CN104806489A - 一种非对称树状分形流管无阀压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非对称树状分形流管无阀压电泵，包括由泵盖和泵底组成的泵体、压电振子、进水管和出水管；泵盖上设有进水口、出水口和沉孔，进水管与进水口连接，出水管与出水口连接，压电振子固定在沉孔内；泵底上设有泵腔、锥形流管、连接管和树状分形流管，泵腔与沉孔相对应；锥形流管的一端与泵腔连接，另一端与进水口相连；连接管的一端与泵腔连接，另一端连接树状分形流管的主流管；树状分形流管的支流管末端与连接出水口的等截面圆形流管相连。本发明通过采用由类分形Y形分叉流管组成的树状分形流管，较好的消除了电子器件的热点；通过树状分形流管和锥形流管的非对称布局，有助于正反向流阻差值的增大，从而增大泵的流量。

Description

一种非对称树状分形流管无阀压电泵

技术领域

本发明属于无阀压电泵领域，尤其是涉及一种非对称树状分形流管无阀压电泵。

背景技术

根据压电泵内部结构的作动原理，可以将其分为容积型压电泵和回转型压电泵。根据压电泵内部有无可移动部件阀，又可以将其分为有阀压电泵和无阀压电泵。在无阀压电泵中比较典型的是锥形流管无阀压电泵。这种泵没有可动阀体，采用互为倒置的扩张管/收缩管结构来控制流体的流向，使得进水口流入的流体多于出水口流入的流体，进水口流出的流体少于出水口流出的流体。因此当泵腔体积不停地交替变化时，就形成了流体的单向流动。锥形流管无阀压电泵结构简单，但是其流经区域有限，影响了其在传热和散热这些领域的应用。

专利“一种带有三通式出入口的压电陶瓷泵”中公布了一种“Y”形流管无阀压电泵，提出了利用分流/合流的想法来控制流体流向，但是其中“Y”形流管只是一级分流，即由1个主流分为2个分流，相比于锥形流管无阀压电泵，流经面积有所增加，但仍然比较小。

近年来，电子器件正朝着微型化、集成化和智能化方向发展，可高性能、高密度的集成电路在工作时所产生的巨大热量积聚在很小的空间里，使得电子器件的温度急剧升高，从而降低器件运行的可靠性和速度。目前使用的散热方式多为整体散热，不足以消除电子器件上的热点。因此急需设计一种可以集成于电子产品上，且可以消除热点以达到良好散热效果的装置。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可微型化、可集成化、无电磁干扰的非对称树状分形流管无阀压电泵，克服了现有电磁泵具有电磁干扰和现有的无阀压电泵流管流经面积过小、无法消除热点等缺点，实现良好的散热效果。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种非对称树状分形流管无阀压电泵，包括泵体、压电振子、进水管和出水管；所述泵体包括泵盖和泵底，所述泵盖和泵底密封连接；

所述泵盖上设有进水口、出水口和沉孔，所述进水管下端与进水口连接，所述出水管下端与出水口连接，所述压电振子固定在沉孔内；

所述泵底上设有泵腔、锥形流管、连接管和树状分形流管，所述树状分形流管由多个呈环形分布的类分形Y形分叉流管构成，所述泵腔与所述沉孔相对应；所述锥形流管直径较大的一端与泵腔连接，其直径较小的一端与进水口相连；所述连接管位于锥形流管的另一侧，所述连接管的一端与泵腔连接，另一端连接树状分形流管的主流管；所述树状分形流管的支流管末端与等截面圆形流管连接；所述等截面圆形流管为一端封闭，另一端连接出水口。

