[发明专利]一种新型阿基米德螺线管无阀压电泵

说明书

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，具体是指一种新型阿基米德螺线管无阀压电泵。

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送，细胞分离、电子产品降温、燃料微量喷射、化学微分析、管道流动转捩控制等领域。目前压电泵主要分为有阀压电泵和无阀压电泵两类，无阀压电泵无可动阀片，结构简单，更适合于小型化和微型化，可以满足高频率下的工作要求，克服了有阀压电泵断流有噪音的缺点，防疲劳性能良好，避免一些敏感介质受到影响。大多数无阀压电泵是将两个特殊结构流管与泵腔连接，利用流体沿特殊结构流管不同方向流动时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，涡旋管，三通管等。

锥形管结构简单，易于设计和加工，但其正反向流阻差异较小，导致微泵的效率很低；tesla管也称为异型管，其主要结构以直流道搭配弯曲流道所组成，流体在往复流动时由于流道长度的差异与流体的惯性效应，产生出口方向的净流量，但其正反向流阻差异同样很小，微泵在一个工作周期内获得的净流量有限；涡旋管实质是在二维平面锥形管壁面增加了一系列三角形或圆弧的漩涡区域，这些三角形涡旋区与锥形流管一起组成了涡旋通道，但涡旋面的存在加大了流道的制作难度，并且这种流管的正反向流阻都很大，使得微泵能耗大，效率低；三通管包括“Y”型管和“V”型管等，“Y”型管由一个合流管和两个分流管组成“Y”字形，其合流管和分流管均为等截面矩形管，“V”型管由一个等截面矩形管为合流管和两个扩散（收缩）分流管组成，三通管在一定程度上减小了正向流阻，提高了反向流阻，使得微泵在一个工作周期内沿正向获得较高的净流量，但直线型管壁的设计使得流体流动时的摩擦损失较大，能耗较高。公开号为CN102230465A的中国发明专利申请公开了一种阿基米德螺线流管无阀压电泵，该无阀压电泵的下盖与上盖之间设置有第一阿基米德螺线流管和第一连通槽，所述的阿基米德螺线流管一端与设置在泵体上的流体进口连接，另一端与泵腔连接；第一连通槽的一端与泵腔连接，另一端与流体出口连接；所述的第一阿基米德螺线流管为以流体进口为中心和起点逆时针方向设置的阿基米德螺线流管。该种结构流管使用整体阿基米德螺线构造流管，流道过长，流体在弯曲流管中流动时沿正反方向的损失都很大，同时由于受到离心力的作用，在横截面上形成二次流，使得局部阻力增加，引起二次流损失，且所用直连通槽无流阻特性，从而微泵的效率较低，另外结构相对比较复杂，不利于集成化和微型化。

古希腊数学家和力学家阿基米德在他的论著《论螺线》中就对平面等距螺线的几何性质做了详尽的讨论，人们称之为“阿基米德螺线”，后来数学家们又发现了连锁螺线、费马螺线、对数螺线、双曲螺线、圆柱螺线、圆锥螺线等。螺线流管具有优越的结构特性和良好的流体力学性质，有利于一体化布置，广泛应用在能源、军舰、潜艇、空间站、船舶动力、石油化工、航天航空、为电子冷却与低温技术等领域。

发明内容

本发明的目地就是为了避免上述技术中的不足而提出的一种新型阿基米德螺线管无阀压电泵，它主要是针对现有无阀压电泵所存在的问题如流动紊乱、粘性阻力大、边界层易分离等不良效果而发明的尺度小、流动稳定、能耗低、效率高、振动小的新型阿基米德螺线管无阀压电泵，同时扩大了螺旋流管技术在微流体机械领域的应用范围。

本发明采用技术方案是：包括泵体和泵盖，泵盖上有出泵进口、泵出口和泵腔的上半部分，泵体上有出进口缓冲腔、出口缓冲腔、进口流管、出口流管和泵腔的下半部分，进口流管和出口流管结构相同且同轴布置并与泵腔圆心等距，进口流管一端与进口缓冲腔连通，另一端与泵腔连通，出口流管一端与泵腔连通，另一端与出口缓冲腔连通，进口缓冲腔和出口缓冲腔分别连通泵进口和泵出口，进口流管和出口流管均由一阿基米德螺线流管和相对于阿基米德螺线流管中心线对称布置的分流管连通组成，第二、第三分流管是几何结构尺寸相同的直流管且两者的中心轴线与阿基米德螺线流管的中心轴线平行且对称；第二分流管一端与第一分流管连通、另一端与泵腔连通；第三分流管一端与第四分流管连通、另一端与泵腔连通；第一、第四分流管是几何结构尺寸相同的半圆形管且两者相对于阿基米德螺线流管中心线对称并分别与阿基米德螺线流管的大端贯通。