微型剪切力離心泵的製作方法
2023-05-17 22:58:36
專利名稱：微型剪切力離心泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微型離心泵，尤其涉及一種微型剪切力離心泵，屬於微型流體機械的微型泵類技術領域，其在醫療、生物、測試及微家電等領域具有廣泛的應用前景。
背景技術：
微型泵主要有體積、流速、泵壓三方面的要求。體積方面要求體積儘可能小，為此通常採用微加工技術；流速方面要求包括流速範圍、流速脈動性及流速的穩定性等；微型泵泵壓則對不同的微控系統有不同的要求。其他要求，如易控制操作、工作壽命長、易清洗、適應流體種類多、耐腐蝕等。
微型泵的種類很多，如微機械往復微型泵、壓電微型泵、熱氣動微型泵、靜電微型泵、氣動微型泵等等，但往復微型泵的流速有一定的脈動性、結構複雜、造價高、活動部件易磨損；壓電微型泵的流速也有一定的脈動性、結構複雜；熱氣動微型泵有流速的延遲性；靜電微型泵也有流速的脈動性和延遲性；氣動微型泵的外部設備體積大、流速也有脈動性；其中微型離心泵以其輸送流體範圍廣、能連續小脈動輸送流體、設備簡單等倍受關注。但沿襲傳統離心泵結構的微型離心泵仍需要在其葉輪上設計葉片，葉片形成葉輪流道，此將導致其結構複雜，對微加工技術要求高，造價較高。微型離心泵軸帶動葉輪旋轉，葉輪葉片驅動葉片間的流體轉動而產生離心力，從而在離心力的作用下，流體在從葉輪中心被甩向外緣的過程中便獲得了能量，但這類微型離心泵因其葉片流道結構和加工工藝還比較複雜、壓力脈動還比較大。
發明內容
本發明的目的是提供一種獨特的微型剪切力離心泵，其思路來源於流體、固壁間的摩擦力和流體自身的粘性，葉輪因流、固間的摩擦力而帶動葉輪附近的流體運動，然後流體因自身的粘性而使整個流體運動，在離心剪切力的作用下，流體在從葉輪中心被甩向外緣的過程中獲得了能量，從而形成一定的壓力流量。以解決傳統微型離心泵需在其葉輪上設計葉輪流道所導致的結構和加工工藝比較複雜、壓力脈動比較大的缺陷。
本發明的技術方如下一種微型剪切力離心泵，其特徵在於該離心泵含有前蓋板、後蓋板、圓板葉輪和可調速微電機，所述的葉輪設置在由前蓋板和後蓋板構成的蝸殼內，所述的可調速微電機通過轉軸並穿過後蓋板中心處的微型軸承與所述的葉輪聯結，在所述的前蓋板中心位置上設有流體進口道，在蝸殼的圓周切線方向上設有流體出口道。
本發明提供的微型剪切力離心泵具有以下優點及突出性效果1)結構簡單，葉輪上不需要設計流道，加工工藝要求不高；2)流體驅動力是流體-固壁間摩擦力、流體的剪切力和離心力；3)微型剪切力離心泵本身不需要控制閥，僅靠一臺調速微電機即可實現對流體的驅動和控制，易實現驅動和控制一體化；4)微型剪切力離心泵的微流量可連續供給而無脈動；5)驅動系統和被驅動流體不直接接觸，因此對流體的種類沒有特殊要求，可驅動的流體範圍廣泛。
圖1為本發明提供的微型剪切力離心泵三維結構示意圖。
圖中1-流體進口道，2-前蓋板，3-微型軸承，4-圓板葉輪，5-後蓋板，6-轉軸，7-蝸殼，8-流體出口道。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的工作原理、具體實施作進一步的說明。
本發明設計的微型剪切力離心泵主要包括流體進口道1、前蓋板2、微型軸承3、圓板葉輪4、後蓋板5、轉軸6、蝸殼7、流體出口道8、可調速微電機。所述的圓板葉輪設置在由前蓋板和後蓋板構成的蝸殼7內，所述的可調速微電機通過轉軸6並穿過後蓋板5中心處的微型軸承3與所述的圓板葉輪4聯結，在所述的前蓋板中心位置上設有流體進口道1，在蝸殼的圓周切線方向上設有流體出口道8(如圖1所示)。
微型剪切力離心泵的工作原理微型剪切力離心泵是一種可用作流體輸送的新型裝置，其思路來源於流體、固壁間的摩擦力和流體自身的粘性，運動固壁因流、固間的摩擦力而帶動固壁附近的流體運動，然後流體因自身的粘性而使整個流體運動，在離心剪切力的作用下，流體從葉輪中心被甩向外緣的過程中便獲得了能量，壓力則逐漸升高，最後渦殼收集流體並經出口道排出。葉輪中的流體被甩出時，葉輪中心處便形成低壓，在進口道與葉輪之間的壓差作用下，流體便經進口道源源不斷地流入泵內，以補充被排出流體的空間，從而形成一定的壓力流量。只要葉輪不停地旋轉，流體便不斷地吸入和排出。最後，微型泵的輸出流量近似為Q＝KQU，微型泵壓近似為H＝KHU2，其中KQ、KH分別為流量、壓力係數，U為葉輪外直徑處的圓周速度，泵流量與泵壓的曲線可由試驗測出。
權利要求
1.一種微型剪切力離心泵，其特徵在於該離心泵含有前蓋板(2)、後蓋板(5)、圓板葉輪(4)和可調速微電機，所述的圓板葉輪(4)設置在由前蓋板(2)和後蓋板(5)構成的蝸殼(7)內，所述的可調速微電機通過轉軸(6)並穿過後蓋板中心處的微型軸承(3)與所述的葉輪聯結，在所述的前蓋板中心位置上設有流體進口道(1)，在蝸殼的圓周切線方向上設有流體出口道(8)。
全文摘要
微型剪切力離心泵，該離心泵含有前蓋板、後蓋板、圓板葉輪和可調速微電機，圓板葉輪設置在由前蓋板和後蓋板構成的蝸殼內，可調速微電機通過轉軸並穿過後蓋板中心處的微型軸承與所述的葉輪聯結，在所述的前蓋板中心位置上設有流體進口道，在蝸殼的圓周切線方向上設有流體出口道。本發明的思路來源於流體、固壁間的摩擦力和流體自身的粘性，圓板葉輪因流、固間的摩擦力而帶動葉輪附近的流體運動，然後流體因自身的粘性而使整個流體運動，在離心剪切力的作用下，流體從圓板葉輪中心被甩向外緣的過程中便獲得了能量，壓力則逐漸升高，最後渦殼收集流體並經出口道排出一定的壓力流量。該微型剪切力離心泵結構簡單，加工工藝要求不高，裝卸方便，成本低。
文檔編號F04D1/00GK1580576SQ20041004253
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月21日 優先權日2004年5月21日
發明者唐學林, 陳稚聰, 楊帆 申請人:清華大學