[實用新型]一種聲驅(qū)動微型泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520544797.1
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN204921322U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧雙;楊克己;吳海騰;武二永;范宗尉;孟堅鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F04B43/02
• 分類號: F04B43/02;F04B17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種微型泵，具體涉及一種聲驅(qū)動微型泵，用超聲作為驅(qū)動源。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，人類的研究領(lǐng)域逐漸從宏觀領(lǐng)域轉(zhuǎn)向了微觀世界。尤其是在生物、化學(xué)、醫(yī)療等學(xué)科領(lǐng)域，人們更傾向于從微觀上來探究宏觀現(xiàn)象的機理。在整個研究過程中，往往是以微尺度下液體的流動作為一種有效的技術(shù)手段，因此對能夠有效控制微量液體流速與流量的設(shè)備有著強烈的需求。微型泵作為微量液體的驅(qū)動源，有著精確控制液體流速與流量的特點，已然成為這些領(lǐng)域中不可或缺的實驗設(shè)備。例如，在化工領(lǐng)域可用微型泵驅(qū)動微量液體來實現(xiàn)液體化學(xué)成分的分析以及貴重藥物的精確配置；在生命科學(xué)領(lǐng)域可用微型泵驅(qū)動微量液體來實現(xiàn)細(xì)胞的分離與融合；在生物制藥領(lǐng)域可用微型泵驅(qū)動微量液體來實現(xiàn)活性藥物的輸送與藥物的篩選。不僅如此，在其它領(lǐng)域，微型泵同樣也具備著極高的應(yīng)用價值：在微電子領(lǐng)域，可用微型泵來實現(xiàn)微電子冷卻系統(tǒng)中的冷卻液輸送；在航天領(lǐng)域，可用微型泵來實現(xiàn)對微型探測器的燃料輸送。此外，微型泵還具有集成度高、體積小、操作簡單、可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，在各行各業(yè)都具有極大的應(yīng)用價值。

針對微型泵，目前已授權(quán)的專利有：申請?zhí)枮?00610164016.1的實用新型專利提出了一種基于微型馬達(dá)驅(qū)動的機械式微型泵；申請?zhí)枮?00610111204.8以及200810203962.1的實用新型專利分別提出了一種基于壓電式驅(qū)動的單向流道微型泵，利用壓電片的高頻振動引起腔室內(nèi)壓強變化來驅(qū)動微流體；申請?zhí)枮?00980158664.8的實用新型專利提出了一種可以處理小流體體積的磁驅(qū)動式微型泵；申請?zhí)枮?00980100646.4及201010609684.7的實用新型專利分別提出了氣體驅(qū)動以及毛細(xì)力驅(qū)動的微型泵。由此可見，目前微型泵的驅(qū)動方式主要是微型馬達(dá)驅(qū)動、壓電式驅(qū)動、電磁驅(qū)動、氣體驅(qū)動、毛細(xì)力驅(qū)動等。

常規(guī)的機械式微型泵是一種縮小版的宏觀泵，不可避免地繼承了機械式泵固有的缺陷；新型的壓電式微型泵往往會使大部分的機械功轉(zhuǎn)變成了熱量，驅(qū)動效率不是很高；毛細(xì)力驅(qū)動型微型泵對輸送液體的性質(zhì)有著特殊的要求，通常只能輸送可濕潤型液體。此外，在目前現(xiàn)有的微型泵中，它的驅(qū)動源與執(zhí)行件往往是直接接觸，不利于微型泵的設(shè)計制造，且通常會影響整個流道中微流體的自身環(huán)境，同時此類微型泵往往也只能用來實現(xiàn)微流體的單向流動。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有微型泵效率低、普適性差、易影響輸送液體自身環(huán)境以及無法實現(xiàn)微流體雙向流動的不足，本實用新型的目的是提出一種聲驅(qū)動微型泵，是一種非接觸型聲驅(qū)動微型泵，采樣高階貝塞爾信號驅(qū)動環(huán)形分布的壓電片，使轉(zhuǎn)子腔內(nèi)形成特定聲場，帶動轉(zhuǎn)子運動，實現(xiàn)對微流體流量、流速及流向的精確控制。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

本實用新型包括泵體下片、驅(qū)動環(huán)、轉(zhuǎn)子底座、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子上片、泵體上片和驅(qū)動底座，泵體下片安裝在驅(qū)動環(huán)的底部，泵體下片和驅(qū)動環(huán)一起安裝在驅(qū)動底座內(nèi)，轉(zhuǎn)子底座安裝在泵體下片中心，轉(zhuǎn)子底座頂部的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子并通過轉(zhuǎn)子上片加蓋密封，泵體上片安裝驅(qū)動環(huán)上作為泵的頂蓋。

所述的泵體下片包括圓片形的下片基體和凸耳，下片基體對稱的兩側(cè)均設(shè)有兩個平行的凸耳，泵體下片的中心開有環(huán)形的轉(zhuǎn)子底座槽，轉(zhuǎn)子底座通過防水膠粘接于泵體下片中的轉(zhuǎn)子底座槽上；各個凸耳側(cè)面設(shè)有側(cè)通孔，轉(zhuǎn)子底座槽設(shè)有四個與凸耳側(cè)通孔對應(yīng)的側(cè)壁孔，泵體下片各個凸耳側(cè)通孔通過各自的圓柱形流道與轉(zhuǎn)子底座槽側(cè)壁孔之間相通。

所述的轉(zhuǎn)子底座包含轉(zhuǎn)子底座基體和彈性薄膜，轉(zhuǎn)子底座基體頂部的轉(zhuǎn)子腔對稱的兩側(cè)設(shè)有彈性薄膜；每個彈性薄膜兩側(cè)附近的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)壁均設(shè)有轉(zhuǎn)子底座上流口，其中一彈性薄膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子底座上流口與另一彈性薄膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子底座上流口的呈對稱分布；彈性薄膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子底座基體底部外側(cè)壁上均設(shè)有與所述轉(zhuǎn)子底座槽上各對應(yīng)側(cè)壁孔相通的轉(zhuǎn)子底座下流口，其中一彈性薄膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子底座下流口與另一彈性薄膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子底座下流口的呈對稱分布；一彈性薄膜其中一側(cè)的轉(zhuǎn)子底座上流口和轉(zhuǎn)子底座下流口與另一彈性薄膜以轉(zhuǎn)子底座基體中心對稱一側(cè)的轉(zhuǎn)子底座上流口和轉(zhuǎn)子底座下流口通過轉(zhuǎn)子底座基體內(nèi)部管道均相通。

所述的驅(qū)動環(huán)包含驅(qū)動環(huán)基體、壓電片、驅(qū)動環(huán)電極和卡環(huán)，驅(qū)動環(huán)基體的內(nèi)側(cè)壁沿圓周間隔均布設(shè)有壓電片，驅(qū)動環(huán)基體外圓周中間固定有一圈卡環(huán)，卡環(huán)下部的驅(qū)動環(huán)基體外圓側(cè)壁間隔均布設(shè)有驅(qū)動環(huán)電極，各個驅(qū)動環(huán)電極與各自的壓電片通過驅(qū)動環(huán)基體內(nèi)部的管線對應(yīng)連接；驅(qū)動環(huán)底部對稱的兩側(cè)設(shè)有用于凸耳嵌入的凸耳槽；凸耳槽的中間開有與驅(qū)動底座定位配合的定位槽。