[发明专利]可实现输送方向切换的合成射流型无阀压电泵及工作方法有效
申请号: | 201310552832.X | 申请日: | 2013-11-11 |
公开(公告)号: | CN103644098A | 公开(公告)日: | 2014-03-19 |
发明(设计)人: | 何秀华;杨嵩;袁寿其;邓志丹 | 申请(专利权)人: | 江苏大学 |
主分类号: | F04B43/04 | 分类号: | F04B43/04 |
代理公司: | 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 | 代理人: | 楼高潮 |
地址: | 212013 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 实现 输送 方向 切换 合成 射流 型无阀 压电 工作 方法 | ||
技术领域
本发明涉及微流体传输与控制以及微机械技术领域,具体是一种合成射流型无阀压电泵。
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。无阀压电泵没有单向阀结构,加工简单,易于微型化,且流体介质不会因为阀结构而被隔断,避免一些敏感介质受到影响。大多数无阀压电泵的结构是将两个特殊结构流管与泵腔连接,利用特殊结构流管不同方向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。以上类型流管微泵不能实现持续出流,而且由于特殊结构流管不同方向流动的流阻差异不大,导致该类型无阀压电泵的容积效率较低。为解决这些问题,合成射流技术被应用于无阀压电泵。合成射流是指通过控制漩涡的融合产生的射流,常见形式是通过激振器振动造成流体在喷口处的不断排出和吸入,其排出过程中射流产生的漩涡在吸入过程中没有立即消失,该漩涡卷吸周围流体并向远处喷射,所以远处呈现出流体的持续射流状态。压电激振器非常适用于产生这种合成射流。
中国专利申请号为200980137489.4的专利文献公开的射流喷射器泵,将一个合成射流器接入流动管道,其喷口方向为流动方向,利用合成射流原理驱动流体流动,由于喷口方向不能改变,该泵只能单向输送,不能切换输送方向。
发明内容
本发明针对已有无阀压电泵容积效率低、只能单向泵送的问题,提出一种应用附壁效应实现输送方向切换的结构简单、流量高、可持续出流的合成射流型无阀压电泵,同时提出该合成射流型无阀压电泵的工作方法。
本发明所述可实现输送方向切换的合成射流型无阀压电泵采用的技术方案是: 包括泵体、泵体正上方的泵盖和固定在泵盖上的三个压电振子,泵盖上设有三个泵腔上半部分、合成射流腔的上半部分、进口管的上半部分、出口管的上半部分,泵体上设有三个泵腔下半部分、三个直流管、汇流锥管、两个分流管、合成射流腔的下半部分、进口管的下半部分及出口管的下半部分;两个分流管的一端均与汇流锥管的大端连通、另一端分别与合成射流腔连通且此另一端的轴线分别与进口管、出口管的轴线重合,三个直管的一端分别对应地连接三个泵腔,三个直管的另一端相互交汇并与汇流锥管小端连通,第一直管的中心线与进口管、出口管均平行,第一直管内的液体流动方向为主射流方向,第二、第三直管内的液体流动使主射流方向发生改变。
本发明所述可实现输送方向切换的合成射流型无阀压电泵的工作方法的技术方案是采用以下两种方法:
第一种:分别加载同相位的交变电压使三个压电振子同步振动,第一压电振子和第二压电振子的振动幅度相同且大于第三压电振子的振动幅度;
压电泵工作在排出过程:三个压电振子向下位移,流体分别由三个直流管流入汇流锥管,经第二直流管的流量大于经第三直流管的流量,使汇流锥管中射流两侧区域压强不同,因附壁效应,主射流向压力较小的一侧偏移并最终附壁;
压电泵工作在吸入过程:三个压电振子向上位移,经由第二直流管流入的流量大于经由第三直流管流入的流量,出口管排出流体,进口管吸入流体;
第二种;分别加载同相位的交变电压使第一压电振子和第三压电振子的振动幅度相同且大于第二压电振子的振动幅度;
压电泵工作在排出过程:三个压电振子向下位移,流体分别由三个直流管流入汇流锥管,流经第三直流管的流量大于流经第二直流管的流量,使汇流锥管中射流两侧区域压强不同,因附壁效应,主射流向压力较小的一侧偏移并最终附壁;
压电泵工作在吸入过程:三个压电振子向上位移,流体经由第三直流管的流量大于经由第一直流管的流量,进口管排出流体,出口管吸入流体。
本发明结构简单,易于集成化,流量高,应用附壁效应改变射流方向,可实现输送方向切换和持续出流。
附图说明
图1为本发明的结构主剖视图;
图2为图1的俯视图;
图3为图1中A-A剖面图;
图4为图3中I局部放大图;
图5为图2中B-B剖面图;
图6为图2中C-C剖面图;
图7为本发明工作状态Ⅰ时排出过程工作原理图;
图8为本发明工作状态Ⅰ时吸入过程工作原理图;
图9为本发明工作状态Ⅱ时排出过程工作原理图;
图10为本发明工作状态Ⅱ时吸入过程工作原理图;
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