[实用新型]一种压电致振式微流体泵送装置

说明书

技术领域：

    本实用新型涉及一种压电致振式微流体泵送装置，属于微小型机电液系统领域。

背景技术：

近年来，微流体系统及相关技术因其无电磁干扰、结构紧凑、响应特性好以及便于精确控制等优点越来越受到人们的重视。国内微流体驱动与控制技术起步较晚，早期只有清华大学和吉林大学等几个研究单位对其进行研究，其中清华大学在微流量系统和微型泵方面做了大量的研究工作，吉林大学压电驱动与控制研究室1998年在国内首先报道了关于锥管式无阀压电泵的研究，之后又研发出最小分辨流量微升级可用于生物医药领域的微型压电泵，以及流量每分钟上千毫升、可用于计算机CPU水冷的系列化微型压电泵。

随着压电驱动器的不断发展，从压电材料薄膜到圆片形压电驱动器再到压电叠堆，压电驱动器的种类得到了不断的发展与更新，基于不同压电驱动器、不同机械结构和不同工作方式的微流体泵送装置均有广泛的报道。但主要是围绕被动式微流体输送装置的研究，主动控制式的研究相对较少。

如图1为一种有阀压电源微流体输送装置，其组成包括壳体1、工作腔2、进水口3、单向阀4和5、排水口6、压电振子7和固定环8。在流体的进水孔和出水孔处分别安装了方向不同的单向截止阀，压电振子采用单晶片压电振子。该装置正常工作时，由于单向被动截止阀存在滞后性，在进水孔和出水孔处都会出现流体倒流现象，导致压电振子的驱动力会有一定损失，泵送流体的流量相对较小，进而影响其工作性能和工作效率。基于上述不足，本实用新型设计了一种压电致振式微流体泵送装置，通过主动控制流体进出的工作过程，能够提高微流体泵送装置的输出特性。

发明内容：

本实用新型提供一种压电致振式微流体输送装置，其组成包括：压盖6、进水孔2、进水控制部分1、驱动部分4、出水控制部分8、出水孔5、闷盖7和连接螺栓3。进水控制部分1由进水控制阀105、控制阀座104、控制阀腔103、支撑体102和分隔膜101组成；出水控制部分8由出水控制阀804、控制阀座805、控制阀腔802、支撑体801和分隔膜803组成；驱动部分4由泵送振子405、密封圈402、分隔膜403、支撑体401和泵送腔404组成。压盖6和闷盖7与支撑体102之间通过连接螺栓3固定连接，泵送振子405与支撑体401之间垫有密封圈402，分隔膜403为低弹性模量的硅胶膜，粘贴在泵送振子405上。与已有微流体输送装置相比，本实用新型在正常工作时无流体倒流现象和驱动力损失，可提高微流体泵送装置的输出性能和在高频时本实用新型的流量保持性较好，且当两路控制信号的极性反接时，能实现流体的反向泵送。经实验测得频率为70Hz时，本实用新型压电致振式微流体泵送装置的最大输出流量为140ml/min。

本实用新型的工作原理如下：当给进水控制阀105施加打开的高电平方波控制信号，出水控制阀804施加关闭的低电平方波控制信号，同时泵送振子405施加向外侧运动的正弦驱动信号时，此时泵送腔404内容积增大，实现流体的泵入过程；当给进水控制阀105施加关闭的低电平方波控制信号，出水控制阀804施加打开的高电平方波控制信号，同时泵送振子405施加向内侧运动的正弦驱动信号时，此时泵送腔404内容积减小，实现流体的泵出过程。如此重复上诉动作，可实现流体的连续泵送。

附图说明：

    图1是一种有阀压电源微流体输送装置的结构示意图；

    图2是本实用新型压电致振式微流体泵送装置的结构示意图；

图3是图2中进水控制部分的结构示意图；

图4是图2中出水控制部分的结构示意图；

图5是图2中泵送振子的结构示意图。

具体实施方式：

具体实施方式1，参照图2，本实用新型所涉及的一种压电致振式微流体泵送装置由压盖6、进水孔2、进水控制部分1、驱动部分4、出水控制部分8、出水孔5、闷盖7和连接螺栓3组成。压盖6和闷盖7与支撑体102通过连接螺栓3固定连接，其中螺栓和螺母为标准件。工作时液体由进水孔2流入装置，经过进水控制部分1、驱动部分4和出水控制部分8流出出水孔5，完成流体的整个流动过程。进水孔2与进水管固定连接，完成液体由外部流入泵送装置的过程；出水孔5与出水管固定连接，完成液体由泵送装置流出外部的过程。