[发明专利]一种正环锁线管无阀压电泵

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，具体是指一种正环锁线管无阀压电泵。

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。

发明内容

本发明的目的是为了避免上述技术的不足，主要是针对现有无阀压电泵所存在流动紊乱、粘性阻力大、边界层易分离等不良效果而提出的一种尺度小、流动稳定、能耗低、效率高、振动小的新型正环锁线管无阀压电泵。

本发明采用的技术方案是：包括泵体、泵盖，泵盖上有泵进口、泵出口和泵腔的上半部分，泵体上有进口缓冲腔、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，并且进口缓冲腔和出口缓冲腔分别连通泵进口和泵出口，所述进口流管和出口流管均由一正环锁线流管和相对于正环锁线流管中心线对称布置的分流管连通组成，第二、第三分流管为几何结构尺寸相同的直流管且两者中心轴线相对于正环锁线流管中心线对称且平行，第一、第四分流管为几何结构尺寸相同的半圆形管且两者相对于正环锁线流管中心线对称；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，并且第一、第四分流管分别与正环锁线流管的大端贯通。

正环锁线流管的轮廓线是由正环锁线方程                                               确定的正环锁线段，极角为-70°~70°，常数为1，正环锁线流管的长度为1500μm~3500μm，高度为80μm~150μm，小端的最小截面宽度为130μm~180μm，小端管口圆角半径为60μm~90μm。

本发明的有益效果是：本发明采用轮廓线为正环锁线的流管和分流管组合的流管结构，与传统扩散/收缩管无阀压电泵以及三通管无阀压电泵相比，正环锁线流管具有曲率半径线性过渡的良好性质，流体在其中流动时受均匀的横向作用力，流动稳定、振动小、能耗低、效率高；流体沿进口流管（出口流管）正向流动时，分流管在一定程度起到了抽吸作用，从而对边界层分离进行控制，防止流动分离，降低损失，使得正向流阻减小，通过流管的流量增加；流体沿进口流管（出口流管）反向流动时，相对于流动方向和壁面有一定倾斜角的分流管的合理应用，能够生成离散的纵向涡，对主流起到一定的扰流作用，使得反向流阻增大，通过流管的流量减小，则在一个工作周期沿正向流动方向可获得较高的净流量，提高了无阀压电泵的效率；同时，该泵可以在较高频率下工作，防电磁干扰能力强，流量易于控制，可应用于生物芯片，微流控芯片,微型全分析系统以及临床药物微量输液系统等领域。

附图说明

图1是本发明所述一种正环锁线管无阀压电泵的整体结构剖视图；

图2是图1的A-A向剖面图；

图3是图2中I局部放大图；

图4是图2中进口流管7或出口流管9的几何结构放大图；