CN109944780A - 一种无阀压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无阀压电泵，其包括压电泵泵体、电控系统、第一流管和第二流管，所述压电泵泵体设有泵腔，所述泵腔内设有压电振子，所述压电振子与所述电控系统电连接，所述第一流管和所述第二流管均为变径管，所述变径管的两端为开口端，所述第一流管和所述第二流管互相倒置设置于所述压电泵泵体；所述第一流管和所述第二流管的侧壁均等距均匀设置有多个负压调节通孔，所述第一流管和所述第二流管的内壁分别紧贴有弹性件。本发明能解决现有技术中无阀压电泵的流体主流区域的增压减速运动对边界层流动的能量供应减弱，致使边界层的流速降低甚至为零，从而出现回流漩涡等现象，降低了流体输送的稳定性和安全性的问题。

Description

一种无阀压电泵

技术领域

本发明涉及液压泵技术领域，尤其涉及一种无阀压电泵。

背景技术

泵作为工业和生活中流体输送装置，其使用时间已超过千年，泵的发展程度决定了国家国防、科研水平和工业水平的高低。随着近年来生物、医疗、化学和微流控等领域的发展，各种小型泵被应用了上述领域，特别是近年来，压电泵的使用范围越来越大，由于压电泵具有无电磁干扰和体积小的特点，压电泵广泛地应用于在生物、医疗、化学和微流控等领域的流体输送。

根据压电泵中是否存在可移动部件阀，压电泵可以分为有阀压电泵和无阀压电泵。有阀压电泵的可移动部件阀在压力的作用下出现周期性的开关过程，从而控制流体的单向流动，但是由于阀的存在使得压电泵增加了压力损失和对流体的扰动大的缺点，同时阀的开关过程极易导致对输送物产生剪切挤压破坏。无阀压电泵利用几何结构对流体的扩散和收敛等作用，将内部的可移动部件阀机型去除，避免了阀对被输送物的剪切挤压，但是在几何结构扩张和收缩作用下，流体主流区域的增压减速运动对边界层流动的能量供应减弱，致使边界层的流速降低甚至为零，从而出现回流漩涡等现象，降低了流体输送的稳定性和安全性。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种无阀压电泵，以解决现有技术中无阀压电泵的流体主流区域的增压减速运动对边界层流动的能量供应减弱，致使边界层的流速降低甚至为零，从而出现回流漩涡等现象，降低了流体输送的稳定性和安全性的问题。

本发明的技术方案为：一种无阀压电泵，其包括压电泵泵体、电控系统、第一流管和第二流管，所述压电泵泵体设有泵腔，所述泵腔内设有压电振子，所述压电振子与所述电控系统电连接，所述第一流管和所述第二流管均为变径管，所述变径管的两端为开口端，所述第一流管和所述第二流管互相倒置设置于所述压电泵泵体；

所述第一流管和所述第二流管的侧壁均等距均匀设置有多个负压调节通孔，所述第一流管和所述第二流管的内壁分别紧贴有弹性件。

可选的，所述变径管包括大径端和小径端，所述变径管的直径由所述大径端向所述小径端逐渐变小。

可选的，所述压电泵泵体设有第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道均与所述压电泵泵体的泵腔连通，所述第一流管的大径端与所述第一流道连通，所述第二流管的小径端与所述第二流道连通。

可选的，所述第一流道的直径与所述大径端的直径相等，所述第二流道的直径与所述小径端的直径相等。

可选的，所述弹性件为薄膜。

可选的，所述压电泵泵体包括泵盖和底座，所述泵盖设置于所述底座的顶端，所述底座的上部设有安装槽，所述压电振子安装于所述安装槽，所述泵腔设于所述底座。

可选的，所述压电振子包括弹性连接片和振子，所述弹性连接片与所述振子的底端连接，所述弹性连接片设于所述安装槽。

可选的，所述弹性连接片通过硅胶密封圈与所述安装槽连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的无阀压电泵，由于第一流管和第二流管均为变径管，变径管的两端为开口端，第一流管和第二流管互相倒置设置于压电泵泵体，在压电振子向上振动和向下振动的一个振动周期中，流体流入第一流管或者第二流管的流速也会产生周期性地改变，通过负压调节通孔进入至第一流管的内壁或者第二流管的内壁与相对应的弹性件作用，弹性件所产生的振幅也会产生周期性地改变，尤其是在流体通过第一流管或者第二流管的输入面积较小的输入口进入至第一流管的内腔或者第二流管的内腔时，流体通过负压调节通孔进入至第一流管的内壁或者第二流管的内壁，使得弹性件相对设置的侧壁互相靠拢，进而使得第一流管或者第二流管的过流截面积变小，改变了第一流管边界层的流速或者第二流管的边界层的流速，控制边界层的流速不为零，保证不会因为边界层流速过低而产生回流漩涡的现象，提高了对流体输送的稳定性和无压阀泵体的应用价值，从而具有一定的推广性。

