[發明專利]一種阿基米德螺線流管無閥壓電泵

有效

• 申請號: 201110167528.4
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102230465A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 張建輝;孫學成
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種無閥壓電泵，尤其涉及一種采用阿基米德螺線流管的無閥壓電泵。

背景技術

壓電泵的分類大致可以分為：容積式泵與回轉式泵。目前，壓電泵大多屬于容積式泵，根據泵閥的有無可將壓電泵分為有閥壓電泵和無閥壓電泵，如圖1所示為有閥壓電泵，其工作時，壓電振子的往復振動引起泵腔容積的周期性變化，而容積的變化又引起泵腔內壓力的變化，控制著泵閥的開啟和關閉，由于有閥壓電泵壓電振子的振幅很小，限制了泵的流量和所能承受的背壓。而無閥壓電泵因為省去了復雜的動作閥體，使得壓電泵結構更加簡單，加工制作容易，并且易于使壓電泵向小型化方向發展，其自身又無化學及電磁污染，故在醫療、衛生、保健等領域有廣闊的應用前景。

螺線流管在散熱、溶液混合等領域均有很大的用處，而且近年來有研究者將螺線流管技術應用在微濾、納濾、滲透以及膜蒸餾等中空纖維傳質分離過程，都取得了良好的效果(朱建國、仇性啟著，《螺線管技術研究》，《工業加熱》，2004年33卷1期，第13頁-17頁)。但是這些應用都是在外界給予液體流動動力的前提下進行的，這樣對螺線流管技術的應用受到限制，如果附加動力源是電磁動力，那在一些電磁敏感的地方就不能夠使用，而且在需要精確控制流體流量的環境下時，也不能夠滿足要求。

公開號為CN101975154A的中國發明專利申請公開了一種對數螺線組合管無閥壓電泵，其中的流體進、出口流管由匯流錐管和兩個分別與匯流錐管大端相連通的兩個分流對數螺線管組成，兩個分流對數螺線管中心線之間的夾角為120°且相對于匯流錐管的中心線對稱布置。其所述的兩個分流對數螺線管的輪廓線為在對數螺線線上截取的一段。這種無閥壓電泵實際上仍為錐形流管壓電泵，其匯流錐管和分流對數螺線管的加工難度比較高，不利于其產業化。

發明內容

技術問題：本發明要解決的技術問題是提供一種能夠提高螺線流管技術在散熱、混合等方面的應用效能，能夠使螺線流管技術微型化，并對流體流量進行精確控制的阿基米德螺線流管無閥壓電泵

技術方案：為了解決上述的技術問題，本發明的阿基米德螺線流管無閥壓電泵，包括由下蓋和上蓋組成的泵體、設置在下蓋與上蓋之間的泵腔，以及容納在泵腔內的壓電振子，還包括設置在下蓋與上蓋之間的第一阿基米德螺線流管和第一連通槽，所述的阿基米德螺線流管一端與設置在泵體上的流體進口連接，另一端與泵腔連接，第一連通槽的一端與泵腔連接，另一端與流體出口連接，即流體進口、第一阿基米德螺線流管、泵腔、第一連通槽和流體出口形成流體的流通通道。

所述的第一阿基米德螺線流管可以直接與泵腔連接，也可通過起到過渡作用的第二連通槽與泵腔連接，第二連通槽起到減小流阻的效果。

第一連通槽與流體出口之間還可設置一個第二阿基米德螺線流管；一般地，所述的第一阿基米德螺線流管為以流體進口為中心和起點逆時針方向設置的螺線流管，終點為與泵腔相連的連接點或者與第二連通槽相連的連接點；所述的第二阿基米德螺線流管為以流體出口為中心和起點順時針方向設置的螺線流管，其終點為與第一連通槽相連的連接點。

所述的阿基米德螺線流管為刻蝕在下蓋上的整體處于同一平面上的螺線狀槽道，本發明的阿基米德螺線流管的輪廓線為阿基米德螺線，亦稱阿基米德曲線或等速螺線，最先由阿基米德在著作《論螺線》中給出了定義。如圖2所示，當一點P沿動射線OP以等速率運動的同時，該射線又以等角速度繞點O旋轉，點P的軌跡稱為“阿基米德螺線”。其極坐標方程為：r＝aθ，這種螺線的每條臂的距離永遠相等于2πa，其中，公式中r為半徑，a為常數，θ為極角。

所述的流體進口和流體出口以泵腔中心線為對稱軸相對稱，尤其當本技術方案的無閥壓電泵中有兩個阿基米德螺線流管時，這兩個阿基米德螺線流管也以泵腔中心線為對稱軸相對稱。

所述的泵腔設置在下蓋上并且開口朝向上蓋，也可以由設置在下蓋上的第一凹槽和設置在上蓋上的第二凹槽封閉組成，所述的壓電振子容納在第二凹槽內，考慮到壓電振子一般由圓形的壓電片和有彈性的銅片疊制而成并且壓電振子的直徑小于銅片的直徑，并且本發明的無閥壓電泵在工作時壓電振子需要進行往復運動，第二凹槽邊緣呈階梯狀以與壓電振子的形狀相對應。

為便于安裝壓電振子，根據壓電振子的結構，所述的泵腔的橫截面呈圓形。

為了便于流體在泵體內和泵體外方便地流動，流體進口通過第一流體流管與外界連接，流體出口通過第二流體流管與外界連接。