復(fù)合阻流體無(wú)閥壓電泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合阻流體無(wú)閥壓電泵。
【背景技術(shù)】
[0002]相對(duì)于傳統(tǒng)泵，壓電泵不需要附加驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使壓電振子產(chǎn)生變形，再由變形產(chǎn)生泵腔的容積變化實(shí)現(xiàn)流體輸出或者利用壓電振子產(chǎn)生波動(dòng)來(lái)傳輸液體。按照泵腔內(nèi)有無(wú)閥體可將壓電泵分為有閥壓電泵和無(wú)閥壓電泵。無(wú)閥壓電泵的流體入口和出口是連通的，靠管路的特殊形狀、泵腔結(jié)構(gòu)或在泵腔內(nèi)設(shè)置阻流裝置實(shí)現(xiàn)“閥”的作用。
[0003]阻流體無(wú)閥壓電泵通過設(shè)置在泵底座上的阻流體的正反向流阻差來(lái)實(shí)現(xiàn)泵送流體的功能。現(xiàn)有阻流體無(wú)閥壓電泵的阻流體的設(shè)置形式是:研宄一種形狀的阻流體，將阻流體按照一定的規(guī)律排列在泵底座上，流體在各個(gè)阻流體的間隙內(nèi)流過。阻流體的形式是多樣的，當(dāng)其共性為:泵底座上的多個(gè)阻流體均是形狀規(guī)則的、同一種形狀的。
[0004]申請(qǐng)人的申請(qǐng)?zhí)枮?01210396143.X的在先專利申請(qǐng)公開了一種阻流體阻流無(wú)閥壓電泵。其中公開了如下的技術(shù)特征泵底座上設(shè)置有至少一個(gè)阻流體”，“阻流體具有第一迎流面和第二迎流面，所述的第一迎流面具有光滑、圓順的曲面，所述的第二迎流面具有陡直的端面”，“阻流體等間距地設(shè)置在直通槽上”。從在先專利申請(qǐng)的附圖也可以看出，阻流體是均布在泵底座上的，雖然這種結(jié)構(gòu)阻流體的第一迎流面和第二迎流面可形成流阻差，但由于阻流體的形狀規(guī)則，排列結(jié)構(gòu)均勻，并不能達(dá)到更佳的流阻差及泵送效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提出了復(fù)合阻流體的概念，目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、阻流效果好的復(fù)合阻流體無(wú)閥壓電泵。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:復(fù)合阻流體無(wú)閥壓電泵，包括泵座、泵側(cè)壁、泵上蓋，三者圍成泵腔，泵腔端面上安裝有壓電振子；泵座上設(shè)置有阻流體，泵側(cè)壁上設(shè)置有連接泵腔與外界的第一、第二流體進(jìn)出管，第一、第二流體進(jìn)出管對(duì)稱設(shè)置在泵側(cè)壁上，所述阻流體包括順次排列的至少一個(gè)前導(dǎo)體和至少一個(gè)主阻流體，所述前導(dǎo)體具有引流面和阻流面，引流面朝向第一流體進(jìn)出管，流體進(jìn)出泵腔時(shí)，起分流引導(dǎo)作用；阻流面朝向主阻流體，流體進(jìn)出泵腔時(shí)，起阻流作用；所述主阻流體包括引流面和阻流面，引流面朝向前導(dǎo)體的阻流面，阻流面朝向第二流體進(jìn)出管；所述主阻流體阻流面的端面的橫向端面大于所述前導(dǎo)體阻流面的橫向端面，主阻流體的阻流面起主要阻流作用。所述前導(dǎo)體和主阻流體可采用同類型、不同類型或異形阻流體的復(fù)合，例如前導(dǎo)體和主阻流體可以是半求缺、半圓柱等類型的阻流體，也可以是V型、Ω型、31型等異形阻流體，。流體是從第一、第二流體進(jìn)出管同時(shí)進(jìn)出泵腔的，流體流入泵腔的過程中，前導(dǎo)體的引流面對(duì)從第一流體進(jìn)出管流入的流體起引導(dǎo)作用，主阻流體的引流面也起到輔助引流的作用，前導(dǎo)體的阻流面和主阻流體的阻流面對(duì)從第二流體進(jìn)出管進(jìn)入的流體起阻流的作用，從宏觀上看，流體流入泵腔的過程中，從第一流體進(jìn)出管流入的流體較從第二流體進(jìn)出管流入的流體多；同理，流體流出泵腔的過程中，從第二流體進(jìn)出管流出的流體較從第一流體進(jìn)出管流出的流體多。
