專利名稱：一種連續(xù)流微泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于流體傳輸的泵，尤其是一種利用合成雙射流激勵機構 驅動的連續(xù)流微泵。
技術背景自從美國斯坦福大學的Smits和Wallmark兩位教授于1980年首次研制成 功一種壓電驅動的蠕動式微機械泵以來，微泵就一直是MEMS (微機電系統) 研究的熱點。目前，微泵已在航空航天器、機器人、汽車、醫(yī)療器械、生物基 因工程、微型機械等領域里得到成功應用。微泵的廣泛應用、其巨大的研究價 值，使之在當前的微執(zhí)行器研究中占有重要地位，它的發(fā)展水平已被認為是 MEMS技術發(fā)展的一個重要標志。微泵按其泵流特征可分為兩大類往復式微泵和連續(xù)流微泵。往復式微泵 是利用機械部件振動來驅動流體，如壓力驅動微泵；連續(xù)流微泵主要是基于非 機械式能量直接轉化為流體連續(xù)流動，如電水力驅動、電滲驅動、熱驅動微泵 等。連續(xù)流微泵由于無機械往復運動部件，因此結構簡單，可以實現流體的連 續(xù)穩(wěn)定傳輸，但是連續(xù)流微泵泵流流量小、工作性能也極大地受流體性能的影 響，只適合很少的一部分流體，且很難實現氣體的傳輸。往復式微泵如壓力驅 動微泵，利用機械部件振動引起的壓強梯度來驅動流體傳輸，其工作原理簡單， 泵流流量大，適用范圍廣，是目前微泵應用和研究的重點。但是，往復式微泵 由于是利用機械部件振動來驅動流體，很難實現流體的連續(xù)穩(wěn)定傳輸，這是往 復式微泵最大的工作缺陷，如應用于氣流式慣性器件中的壓電射流泵，其射流 信號的連續(xù)穩(wěn)定直接影響壓電射流角速度傳感器的性能?，F有技術中往復式微泵和連續(xù)流微泵存在的不足就在于.-1、 往復式微泵由于是利用機械部件振動來驅動流體，很難實現流體的 連續(xù)穩(wěn)定傳輸，這是往復式微泵最大的工作缺陷。2、 連續(xù)流微泵主要是基于非機械式能量直接轉化為流體連續(xù)流動，流 量小，其工作性能極大地受流體性能的影響，只適合很少的一部分流體，且很 難實現氣體的傳輸
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題就在于，針對現有往復式微泵和連續(xù)流微泵存在 的不足，提供一種結構簡單卻能夠有效實現流體連續(xù)穩(wěn)定傳輸，且流量大，可 以傳輸氣體的連續(xù)流微泵。本發(fā)明的技術解決方案是，所述連續(xù)流微泵，參見圖1 3，具有泵體l。 所述泵體1上部具有分流隔板3。其技術特點在于，所述泵體1上部的分流隔 板3為兩個并列的其截面呈錐形的隔板，即第一分流隔板31和第二分流隔板 32。所述第一分流隔板31與第二分流隔板32之間相間隔形成出口 11。所述泵 體1下部為一合成雙射流激勵機構2，該合成雙射流激勵機構2與上述第一分 流隔板31與第二分流隔板32組成的分流隔板3之間相間隔形成入口 12。所述 合成雙射流激勵機構2具有一振動膜21，該振動膜21軸向置入泵體1下部內 腔并將該內腔隔離成一個其上端帶第一出口 24的第一腔體22和一個其上端帶 第二出口 25的第二腔體23。所述振動膜21的寬度大小與所述泵體1下部內腔 的腔徑大小匹配，振動膜21的長度大小與該內腔的深度大小匹配。所述泵體l 的上部分與下部分之間還具有一導流擋板4，該導流擋板4呈薄板狀豎立于合 成雙射流激勵機構2上方與上述振動膜21呈同一平面對接，并將第一出口 24 和第二出口 25隔離在該擋板的兩側從而使泵體1內腔形成雙射流通道。本發(fā)明的工作原理是，由以上構成的連續(xù)流微泵，參見圖3，其振動膜21 在泵體1下部合成雙射流激勵機構2內來回振動，壓縮與膨脹第一腔體22和第 二腔體23內的流體。