一種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵，泵蓋、泵體和泵座由上至下通過鍵合或黏結劑結合，泵蓋上設有左右兩個泵腔上半部分，泵體上設左右兩個泵腔下半部分、四個相同結構尺寸的錐管、出口腔、前后兩個進口腔上半部分和對沖腔以及出口管的上半部分；第一、第二錐管的大端連通出口腔，第一錐管的小端連通左泵腔下半部分，且第一錐管的中心線經過左泵腔下半部分的中心；第二錐管的小端連通右泵腔下半部分，且第二錐管的中心線經過右泵腔下半部分的中心；第三、第四錐管的小端均連通對沖腔，第三錐管的大端連通右泵腔下半部分，第四錐管的大端連通左泵腔下半部分，兩個泵腔下半部分和第三、第四錐管的中心線共線；易于微型化，流量高。
【專利說明】—種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及微流體傳輸與控制以及微機械【技術領域】，特指一種基于附壁射流的雙腔無閥壓電泵。
【背景技術】
[0002]壓電泵是機械式微泵的一種，屬于容積泵，廣泛應用在藥物微量輸運、細胞分離、電子產品(如CPU)降溫、燃料微量噴射、化學微分析、管道流動中轉捩控制等領域。依據有無閥片結構，可將壓電泵分為有閥壓電泵和無閥壓電泵兩類。無閥壓電泵沒有單向閥結構，力口工簡單，易于微型化，且流體介質不會因為閥結構而被隔斷，避免一些敏感介質受到影響。大多數無閥壓電泵的結構是將兩個特殊結構流管與泵腔連接，利用特殊結構流管不同方向流動的流阻差異產生泵送效果，常見的特殊結構流管有錐形管、tesla管、三通管等。由于特殊結構流管的流阻差異不大，導致該類型無閥壓電泵的流量較低。為了提高微泵流量，并聯結構被用于提高錐形管無閥壓電泵的性能中。
【發明內容】
[0003]本發明針對已有無閥壓電泵流量低問題，提出一種高流量的雙腔并聯錐形管無閥壓電泵。
[0004]本發明采用的技術方案是:泵蓋、泵體和泵座由上至下通過鍵合或黏結劑結合，兩個壓電振固定在泵蓋上，泵蓋上設有左右兩個泵腔上半部分，泵體上設左右兩個泵腔下半部分、四個相同結構尺寸的錐管、出口腔、前后兩個進口腔上半部分和對沖腔以及出口管的上半部分；第一、第二錐管的大端連通出口腔，第一錐管的小端連通左泵腔下半部分，且第一錐管的中心線經過左泵腔下半部分的中心；第二錐管的小端連通右泵腔下半部分，且第二錐管的中心線經過右泵腔下半部分的中心；第三、第四錐管的小端均連通對沖腔，第三錐管的大端連通右泵腔下半部分，第四錐管的大端連通左泵腔下半部分，兩個泵腔下半部分和第三、第四錐管的中心線共線。
[0005]本發明的有益效果是:結構簡單，易于微型化，流量高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明結構主剖視圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1中A-A剖面圖；
圖4為圖2中B-B剖面圖；
圖5是圖3中I局部放大圖；
圖6是本發明排出過程工作原理圖；
圖7為排出過程中I局部流動情況圖；
圖8是本發明吸入過程工作原理圖；圖9是吸入過程I局部流動情況圖。
[0007]圖中:1、4.壓電振子；2、5.泵腔上半部分；3.泵蓋；6.泵體；7、11.泵腔下半部分；8.進口腔下半部分；9.進口管；10.泵座；12、15、18、20.錐形管；13.出口管；14.出口腔；16、19.進口腔上半部分；17.對沖腔。
【具體實施方式】
[0008]如圖1、2、3、4、5所示，本發明包括兩個壓電振子1、4、泵蓋3、泵體6和泵座10。泵蓋3、泵體6和泵座10由上至下通過鍵合或黏結劑結合，兩個壓電振子1、4通過黏結劑固定在泵蓋3上。泵蓋3上加工有左右兩個泵腔上半部分2、5。泵體6上加工有左右兩個泵腔下半部分7、11、四個相同結構尺寸的錐管12、15、18、20，出口腔14、前后兩個進口腔上半部分16、19和對沖腔17以及出口管13的上半部分。泵座10上加工有進口腔下半部分8、進口管9和出口管13的下半部分。
[0009]第一錐管12和第四錐管20與泵腔下半部分11連通且兩錐管相互垂直。第二錐管15和第三錐管18與泵腔下半部分7連通且兩錐管也相互垂直。第三錐管18和第四錐管20均與對沖腔17連通且兩錐管軸線處于同一水平位置。對沖腔17的兩端分別與前后兩個進口腔上半部分16、19聯通。第一錐管12和第二錐管15與出口腔14連通。
[0010]具體連接時，第一錐管12和第二錐管15的大端連通出口腔14，第一錐管12的小端連通泵腔下半部分11，并且第一錐管12的中心線經過泵腔下半部分11的中心。第二錐管15的小端連通泵腔下半部分7，并且第二錐管15的的中心線經過泵腔下半部分7的中心。第三錐管18和第四錐管20的小端均連通對沖腔17，第三錐管18的大端連通泵腔下半部分7，第四錐管20的大端連通泵腔下半部分11。泵腔下半部分7、11和第三、第四錐管18、20的中心線共線。
