[发明专利]一种流体混合器

说明书

本发明属于微流体驱动与控制领域，具体涉及一种流体混合器。上下盖装在主体上下两侧，上盖上设有上进出口阀，主体上设有下进出口阀；主体驱腔内经上盖凸台、密封圈及垫圈压接有两个驱动器，主体的各混腔内都经下盖凸台及密封圈压接有驱动器；驱腔中的驱动器及密封圈与上盖构成上驱动腔、与主体构成下驱动腔，各上下驱动腔分别串联成上下驱动单元；混腔内的驱动器及密封圈与主体构成混合腔，各混合腔串联成混合单元；上下驱动单元并联后再与混合单元串联；上下驱动单元中驱动器的驱动频率相同且不大于混合单元中驱动器激励频率的二分之一，上下驱动单元交替或同时排出流体，上下驱动单元排出的流体进入混合单元进行多级主动混合后再经出流孔排出。

技术领域

本发明属于流体驱动与控制领域，具体涉及一种流体混合器。

背景技术

流体混合器是生化、医疗、食品、环境监测等领域不可或缺的关键流控器件。最初的流体混合器大都是被动式的，通过在流体运动路径中设置特殊几何结构改变流场分布并结合流体分子的自由扩散实现混合，其结构简单、易于制造与集成且性能稳定，缺点是混合流程较长、速度慢及混合过程不可控；近年来，人们相继提出了多种形式的主动流体混合器，通过外部动力来促进流体混合，根据动力来源，现有主动混合器主要有电磁式和压电式两类，其中压电流体混合器结构简单、体积小、混合效果及过程可控也较好。现有压电式主动混合器基本都是以单个压电振子为换能器同步实现流体泵送与混合的双重功能，其流体泵送能量有限，无法用于流体粘度高、管道流阻大或需要混合流体输送量较大的场合；此外，现有压电流体混合器采用同一个换能器同步驱动两种粘度不同流体、即通过同一个腔的两个入口同时吸入流体，无法精确控制两种流体的泵送量。显然，压电流体混合器的驱动能力、混合效果及混合配比精度等方面都有待进一步提升。

发明内容

为提高压电泵的输出性能，本发明提出一种流体混合器，本发明的实施方案是：本发明的一种流体混合器由上下盖、主体、单向阀、驱动器、密封圈及垫圈构成。上盖上设有上进流孔、带上出流孔的上盖圆台和至少两个上盖凸台，最右侧上盖凸台上设有上进口腔和上出口腔，其它上盖凸台上设有上进口腔和上出口；最左侧的上进口腔与上进流孔连通，上出口腔与上出流孔连通，其余的上进口腔与其相邻上盖凸台上的上出口连通；主体上设有下进流孔、下出流孔、出流孔、与上盖凸台数量相等的驱腔、与连通孔连通的主体圆腔及至少两个混腔，驱腔和混腔的侧壁上都设有走线槽；最右侧驱腔的底壁上设有下进口腔和下出口腔，其它驱腔的底壁上设有下进口腔和下出口，混腔的顶壁上设有混腔进口和混腔出口；最左侧的下进口腔与下进流孔连通，其余的下进口腔与其相邻驱腔上的下出口连通；连通孔经下出流孔与下出口腔连通，连通孔与最右侧的混腔进口连通；最左侧的混腔出口与出流孔连通，其余的混腔出口与其相邻的混腔的混腔进口连通；上下盖经螺钉安装在主体上下两侧，上盖的上进出口腔与其内所安装的单向阀分别构成上进口阀和上出口阀，主体的下进出口腔与其内所安装的单向阀分别构成下进口阀和下出口阀，单向阀为碟形阀，单向阀由阀片和阀座粘接而成，阀片由盖片、环片以及至少三条连接盖片与环片的螺旋片构成，阀片粘接前螺旋片向环片的一侧预弯、粘接后盖片堵在阀座的阀孔上；上盖圆台置于主体圆腔内并经主体的连通孔使上盖的上出流孔与主体上的下出流孔及混腔进口连通，主体的各驱腔内都经上盖凸台、密封圈及垫圈压接有两个驱动器，主体的各混腔内都经下盖凸台及密封圈压接有驱动器，垫圈位于两个驱动器之间、密封圈位于驱动器与上盖、主体或下盖之间；驱动器由基板和压电片粘接而成，基板和压电片的厚度相等，基板和压电片的材料分别为黄铜和PZT4；驱腔中的驱动器及密封圈与上盖构成上驱动腔、与主体构成下驱动腔，各上驱动腔串联成上驱动单元、各下驱动腔串联成下驱动单元；混腔内的驱动器及密封圈与主体构成混合腔，各混合腔串联成混合单元；上下驱动单元并联后再与混合单元串联。

以具有两个上驱动腔、两个下驱动腔和两个混合腔的混合器为例，从左至右，上进口阀依次定义为上进口阀一和二，下进口阀依次定义为下进口阀一和二，上驱动腔依次定义为上驱动腔一和二，下驱动腔依次定义为下驱动腔一和二；从右至左，混合腔依次定义为混合腔一和二。