一种主动式压电固液微混合器

文档序号:26291324发布日期:2021-08-17 13:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种主动式压电固液微混合器,其特征在于,包括:上板1、中板2、下板3、第一压电振子4、第二压电振子5、小球6、绝缘膜7和漏斗8;所述上板1、中板2和下板3从上至下依次同心连接;所述上板1和中板2之间安装有第一压电振子4;所述第一压电振子4由第一金属基板41和第一压电陶瓷片42同心粘接而成;所述第一金属基板41的中心处开设有一通孔44;所述通孔44处安装有漏斗8;所述漏斗8内填充有固体颗粒;所述第一金属基板41在通孔44周围均布设置有6个排气孔43,排气孔43的作用在于释放腔内气体,保证腔内外气压相等;所述下板3和中板2之间安装有第二压电振子5;所述第二压电振子5与下板3同心连接;所述第二压电振子5由第二金属基板51和第二压电陶瓷片52同心粘接而成;所述第二金属基板51的上表面连接有绝缘膜7;所述绝缘膜7外缘与中板2密封连接;所述第一压电振子4,中板2和绝缘膜7之间设置有混合腔22;所述中板2的两侧分别设置有进口23和出口24;所述混合腔22内部设有横梁21;所述横梁21与中板2相连;所述混合腔22内部设有小球6;所述小球6位于横梁21的左侧。

2.根据权利要求1所述的一种主动式压电固液微混合器,其特征在于:漏斗8内的固体颗粒排出体积与施加在第一压电振子4上的驱动频率之间存在相应关系:其中为固体颗粒的堆积密度,为漏斗管道的内径,为无量纲振动强度,为固体颗粒能够掉落的最小振动强度,为无量纲比例系数,为重力系数。

3.根据权利要求1所述的一种主动式压电固液微混合器,其特征在于:所述小球6的密度略大于固液混合流体密度

4.根据权利要求3所述的一种主动式压电固液微混合器,其特征在于:

5.根据权利要求1所述的一种主动式压电固液微混合器,其特征在于:所述横梁21位于混合腔22内部靠近出口24的一端;所述第一压电振子4在向上振动达到最大变形量时第一金属基板41下表面与横梁21上表面之间的间隙为最大工作间隙s1;所述横梁21的上表面与第一金属基板41之间的最大工作间隙s1小于小球6的直径d,且,这样可以防止小球6跨过横梁21;所述第二压电振子5在向下振动达到最大变形量时绝缘膜7上表面与横梁21下表面之间的间隙为最大工作间隙s2;所述横梁21的下表面与绝缘膜7之间的最大工作间隙s2小于小球6的直径d,且,防止小球6跨过横梁21。

6.使用根据权利要求1-5之一所述的一种主动式压电固液微混合器的液体混合方法,其特征在于:

包括第一工作状态、第二工作状态、第三工作状态;

第一工作状态:外部动力源向进口23定量输入待混合液体,然后停止,液体保留于腔体内,第一压电振子4和第二压电振子5不工作;

第二工作状态:给第一压电振子4施加交变电压,第一压电振子4开始振动;当施加与第一压电陶瓷片42极化方向相同的电压时,第一压电振子4向下振动;当施加与第一压电陶瓷片42极化方向相反的电压时,第一压电振子4向上振动;所述第一压电振子4的振动带动漏斗8振动使得固体颗粒不断向下排出;给第二压电振子5施加交变电压,第二压电振子5开始振动;当施加与第二压电陶瓷片52极化方向相同的电压时,第二压电振子5向上振动;当施加与第二压电陶瓷片52极化方向相反的电压时,第二压电振子5向下振动;所述第二压电振子5上下振动使液体和固体颗粒获得初步的混合效果;同时,第二压电振子5振动带动小球6运动,由于小球6的滞后性,多个小球6会产生相互碰撞,碰撞使得小球6对液体和固体颗粒的扰流加剧,从而提高混合效率;

第三工作状态,在液体和固体颗粒混合后,出口24处的输出动力源将混合溶液抽出;在混合溶液抽出时会在出口24处遇到横梁21的阻碍而产生复杂的漩涡群,所产生的漩涡群会进一步加剧混合;

三个工作状态的交替进行就能实现液体和固体颗粒的持续高效混合。


技术总结
本发明属于微流体混合技术领域,具体涉及一种主动式压电固液微混合器。由上板、中板、下板、第一压电振子、第二压电振子、小球、绝缘膜和漏斗构成;上板、中板和下板从上至下依次同心连接;上板和中板之间设置有第一压电振子;第一金属基板的中心处开设有一通孔;通孔处安装有漏斗;第一金属基板在通孔周围均布设置有6个排气孔;下板和中板之间设置有第二压电振子;第二压电振子与下板同心连接;第二金属基板上表面设置有绝缘膜;第一压电振子,中板和绝缘膜之间设置有混合腔;混合腔内放置有多个小球;中板的两侧分别设置有进口和出口;混合腔靠近出口的一侧设置有横梁。特色及优势:混合效率和混合强度高,结构简单、易于集成。

技术研发人员:陈松;刘海东;曹梦琪;罗罕频
受保护的技术使用者:浙江师范大学
技术研发日:2021.05.10
技术公布日:2021.08.17
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