[0011]影響壓電泵性能的主要結構參數的取值范圍為:四個錐管12、15、18、20最小截面處寬度a為50μπι到300 μ m;四個錐管12、15、18、20長度為最小截面處寬度a的10倍到20倍；錐管12、15、18、20錐角^為5°到15。；四個錐管12、15、18、20圓角過渡半徑r為最小截面處寬度a的I倍到2倍；對沖腔17的左右寬度6為四個錐管12、15、18、20最小截面處寬度a的3倍到10倍；對沖腔17的前后長度c為寬度6的4倍到8倍。兩個泵腔下半部分7、11、四個錐管12、15、18、20、對沖腔17、出口腔14的深度A為四個錐管12、15、18、20長度為最小截面處寬度a的I倍到2倍。
[0012]本發明工作時，分別加載相同相位的交變電壓使兩個壓電振子1、4發生振幅相同的同步振動。
[0013]壓電振子1、4向下位移時流體被排出泵腔，為排出過程。泵內流動情況如圖6、7所示，一部分流體由泵腔下半部分7、11經過錐管12、15流入出口腔14，并由出口管13排出。此時錐管12、15為擴散管，排出流量較大，其單個流管流量為
Qe ;另一部分流體由泵腔下半部分7、11經過錐管18、20流入對沖腔17，并經過進口腔上半
部分16、19，進口腔下半部分8，最后由進口管9排出。此時錐管18、20為收縮管，排出流量較小，且兩錐管排出的 兩股射流在對沖腔17中對沖，由于錐管噴口窄，其射流速度很高，造成很大的流動損失，進一步減小了流量，其單個流管流量為l?b。
[0014]壓電振子1、4向上位移時流體被吸入泵腔，為吸入過程。泵內流動情況如圖8、9所示，一部分流體由出口管13被吸入出口腔14，經過錐管12、15流入泵腔下半部分7、11。
此時錐管12、15為收縮管，吸入流量較小，其單個流管流量為IJb ;另一部分流體由進口管9
被吸入進口腔下半部分8，并經過進口腔上半部分16、19，對沖腔17，錐管18、20，最后流入泵腔下半部分7、11。此時錐管18、20為擴散管，吸入流量較大，由于流入對沖腔17中的流體速度低，在對沖腔17中對流現象不明顯，相對于排出過程其對流動影響較小，其單個流
管流量為‘。
[0015]一個排出過程和吸入過程組成一個周期，一個周期的泵送流量為出口管13流出流量與流入流量的差值，或進口管9流入流量與流出流量的差值。由于吸入過程和排出過
程的泵腔變化量相同，即
【權利要求】
1.一種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵，泵蓋(3)、泵體(6)和泵座(10)由上至下通過鍵合或黏結劑結合，兩個壓電振子(1、4)固定在泵蓋(3)上，泵蓋(3)上設有左右兩個泵腔上半部分(2、5)，其特征是:泵體(6)上設左右兩個泵腔下半部分(11、7)、四個相同結構尺寸的錐管(12、15、18、20)、出口腔(14)、前后兩個進口腔上半部分(19、16)和對沖腔(17)以及出口管(13)的上半部分；第一、第二錐管(12、15)的大端連通出口腔(14)，第一錐管(12)的小端連通左泵腔下半部分(11)且第一錐管(12)的中心線經過左泵腔下半部分(11)的中心；第二錐管(15)的小端連通右泵腔下半部分(7)且第二錐管(15)的中心線經過右泵腔下半部分(7)的中心；第三、第四錐管(18、20)的小端均連通對沖腔(17)，第三錐管(18)的大端連通右泵腔下半部分(7)，第四錐管(20)的大端連通左泵腔下半部分(11)，兩個泵腔下半部分(7、11)和第三、第四錐管(18、20)的中心線共線。
2.根據權利要求1所述一種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵，其特征是:四個所述錐管(12、15、18、20)最小截面處寬度a為50 μ m至300 μ m、長度為a的10倍至20倍、錐角β為5°至15°。
3.根據權利要求2所述一種雙腔并聯錐形管無閥壓電泵，其特征是:對沖腔(17)的左右寬度6為a的3倍至10倍，對沖腔(17)的前后長度c為寬度6的4倍至8倍，兩個泵腔下半部分(7、11)、四個錐管、對沖腔(17)、出口腔(14)的深度為a的I倍至2倍。
【文檔編號】F04B43/04GK103644101SQ201310555216
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】何秀華, 楊嵩, 袁壽其 申請人:江蘇大學