶体推进器，包括流量控制阀和N个发射极，其特征在于，还包括如第一方面所述的流体连接管，且所述流量控制阀与所述入口子流道连通，所
述N个发射极分别与N段出口子流道对应连通。
[0013]第三方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的流体连接管在流体或微流体控制领域的应用。
[0014]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0015]本专利技术中每个出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；同时，每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为拓扑点处流体的速度矢量方向。如此，本专利技术通过流道拓扑点处的圆弧设计和切线设计防止了湍流的产生，在此基础上，进一步通过流道拓扑点处的对称设计和总长一致设计保证了每个出口子流道的流阻一致性，从而在每个出口子流道内实现了流体流量的高度一致性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变七流道流体连接管的整体结构示意图。
[0017]图2为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变七流道流体连接管的基底层结构示意图。
[0018]图3为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变七流道流体连接管的导流流道空间示意图。
[0019]图4为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变七流道流体连接管的导流流道结构设计图。
[0020]图5为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变二流道流体连接管的导流流道结构示意图。
[0021]图6为本专利技术实施例提供的全流道流阻一致性的一流道变四流道流体连接管的导流流道结构示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0024]本专利技术中，流体连接管包括粘结在一起的顶盖层和基底层，当基底层设置导流流道时，基底层材料为硅，顶盖层材料为玻璃或硅；当顶盖层设置导流流道时，顶盖层材料为硅，基底层材料为玻璃或硅；当基底层和顶盖层均设置导流流道时，顶盖层和基底层材料为硅。
[0025]本实施例中，如图1所示，整体结构为两层硅晶圆片通过键合工艺堆叠而成。10是基底层，11是流体的入口，26、27分别是流体的第6、第7出口，30是顶盖层。基底层10和顶盖层30通过键合工艺粘结在一起，形成从流道入口到出口的密封闭合导流流道，具体的，本发
明利用深硅刻蚀工艺在硅晶圆上刻蚀导流流道。
[0026]流体连接管的基底层的具体结构如图2所示。流体从入口11进入，通过一系列圆弧形流道设计，流体最终从21、22、23、24、25、26、27七个出口流出。这是1流道变7流道的全流阻一致性的流体连接管。全流阻一致性体现在图3和图4中。
[0027]本专利技术中，导流流道包括一段入口子流道和与入口子流道相连通的N段出口子流道；每一出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；N≥2，M≥1；每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为拓扑点处流体的速度矢量方向；其中，拓扑点为入口子流道与圆弧流道的连接点，或圆弧流道两两之间的连接点。
[0028]以N＝7，M＝4为例，参阅图3和图4，记导流流道入口的中心点为P0，流道从一个流道变为2个流道的点记为拓扑点，如P1、P2、P3、P4、P5、P6。其中，P0P1为直线段，表示入口子流道；P1P2、P1P3为圆弧段，表示第一级圆弧流道；P2P4、P2P5、P3P6也为圆弧段，表示第二级圆弧流道；同样的设计，与第二级圆弧流道相连接的下游圆弧流道为第三级圆弧流道，与第三级圆弧流道相连接的下游圆弧流道为第四级圆弧流道。如图4所示，每个出口子流道包括逐级相连通的四级圆弧流道。可以理解的是，在图4所示导流流道结构的基础上，若去掉第四级圆弧流道，即M＝3时，仍然可以实现1流道变7流道，在具体应用中可根据实际情况进行设计。
[0029]在拓扑点P1，流道由一个入口子流道P0P1变为两个圆弧流道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体连接管，其特征在于，包括：粘结在一起的顶盖层和基底层；所述基底层和/或顶盖层设置导流流道，所述导流流道包括一段入口子流道和与所述入口子流道相连通的N段出口子流道；每一所述出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一所述圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；N≥2，M≥1；每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为所述拓扑点处流体的速度矢量方向；其中，所述拓扑点为所述入口子流道与圆弧流道的连接点，或所述圆弧流道两两之间的连接点。2.根据权利要求1所述的流体连接管，其特征在于，当所述基底层设置导流流道时，所述基底层材料为硅，所述顶盖层材料为玻璃或硅。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡双阳，宋培义，涂良成，张开，汪典，李自学，索晓晨，黄潇博，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：