收缩管合成射流无阀压电泵的利记博彩app
【技术领域】
[0001 ]本发明属于微流体机械、微流体传输与控制技术领域，具体是微流体系统中的无阀压电微型栗。
【背景技术】
[0002]压电微型栗是微流体系统中的驱动元件，其性能直接影响着整个微流体系统，压电微型栗的驱动方式简单易操作，加工制作的精度要求相对较低，可集成度较高，易于实现微型化。其中，无阀压电栗利用特殊的微管道结构和微流动特性实现栗的运行，无可动阀片结构避免了阀结构的缺陷，因此更易于微型化和集成化。
[0003]基于MEMS的快速发展和对非线性复杂系统的不稳定性理论研究诞生出一种全新的流体主动控制技术，即合成射流技术。合成射流又被称为“零质量射流”，它可以利用被控流场内自身的流体“合成”一股射流而不需要引入额外的质量，该股射流其实是由一系列连续不断向外扩展的非定常涡对组成。正是由于合成射流技术具有常规射流所不具有的显著特点，该技术正逐步显示出在流场与换热的主动控制和在控制流动分离领域得到应用。
[0004]普通无阀压电栗具有流量小，输出不连续的缺陷，为了克服这一缺陷，将合成射流技术应用到无阀压电栗中，利用合成射流原理实现流动方向的控制。有些合成射流无阀栗，由双振子驱动的，但是结构复杂，加工困难且尺寸偏大，难以应用于微流体系统。有些合成射流无阀栗使用了收缩喷管来提高喷口速度，但该栗为平面结构，流量较小，效率偏低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为解决现有合成射流无阀栗存在的问题，提供一种结构简单，流体喷出时速度更大，流量更大且能连续出流的收缩管合成射流无阀压电栗。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:本发明包括上栗体和下栗体，上栗体位于下栗体的正上方，上栗体和下栗体之间的外沿四周处连接4根立柱，4根立柱沿圆周方向均匀布置，4根立柱之间的空隙形成栗进口，4根立柱、上栗体和下栗体之间围成的空间是上腔室，流体从立柱间的栗进口进入上腔室内；上栗体的正中间开有与上腔室相通的栗出口，下栗体的正中间设有下腔室和位于下腔室正上方的锥形收缩喷管，锥形收缩喷管连通于上腔室和下腔室，锥形收缩喷管上端是小端、下端是大端;下腔室的底部正下方是振动膜片，振动膜片下表面正中间粘结压电振子。
[0007]进一步地，锥形收缩喷管的上端内径为0.1mm-2mm，锥度Θ为0°-30°。
[0008]更进一步地，上腔室的垂直高度与锥形收缩喷管的上端内径比值为20-40，下腔室的内径与锥形收缩喷管的上端内径比值大于50，锥形收缩喷管的垂直深度与锥形收缩喷管的上端内径的比值为2-6。
[0009]本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是:本发明将合成射流技术应用到无阀微栗领域，采用收缩喷管，较普通直喷管能够得到更大的喷口速度，从而得到更大的流量;结构简单，易于加工，无电磁干扰，能耗低，能够实现连续和较高流量出流;响应速度快，振动频率范围大，体积变形量大，效率高，性能稳定;将压电振子作为驱动元件，在驱动频率为100Hz，驱动电压为lOOVp-p时，流量可达58.02ml/min。
【附图说明】
[0010]图1是本发明收缩管合成射流无阀压电栗的结构剖视图；
图2是图1中A-A向剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1所示本发明在排出过程的工作原理图；
图5是图1所示本发明在吸入过程的工作原理图；
图中:1-上腔室;2-栗出口； 3-上栗体;4-栗进口 ； 5-下栗体;6-锥形收缩喷管;7-压电振子;8-下腔室;9-振动膜片；I O-立柱。
【具体实施方式】
[0011]参见图1、图2和图3，本发明包括上栗体3和下栗体5，上栗体3位于下栗体5的正上方，两者的中心轴共线。在上栗体3和下栗体5之间用4根立柱10连接，立柱10的上端固定于上栗体3的外沿四周处，立柱10的上端固定于下栗体5的外沿四周处。4根立柱10沿圆周方向均匀布置，每两根立柱10的中心之间的夹角是90度。4根立柱10之间的空隙形成栗进口 4，栗进口 4为圆周式进口。4根立柱10、上栗体3和下栗体5围成的空间是上腔室I。四周流体从立柱1间的空隙栗进口 4进入上腔室I内。
[0012]在上栗体3的正中间开有栗出口 2，栗出口 2与上腔室I相通。在下栗体5的正中间设有锥形收缩喷管6和下腔室8，锥形收缩喷管6位于下腔室8的正上方，将上腔室I与下腔室8作连通，锥形收缩喷管6上端是小端，连通上腔室1，锥形收缩喷管6下端是大端，连通下腔室8。
