专利名称：“v”型管无阀压电泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体机械技术领域，涉及流体力学学科中对无阀压电泵的改进，特指一种"v"型
管无阀压电泵。
背景技术：
压电泵作为一种机械式微泵中的一种，由于其结构简单、体积小质量轻、噪声小、无电磁干扰、输 出流量较为易控制等优点，成为目前研究最多的一种微型泵。目前的压电泵主要分为有阀压电泵和无阀 压电泵，有阀压电泵结构比较复杂，加工比较困难，而且不适合在高频的工作频率下运作，不能满足在 理论上压电泵所希望能够在高频工作频率下进行工作的要求，而且容易产生断流现象，工作时产生的噪 音也比较大，影响了泵的性能。无阀压电泵可以满足高频频率下的工作要求，克服有阀压电泵的断流现 象，不用担心阀的疲劳破坏。目前，无阀压电泵广泛采用扩散/渐縮管或锥型管，在小尺寸压电泵中， 通常采用增加泵腔的方法来提高泵的流量，这种方法使泵的结构复杂化。为此，本实用新型在扩散管原
理基础上，结合三通式管的特殊结构形式，设计出一种新型的"V"型管结构的压电泵，既满足了三通
式管压电泵减小旋涡带来的影响，又有效地增加了泵的流量，这对于小尺寸大流量用压电泵系统的发展 起到很好的促进作用。
① 扩散/渐縮管是1993年，由瑞典的E.Sterame等人创造性地发明了无阀压电泵。A valve-less diffuser /nozzle based fluid pump. Sensors and Actuators A， 1993, A39(2): 159-167。因其无 阀压电泵是利用了互为倒置的扩散/渐縮管机构，所以称之为扩散/渐縮管无阀压电泵，这也是第一台无 阀压电泵，从而开辟了压电泵新的研究领域，由于无阀压电泵可以有效的减小泵体积使其实现微型化， 同时可以避免泵阀跟从性差的问题，从而可以实现高频工作的要求。
压电振子通电后，产生逆压电效应，促使振子上下起伏振动，从而引起泵腔的变化，流体通过前后 的扩散管阀，由于扩散/渐縮管前后的压力损失不等性，最终导致流体在扩散/渐縮管中的流量差，从而 实现流体的单向输送。
② 国内的张建辉博士在"Y"形流管无阀压电泵振动分析及泵流量计算，光学精密工 程.2007, 15(6) :923-929. —文中研究了 "Y"型阀压电泵的振动分析和流量分析。"Y"型阀特点在于可 以减小锥型管阀产生的旋涡对流体造成的损害。但他采用的是直管路，而且研究的尺度相对来说是比较 大的。适合作为微芯片等更加微型化的三通型阀尚未研究。
发明内容本实用新型的目的是提供一种"V"型管无阀压电泵，其可克服普通无阀压电泵流量小的不足，其 结构简单，防电磁干扰，流量较容易控制，可在较高的工作频率下工作，可用于微型输液系统等微型流 体机械的应用。
本实用新型为实现上述目的，其包括固定片、固定螺钉、泵体、压电振子、进口管和出口管。其特 征是在泵体上分别安装的进口管和出口管分别为结构一样但方向相反安装的"V"型管结构，即正"V" 型管和倒"V"型管，其中"V"型管包括合流管和两个分支管，其中分支管是中轴线对称分布的两个 扩散管结构的管路，在合流管中交汇；进口管为正"V"形，两分支管与泵腔相连，合流管与外界管路 相连；出口管为倒"V"形，合流管与泵腔相连，两分支管与外界管路相连。 本实用新型的工作原理
(1) 供给过程
如图3所示，当压电振子通电后，当压电振子向上振动时，泵腔体积增大，泵腔内的压强降低， 从而流体通过进出口管流入泵腔内，但由于"V"型管正反方向上压力损失系数的不等，造成通过进
口管的流量大于出口阀的流进量，即込入 > 込入。此时，总的流进量为Q总入=込入+込入。
(2) 泵送过程
