[实用新型]一种基于附壁效应的无阀压电泵

说明书

技术领域

本实用新型涉及微流体传输与控制以及微机械技术领域，特指一种基于附壁效应的无阀压电泵。

背景技术

压电泵是机械式微泵的一种，属于容积泵，广泛应用在药物微量输运、细胞分离、电子产品（如CPU）降温、燃料微量喷射、化学微分析、管道流动中转捩控制等领域；依据有无阀片结构，可将压电泵分为有阀压电泵和无阀压电泵两类，有阀压电泵具有阀片结构，不易加工，限制泵体微型化，且工作频率一般较低；无阀压电泵结构简单，更适合于微型化，可以满足在高频频率下的工作要求，且流体介质不会因为阀片结构而被隔断，避免一些敏感介质受到影响；大多数无阀压电泵的结构是在泵腔连接两个特殊结构流管，利用特殊结构流管两个方向上流动的流阻差异产生泵送效果，常见的特殊结构流管有锥形管，tesla管，三通管等，特殊结构流管产生的流阻差异越大，则容积效率越高，但通过改变流管结构参数难以得到很大的流阻差异，这导致大部分此类结构的无阀压电泵容积效率很低，与有阀压电泵相比流量偏小，利用附壁效应改变射流方向的射流控制元件具有结构简单，易于控制的特点，可以被应用于无阀压电泵的设计。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有无阀压电泵容积效率低的不足，提供一种基于附壁效应的结构简单、容积效率高的无阀压电泵。

本实用新型采用的技术方案是：包括泵体、泵盖和压电振子，泵体和泵盖键合，压电振子固定于泵盖上方，泵盖上设置泵进口和泵出口，泵体上设置泵腔、进口腔、出口腔以及三通管；进口腔与泵进口连通，出口腔与泵出口连通，三通管的两分流管分别为进口流管和出口流管，进口流管与进口腔连通，出口流管和出口腔连通，三通管的汇流管为平面锥管，与泵腔连通，其特征在于：汇流管最小截面处靠近出口流管的管壁与泵腔为圆角过渡连接，靠近进口流管的管壁与泵腔为尖角连接。

汇流管最小截面宽度a取值范围为40μm至1mm，过渡圆角半径r为0.25至2倍的汇流管最小截面宽度，汇流管长度L为2至10倍的汇流管最小截面宽度，汇流管锥角                                                为20°至60°，其他结构尺寸参数为常规取值。

当压电振子变形使泵腔变小时，该泵处于排出过程，泵腔流体进入汇流管时圆角过渡连接处压力损失小，尖角过渡连接处压力损失大，导致汇流管两侧压强不同，由于附壁效应，泵腔排入汇流管的流体沿着圆角过渡的侧壁流入出口流管，由泵出口流出，此过程除从泵腔中排出的流体外，还有进口流管中的部分流体被卷吸进入出口流管，当压电振子变形使泵腔变大时，该泵处于吸入过程，经由进口流管和出口流管流入泵腔的流量基本相同，进口流管（或出口流管）两个方向上流量的差值为一个周期的泵送流量。

本实用新型的有益效果是：结构简单，易于微型化，泵的容积效率可达50%以上。

附图说明

图1为本实用新型结构剖视图；

图2为本实用新型俯视图

图3为图1中A-A剖面图；

图4是图3中 I局部放大图；

图5为图2中B-B剖面图；

图6是本实用新型排出过程工作原理图；

图7是本实用新型吸入过程工作原理图；

图8是实施例1在排出过程中的速度矢量图；

图9是实施例1在吸入过程的速度矢量图；

图10是实施例1一个周期内进口流管和出口流管的瞬时流量曲线；

图11是实施例1的结构尺寸；

图中：1.压电振子；2.泵盖；3.泵腔；4.三通管；5.泵体；6.泵进口；7.泵出口； 8.进口腔；9.出口腔；10.汇流管；11.进口流管；12.出口流管。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本实用新型包括泵体5、泵盖2和压电振子1，泵体5和泵盖2键合，压电振子1通过黏结剂固定于泵盖2上方，泵盖2上钻孔加工出泵进口6和泵出口7，泵体5上一次加工出具有相同深度的泵腔3、进口腔8、出口腔9以及三通管4；泵腔3位于压电振子1下方，进口腔8与泵进口6连通，出口腔9与泵出口7连通，三通管4的所有截面为矩形，其两分流管分别为进口流管11和出口流管12，与进口腔8和出口腔9连通，汇流管10为平面锥管，与泵腔3连通。