CN200955485Y - 单片式流管无阀压电泵 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种单片式流管无阀压电泵，属于流体机械领域。在本装置中，压电泵上体(8)通过弹性垫片(9)和压电泵下体(6)连接。Y型流管(7)是在一有机玻璃上刻出的“Y”形状的流管。直流管(10)是在压电泵下体(6)上面直接刻出的，直流管(10)与泵腔相连通并贯穿泵腔，其一端与泵口B(15)相连通，另一端与Y型流管(10)连通。片式的Y型流管(7)镶嵌在压电泵下体(6)的凹槽内，Y型流管的另一端与泵口A(14)相连通。泵口A(14)、Y型流管(7)、泵腔、直流管(10)、泵口B(15)组成了流体的流动通道。本实用新型具有结构简单，易于集成化，流动特性好，工作效率高的优点。

Description

单片式流管无阀压电泵
技术领域
本实用新型涉及一种单片式流管无阀压电泵，属于流体机械领域。
背景技术
压电泵大多属于容积式泵，根据泵阀的有无将压电泵分为有阀压电泵和无阀压电泵，图1为有阀压电泵。无阀压电泵因省去了复杂的动作阀体，使得压电泵结构更加简单，加工制作容易，并且易于向压电泵的小型化方向发展；无阀压电泵自身又无化学籍电磁污染，故在医疗、卫生、保健等领域有广阔的应用前景。目前无阀压电泵大多是利用互为倒置的锥形流管而制成锥形流管无阀压电泵，图2为锥形流管无阀压电泵。但这种泵外露的两锥形管增大了泵的整体尺寸，不利于泵的进一步微小化和集成化；同时，两锥形流管的加工困难、安装定位不好，圆锥形流管还存在不同截面尺寸的突变，能量损失大；并且在医疗方面，当锥形流管在超过一定角度时会使泵内流体产生相当大的漩涡，不利于用于输送活体细胞(如输血)、长链高分子等，影响了压电泵的使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述无阀压电泵的上述缺陷，提供一种能够进一步减小体积及结构尺寸、具有较好流动特性、可做成微纳米级尺度的单片式流管无阀压电泵。
为了达到上述目的，本实用新型采取了一系列措施。本装置中具有一片式流管和一直流管10，此片式流管就是在一有机玻璃片上刻出的三通流管，由于在有机玻璃片上刻出的三通流管形状像大写的英文字母“Y”，所以为了说明方便，以下就把此片式的三通流管称为“Y”型流管，“Y”型流管做成独立的片式结构，称之为片式“Y”型流管，可方便替换。
本实用新型所采用了如下技术方案。本实用新型主要包括有压电泵上体8、压电泵下体6、压电振子2，压电振子2与压电泵上体8中间的阶梯状通孔的阶梯处粘结固定在一起，压电泵上体8通过弹性垫片9和压电泵下体6连接，其特征在于：还包括有直流管10、片式的Y型流管7，Y型流管7是在一方形薄片上刻出的“Y”形状的流管，其中，直流管10是在压电泵下体6上面直接刻出的，即直流管10与压电泵下体6成为一体，直流管10与泵腔相连通并贯穿泵腔，直流管10的一端与泵口B15相连通，另一端贯穿泵腔与Y型流管10相连通，片式的Y型流管7镶嵌在压电泵下体6上面所开的凹槽内，槽深与Y型流管7的片高相同，Y型流管7的深度与直流管10的深度相同，Y型流管的另一端与泵口A14相连通；泵口A14、Y型流管7、泵腔、直流管10、泵口B15组成了流体的流动通道。
所述的方形薄片为一方形有机玻璃薄片。
本实用新型提出的单片式流管无阀压电泵的工作原理可以叙述为：当把压电陶瓷片12和金属片13作为两极，向压电振子2通一交流电时，压电陶瓷片12会产生沿径向的伸缩变形，由于压电陶瓷片12和金属片13粘紧成一体，并且压电陶瓷片12和金属片13的径向伸缩性不同，所以当压电陶瓷片12产生沿径向的伸缩变形时，金属片13也会产生伸缩变形，且伸缩方向与压电陶瓷片12相反，则压电振子2必然会产生沿轴向(压电陶瓷片12的法向方向)的往复变形振动，把压电振子2作为压电泵的动力源，如图3，随着压电振子2的轴向往复变形振动，从而导致压电泵泵腔的体积周期性变化，因为流体在“Y”型流管和直流管中流动的阻力不同，流过流体的体积大小与流管的流阻大小成反比，所以当泵腔体积增大时，流体从“Y”型流管和直流管流入泵腔，此时压电泵处于吸入阶段，但从两管流入泵腔的流体体积不相同，当泵腔体积减小时，流体从“Y”型流管和直流管流出泵腔，此时压电泵处于排出阶段，但从两管流出的流体体积不相同，分析从两流管在压电泵处于吸入和排出阶段时，流入和流出的流体体积的多少可以概括为：在压电泵处于吸入阶段时流进流体体积多的，则在压电泵处于排出阶段时流出流体体积少；在压电泵处于吸入阶段时流进流体体积少的，则在压电泵处于排出阶段时流出流体体积多；从宏观上看，压电泵总是使流体从一流管流入，从另一流管流出，从而实现了流体的单向流动。
本实用新型中使用的单片式“Y”型流管，抛弃了传统的非对称两圆锥形流管，不仅使结构更较简单，同时，“Y”型流管和直流管均为矩形截面的矩形流管，其加工近乎为平面加工，与圆型流管相比，尤其在微尺度下，矩形流管的加工非常简单，矩形流管截面的两尺寸可在流管截面面积不变时任意变化，这就使矩形流管适用场合广。本实用新型提出的单片式流管无阀压电泵，工作时的流动状态基本为层流状态，具有很好的流动特性，工作效率较高，适用范围广。
附图说明
图1有阀压电泵示意图。
图2锥形流管无阀压电泵示意图。
图3单片式流管无阀压电泵整体结构主视图。
图4单片式流管无阀压电泵整体结构俯视图。
图5单片式流管无阀压电泵上体主视图。
图6单片式流管无阀压电泵上体B-B剖视图。
图7单片式流管无阀压电泵下体主视图。
图8单片式流管无阀压电泵下体C-C剖视图。
图9弹性垫片主视图。
图10弹性垫片A-A剖视图。
图11“Y”型流管主视图。
图12“Y”型流管D-D剖视图。
图13单侧型压电振子示意图。
图14双侧型压电振子示意图。
图中：1、泵体，2、压电振子，3、吸入阀，4、吐出阀，5、锥形流管，6、压电泵下体，7、“Y”型流管，8、压电泵上体，9、弹性垫片，10、直流管，11、螺栓孔，12、压电陶瓷片，13、金属片，14、泵口A，15、泵口B。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式参见图3～12，其主要有压电泵下体6、直流管10，直流管10是在压电泵下体6上面直接刻出的，即直流管10与压电泵下体6成为一整体、片式的“Y”型流管7，其是在一有机玻璃片上刻出的“Y”型流管，放在泵下体6上面所开的槽内，配合为间隙配合，槽深与片高相同，“Y”型流管的深度与直流管10深相同，“Y”型流管和直流管均与泵腔相连通，同时又都与泵口连通，即泵腔通过“Y”型流管和直流管分别与泵口14和泵口15相连通，压电泵上体8、压电振子2，其由压电陶瓷片12和金属片13粘紧在一块，压电振子可分为单侧性压电振子和双侧性压电振子，压电振子2与压电泵上体8中间的阶梯状通孔的阶梯处粘结固定在一起、弹性垫片9，它放在压电泵上体8与压电泵下体6之间，起到防止泵渗漏的作用，压电泵上体8、弹性垫片9和压电泵下体6三者通过周围的螺栓孔11使用四个螺栓联接在一起。
本实施例采用220V，50Hz交流电压，也可使用其它频率的电压；使用单侧型压电振子，把交流电加于压电振子2的两极——压电子陶瓷片12和金属片13上面，使压电振子产生周期性的轴向弯曲变形，从而驱动压电泵的工作。
本实施例中，压电泵下体6、压电泵上体8、片式“Y”型流管7均采用有机玻璃加工制造。压电振子2采用市售件，直径为30mm，压电陶瓷和金属片厚均为0.1mm，金属片13，材料为黄铜。弹性垫片9，选用弹性高分子材料，如采用橡胶或硅胶材料。

