一种内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵

1.本发明属于微流体机械领域，具体涉及一种内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵。


背景技术：

2.压电泵是以压电驱动技术为基础的一种微型流体驱动系统的控制器和执行器，随着微机械加工技术微机电系统的发展，压电泵也得到了快速发展。作为压电泵的一个重要分支，无阀压电泵是以压电振子为动力源，通过压电振子的机械振动引起泵腔容积的周期性变化，通过特殊结构的无运动部件阀来实现流体单向流动的新型流体驱动器，因其具有结构简单、体积小、无电磁干扰、易于流体精确控制等特点，在医疗药物、化学分析等流体运输领域有广阔实用前景。目前的无阀压电泵大多存在输出流量小或微型化加工困难等缺点，难以满足实际应用需求。因此，研发一种输出流量大且易于微型化加工的新型无阀压电泵具有非常重要的现实意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵，该压电泵通过弧面腔和内倾角箭头阻流体的配合能有效增强泵的流体运输能力，输出流量较大，同时泵腔内部为结构简单的平面结构，易于微型化加工。
4.为实现上述目的，本发明专利的技术方案是：
5.一种内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵，包括泵盖、压电振子、泵体、螺栓、密封圈、螺母。
6.所述泵盖设有环形凸缘结构、上密封圈凹槽、上螺栓孔，所述泵盖的环形凸缘结构用于压紧压电振子，所述泵盖的上密封圈凹槽用来放置密封圈；
7.所述压电振子由金属基底和压电晶片组成，所述压电晶片为压电陶瓷材料的驱动元件；
8.所述泵体设有流道入口、流道出口、弧面腔、4个内倾角箭头阻流体、下密封圈凹槽、下螺栓孔，所述流道入口包含入口外流道、入口内流道，所述入口外流道的直径大于入口内流道的直径，用于防止入口流管插入到弧面腔内部，所述流道出口包含出口外流道、出口内流道，所述出口外流道的直径大于出口内流道的直径，用于防止出口流管插入到弧面腔内部，所述弧面腔包含3组流阻较小的弧形面和流阻较大的侧边矩形面，所述弧形面为近似流线型，所述内倾角箭头阻流体包含流阻较大的尾端矩形面和内倾角斜面、以及流阻较小的锥形面，所述内倾角斜面与内倾角箭头阻流体侧边形成的内倾角为30-60
°
，所述锥形面的顶角为60
°
；
9.所述密封圈为两个相同的环形橡胶圈，一个放置在上密封圈凹槽和压电振子之间，另一个放置在下密封圈凹槽和压电振子之间，所述密封圈起密封和支撑压电振子的作用，所述螺栓和螺母采用螺纹连接，用于对泵盖和泵体进行紧密配合。
10.所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵包括流体吸入和流体排出两个工作过程：
11.吸入过程：在正交流电的作用下，压电振子向上发生形变，密闭泵腔容积变大，腔内压强减小，在外界大气压的作用下，液体沿流道入口流入、流经内倾角箭头阻流体的锥形面和弧面腔的弧形面，所受流阻较小，液体沿流道出口流入、流经内倾角箭头阻流体的尾端矩形面和内倾角斜面及弧面腔的侧边矩形面，所受流阻较大，因此流道入口进入泵腔的流量大于流道出口进入泵腔的流量。
12.排出过程：在负交流电的作用下，压电振子向下发生形变，密闭泵腔容积变小，腔内压强变大，在泵腔压力的作用下，液体流经内倾角箭头阻流体的锥形面和弧面腔的弧形面、沿流道出口流出，所受流阻较小，液体流经内倾角箭头阻流体的尾端矩形面和内倾角斜面及弧面腔的侧边矩形面、沿流道入口流出，所受流阻较大，因此流道出口排出泵腔的流量大于流道入口排出泵腔的流量。
13.所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵经过上述吸入过程和排出过程的不断循环，宏观上实现了流体的单向流动。
14.本发明专利的突出优点为：
15.1.本发明所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵的泵体内部设有弧面腔和内倾角箭头阻流体，弧面腔的弧形面和内倾角箭头阻流体的锥形面的流阻较小，弧面腔的侧边矩形面及内倾角箭头阻流体的尾端矩形面和内倾角斜面的流阻较大，从而有效增大了流阻差，使得该泵的输出流量较大。
16.2.本发明所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵泵腔内部的弧面腔和内倾角箭头阻流体均为平面结构，易于微型化加工。
附图说明
17.图1是本发明的内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵爆炸图；
18.图2是本发明的内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵半剖视图；