[0007]優(yōu)選的是:前導(dǎo)體和主阻流體呈直線排列，均為對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，對(duì)稱軸重合，對(duì)稱軸的兩端分別朝向第一、第二流體進(jìn)出管。作為優(yōu)選，前導(dǎo)體和主阻流體采用對(duì)稱型結(jié)構(gòu)可保證阻流體兩側(cè)流量均勻，增強(qiáng)無(wú)閥壓電泵運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0008]優(yōu)選的是:前導(dǎo)體為“V”形，“V”形的尖端面為引流面，朝向第一流體進(jìn)出管；與尖端面相對(duì)的一面為阻流面，朝向主阻流體；“V”形尖端的兩個(gè)側(cè)面朝向從第一流體進(jìn)出管進(jìn)入的流體，引導(dǎo)流體沿著兩個(gè)側(cè)面的方向流動(dòng)，起到引流的作用，與尖端面相對(duì)的一面朝向主阻流體，即朝向從第二流體進(jìn)出管流入的流體，由于這一面形成一深“V”型槽，對(duì)流體阻力大，因此起到阻擋流體從第二流體進(jìn)出管流入泵腔的目的。除了“V”形的結(jié)構(gòu)外，前導(dǎo)體還可以采用其他形狀，前導(dǎo)體的引流面不是與流體進(jìn)出方向垂直的端面，其與流體進(jìn)出的方向成一定角度的斜面，這個(gè)角度是介于0°?90°之間，才可實(shí)現(xiàn)正方向引流，相反的方向阻流的效果。
[0009]優(yōu)選的是:主阻流體包括第一引流面、第二引流面和第三阻流面，第一引流面靠近前導(dǎo)體，對(duì)稱軸兩側(cè)的第一引流面延伸成一 “V”型，“V”形的尖端朝向前導(dǎo)體；第二引流面為弧形曲面；第三阻流面為陡直端面，朝向第二流體進(jìn)出管。第一引流面和第二引流面輔助前導(dǎo)體的引流面達(dá)到引流、分流的作用，第三阻流面起到阻擋第二流體進(jìn)出管流體流入的作用。主阻流體的形狀并不局限于此，其引流面可根據(jù)需要做成多段結(jié)構(gòu)，但引流面的方向一定是介于與第一流體進(jìn)出管的流體流入的方向垂直與平行之間的。
[0010]優(yōu)選的是:第三阻流面的寬度大于第二引流面。
[0011]優(yōu)選的是:主阻流體的對(duì)稱軸處形成一流體通道，在流體流入流出泵腔的過程中，流體通道起到輔助引流的作用。
[0012]優(yōu)選的是:無(wú)閥壓電泵設(shè)計(jì)的目的是在流體進(jìn)出的過程中實(shí)現(xiàn)較大的流阻差，流體在泵腔內(nèi)的流場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)，流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)不同，也會(huì)對(duì)阻流引流起到不同的效果。泵側(cè)壁與泵座安裝后形成流場(chǎng)，對(duì)泵側(cè)壁進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，泵側(cè)壁上，以第一、第二流體進(jìn)出管的連線為對(duì)稱軸，分別設(shè)置了豎直的阻擋裝置，阻擋裝置的長(zhǎng)度方向平行于對(duì)稱軸。泵側(cè)壁與泵座安裝后，阻擋裝置垂直于泵座，并與泵座相接，與泵座共同構(gòu)成一矩形流場(chǎng)。流體僅可在兩阻擋裝置構(gòu)成的流場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出泵腔。