如图4所示，当压电振子向下振动时，泵腔体积减小，泵腔内压强增大，从而流体通过进出口管排 出泵腔，与供给过程相反的是，通过进口管的流量小于出口管的流量，即込a〉^ij。此时，总的排
出量为0总出-Gi出+02出。
根据研究发现，"V"型管正向的流量大于反向的流量，即在整个泵送过程中，^A>g^，
2加>2认。因为2总入=2总出，所以厶2 = &入一込出=22出_22入>0。
通过计算可得出对于进口管来说，供给状态的流进量大于泵送状态时的排出量；对于出口管正 好相反，即供给状态下的流进量小于泵送状态的排出量，这就实现了整个泵的单向流动。 本实用新型的优点
通过将传统的扩散管和三通式管结构的有利的结合，从而可以在保证不另外添加泵腔的情况下，提 高泵送流量。它主要是针对更加微小尺寸下的压电泵提高泵送流量问题而设计的一种较为理想的能同时 兼顾不增加泵腔数目以提高泵送流量的要求，有望能在生物芯片、微流控芯片以及微型全分析系统、临 床药物微量输液系统中得到应用。通过采用"V"型管来替代一个扩散管， 一方面可以保证尺寸的微小 化以及结构的简单化，另一方面克服了普通无阀压电泵流量小，容易产生旋涡带来的影响等问题。从而 提高了泵的可靠性及泵的流量。
图l所示为本实用新型所设计的压电泵结构图；图2所示的是"V"型管阀的结构其中
1——泵体；2——固定片；3——固定螺钉；4——压电振子；5——进口管；6——出口管 ^——两扩散管的分叉角；(D——扩散管的扩散角。
图3所示为该压电泵供给过程工作原理；图4所示为该压电泵泵送过程工作原理。
具体实施方式
本实施例结构如图l所示。包括固定片2、固定螺钉3、泵体l、压电振子4、进口管5 和出口管6。进出口管是结构一样但方向相反安装的"V"型管结构。图2所示的是"V" 型管的结构图。
"V"型管是一种三通形式的特殊管路结构，包括合流管9和两个分支管7和8。其中 分支管7和8是中轴线对称分布的两个扩散管结构的管路，在合流管9中交汇。其中，进口 管为正"V"形，两分支管与泵腔相连，合流管与外界管路相连；出口管为倒"V"形，合流 管与泵腔相连，两分支管与外界管路相连。
权利要求1、一种“V”型管无阀压电泵，它包括泵体(1)、固定片(2)、固定螺钉(3)、压电振子(4)，其特征在于在泵体(1)上分别安装了正“V”型管(5)和倒“V”型管(6)，进出口管是结构一样但方向相反安装的“V”型管结构，“V”型管包括合流管(9)和两个分支管(7、8)，其中分支管(7、8)是中轴线对称分布的两个扩散管结构的管路，在合流管(9)中交汇；其中，进口管为正“V”形，两分支管与泵腔相连，合流管与外界管路相连；出口管为倒“V”形，合流管与泵腔相连，两分支管与外界管路相连。
专利摘要本实用新型属于流体机械技术领域，涉及流体力学学科中对无阀压电泵的改进。其包括固定片、固定螺钉、泵体、压电振子、进口管和出口管。其特征是在泵体上分别安装的进口管和出口管分别为结构一样但方向相反安装的“V”型管结构，即正“V”型管和倒“V”型管，其中“V”型管包括合流管和两个分支管，其中分支管是中轴线对称分布的两个扩散管结构的管路，在合流管中交汇；进口管为正“V”形，两分支管与泵腔相连，合流管与外界管路相连；出口管为倒“V”形，合流管与泵腔相连，两分支管与外界管路相连。可应用于生物芯片、微流控芯片以及微型全分析系统、临床药物微量输液系统、化学及生化的定量、流量控制泵、微机械的液力驱动器、电子设备及计算机的冷却用动力及电磁场的干扰等领域。
文档编号F04B53/00GK201246300SQ20082003544
公开日2009年5月27日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者何秀华, 睿 张 申请人:江苏大学