附图说明

图1是本发明的无阀压电泵的结构示意图。

图2是本发明的无阀压电泵的剖视图。

图3是本发明的压电泵泵体的结构示意图。

图4是本发明的第一流管和第二流管的结构示意图。

图5是本发明的无阀压电泵处于吸程时的结构示意图。

图6是本发明的无阀压电泵处于排程时的结构示意图。

附图标记说明：

1、压电泵泵体；11、泵盖；12、底座；2、第一流管；3、第二流管；4、负压调节通孔；5、弹性件；6、泵腔；7、第一流道；8、第二流道；9、压电振子；91、弹性连接片；92、阵子；10、安装槽；101、硅胶密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～6所示，本发明实施例所提供的一种无阀压电泵，其包括压电泵泵体1、电控系统、第一流管2和第二流管3，压电泵泵体1设有泵腔6，泵腔6内设有压电振子9，压电振子9与电控系统电连接，第一流管2和第二流管3均为变径管，变径管的两端为开口端，第一流管2和第二流管3互相倒置设置于压电泵泵体1；

第一流管2和第二流管3的侧壁均等距均匀设置有多个负压调节通孔4，第一流管2和第二流管3的内壁分别紧贴有弹性件5。

基于上述设置，本发明的无阀压电泵，由于第一流管2和第二流管3均为变径管，变径管的两端为开口端，第一流管2和第二流管3互相倒置设置于压电泵泵体1，在压电振子9向上振动和向下振动的一个振动周期中，流体流入第一流管2或者第二流管3的流速也会产生周期性地改变，通过负压调节通孔4进入至第一流管2的内壁或者第二流管3的内壁与相对应的弹性件5作用，弹性件5所产生的振幅也会产生周期性地改变，尤其是在流体通过第一流管2或者第二流管3的输入面积较小的输入口进入至第一流管2的内腔或者第二流管3的内腔时，流体通过负压调节通孔4进入至第一流管2的内壁或者第二流管3的内壁，使得弹性件5相对设置的侧壁互相靠拢，进而使得第一流管2或者第二流管3的过流截面积变小，改变了第一流管2边界层的流速或者第二流管3的边界层的流速，控制边界层的流速不为零，保证不会因为边界层流速过低而产生回流漩涡的现象，提高了对流体输送的稳定性和无压阀泵体的应用价值，从而具有一定的推广性。

本实施例中，如图1、2、4、5和6所示，为了实现外部流体在第一流管2和第二流管3中的流动平稳性，变径管包括大径端和小径端，变径管的直径由大径端向小径端逐渐变小，由于第一流管2和第二流管3的结构呈流线型流动结构，从而能增加外部流体流动的平稳性。

本实施例中，如图1、2、4、5和6所示，为了实现压电泵泵体1与第一流管2和第二流管3的连通，压电泵泵体1设有第一流道7和第二流道8，第一流道7和第二流道8均与压电泵泵体1的泵腔6连通，第一流管2的大径端与第一流道7连通，第二流管3的小径端与第二流道8连通。具体的，第一流道7和第二流道8具有导流作用，从而使得压电泵泵体1完成流体的输入和输出过程；

当无阀压电泵处于吸程时，压电振子9向上振动，压电泵泵体1的泵腔6的容积增大，压力减小，外部流体经过第一流管2和第二流管3进入至泵腔6中，由于第一流管2和第二流管3具有流阻差，且第一流管2的输入口的面积小于第二流管3的输入口面积，外部流体从第一流管2的输入口进入第一流管2的流速小于外部流体从第二流管3的输入口进入第二流管3的流速，因此，第一流管2和第二流管3在弹性件5的内外产生的压差流速相反，即设于第二流管3的弹性件5的振幅大于设于第一流管2的弹性件5的振幅，尤其对于第一流管2，当外部流体经过第一流管2时，由于外部流体进入至第一流管2时，外部流体进入第一流管2的阻力较大，外部流体通过负压调节通孔4向弹性件5的侧壁产生推力，使得弹性件5向内部收缩，从而使得第一流管2的过流截面积变小，改变了第一流管2的流速，达到外部流体在第一流管2的流动稳定性与安全性；

当无阀压电泵处于排程时，压电振子9向下振动，压电泵泵体1的泵腔6的容积减小，压力增大，泵腔6的流体经过第一流管2和第二流管3输出至外界中，由于第一流管2和第二流管3具有流阻差，且第二流管3的输入口的面积小于第一流管2的输入口面积，流体从第二流管3的输入口进入第二流管3的流速小于外部流体从第一流管2的输入口进入第一流管2的流速，因此，第一流管2和第二流管3在弹性件5的内外产生的压差流速相反，即设于第一流管2的弹性件5的振幅大于设于第二流管3的弹性件5的振幅，尤其对于第二流管3，当流体经过第二流管3时，由于外部流体进入至第二流管3时，外部流体进入第二流管3的阻力较大，外部流体通过负压调节通孔4向弹性件5的侧壁产生推力，使得弹性件5向内部收缩，从而使得第二流管3的过流截面积变小，改变了第二流管3的流速，达到外部流体在第二流管3的流动稳定性与安全性。

