[發(fā)明專利]一種無閥壓電泵

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• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111637042A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 江帆;溫錦鋒;陳美蓉;沈健;祝韜;黃浩翔;黃海濤
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B53/16;F04B53/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

本發(fā)明公開一種無閥壓電泵，包括基板、設置在所述基板上端的蓋板、設置在所述基板上的進液口、出液口、混合通道以及壓電機構；所述進液口包括第一進液口與第二進液口，所述第一進液口與所述混合通道之間設有第一進液通道，所述第二進液口與所述混合通道之間第二進液通道；所述第一進液通道與所述第二進液通道的末端匯聚且與所述混合通道連通；所述混合通道上設有擾動件；所述壓電機構包括泵腔、壓電振子、錐形進口通道以及錐形出口通道。該壓電泵不僅結構簡單，體積小，質量輕，而且能夠將兩種不同的液體相互混合，實現對混合液體的單向泵送功能；與此同時，該微泵沒有復雜的機械結構。

技術領域

本發(fā)明涉及壓電泵技術領域，具體涉及一種無閥壓電泵。

背景技術

泵是輸送流體或使流體增壓的機械，它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵的發(fā)展對傳統(tǒng)的農業(yè)、工業(yè)產生、建筑、航空等領域的發(fā)展有著顯著的影響。隨著科技的發(fā)展，泵逐漸廣泛運用在MEMS、生物、醫(yī)療、制藥、化學分析、微流控、芯片實驗等領域。傳統(tǒng)的泵裝置體積大、結構復雜、噪聲大、重量大等缺點，因此，簡化泵的結構成為研究的熱點。尤其是隨著對微流控的深入研究，簡單、微型化的泵體結構得到了廣泛的關注。

目前，市場上泵的類型多樣，其驅動控制技術包括光、電、磁、熱等，在微型化泵體中，壓電驅動的微泵最為廣泛。壓電微泵是基于晶體的壓電特性來驅動薄膜振動，在交變電流的作用下，由壓電材料做成的振子會反復的振動，從而使壓電泵泵腔體容積發(fā)生周期變化，從而實現流體的輸送。壓電泵根據有無閥片可以分為有閥壓電泵和無閥壓電泵。有閥壓電泵的可移動部件閥在壓力的作用下呈周期性開、關狀態(tài)，從而控制流體的單向流動，但是閥片的存在使得壓電泵結構變得復雜且產生能量的損失。無閥壓電泵利用幾何結構的特殊性，通過流道特殊形狀，產生流體動力學效應，實現流體的單向流動，與有閥壓電泵相比，無閥壓電泵結構簡單，制作簡易，便于泵的微型化、集成化，能精確檢測和控制流量。而現有的無閥壓電泵多運用于對現有單一液體的泵送，不能進行多種液體在泵體內混合再進行泵送功能；雖然漩渦泵通過葉輪和泵體間的作用實現環(huán)形流動，具有將液體混合的功能，但是結構復雜，體積大，且輸送效率低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述存在的問題，提供一種無閥壓電泵，該壓電泵不僅結構簡單，體積小，質量輕，而且能夠將兩種不同的液體相互混合，實現對混合液體的單向泵送功能；與此同時，該微泵沒有復雜的機械結構，泵送液體的過程可以避免壓電泵產生機械磨損，從而提高了壓電泵的使用壽命。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現：

一種無閥壓電泵，包括基板、設置在所述基板上端的蓋板、設置在所述基板上的進液口、出液口、設置在所述進液口與所述出液口之間的混合通道以及用于將液體從所述進液口泵送至所述出液口的壓電機構；其中，

所述進液口包括第一進液口與第二進液口，所述第一進液口與所述混合通道之間設有與所述第一進液口連通的第一進液通道，所述第二進液口與所述混合通道之間設有與所述第二進液口連通的第二進液通道；所述第一進液通道與所述第二進液通道的末端匯聚且與所述混合通道連通；所述混合通道上設有用于促進所述第一進液通道與所述第二進液通道的液體進行混合的擾動件；

所述壓電機構包括設置在所述基板與所述蓋板之間的泵腔、設置在所述泵腔上用于提供液體泵送動力的壓電振子、設置在所述混合通道與所述泵腔之間的錐形進口通道以及設置在所述泵腔與所述出液口之間的錐形出口通道；其中，所述錐形進口通道的一端與所述混合通道連通，另一端與所述泵腔連通；所述錐形出口通道的一端與所述泵腔連通，另一端與所述出液口連通；所述錐形進口通道與所述錐形出口通道的寬度沿著液體泵送的方向逐漸增大。

上述無閥壓電泵的工作原理是：

工作時，將壓電振子與外置電源相接，壓電振子在逆壓電效應的作用下發(fā)生周期性的向上、向下的彎曲形變；使得泵腔壓強發(fā)生改變，具體過程為：