專利名稱：擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微流體傳輸與控制、微機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特指擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵。
背景技術(shù)：
壓電泵屬于容積泵，是機(jī)械式微泵的一種，廣泛應(yīng)用在藥物微量輸運(yùn)、細(xì)胞分離、 電子產(chǎn)品降溫、燃料微量噴射、化學(xué)微分析、管道流動(dòng)轉(zhuǎn)捩控制等領(lǐng)域。壓電泵主要分為有閥壓電泵和無閥壓電泵，有閥壓電泵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難于加工，不適用于高頻工作條件，而且容易產(chǎn)生斷流現(xiàn)象，工作時(shí)產(chǎn)生的噪音較大，影響泵的性能。無閥壓電泵結(jié)構(gòu)簡單，適于小型和微型工作條件，可以滿足在高頻頻率下的工作要求，克服了有閥壓電泵斷流有噪音的缺點(diǎn)。目前，擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵將傳統(tǒng)泵的驅(qū)動(dòng)源部分、傳動(dòng)部分及泵體三者合為一體，克服了由于部件運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的壓力損失、磨損、疲勞破壞以及對某些敏感流體的性質(zhì)所造成的不良影響。常用的擴(kuò)散/收縮管型無閥壓電泵具有“Y”形管無閥壓電泵和 “V”型管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)，“Y”形管無閥壓電泵的進(jìn)出口流管由一個(gè)合流管和兩個(gè)分流管組合成“Y”字形，其合流管和分流管均為等截面矩形管，其缺陷是等截面矩形的合流管與分流管的尺度較大，不利于微型集成化?！癡”型管無閥壓電泵的進(jìn)出口流管由一個(gè)等截面矩形合流管和兩個(gè)擴(kuò)散(收縮)分流管組合成，其缺陷是等截面矩形的進(jìn)出口流管使得正反向流阻比偏小，無法提高流量，而且進(jìn)出口流管與泵腔不在同一個(gè)面上，導(dǎo)致加工和制作的困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵，該泵可克服普通無閥壓電泵流量小的不足，并且可在較高頻率下工作，流量較容易控制，結(jié)構(gòu)簡單。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是具有泵體及泵蓋，泵體的正中間是泵腔，泵蓋正上部是壓電振子，泵蓋上具有位于泵腔兩側(cè)的泵進(jìn)口與泵出口，泵進(jìn)口、泵出口與泵腔的軸心線在水平方向共線，在垂直方向相平行；泵體上設(shè)有兩個(gè)相同且同向布置的第一、第二擴(kuò)散/收縮組合管；兩擴(kuò)散/收縮組合管均由一匯流錐管與相對于匯流錐管中心線對稱布置的兩分流錐管連通組成；第一擴(kuò)散/收縮組合管的匯流錐管與泵進(jìn)口相連通，其兩分流錐管均與泵腔相連通；第二擴(kuò)散/收縮組合管的匯流錐管與泵腔相連通，其兩分流錐管均與泵出口相連通。進(jìn)一步地，匯流錐管的長為1200 μ m、高為80 μ m、小端的最小截面寬度為80 μ m、 錐角為7°、小端管口圓角半徑為40μπι;兩分流錐管間的夾角為90°、長均為400μπκ小端最小截面寬度與匯流錐管大端的最大截面寬度之比均為0. 5、錐角均為3. 5°。本實(shí)用新型的有益效果是與傳統(tǒng)擴(kuò)散/收縮管無閥壓電泵相比，本實(shí)用新型的擴(kuò)散/收縮組合管在流體正向流動(dòng)時(shí)兩者壓差基本相同；反向流動(dòng)時(shí)，由于兩個(gè)分流錐管的組合作用產(chǎn)生壓差，從而使得反向流阻系數(shù)與正向流阻系數(shù)之比更高，提高了壓電泵的容積效率，增加了壓電泵的流量。

圖1為本實(shí)用新型擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵結(jié)構(gòu)的主視剖視示意圖；圖2為圖1的A-A剖面圖；圖3為圖2中擴(kuò)散/收縮組合管5或8的局部I放大圖；圖4為圖3中匯流錐管9和分流錐管10、11的結(jié)構(gòu)放大圖；圖5為本實(shí)用新型吸入過程工作原理圖；圖6為本實(shí)用新型排出過程工作原理圖；圖中1.泵進(jìn)口 ；2.壓電振子3.泵蓋；4.泵出口 ；5.第一擴(kuò)散/收縮組合管； 6.泵體；7.泵腔；8.第二擴(kuò)散/收縮組合管；9.匯流錐管；10、11.分流錐管。
具體實(shí)施方式