當振動膜21向右側運動時，第一腔體22處于壓縮狀態(tài)， 腔內部分流體經由激勵機，2的第一出口 24被擠壓排出并在下游形成一股射流 即第一射流13;而與此同時，第二腔體23處于膨脹狀態(tài)，流體從左側入口經 由合成雙射流激勵機構2第二出口 25吸入第二腔體23。當振動膜21向左側運 動時，第一腔體22處于膨脹狀態(tài)，流體從右側入口經由合成雙射流激勵機構2 第一出口 24吸入第一腔體22;而與此同時，第二腔體23處于壓縮狀態(tài)，腔內 部分流體經由合成雙射流激勵機構2第二出口25被擠壓排出并在下游形成一股 射流即第二射流14。流體在這種吸入與排出交替進行的過程中如上述分別在在 第一出口 24下游形成非定常第一射流13，第二出口 25下游形成非定常第二射 流14，該兩股射流相位差為180°。第一射流13和第二射流14引射和巻吸入口12兩側流體進入內流區(qū)15，第一射流13和第二射流14在導流擋板4的引導下在其末端上方相互作用而融合成一股流量大、波動小的合成射流。這股合成射流經過第一分流隔板31和第二分流隔板32之間的通道整流后形成連續(xù)泵流16 經由泵體出口 11向上排出。綜上所述，本發(fā)明即是通過上述泵體下部合成雙射流激勵機構2工作，將 泵體左右兩側流體經入口 12吸入并經過在內流區(qū)15混合整流后從泵體上部出 口 11排出。在這一過程中，第一分流隔板31和第二分流隔板32所起的主要作 用即是利用合成射流獨特的流場分區(qū)特征將流場進行分區(qū)，保證流體從出口 11 的排出為單向流動，不會有回流形象，并盡可能使泵流16流量最大化。第一分流隔板31和第二分流隔板32所起的另一個主要作用是利用該兩隔板中間的通 道對泵流進行整流。導流擋板4的作用則是利用該擋板的阻擋作用來減少第一 射流13和第二射流14這兩股射流在第一出口 24和第二出口 25之間相互巻吸、 抵消，并促使該兩股射流分別巻吸泵體左右兩側更多的流體進入泵體內；同時， 還利用射流的附壁效應通過導流擋板4引導兩股射流即第一射流13和第二射流 14的并對融合，利用該兩股流量、波動幅值及波動頻率相同、相位相反的射流 來合成一股流量連續(xù)定常的合成射流，這種合成的射流就會變得能量更高，巻 吸周圍的流體也就更多，從而使泵流16流量更大，使本發(fā)明連續(xù)流微泵的工作 效率也就更佳。本發(fā)明的有益效果是，1、 能有效解決現有往復式微泵難以實現的流體連續(xù)穩(wěn)定傳輸的問題， 也能有效解決常規(guī)連續(xù)流微泵泵流流量偏小、氣體傳輸難以實現等問題；2、 本發(fā)明激勵機構的二腔體共享一個振動膜，有效避免了微泵內外流 場初始壓差可能引發(fā)的振動膜壓載問題，且使振動膜的振動能量得到充分利用；3、 由于本發(fā)明激勵機構二腔體的出口之間安裝了一個具有雙重功能的 導流擋板，即可利用該導流擋板的阻擋作用減少兩射流間的相互巻吸與抵消作 用。同時利用射流的附壁效應通過導流擋板引導兩射流的并對融合，使合成雙 射流激勵機構驅動的連續(xù)流微泵的泵流流量更大；4、 本發(fā)明具有結構對稱、簡單、體積小、成本低、容易和其它微控制 元件集成的特點，適應于大批量生產。


圖1是本發(fā)明一種連續(xù)流微泵的一個具體實施例的結構示意圖； 圖2是圖1所示連續(xù)流微泵的剖視圖； 圖3是工作原理參考圖； 以上圖1 3中的標示為 l一泵體，11— 出口，12— 入口，13— 第一射流， 14一第二射流，15— 內流區(qū)，16— 泵流，2— 合成雙射流激勵機構，21— 振動膜，22— 第一腔體，23— 第二腔體，24— 第一出口，25— 第二出口。3— 分流隔板，31— 第一分流隔板，32— 第二分流隔板， 4一導流擋板。