本实施例中，如图1、2、4、5和6所示，第一流道7的直径与大径端的直径相等，第二流道8的直径与小径端的直径相等，从而实现第一流道7与第一流管2的紧固连接，以及第二流道8与第二流管3的紧固连接。

本实施例中，如图1、2、4、5和6所示，弹性件5为薄膜，本实施例的薄膜由弹性良好的乳胶制作而成，且薄膜的厚度小于0.05mm，使用者可根据需要对弹性件5的材质进行选择，本实施离对弹性件5的材质不以为限；

薄膜的外表涂有水溶性良好的浇水，从而能贴紧在第一流管2或者第二流管3的内壁。

本实施例中，如图1～6所示，为了便于压电振子9与压电泵泵体1的安装与拆卸，压电泵泵体1包括泵盖11和底座12，泵盖11设置于底座12的顶端，底座12的上部设有安装槽10，压电振子9安装于安装槽10，泵腔6设于底座12。具体的，泵盖11与底座12之间设有密封胶，密封胶能实现泵腔6良好的密封性；压电振子9的底端通过硅胶密封圈101固定于安装槽10中，从而使得压电振子9能稳定的设置于压电泵泵体1的泵腔6。

本实施例中，如图1～6所示，为了便于压电振子9在泵腔6内的振动，压电振子9包括弹性连接片91和振子92，弹性连接片91与振子92的底端连接，弹性连接片91设于安装槽10。具体的，弹性连接片91为金属片，金属片具有良好的弹性功能，从而使得泵腔6的容积变化更为明显；弹性连接片91的表面覆盖于安装槽10的表面，振子92位于弹性连接片91的顶端，从而使得液体无法接触振子92，保证了振子92的正常工作；

弹性连接片91通过硅胶密封圈101与安装槽10连接，硅胶的化学性能稳定，从而使得泵腔6的密封性能良好。

综上，本发明的无阀压电泵，由于第一流管2和第二流管3均为变径管，变径管的两端为开口端，第一流管2和第二流管3互相倒置设置于压电泵泵体1，在压电振子9向上振动和向下振动的一个振动周期中，流体流入第一流管2或者第二流管3的流速也会产生周期性地改变，通过负压调节通孔4进入至第一流管2的内壁或者第二流管3的内壁与相对应的弹性件5作用，弹性件5所产生的振幅也会产生周期性地改变，尤其是在流体通过第一流管2或者第二流管3的输入面积较小的输入口进入至第一流管2的内腔或者第二流管3的内腔时，流体通过负压调节通孔4进入至第一流管2的内壁或者第二流管3的内壁，使得弹性件5相对设置的侧壁互相靠拢，进而使得第一流管2或者第二流管3的过流截面积变小，改变了第一流管2边界层的流速或者第二流管3的边界层的流速，控制边界层的流速不为零，保证不会因为边界层流速过低而产生回流漩涡的现象，提高了对流体输送的稳定性和无压阀泵体的应用价值，从而具有一定的推广性。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无阀压电泵，其特征在于，包括压电泵泵体、电控系统、第一流管和第二流管，所述压电泵泵体设有泵腔，所述泵腔内设有压电振子，所述压电振子与所述电控系统电连接，所述第一流管和所述第二流管均为变径管，所述变径管的两端为开口端，所述第一流管和所述第二流管互相倒置设置于所述压电泵泵体；

所述第一流管和所述第二流管的侧壁均等距均匀设置有多个负压调节通孔，所述第一流管和所述第二流管的内壁分别紧贴有弹性件。

2.如权利要求1所述的无阀压电泵，其特征在于，所述变径管包括大径端和小径端，所述变径管的直径由所述大径端向所述小径端逐渐变小。

3.如权利要求2所述的无阀压电泵，其特征在于，所述压电泵泵体设有第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道均与所述压电泵泵体的泵腔连通，所述第一流管的大径端与所述第一流道连通，所述第二流管的小径端与所述第二流道连通。

4.如权利要求2所述的无阀压电泵，其特征在于，所述第一流道的直径与所述大径端的直径相等，所述第二流道的直径与所述小径端的直径相等。

5.如权利要求2所述的无阀压电泵，其特征在于，所述弹性件为薄膜。

6.如权利要求2所述的无阀压电泵，其特征在于，所述压电泵泵体包括泵盖和底座，所述泵盖设置于所述底座的顶端，所述底座的上部设有安装槽，所述压电振子安装于所述安装槽，所述泵腔设于所述底座。

7.如权利要求6所述的无阀压电泵，其特征在于，所述压电振子包括弹性连接片和振子，所述弹性连接片与所述振子的底端连接，所述弹性连接片设于所述安装槽。

8.如权利要求7所述的无阀压电泵，其特征在于，所述弹性连接片通过硅胶密封圈与所述安装槽连接。