一种平面型合成射流无阀压电微泵制造技术

本发明专利技术公开微流体机械领域中的一种平面型合成射流无阀压电微泵，泵体上从左到右设有灌泵腔、灌泵管、圆形泵腔的下半部分、圆形泵腔的出口缓冲腔、喷管、合成射流腔、合成射流腔的出口缓冲腔，灌泵腔通过灌泵管与圆形泵腔联通，圆形泵腔与圆形泵腔的出口缓冲腔连成一体，圆形泵腔的出口缓冲腔通过喷管与合成射流腔联结，合成射流腔与其出口缓冲腔连成一体；灌泵腔、灌泵管、圆形泵腔的出口缓冲腔、喷管、合成射流腔、合成射流腔的出口缓冲腔的水平横截面均为矩形且关于泵体的水平中心轴前后对称分布，圆形泵腔的水平横截面为圆形且关于水平中心轴前后对称分布；本发明专利技术使用平面型设计，提高了容积效率。

Planar synthetic jet valveless piezoelectric micropump

A plane type synthetic jet the invention discloses micro fluid machinery in the field of PVMP, export buffer cavity on the pump body from left to right with the irrigation pump cavity, irrigation pump, pump cavity round the lower part of the pump cavity, a circular buffer cavity, outlet nozzle, synthetic jet cavity, synthetic jet cavity, fill the pump cavity through the irrigation pump is communicated with the circular pump cavity, a pump chamber and a buffer chamber outlet circular circular pump cavity into one circular pump chamber outlet buffer cavity through the nozzle and the synthetic jet coupling cavity, cavity and a synthetic jet outlet buffer cavity together; a horizontal cross section outlet buffer filling pump cavity, cavity irrigation pump, circular pump chamber outlet buffer cavity, synthetic jet nozzle, cavity, cavity of the synthetic jet is horizontal rectangular and center of the pump body before and after about axis symmetrical distribution, horizontal cross section is circular and circular cavity pump on water The flat center axis is symmetrically distributed, and the volume efficiency is improved by using the plane design.

