[發明專利]記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵及采用其的裝置、方法

在審

• 申請號: 201910237271.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109944777A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 譚思聰;王濤;郭朝紅;姜玉雁;李曉暉;李鐵;郭聰
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;深圳環境能源研究院有限公司
• 主分類號: F04B43/02
• 分類號: F04B43/02;F04B53/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 喻穎

記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵及采用其的裝置、方法，包括外殼、泵膜片裝置和記憶合金彈簧；其中：外殼內部形成空腔；泵膜片裝置將外殼內部的空腔至少隔為第一空腔和第二空腔；記憶合金彈簧設置在第一空腔內且其兩端分別與泵膜片裝置和外殼內壁連接，記憶合金彈簧上連接有用于加熱記憶合金彈簧的加熱裝置；第一空腔的外殼上設有進口和出口。記憶合金彈簧伸縮驅動的微小型隔膜泵利用了形狀記憶合金彈簧形變可以積累的特點，相對于膜片式記憶合金泵來說可獲得更大的流量，同時也克服了小型的電動機葉輪泵無法泵送汽液兩相流體以及葉輪泵存在較大噪音的缺點。

技術領域

本發明涉及微小型泵制造技術領域，具體涉及一種記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵及采用其的裝置、泵送方法。

背景技術

小型或者微型泵在諸多領域有著廣泛的應用，如醫藥領域藥物輸送和熱管理領域冷卻介質的泵送(手機基站冷卻、計算機芯片冷卻、新能源電池冷卻等)，還可以用于交通領域內的燃料噴射等。

泵的形式多種多樣，從結構上來說可分為機械泵和非機械泵，非機械泵沒有運動部件，比如用于驅動液態金屬的電磁泵。而機械泵一般有運動部件，小型的機械泵一般是由電動馬達帶動的，其形式一般為葉輪泵、齒輪泵、柱塞泵、渦旋泵、螺桿泵等等。而微型機械泵的驅動形式眾多，一般有靜電驅動、壓電驅動、電磁驅動、熱驅動、雙金屬效應驅動和形狀記憶驅動等形式。在這些微型泵驅動形式中，形狀記憶驅動具有形變較大，驅動力較大，運行過程中無噪聲等優點從而成為研究的熱點。

現有的形狀記憶合金驅動泵是薄膜形式，如圖1所示，主要由記憶合金803結構、硅膜片804、進口懸臂單向閥801、出口懸臂單向閥802組成，當記憶合金薄膜被加熱時，產生較大的驅動力，驅動記憶合金-硅復合膜向下凹陷，停止加熱時，記憶合金薄膜恢復到轉變前溫度，此時硅的反向偏置力使得薄膜從上凸狀態回復到初始平直狀態。如此反復，腔體內的液體從進口單向閥進入，出口閥流出。

這種泵的尺寸一般小于1cm×1cm×1cm，所以薄膜的形變量很小，一般小于20μm，但是頻率可以達到較高，可達50Hz，甚至100Hz，這種記憶合金泵流量一般小于500μL/min。所以這種微流量泵只適合用于泵送極小流量需求的地方，比如泵送藥物或者生物芯片內的流體泵送等。這種微型記憶合計膜片泵的泵送流量非常小的原因在于記憶合金膜片的形變是不可積累的。

由此可見，微流量泵只適合用于泵送極小流量需求的地方，而不能滿足泵流量有較大需求的地方；而對于熱管理技術領域來說，現有的容積泵體積大、重量大，不適合做成小型，而小型的電動機葉輪泵又無法泵送汽液兩相流體；此外葉輪泵還存在噪音較大的缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提出一種記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵，包括外殼、泵膜片裝置和記憶合金彈簧；其中：

外殼內部形成空腔；

泵膜片裝置將外殼內部的空腔至少隔為第一空腔和第二空腔；

記憶合金彈簧設置在第一空腔內且其兩端分別與泵膜片裝置和外殼內壁連接，記憶合金彈簧上連接有用于加熱記憶合金彈簧的加熱裝置；

第一空腔的外殼上設有進口和出口。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種流體泵送方法，采用所述的記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵對流體進行泵送。

作為本發明的又一個方面，還提供了一種裝置，所述裝置用于藥物輸送、熱管理領域冷卻介質的泵送或交通領域內的燃料噴射，所述裝置內采用所述的記憶合金彈簧驅動的微小型隔膜泵。

基于上述技術方案可知，本發明的微小型隔膜泵相對于現有技術至少具有以下優勢之一：