一种双腔并联锥形管无阀压电泵的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种双腔并联锥形管无阀压电泵，泵盖、泵体和泵座由上至下通过键合或黏结剂结合，泵盖上设有左右两个泵腔上半部分，泵体上设左右两个泵腔下半部分、四个相同结构尺寸的锥管、出口腔、前后两个进口腔上半部分和对冲腔以及出口管的上半部分；第一、第二锥管的大端连通出口腔，第一锥管的小端连通左泵腔下半部分，且第一锥管的中心线经过左泵腔下半部分的中心；第二锥管的小端连通右泵腔下半部分，且第二锥管的中心线经过右泵腔下半部分的中心；第三、第四锥管的小端均连通对冲腔，第三锥管的大端连通右泵腔下半部分，第四锥管的大端连通左泵腔下半部分，两个泵腔下半部分和第三、第四锥管的中心线共线；易于微型化，流量高。
【专利说明】—种双腔并联锥形管无阀压电泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流体传输与控制以及微机械【技术领域】，特指一种基于附壁射流的双腔无阀压电泵。
【背景技术】
[0002]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，力口工简单，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将两个特殊结构流管与泵腔连接，利用特殊结构流管不同方向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，导致该类型无阀压电泵的流量较低。为了提高微泵流量，并联结构被用于提高锥形管无阀压电泵的性能中。
【发明内容】
[0003]本发明针对已有无阀压电泵流量低问题，提出一种高流量的双腔并联锥形管无阀压电泵。
[0004]本发明采用的技术方案是:泵盖、泵体和泵座由上至下通过键合或黏结剂结合，两个压电振固定在泵盖上，泵盖上设有左右两个泵腔上半部分，泵体上设左右两个泵腔下半部分、四个相同结构尺寸的锥管、出口腔、前后两个进口腔上半部分和对冲腔以及出口管的上半部分；第一、第二锥管的大端连通出口腔，第一锥管的小端连通左泵腔下半部分，且第一锥管的中心线经过左泵腔下半部分的中心；第二锥管的小端连通右泵腔下半部分，且第二锥管的中心线经过右泵腔下半部分的中心；第三、第四锥管的小端均连通对冲腔，第三锥管的大端连通右泵腔下半部分，第四锥管的大端连通左泵腔下半部分，两个泵腔下半部分和第三、第四锥管的中心线共线。
[0005]本发明的有益效果是:结构简单，易于微型化，流量高。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明结构主剖视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中A-A剖面图；
图4为图2中B-B剖面图；
图5是图3中I局部放大图；
图6是本发明排出过程工作原理图；
图7为排出过程中I局部流动情况图；
图8是本发明吸入过程工作原理图；图9是吸入过程I局部流动情况图。
[0007]图中:1、4.压电振子；2、5.泵腔上半部分；3.泵盖；6.泵体；7、11.泵腔下半部分；8.进口腔下半部分；9.进口管；10.泵座；12、15、18、20.锥形管；13.出口管；14.出口腔；16、19.进口腔上半部分；17.对冲腔。
【具体实施方式】
[0008]如图1、2、3、4、5所示，本发明包括两个压电振子1、4、泵盖3、泵体6和泵座10。泵盖3、泵体6和泵座10由上至下通过键合或黏结剂结合，两个压电振子1、4通过黏结剂固定在泵盖3上。泵盖3上加工有左右两个泵腔上半部分2、5。泵体6上加工有左右两个泵腔下半部分7、11、四个相同结构尺寸的锥管12、15、18、20，出口腔14、前后两个进口腔上半部分16、19和对冲腔17以及出口管13的上半部分。泵座10上加工有进口腔下半部分8、进口管9和出口管13的下半部分。
[0009]第一锥管12和第四锥管20与泵腔下半部分11连通且两锥管相互垂直。第二锥管15和第三锥管18与泵腔下半部分7连通且两锥管也相互垂直。第三锥管18和第四锥管20均与对冲腔17连通且两锥管轴线处于同一水平位置。对冲腔17的两端分别与前后两个进口腔上半部分16、19联通。第一锥管12和第二锥管15与出口腔14连通。