【技术实现步骤摘要】
一种平面型合成射流无阀压电微泵
本专利技术涉及微流体机械领域，具体是其中的合成射流无阀压电微泵。
技术介绍
随着微机电系统MEMS及其配套加工技术的发展，在其基础上的微流体系统近年来已广泛应用。微泵是微流体系统内的核心驱动部件，微泵按照有无阀部件可以分为有阀和无阀微泵，有阀微泵由于阀结构存在阀损坏的风险、通过性能不佳、结构较为复杂等缺点在微流体系统中的使用存在着诸多限制；而无阀微泵结构简单加工方便，体积小易于集成，其中的以压电振子作为驱动元件的无阀压电泵在无阀微泵的优点之上又具有抗电磁干扰、能耗低、效率高等优点。无阀压电泵通常利用特殊微流管的双向流阻差来产生净流量，对于这种类型的无阀压电泵，流管的流动性能直接决定了无阀压电微泵的整流性能。但通过改变流管结构参数难以得到很大的流阻差异，这导致大部分此类结构的无阀压电泵容积效率很低，且不能连续出流，所以大流量且能够连续出流及脉动相对平稳的无阀压电泵是目前本领域匠迫切需求。将压电式合成射流激励器与微泵技术结合并进行一定的改进，可以很好改善无阀压电微泵的性能。中国专利公开号为CN101397988B的文献中提出了一种连续流微泵，可以解决微泵不连续出流的问题，但是由于其模型结构复杂，振动膜位于泵体内且具有导流挡板，增加了加工周期与成本，且不利于微泵的微型化和集成化。中国专利公开号为CN103016296A的文献中提出了一种基于合成射流的压电微泵，由于该结构流动方向为竖直方向，导致出口流量稳定性差，不能承受较大的背压，增大了实际加工的难度，且实际运行效果与设计偏离较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种平面型合成射流无阀压电微泵，该泵具有普通无阀压电微泵的优势如结构简单易于加工，不受电磁干扰，响应快速，易于微型和集成化等优点，此外结合了合成射流技术，又使得这种微泵具有大流量且连续输出的特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：具有一个泵体，泵体上从左到右设有灌泵腔、灌泵管、圆形泵腔的下半部分、圆形泵腔的出口缓冲腔、喷管、合成射流腔、合成射流腔的出口缓冲腔，灌泵腔通过灌泵管与圆形泵腔联通，圆形泵腔与圆形泵腔的出口缓冲腔连成一体，圆形泵腔的出口缓冲腔通过喷管与合成射流腔联结，合成射流腔与其出口缓冲腔连成一体；灌泵腔、灌泵管、圆形泵腔的出口缓冲腔、喷管、合成射流腔、合成射流腔的出口缓冲腔的水平横截面均为矩形，且关于泵体的水平中心轴前后对称分布，圆形泵腔的水平横截面为圆形且关于水平中心轴前后对称分布。进一步地，喷管的前后宽度Da为0.2mm-1mm，喷管的左右长度是La，长宽比La/Da为10:1，合成射流腔的左右长度Lh与喷管的宽度比值Lh/Da范围为30-60，合成射流腔的前后宽度Dh与喷管的宽度Da之比Dh/Da为140:1，圆形泵腔的半径Rc与喷管的前后宽度Da之比Rc/Da为45:1。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用压电式合成射流激励器，结合了合成射流技术，不仅具有普通无阀压电泵的优点，而且通过利用合成射流特点，提高了容积效率，使得容积效率高达78.3%以上。相比具有上下泵体和腔室的现有的合成射流无阀压电微泵，本专利技术只有一个圆形泵腔和合成射流腔，大大减小了结构尺寸与空间，微型化程度更高，更有利于集成化。2、现有的立式的合成射流微泵的出口流量需在第十个周期才能达到稳定且承受背压能力差，本专利技术使用平面型设计，流体在微泵中的水平流动方向使得出流在较短时间内就能达到稳定，能在第三个周期变可达到稳定出流，且有效地提高了整泵抗背压能力，可以适应频率在0-5000Hz范围变化，极大地缩短了设计周期与成本，拓宽了压电微泵的应用领域。3、本专利技术中的圆形泵腔上下两部分相互连通，且具有一个完整的合成射流腔，两进口和出口关于泵腔水平中心轴对称分布，灌泵管、合成射流腔及其缓冲腔、喷管的横截面皆为矩形，压电振子、振动膜片与圆形泵腔的中心线在竖直方向共线，这样的设计使得该微泵结构更简单，尺寸更小，加工更方便，经济性较高。4、相比现有的利用正反向流阻不同特性的无阀压电微泵，本专利技术能在较短时间内在合成射流腔内形成漩涡，不断卷吸地周围流体向出口方向流动，实现了大流量连续出流，当驱动频率为100Hz，雷诺数为1000时，流量可达5.744ml/min。附图说明图1是本专利技术一种平面型合成射流无阀压电微泵的结构主视剖视图；图2是图1中泵盖的俯视图；图3是图1中中A-A向剖面图；图4是图2中B-B向剖面图；图5是图2中C-C向剖面图；图6是图3中Ⅱ部分的几何结构放大图；图7是本专利技术排出过程的工作原理示意图；图8是本专利技术吸入过程的工作原理示意图；图中：1.灌泵口；2.灌泵腔；3.灌泵管；4.圆形泵腔；5.圆形泵腔的出口缓冲腔；6.喷管；7.泵进口；8.泵进口；9.合成射流腔；10.合成射流腔的出口缓冲腔；11.泵出口；12.振动膜片；13.压电振子；14.泵体；15.泵盖；16.泵体的水平中心轴。具体实施方式参照图1所示，本专利技术包括泵体14、泵盖15、压电振子13和振动膜片12。泵盖15在泵体14的正上方，在泵体14上从左到右加工出灌泵腔2、灌泵管3、圆形泵腔4的下半部分、圆形泵腔的出口缓冲腔5、喷管6、合成射流腔9、合成射流腔的出口缓冲腔10，泵体14上加工出的这些腔室和管道的高度均为h2。再参见图2，在泵盖15上加工出灌泵口1、圆形泵腔4的上半部分、泵进口7、泵进口8、泵出口11，泵盖15上所加工出的这些高度均为h1。泵体14和泵盖15通过真空氧等离子体键合工艺紧密联结贴合在一起。振动膜片12通过粘结剂固定在圆形泵腔4的正上方，压电振子13通过环氧树脂粘结在振动膜片12上表面，压电振子13、振动膜片12和圆形泵腔4的中心线在竖直方向上下共线。泵体14的材料是PDMS，泵体14上所加工出的结构可通过模塑法加工而成，泵盖15的材料是玻璃，泵盖15上所加工出的结构可利用激光加工工艺加工而成，振动膜片12为黄铜或其他弹性材料，可与圆形泵腔4键合或胶合，压电振子13是驱动元件，可用溶胶凝胶工艺沉积在振动膜片12上。参见图3和图2，灌泵腔2、灌泵管3、圆形泵腔的出口缓冲腔5、喷管6、合成射流腔9、合成射流腔的出口缓冲腔10的水平横截面均为矩形，且均关于泵体14的水平中心轴16前后对称分布，形成平面型结构。圆形泵腔4的水平横截面为圆形，且关于泵体14的水平中心轴16前后对称分布。泵进口7和泵进口8结构相同，且关于水平中心轴16对称分布在合成射流腔9两侧。再结合图4和图5，泵盖15上开有的灌泵口1在灌泵腔2的正上方，并且灌泵口1联通泵体14上的灌泵腔2，泵进口7和泵进口8联通泵体14上的合成射流腔9，泵出口11在合成射流腔的出口缓冲腔10的正上方，并且泵出口11联通泵体14上的合成射流腔的出口缓冲腔10。泵体14上的灌泵腔2通过灌泵管3与圆形泵腔4联通，而圆形泵腔4与其出口缓冲腔5连成一体，圆形泵腔的出口缓冲腔5通过喷管6与合成射流腔9联结，而合成射流腔9与其出口缓冲腔10连成一体。参见图6和图3，喷管6的前后宽度Da为0.2mm-1mm，喷管6的左右长度是La，长宽比La/Da为10:1。合成射流腔9的左右长度Lh与喷管6的宽度比值Lh/Da范围为30-60，合成射流腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面型合成射流无阀压电微泵，具有一个泵体（14），其特征是：泵体（14）上从左到右设有灌泵腔（2）、灌泵管（3）、圆形泵腔（4 ）的下半部分、圆形泵腔的出口缓冲腔（5）、喷管（6）、合成射流腔（9）、合成射流腔的出口缓冲腔（10），灌泵腔（2）通过灌泵管（3）与圆形泵腔（4）联通，圆形泵腔（4）与圆形泵腔的出口缓冲腔（5）连成一体，圆形泵腔的出口缓冲腔（5）通过喷管（6）与合成射流腔（9）联结，合成射流腔（9）与其出口缓冲腔（10）连成一体；灌泵腔（2）、灌泵管（3）、圆形泵腔的出口缓冲腔（5）、喷管（6）、合成射流腔（9）、合成射流腔的出口缓冲腔（10）的水平横截面均为矩形，且关于泵体（14）的水平中心轴前后对称分布，圆形泵腔4的水平横截面为圆形且关于泵体（14）的水平中心轴前后对称分布。

