[发明专利]一种具有凹槽和阻块的附壁射流无阀压电微泵

说明书

本发明公开微流体系统领域中一种具有凹槽和阻块的附壁射流无阀压电微泵，泵体上设有从左至右沿泵体的左右水平中心线前后对称且依次串接的下泵腔、附壁部分、出口直流管和泵出口缓冲腔，附壁部分由缓冲腔、汇流锥管、阻块和两个凹槽组成，缓冲腔左端与下泵腔，右端与汇流锥管的小端连通，第一、第二进口直流管、出口直流管的左端之间的侧壁上是横截面为圆弧形的凹槽，汇流锥管小端处的正中间是将汇流锥管小端分隔成了前后两个相同窄流道的阻块，阻块由左侧的半圆形柱和右侧的三角柱连接成一体组成；利用阻块诱导流体附壁流动，增加出口流量，利用凹槽减少对漩涡的破坏，增加出口直流管的排出量，改善背压性能。

技术领域

本发明涉及微流体系统领域，具体是无阀压电式微型泵的结构。

背景技术

微型泵是微流体系统的核心部件和动力元件，其性能直接决定了微流体系统的性能。压电泵是往复膜片式微泵的一种，通过利用压电材料的逆压电效应来实现电能向机械能的转化，从而达到输送流体的目的。压电泵具有结构简单、体积小、响应速度快、致动力大、无电磁干扰,对输送介质的粘度、离子强度、酸碱性不敏感等优点，被广泛应用于化学分析、电子器件冷却、环境检测、药物精确输送、生物芯片等领域。

压电泵分为无阀和有阀结构，大多数无阀压电泵是将两个特殊结构流管与泵腔连接，利用特殊微流管的双向流阻差来产生净流量。对于这种类型的无阀压电泵，流管的流动性能直接决定了无阀压电微泵的整流性能。但通过改变流管结构参数难以得到很大的流阻差异，这导致大部分此类结构的无阀压电泵容积效率很低。为了产生更大的流阻差，获得更高的容积效率，出现了许多新型结构的微泵，例如中国专利公告号为CN203248339U的文献中提出一种基于附壁效应的三腔无阀压电泵，设计了三个泵腔，通过控制不同泵腔的振幅来控制出流量以及流动方向，但三个泵腔使得结构占用空间变大，增加了加工成本，使用场合也有局限性，不利于微型化和集成化，此外实际应用中并没有达到理想的控制流动方向的特点；中国专利公开号为CN102913422A的文献中提出一种阻流体阻流无阀压电泵，在泵腔底部设计了许多阻流体，虽然能够节约空间，但该种微泵几乎不能承受背压，实际应用效果不理想。

附壁效应又称为康达效应，是一种流动现象，即流体（水流或气流）由离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。其原理是射流与周围流体交换动量，进而卷吸流体，但是有限空间的固壁限制了卷吸的流场，引起射流两侧产生压力差，造成射流的偏转，最终射流沿着壁面流动。

发明内容

本发明的目的是为克服现有无阀压电泵的不足之处，提供一种具有凹槽和阻块的附壁射流无阀压电微泵，结合附壁效应，利用特殊结构的阻块诱导射流产生附壁效应来改变射流方向，实现大流量出流，利用圆弧形的凹槽提高背压。

为实现上述目的，本发明一种具有凹槽和阻块的附壁射流无阀压电微泵采用的技术方案是：包括泵体，泵体上设有从左至右沿泵体的左右水平中心线前后对称且依次串接的下泵腔、附壁部分、出口直流管和泵出口缓冲腔；附壁部分右端分别经第一进口直流管连接第一泵进口缓冲腔、经第二进口直流管连接第二泵进口缓冲腔，第一泵进口缓冲腔和第二泵进口缓冲腔关于泵体的水平中心线前后对称；所述附壁部分由缓冲腔、汇流锥管、阻块和两个凹槽组成，缓冲腔左端与下泵腔，右端与汇流锥管的小端连通，汇流锥管的大端分别连接第一、第二进口直流管和出口直流管的左端；第一、第二进口直流管、出口直流管的左端之间有两个侧壁，每个侧壁上是横截面为圆弧形的凹槽，两个凹槽的槽口正对汇流锥管的大端面；汇流锥管小端处的正中间是将汇流锥管小端分隔成了前后两个相同窄流道的阻块，阻块由左侧的半圆形柱和右侧的三角柱连接成一体组成，三角柱的前后两侧壁与半圆形柱的前后两侧壁相连接，阻块的横截面是半圆形和三角形相接的形状，三角形的左边边长等于半圆形的直径。

本发明的有益效果是：

1、本发明不仅具有普通无阀压电泵结构简单、易加工和成本低的优点，而且通过利用特殊结构的阻块诱导流体附壁流动，使得射流过程中产生的漩涡得到强化，极大地增加了出口流量，使微泵容积效率能够达到80.1%。