进一步的，所述类分形Y形分叉流管为平面多级分流流管，即每一个主流道分为至少两个支流道的流管，所述主流道的宽度大于每个支流道的宽度。

进一步的，所述类分形Y形分叉流管每一主流道分为两个支流道，每一分叉前的主流道的宽度是分叉后每一支流道宽度的2倍。

进一步的，所述类分形Y形分叉流管分叉后的两个支流道之间夹角为60°。

进一步的，所述连接管为直线管或锥形管。

进一步的，所述连接管为锥形管，所述锥形管直径较大的一端连接树状分形流管的主流管，其直径较小的一端连接泵腔。

进一步的，所述锥形流管、连接管、树状分形流管以及等截面圆形流管的横截面均呈矩形。

进一步的，所述压电振子由圆形压电陶瓷片和金属片粘接而成，所述圆形压电陶瓷片的直径小于金属片直径，所述金属片的直径等于所述沉孔的直径。

本发明的有益效果：

本发明的非对称树状分形流管无阀压电泵将树状分形流管与压电技术有机结合，通过采用由类分形Y形分叉流管组成的树状分形流管，其中，类分形Y形分叉流管可以根据电子器件的热点区域进行分布，依靠树状分形流管覆盖区域面积的显著增大，从而能够较好的消除电子器件的热点，扩大了压电泵在传热、散热等领域的应用范围；尤其适用于对磁场敏感的场合；通过树状分形流管和锥形流管的非对称布局，有助于正反向流阻差值的增大，从而增大泵的流量。

附图说明

图1为本发明所述非对称树状分形流管无阀压电泵的立体分解示意图。

图2为本发明所述的树状分形流管示意图。

图3为本发明所述非对称树状分形流管无阀压电泵的俯视图。

图4为图3中的A-A剖视图。

图5为压电振子示意图。

图6为本发明所述非对称树状分形流管无阀压电泵的泵盖俯视图。

图7为图6中的B-B剖视图。

图8为本发明所述非对称树状分形流管无阀压电泵的泵底俯视图。

图9为图8中的C-C剖视图。

附图标记说明如下：

1-泵体，2-泵盖，3-泵底，4-压电振子，5-泵腔，6-锥形流管，7-连接管，8-树状分形流管，9-螺母，10-螺栓，11-螺纹孔，12-进水口，13-出水口，14-沉孔，15-进水管，16-出水管，17-等截面圆形流管。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1、图3和图4所示，一种非对称树状分形流管无阀压电泵，包括泵体1、压电振子4、进水管15和出水管16，泵体1包括泵盖2和泵底3，泵盖2和泵盖3的四角设有螺纹孔11，并通过螺母9和螺栓10配合密封连接。泵盖2上设有进水口12、出水口13和沉孔14，进水管15的下端与进水口12连接，出水管16的下端与出水口13连接；如图5所示，所述压电振子4由圆形压电陶瓷片和金属片粘接而成，所述圆形压电陶瓷片的直径小于金属片直径，所述金属片的直径等于所述沉孔14的直径，如图6、图7所示，所述压电振子4固定在沉孔14内，所述沉孔14位于泵盖2的中心。

如图8和图9所示，泵底3上设有泵腔5、锥形流管6、连接管7和树状分形流管8，泵腔5与所述沉孔14相对应；连接管7为直流管；锥形流管6直径较大的一端与进水口12连接，直径较小的另一端与泵腔5连接；位于另一侧的直流管的一端与泵腔5连接，另一端与树状分形流管8的主流管连接；所述树状分形流管8的支流管与等截面圆形流管17连接；等截面圆形流管17一端封闭，另一端连接出水口13。所述的树状分形流管8为以进水口12为起点分流的流管，终点为等截面圆形流管17。为了便于加工，锥形流管6、直流管7、树状分形流管8以及等截面圆形流管17的横截面均呈矩形。

如图2所示，所述树状分形流管8为由类分形Y形分叉流管环形阵列组成，所述类分形Y形分叉流管为平面多级分流流管，即一个主流分为多个支流的流管，由于该流管类似于大树分叉，因此将该流管命名为“类分形Y形分叉流管”。类分形Y形分叉流管的每一个分叉前的主流流道宽度是分叉后的支流流道宽度的2倍，分叉前后流道总宽度不变，类分形Y形分叉流管分叉后2个支流流道之间的夹角为60°。