[0010]具体连接时，第一锥管12和第二锥管15的大端连通出口腔14，第一锥管12的小端连通泵腔下半部分11，并且第一锥管12的中心线经过泵腔下半部分11的中心。第二锥管15的小端连通泵腔下半部分7，并且第二锥管15的的中心线经过泵腔下半部分7的中心。第三锥管18和第四锥管20的小端均连通对冲腔17，第三锥管18的大端连通泵腔下半部分7，第四锥管20的大端连通泵腔下半部分11。泵腔下半部分7、11和第三、第四锥管18、20的中心线共线。
[0011]影响压电泵性能的主要结构参数的取值范围为:四个锥管12、15、18、20最小截面处宽度a为50μπι到300 μ m;四个锥管12、15、18、20长度为最小截面处宽度a的10倍到20倍；锥管12、15、18、20锥角^为5°到15。；四个锥管12、15、18、20圆角过渡半径r为最小截面处宽度a的I倍到2倍；对冲腔17的左右宽度6为四个锥管12、15、18、20最小截面处宽度a的3倍到10倍；对冲腔17的前后长度c为宽度6的4倍到8倍。两个泵腔下半部分7、11、四个锥管12、15、18、20、对冲腔17、出口腔14的深度A为四个锥管12、15、18、20长度为最小截面处宽度a的I倍到2倍。
[0012]本发明工作时，分别加载相同相位的交变电压使两个压电振子1、4发生振幅相同的同步振动。
[0013]压电振子1、4向下位移时流体被排出泵腔，为排出过程。泵内流动情况如图6、7所示，一部分流体由泵腔下半部分7、11经过锥管12、15流入出口腔14，并由出口管13排出。此时锥管12、15为扩散管，排出流量较大，其单个流管流量为
Qe ;另一部分流体由泵腔下半部分7、11经过锥管18、20流入对冲腔17，并经过进口腔上半
部分16、19，进口腔下半部分8，最后由进口管9排出。此时锥管18、20为收缩管，排出流量较小，且两锥管排出的 两股射流在对冲腔17中对冲，由于锥管喷口窄，其射流速度很高，造成很大的流动损失，进一步减小了流量，其单个流管流量为l?b。
[0014]压电振子1、4向上位移时流体被吸入泵腔，为吸入过程。泵内流动情况如图8、9所示，一部分流体由出口管13被吸入出口腔14，经过锥管12、15流入泵腔下半部分7、11。
此时锥管12、15为收缩管，吸入流量较小，其单个流管流量为IJb ;另一部分流体由进口管9
被吸入进口腔下半部分8，并经过进口腔上半部分16、19，对冲腔17，锥管18、20，最后流入泵腔下半部分7、11。此时锥管18、20为扩散管，吸入流量较大，由于流入对冲腔17中的流体速度低，在对冲腔17中对流现象不明显，相对于排出过程其对流动影响较小，其单个流
管流量为‘。
[0015]一个排出过程和吸入过程组成一个周期，一个周期的泵送流量为出口管13流出流量与流入流量的差值，或进口管9流入流量与流出流量的差值。由于吸入过程和排出过
程的泵腔变化量相同，即
【权利要求】
1.一种双腔并联锥形管无阀压电泵，泵盖(3)、泵体(6)和泵座(10)由上至下通过键合或黏结剂结合，两个压电振子(1、4)固定在泵盖(3)上，泵盖(3)上设有左右两个泵腔上半部分(2、5)，其特征是:泵体(6)上设左右两个泵腔下半部分(11、7)、四个相同结构尺寸的锥管(12、15、18、20)、出口腔(14)、前后两个进口腔上半部分(19、16)和对冲腔(17)以及出口管(13)的上半部分；第一、第二锥管(12、15)的大端连通出口腔(14)，第一锥管(12)的小端连通左泵腔下半部分(11)且第一锥管(12)的中心线经过左泵腔下半部分(11)的中心；第二锥管(15)的小端连通右泵腔下半部分(7)且第二锥管(15)的中心线经过右泵腔下半部分(7)的中心；第三、第四锥管(18、20)的小端均连通对冲腔(17)，第三锥管(18)的大端连通右泵腔下半部分(7)，第四锥管(20)的大端连通左泵腔下半部分(11)，两个泵腔下半部分(7、11)和第三、第四锥管(18、20)的中心线共线。
2.根据权利要求1所述一种双腔并联锥形管无阀压电泵，其特征是:四个所述锥管(12、15、18、20)最小截面处宽度a为50 μ m至300 μ m、长度为a的10倍至20倍、锥角β为5°至15°。
3.根据权利要求2所述一种双腔并联锥形管无阀压电泵，其特征是:对冲腔(17)的左右宽度6为a的3倍至10倍，对冲腔(17)的前后长度c为宽度6的4倍至8倍，两个泵腔下半部分(7、11)、四个锥管、对冲腔(17)、出口腔(14)的深度为a的I倍至2倍。
【文档编号】F04B43/04GK103644101SQ201310555216
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】何秀华, 杨嵩, 袁寿其 申请人:江苏大学