[發明專利]一種軸對稱橢圓管無閥壓電泵

有效

• 申請號: 201210131034.5
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102691647A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 何秀華;鄧志丹;蔡盛川
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B53/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及無閥壓電泵，具體是指一種軸對稱橢圓管無閥壓電泵。

背景技術

壓電泵是機械式微泵的一種，屬于容積泵，廣泛應用在藥物微量輸送，細胞分離，電子產品降溫，燃料微量噴射，化學微分析，管道流動轉捩控制等領域；目前壓電泵主要分為有閥壓電泵和無閥壓電泵兩類，有閥壓電泵由于閥的存在，流體通過閥門時會產生很大的壓力損失，而且啟動注水過程過于困難，加工和集成化難度比較大，限制了壓電泵向更微型化方向的發展，另外活動部件會對某些微分子結構產生破壞作用，且由于閥片的頻繁開關使得泵的響應速度慢，工作頻率低，同時可動閥片材料的疲勞失效和性能不穩定都會影響壓電泵的使用壽命；無閥壓電泵結構簡單，更適合于小型化和微型化，可以滿足高頻率下的工作要求，克服了有閥壓電泵斷流有噪音的缺點，防疲勞性能良好，常用的無閥壓電泵中，擴散∕收縮管型無閥壓電泵將傳統泵的驅動源部分、傳動部分及泵體三者合為一體，克服了由于運動導致的壓力損失，磨損，疲勞破壞以及對某些敏感流體的性質所造成的不良影響。

常用的擴散∕收縮管型無閥壓電泵有“Y”型管無閥壓電泵和“V”型管無閥壓電泵，“Y”型管無閥壓電泵的進出口流管由一個合流管和兩個分流管組成“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；“V”管無閥壓電泵的進口流管由一個等截面矩形管為合流管和兩個擴散（收縮）分流管組成，其缺陷是：進出口流管和泵腔不在同一個平面上，導致了結構相對比較復雜，加工制作困難，而且等截面矩形的進出口流管使得正反向流阻比偏小，無法提高流量；專利201010505904.1公開一種用于微流體傳輸與控制領域的橢圓組合管無閥壓電泵，該無閥壓電泵的進口流管和出口流管均由匯流錐管和分別與匯流錐管大端連通的兩個分流橢圓管組成，且均為矩形斷面管，該橢圓組合管無閥壓電泵流量較易控制，能耗有一定的降低，但結構相對比較復雜，不利于集成化和微型化。

發明內容

本發明的目地就是為了避免上述技術中的不足而提出的一種軸對稱橢圓管無閥壓電泵，它主要是針對現有無閥壓電泵所存在的問題如結構復雜，流量小等而發明的尺度小，結構簡單，流動穩定，容積效率較高的軸對稱橢圓管無閥壓電泵，該泵可在較高頻率下工作。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種軸對稱橢圓管無閥壓電泵，包括泵體、泵蓋和壓電振子，泵蓋正上方是壓電振子，泵蓋上設有泵進口和泵出口，泵體上設置進口流管、出口流管和圓形泵腔，進口流管的小端和泵進口連通，進口流管的大端和泵腔連通，出口流管的小端和泵腔連通，出口流管的大端和泵出口連通，進口流管和出口流管結構相同且與圓形泵腔的水平方向中心線同軸設置，并且與泵腔的圓心等距，其特征在于：進口流管和出口流管均為以圓形泵腔的水平中心線為對稱軸的軸對稱橢圓管，軸對稱橢圓管是由長半軸長度a與短半軸長度b的比值等于6且包角為80°橢圓線段繞圓形泵腔水平方向中心線旋轉一周所形成的圓管，短半軸與圓形泵腔水平方向中心線垂直。

所述橢圓管小端的管口圓角半徑r為D/2。

所述橢圓管小端的最小截面的直徑D為80~150μm。

所述橢圓管的長半軸長度a為2800~3200μm，短半軸長度b為a/6。

進口流管的大端與泵腔相接，出口流管的大端與泵出口相接，泵腔為圓柱狀，其半徑為R1，在泵體上開設的泵腔的深度為h，泵進口和泵出口為矩形狀，在泵體上開設的深度為h，長和寬均為；泵腔的尺寸與泵進口和泵出口的尺寸的取值范圍同現有技術中的取值范圍，不是本發明的創新之處。

本發明的有益效果是：由于本發明進出口流管無分叉的特殊結構，可零損傷地輸送介質，可用于活體細胞以及高分子物質的輸送；本發明進出口流管軸對稱的特殊結構使其具有較高的正反向流阻系數比，提高了所發明泵的容積效率，表1所示為同尺度不同結構流管所對應泵的容積效率比較；本發明泵單向壓力損失進一步減小，極大程度上降低了能耗；結構簡單，易于集成和微型化；該泵可應用于藥物微量輸送、生化試劑定量以及電子產品降溫等領域。

表?1

附圖說明

圖1是本發明的結構剖視圖；

圖2是圖1的A-A向剖面圖；

圖3是圖2中I的局部放大圖；

圖4是圖2?進口流管4和出口流管5的幾何結構放大圖；

圖5是本發明吸水過程工作原理圖；

圖6是本發明排水過程工作原理圖；