[0013]本實(shí)用新型的工作原理如下(定義由第一流體進(jìn)出管到第二流體進(jìn)出管的方向?yàn)檎颍粗疄榉聪?:
[0014]壓電振子通電后，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生向上隆起和向下凹陷的往復(fù)變形運(yùn)動(dòng)，使泵腔體積產(chǎn)生周期性的變化，泵腔內(nèi)的壓強(qiáng)隨之變換，對(duì)流體產(chǎn)生吸入和排出力的作用。
[0015]泵的吸入過程:壓電振子向上運(yùn)動(dòng)，泵腔變大壓強(qiáng)減小，流體經(jīng)由第一流體進(jìn)出管、第二流體進(jìn)出管同時(shí)吸入泵腔。
[0016]對(duì)正向流動(dòng)來(lái)說，前導(dǎo)體是對(duì)流體起著分流、導(dǎo)引作用，使流體遇到阻流體的遮擋不會(huì)出現(xiàn)擁堵和水位涌高現(xiàn)象，減小壓差阻力(即減小流動(dòng)阻力)；主阻流體將前導(dǎo)體分流出的流體進(jìn)一步導(dǎo)流，合適的間距范圍內(nèi)能夠延緩前導(dǎo)體和主阻流體上邊界層的分離，降低正向流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)阻力。
[0017]對(duì)反向流動(dòng)來(lái)說，陡直端面對(duì)流體的阻力較圓弧及斜面要大得多，流體沿垂直流向方向上被大面積阻擋容易形成水位涌高，壓差阻力增大；同時(shí)，擁堵的部分流體經(jīng)由泵腔和阻流體圍成的矩形流道流入前導(dǎo)體內(nèi)部凹入?yún)^(qū)域，更增加了流動(dòng)阻力，從而使反向流動(dòng)能夠產(chǎn)生更大的流阻。
[0018]從而，反向與正向流動(dòng)能夠形成更大的流阻差，使正向吸入的流體多于反向吸入的流體。
[0019]泵的排出過程:
[0020]振子向下運(yùn)動(dòng)壓縮泵腔，腔內(nèi)體積減小、壓強(qiáng)高于管口處壓強(qiáng)，流體被壓縮沿第一流體進(jìn)出管、第二流體進(jìn)出管同時(shí)排出泵腔，但由于復(fù)合阻流體的作用，使流體沿正向繞過主阻流體而流出泵腔的流動(dòng)阻力同樣小于沿反向繞流過前導(dǎo)體內(nèi)部區(qū)域流出泵腔的流動(dòng)阻力，因而經(jīng)由正向排出的流體多于反向。
[0021]配合振子的周期振動(dòng)，即形成了泵的連續(xù)泵送。前導(dǎo)體的開口角度、前導(dǎo)體和主阻流體形成流道寬度、前后兩復(fù)合體的間距及兩復(fù)合體的幾何尺寸都直接影響著反正向流阻差的大??；流阻差越大，泵流量越高，泵送性能越好。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0023]1、復(fù)合阻流體與傳統(tǒng)阻流體均是依據(jù)反、正向流阻差形成無(wú)移動(dòng)部件閥的；單一組復(fù)合體所形成的反正向流阻差要遠(yuǎn)大于泵腔內(nèi)均布形狀均勻的阻流體所形成的流阻差，所以，復(fù)合阻流體替代多個(gè)形狀均勻的阻流體，即簡(jiǎn)化了無(wú)移動(dòng)部件閥及泵腔的結(jié)構(gòu)又有效縮小了泵腔空間，更利于無(wú)閥泵的微型化。
[0024]2、復(fù)合阻流體采用部分式結(jié)構(gòu)，前