[發明專利]一種管道式壓電微混合器

有效

• 申請號: 202110507869.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113101849B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳松;劉海東;和禎;何力鈞
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B01F33/3031
• 分類號: B01F33/3031
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于微流體混合技術領域，具體涉及一種管道式壓電微混合器。沿流體運動方向外部依次相連有分支管、第一基體管、第二基體管、第三基體管以及出口管；流體管路中從左至右依次安裝有第一壓電振子、第一擾流板、第二擾流板、第二壓電振子；所述第一擾流板和第二擾流板之間設置有第二混合腔；所述第二混合腔內部設置有多個介質球。優勢與特點：混合效率和混合強度高，結構簡單、易于集成。

技術領域

本發明屬于微流體混合技術領域，具體涉及一種管道式壓電微混合器。

背景技術

在微流體領域，微混合器被廣泛應用于化學、生物以及新能源領域。目前，微混合器根據驅動元件的有無可分為被動式微混合器和主動式微混合器。被動式微混合器通常采用復雜流道結構，盡可能增大流體接觸面積以提高混合效率，其缺點在于結構復雜、混合效果及可控性差。主動式微混合器需要外部驅動元件驅動進行混合，主要包括：微攪拌、壓力擾動、聲波擾動、 磁力驅動、電流體驅動等，其優點在于混合效果好且混合過程可控，但也會存在加工工藝復雜、加工成本昂貴、不易集成等諸多問題。作為主動式微混合器，壓電微混合器具有結構簡單、混合過程可控等特點，被廣泛應用于微流體混合，如中國發明專利201310756812.4提出一種壓電驅動微流體混合器，從結構上實現了流體的主要混合功能與泵送功能合二為一，微流體的泵送過程同時可以實現流體的混合。但現有壓電微混合器主要采用壓電振子直接擾動流體，由于壓電振子自身振幅小，其仍存混合強度差的問題。

發明內容

針對現有微混合器存在的問題，本發明提出一種管道式壓電微混合器。采用以下技術方案：沿流體運動方向外部依次相連有分支管、第一基體管、第二基體管、第三基體管以及出口管；所述分支管內部設置有匯流腔；所述匯流腔設置有第一入口和第二入口；所述匯流腔與第一基體管之間安裝有可使流體由匯流腔至第一基體管單向流通的第一壓電振子；所述第三基體管與出口管之間安裝有可使流體由第三基體管至出口管單向流通的第二壓電振子；所述第一基體管和第二基體管之間安裝有第一擾流板；所述第二基體管和第三基體管之間安裝有第二擾流板；所述流體A由第一入口流入匯流腔；所述流體B由第二入口流入匯流腔；所述第一入口與第二入口之間的中心夾角為α, 且60°＜α＜120°；

進一步的，所述第一壓電振子與第一擾流板之間設置有第一混合腔；所述第一擾流板和第二擾流板之間設置有第二混合腔；所述第二擾流板和第二壓電振子之間設置有第三混合腔；所述第二壓電振子與混合出口之間設置有出口腔；所述混合出口與出口腔連通；所述流體A和流體B的混合流體由混合出口輸出；

進一步的，所述第二混合腔內部設置有多個介質球；所述介質球的密度略大于混合流體密度；

進一步的，；

進一步的，所述第一壓電振子和第二壓電振子中心處均設置有閥孔；所述閥孔為通孔，其貫穿第一壓電振子和第二壓電振子；所述第一壓電振子在閥孔處安裝有第一輪式閥；所述第二壓電振子在閥孔處安裝有第二輪式閥；所述第一輪式閥控制匯流腔與第一混合腔的連通與隔斷；所述第二輪式閥控制第三混流腔與出口腔的連通與隔斷；

進一步的，所述第一擾流板和第二擾流板均布有多個通流孔；所述通流孔的孔徑小于介質球外徑；

進一步的，所述第一壓電振子、第二壓電振子均由金屬基板和壓電陶瓷片同心粘接而成；所述第一壓電振子、第二壓電振子兩側均配合安裝有密封圈，通過兩側配備密封圈，第一壓電振子和第二壓電振子的支撐剛度降低，其振動振幅可以增大；所述第一壓電振子、第二壓電振子表面均做絕緣處理；

進一步的，在交流電壓信號驅動下，所述第一壓電振子和第二壓電振子產生彎曲變形，結合第一輪式閥和第二輪式閥在壓差和壓電振子的動能作用下的開啟和關閉，可實現混合流體的單向驅動。

所述流體A和流體B經匯流腔初步混合后通過第一壓電振子的第一輪式閥進入混合腔，流體和流體的混合流體在第一混合腔、第二混合腔、第三混合腔中充分混合，隨后經第二壓電振子的第二輪式閥進入出口腔進行短暫緩沖，最終由混合出口輸出。