[0013]下腔室8的底部正下方有振动膜片9，振动膜片9粘结于下栗体5的下表面正中间，振动膜片9的下表面正中间粘结压电振子7，压电振子7通过导电环氧树脂粘结剂粘结在振动膜片9上。
[0014]上腔室1、下腔室8和栗进口 2由深反应离子刻蚀工艺加工而成，上栗体3、下栗体5和4根立柱10由胶合工艺结合，振动膜片9由黄铜或其他弹性材料制作，可与下栗体5键合或胶合，压电振子7是驱动元件，用溶胶凝胶工艺沉积在振动膜片9上。
[0015]上腔室1、栗出口 2、上栗体3、下栗体5、锥形收缩喷管6、压电振子7、下腔室8和振动膜片9的横截面形状均为圆形，且它们的中心轴在竖直方向上共线。
[0016]锥形收缩喷管6的上端内径最小，上端内径Da为0.lmm-2mm，锥度Θ为0°_30°，上腔室I的垂直高度H与锥形收缩喷管6的上端内径Da比值范围为20-40，下腔室8的内径Dc与锥形收缩喷管6的上端内径DaK值大于50，锥形收缩喷管6的垂直深度与上端内SDa的比值范围为 2-6 0
[0017]参见图4和图5所示，本发明工作时，压电振子7在周期性变化的电压信号下会产生逆压电效应，振动膜片9随之产生周期性的上下振动。参见图4，在排出过程中，振动膜片9向上运动时，在锥形收缩喷管6的上端边缘处，流体受到强烈的剪切作用，从而产生流动分离形成漩涡对，漩涡对卷吸周围的流体向上向栗出口 2流动，同时大量流体由栗进口4进入到上腔室I中。参见图5，吸入过程中，振动膜片9向下运动，此时，之前的漩涡对已远离锥形收缩喷管6不受吸入过程的影响，并和卷吸的流体一起由栗出口 2流出，栗进口4在吸入过程中一直有流体流入;根据合成射流的原理，流体在这种吸入和排出交替的过程中，形成连续不断的漩涡对并卷吸流体向栗出口 2迀移，从而形成连续出流。
【主权项】
1.一种收缩管合成射流无阀压电栗，包括上栗体(3)和下栗体(5)，上栗体(3)位于下栗体(5)的正上方，其特征是:上栗体(3)和下栗体(5)之间的外沿四周处连接4根立柱(10)，4根立柱(10)沿圆周方向均匀布置，4根立柱(10)之间的空隙形成栗进口(4)，4根立柱(10)、上栗体(3)和下栗体(5)之间围成的空间是上腔室(I)，流体从立柱(10)间的栗进口(4)进入上腔室(I)内；上栗体(3)的正中间开有与上腔室(I)相通的栗出口(2)，下栗体(5)的正中间设有下腔室(8)和位于下腔室(8)正上方的锥形收缩喷管(6)，锥形收缩喷管(6)连通于上腔室(I)和下腔室(8)，锥形收缩喷管(6)上端是小端、下端是大端;下腔室(8)的底部正下方是振动膜片(9)，振动膜片(9)下表面正中间粘结压电振子(7)。2.根据权利要求1所述收缩管合成射流无阀压电栗，其特征是:锥形收缩喷管(6)的上端内径为0.lmm-2mm，维度Θ为0°-30°。3.根据权利要求2所述收缩管合成射流无阀压电栗，其特征是:上腔室(I)的垂直高度与锥形收缩喷管(6)的上端内径比值为20-40，下腔室(8)的内径与锥形收缩喷管(6)的上端内径比值大于50，锥形收缩喷管(6)的垂直深度与锥形收缩喷管(6)的上端内径的比值为2-6。4.根据权利要求1所述收缩管合成射流无阀压电栗，其特征是:上腔室(1)、栗出口(2)、上栗体(3)、下栗体(5)、锥形收缩喷管(6)、压电振子(7)、下腔室(8)和振动膜片(9)的横截面形状均为圆形，且它们的中心轴在竖直方向上共线。5.根据权利要求1所述收缩管合成射流无阀压电栗，其特征是:振动膜片(9)粘结于下栗体(5)的下表面正中间。
【专利摘要】本发明公开一种微流体系统中的收缩管合成射流无阀压电泵，上泵体和下泵体之间的外沿四周处连接4根立柱，4根立柱沿圆周方向均匀布置，4根立柱之间的空隙形成泵进口，4根立柱、上泵体和下泵体之间围成的空间是上腔室，流体从立柱间的泵进口进入上腔室内；上泵体的正中间开有与上腔室相通的泵出口，下泵体的正中间设有下腔室和位于下腔室正上方的锥形收缩喷管，锥形收缩喷管连通于上腔室和下腔室，锥形收缩喷管上端是小端、下端是大端；下腔室的底部正下方是振动膜片，振动膜片下表面正中间粘结压电振子，本发明能够实现连续和较高流量出流，响应速度快。
【IPC分类】F04B43/04, F04B53/00
【公开号】CN105545712
【申请号】CN201610107655
【发明人】何秀华, 徐梁, 邓志丹, 袁寿其
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月29日