[發明專利]一種流體連接管及其應用

有效

• 申請號: 202111573346.7
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114251531B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 匡雙陽;宋培義;涂良成;張開;汪典;李自學;索曉晨;黃瀟博
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16L41/03
• 分類號: F16L41/03;F16L49/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發明公開了一種流體連接管及其應用，屬于流體或微流體控制領域，本發明中每個出口子流道均包括逐級相連通的M級圓弧流道，并且每一圓弧流道對應的圓弧角和圓的直徑均相同；同時，每一個拓撲點流體下游的相鄰兩圓弧流道所對應的圓共用切線，并且切線方向為拓撲點處流體的速度矢量方向。如此，本發明通過流道拓撲點處的圓弧設計和切線設計防止了湍流的產生，在此基礎上，進一步通過流道拓撲點處的對稱設計和總長一致設計保證了每個出口子流道的流阻一致性，從而在每個出口子流道內實現了流體流量的高度一致性。

技術領域

本發明屬于流體或微流體控制領域，更具體地，涉及一種流體連接管及其應用。

背景技術

流體連接管把一個入口流道變成N個出口流道，是流體/微流體控制的關鍵技術，在氣液輸運設備、供給藥設備、微流控系統中應用非常普遍。而有些氣液輸運過程對流體的控制要求非常嚴苛，如多發射極膠體推進器對液體工質的輸運，要求每個發射極出口流量相等。對于多發射極膠體推進器則必然需要1流道變N流道的流體連接管，將工質從儲罐輸運到推進器的多個發射極。如果推進器是9發射極，那么這個流體連接管必然是1流道變9流道的流體連接管。對于微牛級膠體推進器，要求9發射極出口流體流量差異在pL/min數量級。因此要求1流道變9流道的流體連接管的9個出口流體流量差異在pL/min數量級。

然而，目前1流道變N流道的流體連接管的流道設計沒有考慮到這種高精度的流體流量差異的需求。有的流道設計甚至連湍流的發生都無法避免。針對這些問題，本發明提出了一種具有全流道流阻一致性的1流道變N流道的流體連接管。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種流體連接管及其應用，旨在解決現有流體連接管無法避免湍流的發生以及高精度的流體流量的一致性難以實現的技術問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種流體連接管，包括：

粘結在一起的頂蓋層和基底層；所述基底層和/或頂蓋層設置導流流道，所述導流流道包括一段入口子流道和與所述入口子流道相連通的N段出口子流道；每一所述出口子流道均包括逐級相連通的M級圓弧流道，并且每一所述圓弧流道對應的圓弧角和圓的直徑均相同；N≥2，M≥1；

每一個拓撲點流體下游的相鄰兩圓弧流道所對應的圓共用切線，并且切線方向為所述拓撲點處流體的速度矢量方向；其中，所述拓撲點為所述入口子流道與圓弧流道的連接點，或所述圓弧流道兩兩之間的連接點。

進一步地，當所述基底層設置導流流道時，所述基底層材料為硅，所述頂蓋層材料為玻璃或硅。

進一步地，當所述頂蓋層設置導流流道時，所述頂蓋層材料為硅，所述基底層材料為玻璃或硅。

進一步地，當所述基底層和頂蓋層均設置導流流道時，所述頂蓋層和基底層材料為硅。

進一步地，所述頂蓋層和基底層通過鍵合工藝粘結在一起。

第二方面，本發明提供了一種膠體推進器，包括流量控制閥和N個發射極，其特征在于，還包括如第一方面所述的流體連接管，且所述流量控制閥與所述入口子流道連通，所述N個發射極分別與N段出口子流道對應連通。

第三方面，本發明提供了一種如第一方面所述的流體連接管在流體或微流體控制領域的應用。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案，能夠取得以下有益效果：

本發明中每個出口子流道均包括逐級相連通的M級圓弧流道，并且每一圓弧流道對應的圓弧角和圓的直徑均相同；同時，每一個拓撲點流體下游的相鄰兩圓弧流道所對應的圓共用切線，并且切線方向為拓撲點處流體的速度矢量方向。如此，本發明通過流道拓撲點處的圓弧設計和切線設計防止了湍流的產生，在此基礎上，進一步通過流道拓撲點處的對稱設計和總長一致設計保證了每個出口子流道的流阻一致性，從而在每個出口子流道內實現了流體流量的高度一致性。

附圖說明