本技术方案的非对称类树状分形流管无阀压电泵工作时，把压电陶瓷片和金属片作为两个电极，向压电振子4施加交流电时，压电陶瓷片会产生径向伸缩变形，由于压电陶瓷片与金属片粘接在一起，所以当压电陶瓷片存在径向伸缩变形时，金属片也会随之产生径向伸缩变形，因为金属片外边界固定于沉孔14内，金属片的径向伸缩会使其产生隆起和下凹的变形，即产生轴向(压电振子法向)的变形，周期性交流电使得压电陶瓷片产生周期性往复变形，金属片也就产生了轴向的往复变形振动，从而导致泵腔5的周期性体积变化。一般地，将压电振子4一个周期的振动分为两个阶段：从变形下止点(压电振子4向下振动所能达到的最低处)经平衡位置到达变形上止点(压电振子4向上振动所能达到的最高处)，这个阶段对应压电泵的吸程阶段；从变形上止点经平衡位置到达变形下止点，这个阶段对应压电泵的排程阶段。对于锥形流管6，吸程时它作为扩张管，排程时又作为收缩管，对于同一尺寸的扩张管以及收缩管，流体在扩张管里流动的阻力小于流体在收缩管里流动的阻力；对于树状分形流管8，吸程时其作为合流流管，排程时其为分流流管，对于同一尺寸的合流流管和分流流管，流体在合流流管中流动的阻力大于流体在分流流管里流动的阻力。而流体的流量大小与其受到的阻力大小成反比，综合一个周期，锥形流管6流入泵腔5的流体比流出泵腔5的流体多，树状分形流管8流入泵腔5的流体比流出泵腔5的流体少，这样使得一整个周期内会产生一个净流量从锥形流管6流向树状分形流管8，从压电泵整体上来看，产生了从进水口12流向出水口13的净流量，从而实现了流体的单向传输，实现了泵的功能。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，包括泵体(1)、压电振子(4)、进水管(15)和出水管(16)；所述泵体(1)包括泵盖(2)和泵底(3)，所述泵盖(2)和泵底(3)密封连接；

所述泵盖(2)上设有进水口(12)、出水口(13)和沉孔(14)，所述进水管(15)下端与进水口(12)连接，所述出水管(16)下端与出水口(13)连接，所述压电振子(4)固定在沉孔(14)内；

所述泵底(3)上设有泵腔(5)、锥形流管(6)、连接管(7)和树状分形流管(8)，所述树状分形流管(8)由多个呈环形分布的类分形Y形分叉流管构成，所述泵腔(5)与所述沉孔(14)相对应；所述锥形流管(6)直径较大的一端与泵腔(5)连接，其直径较小的一端与进水口(12)相连；所述连接管(7)位于锥形流管(6)的另一侧，所述连接管(7)的一端与泵腔(5)连接，另一端连接树状分形流管的主流管；所述树状分形流管的支流管末端与等截面圆形流管(17)连接；所述等截面圆形流管(17)为一端封闭，另一端连接出水口(13)。

2.根据权利要求1所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述类分形Y形分叉流管为平面多级分流流管，即每一个主流道分为至少两个支流道的流管，所述主流道的宽度大于每个支流道的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述类分形Y形分叉流管每一主流道分为两个支流道，每一分叉前的主流道的宽度是分叉后每一支流道宽度的2倍。

4.根据权利要求3所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述类分形Y形分叉流管分叉后的两个支流道之间夹角为60°。

5.根据权利要求1所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述连接管(7)为直线管或锥形管。

6.根据权利要求5所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述连接管(7)为锥形管，所述锥形管直径较大的一端连接树状分形流管的主流管，其直径较小的一端连接泵腔(5)。

7.根据权利要求1所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述锥形流管(6)、连接管(7)、树状分形流管(8)以及等截面圆形流管(17)的横截面均呈矩形。

8.根据权利要求1所述的一种非对称树状分形流管无阀压电泵，其特征在于，所述压电振子(4)由圆形压电陶瓷片和金属片粘接而成，所述圆形压电陶瓷片的直径小于金属片直径，所述金属片的直径等于所述沉孔(14)的直径。