Claims (2)

1、一种单片式流管无阀压电泵，主要包括有压电泵上体(8)、压电泵下体(6)、压电振子(2)，压电振子(2)与压电泵上体(8)中间的阶梯状通孔的阶梯处粘结固定在一起，压电泵上体(8)通过弹性垫片(9)和压电泵下体(6)连接，其特征在于：还包括有直流管(10)、片式的Y型流管(7)，Y型流管(7)是在一方形薄片上刻出的“Y”形状的流管，其中，直流管(10)是在压电泵下体(6)上面直接刻出的，即直流管(10)与压电泵下体(6)成为一体，直流管(10)与泵腔相连通并贯穿泵腔，直流管(10)的一端与泵口B(15)相连通，另一端贯穿泵腔与Y型流管(10)相连通，片式的Y型流管(7)镶嵌在压电泵下体(6)上面所开的凹槽内，槽深与Y型流管(7)的片高相同，Y型流管(7)的深度与直流管(10)的深度相同，Y型流管的另一端与泵口A(14)相连通；泵口A(14)、Y型流管(7)、泵腔、直流管(10)、泵口B(15)组成了流体的流动通道。
2、根据权利要求1所述的一种单片式流管无阀压电泵，其特征在于：所述的方形薄片为一方形有机玻璃薄片。
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