19.图3是本发明的泵盖结构示意图；
20.图4是本发明的压电振子结构示意图；
21.图5是本发明的泵体结构示意图；
22.图6是本发明的泵体剖视图；
23.图7是本发明的内倾角箭头阻流体结构示意图；
24.图中标记：1为泵盖、1-1为环形凸缘结构、1-2为上密封圈凹槽、1-3为上螺栓孔、2为压电振子、2-1为金属基底、2-2为压电晶片、3为泵体、3-1为流道入口(其中3-1-1为入口外流道、3-1-2为入口内流道)、3-2为流道出口(其中3-2-1为出口外流道、3-2-2出口内流道)、3-3为弧面腔(其中3-3-1为弧形面，3-3-2为侧边矩形面)、3-4为内倾角箭头阻流体(其中3-4-1为尾端矩形面、3-4-2为阻流体的内倾角斜面、3-4-3为锥形面)、3-5为下密封圈凹槽、3-6为下螺栓孔、4为螺栓、5为密封圈、6为螺母。
具体实施方式
25.下面结合附图及实施例对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，实
施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明专利保护的范围；本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
26.参阅图1-7，一种内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵，包括：泵盖(1)、压电振子(2)、泵体(3)、螺栓(4)、密封圈(5)、螺母(6)。
27.所述泵盖(1)设有环形凸缘结构(1-1)、上密封圈凹槽(1-2)、上螺栓孔(1-3)，所述泵盖(1)的环形凸缘结构(1-1)用于压紧压电振子(2)，所述泵盖(1)的上密封圈凹槽(1-2)用来放置密封圈(5)；
28.所述压电振子(2)由金属基底(2-1)和压电晶片(2-2)组成，所述压电晶片(2-2)为压电陶瓷材料的驱动元件；
29.所述泵体(3)设有流道入口(3-1)、流道出口(3-2)、弧面腔(3-3)、4个内倾角箭头阻流体(3-4)、下密封圈凹槽(3-5)、下螺栓孔(3-6)，所述流道入口(3-1)包含入口外流道(3-1-1)、入口内流道(3-1-2)，所述入口外流道(3-1-1)的直径大于入口内流道(3-1-2)的直径，用于防止入口流管插入到弧面腔(3-3)内部，所述流道出口(3-2)包含出口外流道(3-2-1)、出口内流道(3-2-2)，所述出口外流道(3-2-1)的直径大于出口内流道(3-2-2)的直径，用于防止出口流管插入到弧面腔(3-3)内部，所述弧面腔(3-3)包含3组流阻较小的弧形面(3-3-1)和流阻较大的侧边矩形面(3-3-2)，所述弧形面(3-3-1)为近似流线型，所述内倾角箭头阻流体(3-4)包含流阻较大的尾端矩形面(3-4-1)和内倾角斜面(3-4-2)、以及流阻较小的锥形面(3-4-3)，所述内倾角斜面(3-4-2)与内倾角箭头阻流体(3-4)侧边形成的内倾角为30-60
°
，所述锥形面(3-4-3)的顶角为60
°
；
30.所述密封圈(5)为两个相同的环形橡胶圈，一个放置在上密封圈凹槽(1-2)和压电振子(2)之间，另一个放置在下密封圈凹槽(3-5)和压电振子(2)之间，所述密封圈(5)起密封和支撑压电振子(2)的作用，所述螺栓(4)和螺母(6)采用螺纹连接，用于对泵盖(1)和泵体(3)进行紧密配合。
31.所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵包括流体吸入和流体排出两个工作过程：
32.吸入过程：在正交流电的作用下，压电振子(2)向上发生形变，密闭泵腔容积变大，腔内压强减小，在外界大气压的作用下，液体沿流道入口(3-1)流入、流经内倾角箭头阻流体(3-4)的锥形面(3-4-3)和弧面腔(3-3)的弧形面(3-3-1)，所受流阻较小，液体沿流道出口(3-2)流入、流经内倾角箭头阻流体(3-4)的尾端矩形面(3-4-1)和内倾角斜面(3-4-2)及弧面腔(3-3)的侧边矩形面(3-3-2)，所受流阻较大，因此流道入口(3-1)进入泵腔的流量大于流道出口(3-2)进入泵腔的流量。
33.排出过程：在负交流电的作用下，压电振子(2)向下发生形变，密闭泵腔容积变小，腔内压强变大，在泵腔压力的作用下，液体流经内倾角箭头阻流体(3-4)的锥形面(3-4-3)和弧面腔(3-3)的弧形面(3-3-1)，沿流道出口(3-2)流出，所受流阻较小，液体流经内倾角箭头阻流体(3-4)的尾端矩形面(3-4-1)和内倾角斜面(3-4-2)及弧面腔(3-3)的侧边矩形面(3-3-2)，沿流道入口(3-1)流出，所受流阻较大，因此流道出口(3-2)排出泵腔的流量大于流道入口(3-1)排出泵腔的流量。
34.所述内倾角箭头阻流体弧面腔无阀压电泵经过上述吸入过程和排出过程的不断
循环，宏观上实现了流体的单向流动。