【技术特征摘要】
1.一种平面型合成射流无阀压电微泵，具有一个泵体（14），其特征是：泵体（14）上从左到右设有灌泵腔（2）、灌泵管（3）、圆形泵腔（4）的下半部分、圆形泵腔的出口缓冲腔（5）、喷管（6）、合成射流腔（9）、合成射流腔的出口缓冲腔（10），灌泵腔（2）通过灌泵管（3）与圆形泵腔（4）联通，圆形泵腔（4）与圆形泵腔的出口缓冲腔（5）连成一体，圆形泵腔的出口缓冲腔（5）通过喷管（6）与合成射流腔（9）联结，合成射流腔（9）与其出口缓冲腔（10）连成一体；灌泵腔（2）、灌泵管（3）、圆形泵腔的出口缓冲腔（5）、喷管（6）、合成射流腔（9）、合成射流腔的出口缓冲腔（10）的水平横截面均为矩形，且关于泵体（14）的水平中心轴前后对称分布，圆形泵腔4的水平横截面为圆形且关于泵体（14）的水平中心轴前后对称分布。2.根据权利要求1所述一种平面型合成射流无阀压电微泵，其特征是：喷管（6）的前后宽度Da为0.2mm-1mm，喷管（6）的左右长度是La，长宽比La/Da为10:1，合成射流腔（9）的左右长度Lh与喷管6的宽度比值Lh/Da范围为30-60，合成射流腔（9）的前后宽度Dh与喷管（6）的宽度Da之比Dh/Da为140:1，圆形泵腔（4）的半径Rc与...

【专利技术属性】
技术研发人员：何秀华，林楠，徐梁，邓志丹，徐伟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32