參見圖1和2所示，本實(shí)用新型具有泵體6，在泵體6上固定安裝與泵體6相配的泵蓋3，泵體6的正中間是泵腔7。在泵蓋3正上部是壓電振子2，用黏結(jié)劑將壓電振子2固定黏結(jié)在泵蓋3上。在泵蓋3的左右位置加工出泵進(jìn)口 1與泵出口 4，泵進(jìn)口 1、泵出口 4 位于泵腔7的兩側(cè)，泵進(jìn)口 1、泵出口 4與泵腔7三者的軸心線在水平方向共線，在垂直方向相平行。在泵體6上有兩個(gè)相同且同向布置的的第一、第二擴(kuò)散/收縮組合管5、8，其中，第一擴(kuò)散/收縮組合管5連通泵進(jìn)口 1和泵腔7，第二擴(kuò)散/收縮組合管8連通泵出口 4和泵腔7。參見圖3，第一或第二擴(kuò)散/收縮組合管5或8均由一個(gè)匯流錐管9與兩個(gè)分流錐管10、11連通組成，兩分流錐管10、11相對于匯流錐管9的中心線對稱布置。其中，第一擴(kuò)散/收縮組合管5的匯流錐管9與泵進(jìn)口 1相連通，其分流錐管10、11均與泵腔7相連通； 第二擴(kuò)散/收縮組合管8的匯流錐管9與泵腔7相連通，其兩分流錐管10、11均與泵出口 4相連通。參見圖4，匯流錐管9的長度L為1200 μ m,匯流錐管9小端的最小截面寬度Id1為 80 μ m,匯流錐管9的高度為80 μ m，錐角θ i為7°，小端管口圓角半徑r為40 μ m。分流錐管10、11長度L2均為400 μ m,分流錐管10、11的小端最小截面寬度Id2與匯流錐管9大端的最大截面寬度k之比ID2/ k為0.5，分流錐管10、11錐角θ2均為3.5°，兩分流錐管10 和11之間的夾角Φ為90°。本實(shí)用新型工作時(shí)，吸入過程參見5所示，壓電振子2通電后上下振動(dòng)，當(dāng)壓電振子2向上振動(dòng)時(shí)，泵腔7的體積增大，泵腔7內(nèi)的壓強(qiáng)降低且小于外界壓強(qiáng)，因此流體由泵腔外流向泵腔之內(nèi)，又由于第一、第二擴(kuò)散/收縮組合管5、8正反方向上壓力損失系數(shù)不
等，使得通過泵進(jìn)口 1的流量Gi大
于泵出口 4的流量即込此時(shí)，泵腔7的總的流進(jìn)量為β =Qi +Qs。排出過程參見6所示，當(dāng)壓電振子2向下振動(dòng)時(shí)，泵腔7體積減小，泵腔7內(nèi)的壓強(qiáng)增大且大于外界壓強(qiáng)，從而流體排出泵腔7，此時(shí)與吸入過程相反，流體通過泵進(jìn)口 1的流量β〗小于通過泵
出口 4的流量這，即β〗此時(shí)，泵腔7的總的流出量為β =β^ + β。本實(shí)用新型由于
壓電振子2的振幅是一定的，所以流入泵腔7和流出泵腔7的流量相等，即Qi +Qs = 0 +Ql
，流出泵出口 4的流量為β〗或Gf -這，此值大于0，即一個(gè)往復(fù)周期里流體是從泵進(jìn)口 1流向泵出口 4的，這就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)無閥壓電泵的單向流動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵，具有泵體(6)及泵蓋(3)，泵體(6)正中間是泵腔(7)，泵蓋(3)正上部是壓電振子(2)，其特征是泵蓋(3)上具有位于泵腔(7)兩側(cè)的泵進(jìn)口(1)與泵出口(4)，泵進(jìn)口(1)、泵出口(4)與泵腔(7)的軸心線在水平方向共線，在垂直方向相平行；泵體(6)上設(shè)有兩個(gè)相同且同向布置的第一、第二擴(kuò)散/收縮組合管(5、8); 第一、第二擴(kuò)散/收縮組合管(5、8)均由一匯流錐管(9)與相對于匯流錐管(9)中心線對稱布置的兩分流錐管(10、11)連通組成；第一擴(kuò)散/收縮組合管(5 )的匯流錐管(9 )與泵進(jìn)口 (1)相連通，其兩分流錐管(10、11)均與泵腔(7)相連通；第二擴(kuò)散/收縮組合管(8)的匯流錐管(9)與泵腔(7)相連通，其兩分流錐管(10、11)均與泵出口(4)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵，其特征是所述匯流錐管(9) 長為1200 μ m、高為80 μ m、小端的最小截面寬度為80 μ m、錐角為7°、小端管口圓角半徑為 4(^!11;所述兩分流錐管(10、11)間的夾角為90°、長均為400 μ m、小端最小截面寬度與匯流錐管(9)大端的最大截面寬度之比均為0. 5、錐角均為3. 5°。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種用于微流體傳輸與控制的擴(kuò)散/收縮組合管無閥壓電泵，泵體上設(shè)有兩個(gè)均由一匯流錐管與相對于匯流錐管中心線對稱布置的兩分流錐管連通組成的同向布置的擴(kuò)散/收縮組合管，其中第一擴(kuò)散/收縮組合管的匯流錐管與泵進(jìn)口相連通，其兩分流錐管均與泵腔相連通，第二擴(kuò)散/收縮組合管的匯流錐管與泵腔相連通，其兩分流錐管均與泵出口相連通；匯流錐管長為1200μm、高為80μm、小端的最小截面寬度為80μm、錐角為7°、小端管口圓角半徑為40μm；兩分流錐管間的夾角為90°、長均為400μm、小端最小截面寬度與匯流錐管大端的最大截面寬度之比均為0.5、錐角均為3.5°；由于兩分流錐管的組合作用產(chǎn)生壓差，提高壓電泵的容積效率，增加壓電泵的流量。
文檔編號F04B43/04GK201972900SQ201120105849
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者何秀華, 李富, 禚洪彩 申請人:江蘇大學(xué)