[实用新型]一种基于附壁效应的三腔无阀压电泵

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三腔无阀压电泵。

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；由于特殊结构流管的流阻差异不大，该类型无阀压电泵的容积效率较低，且输送方向无法改变，限制了无阀压电泵的应用，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，通过调节射流两侧的压强即可偏转流动方向，可以被应用于研制双向输送的无阀压电泵。

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、单向泵送的不足，提供一种基于附壁效应设计的结构简单、容积效率高、可实现双向输送的三腔无阀压电泵。

本实用新型采用的技术方案是：包括泵体、泵盖和三个压电振子，泵体和泵盖键合，三个压电振子固定于泵盖上方，泵盖上设置有三个上泵腔，一个进口和一个出口，泵体上设置有对应于上泵腔的三个下泵腔，进口腔、出口腔以及射流控制元件；三个下泵腔与三个上泵腔分别连通，进出口腔分别与泵的进出口连通，其特征在于：射流控制元件由一个三通管和三个直流管组成，其中三通管是由一个汇流锥管和两个相同的分流管组成的三通结构，两个分流管的一端与汇流锥管截面积较大的一端连通，另一端分别与进出口腔连通，三个直流管的一端分别连接三个下泵腔，另一端交汇并与汇流锥管最小截面连通，射流控制元件关于汇流锥管中心线呈中心对称。

汇流锥管最小截面宽度a的取值范围为40μm至1mm，汇流锥管长度L为2至10倍的汇流管最小截面宽度，汇流锥管锥角                                                为20°至60，三个交汇的直流管中相邻的两个直流管之间的夹角相同，为30°至90°，其余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，通过分别调节分布在三通管两侧的两个压电振子的变形量可以分别调节三通管两侧两个直流管的流量，两股流量不同的射流在汇流锥管中与另一沿汇流锥管方向的射流汇合，造成汇流锥管两侧区域压强不同，发生附壁效应并改变射流方向，使流体紧贴汇流锥管一侧并从其中一个分流管流出，当压电振子变形使泵腔变大时，该泵处于吸入过程，从两个分流管流入泵腔的流量基本相同，分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，泵的容积效率高，并且可以实现双向输送流体。

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为图3中I局部放大图；

图5为图2中B-B剖面图；

图6是图2中C-C剖面图；

图7是本实用新型工作状态Ⅰ时排出过程工作原理图；

图8是本实用新型工作状态Ⅰ时吸入过程工作原理图；

图9是本实用新型工作状态Ⅱ时排出过程工作原理图；

图10是本实用新型工作状态Ⅱ时吸入过程工作原理图；

图11是实施例1在排出过程中的速度矢量图；

图12是实施例1在吸入过程中的速度矢量图；

图13是实施例1一个周期内分流管18、19的瞬时流量曲线；

图14是实施例1的结构尺寸；

图中：1、7、10.压电振子；2、21、22.上泵腔；3.泵盖；4、11、14.下泵腔；5.射流控制元件；6.泵体；8、9.泵的进出口； 12、13.进出口腔；15、16、20.直流管；17.汇流锥管；18、19.分流管。

具体实施方式