具體實施方式
參見附圖1 2，本發(fā)明的一種連續(xù)流微泵的該實施例的泵體l，其外部尺 寸為20X50X70mm:i，殼體取材非柔性的硬質鋁合金材料；振動膜21采用彈性 與柔性良好的橡膠膜材，呈矩形，壓電振動驅動；導流擋板4取材鋁合金薄板 型材裁制，尺寸為0.2X40X6mm、第一腔體22和第二腔體23之腔體深度與振 動膜21長度匹配，都為5鵬；第一出口 24和第二出口 25形同窄縫，其出口截 面尺寸均為40mnA而出口 11 一般可制作成截面呈喇叭狀的噴管，本實施例中 出口 11之出口處截面尺寸為10X40mm2，入口 12則為向內收縮的錐臺形通道， 入口處截面尺寸亦為10X40mm2。上述部件按上述方案參照附圖安裝連接，由此構成的本發(fā)明的這種連續(xù)流 微泵經數值仿真，被證明達到了設計要求，效果十分顯著。該實施例利用泵流 流量、波動幅值及波動頻率相同、相位恰好相反的兩股泵流合成一股流量連續(xù) 定常的泵流，同時可依據驅動條件與導流擋板4高度的變化調節(jié)流量。本發(fā)明不局限于以上實施例，除了作為一種連續(xù)流微泵使用，還可以作為 一種微型推力器使用以提供穩(wěn)定的推力。
權利要求
1、一種連續(xù)流微泵，具有泵體(1)，所述泵體(1)上部具有分流隔板(3)，其特征在于，所述泵體(1)上部的分流隔板(3)為兩個并列的其截面呈錐形的隔板，即第一分流隔板(31)和第二分流隔板(32)，所述第一分流隔板(31)與第二分流隔板(32)之間相間隔形成出口(11)，所述泵體(1)下部為一合成雙射流激勵機構(2)，該合成雙射流激勵機構(2)與上述第一分流隔板(31)與第二分流隔板(32)組成的分流隔板(3)之間相間隔形成入口(12)，所述合成雙射流激勵機構(2)具有一振動膜(21)，該振動膜(21)軸向置入泵體(1)下部內腔并將該內腔隔離成一個其上端帶第一出口(24)的第一腔體(22)和一個其上端帶第二出口(25)的第二腔體(23)，所述振動膜(21)的寬度大小與所述泵體(1)下部內腔的腔徑大小匹配，振動膜(21)的長度大小與該內腔的深度大小匹配，所述泵體(1)的上部分與下部分之間還具有一導流擋板(4)，該導流擋板(4)呈薄板狀豎立于合成雙射流激勵機構(2)上方與上述振動膜(21)呈同一平面對接，并將第一出口(24)和第二出口(25)隔離在該擋板的兩側使泵體(1)內腔形成雙射流通道。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種連續(xù)流微泵，該泵具有泵體(1)，泵體(1)上部有第一分流隔板(31)和第二分流隔板(32)，該二隔板之間形成出口(11)；泵體(1)下部為合成雙射流激勵機構(2)，與上述二隔板之間形成入口(12)。其振動膜(21)將泵體(1)內腔隔離成第一腔體(22)和第二腔體(23)。泵體(1)的上、下部分之間具有導流擋板(4)。該泵通過合成雙射流激勵機構(2)將泵體兩側流體經入口(12)吸入，經出口(11)排出。本發(fā)明解決了往復式微泵流體連續(xù)穩(wěn)定傳輸難以及連續(xù)流微泵流量小的問題，且具有結構簡單、成本低、容易和其它微控制元件集成的特點，適應于批量生產。
文檔編號F04F5/00GK101397988SQ20081014300
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權日2008年9月26日
發(fā)明者夏智勛, 林 王, 王德全, 羅振兵, 胡建新 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學