[发明专利]一种阻块式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阻块式附壁射流无阀压电微泵，下泵腔连接附壁部分左端，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以及经出口直流管连接泵出口缓冲腔；附壁部分由缓冲腔、汇流锥管和阻块组成，缓冲腔左端与下泵腔连通，右端与汇流锥管小端连通，汇流锥管大端分别与第一、第二进口直流管和出口直流管的左端连通；在汇流锥管小端的正中间是阻块，阻块将汇流锥管小端处的流道分隔成前后两个相同的窄流道；阻块由左侧的半圆形柱和右侧的三角柱连接组成，三角柱的前后两侧壁与半圆形柱相切；利用阻块诱导流体附壁流动，增加出口排出的净流量，提高容积效率。

技术领域

本发明涉及微流体系统领域，具体是一种无阀压电微型泵结构，为微流体系统的核心部件和动力元件。

背景技术

微型泵的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。相比于其他驱动方式的微型泵，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，因此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。

附壁效应又称为康达效应，是流体的流动现象，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。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻块式附壁射流无阀压电微泵，利用特殊结构的阻块诱导来流产生附壁效应，使得这种微泵具有大流量出流，容积效率高。

为实现上述目的，本发明一种阻块式附壁射流无阀压电微泵采用的技术方案是：具有一个泵体，泵体上设有下泵腔，下泵腔连接附壁部分的左端，附壁部分的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以及经出口直流管连接泵出口缓冲腔；下泵腔、附壁部分和出口直流管的左右方向的水平中心轴重合；所述附壁部分由缓冲腔、汇流锥管和阻块组成，缓冲腔左端与下泵腔连通，右端与汇流锥管小端连通，汇流锥管的大端分别与第一进口直流管、第二进口直流管和出口直流管的左端连通；在汇流锥管小端的正中间是阻块，阻块将汇流锥管小端处的流道分隔成前、后两个相同的窄流道；阻块由左侧的半圆形柱和右侧的三角柱连接组成，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，三角形的前后两侧边与半圆形的前后两侧边相连接。