一種微型壓電陶瓷氣泵的製作方法
2023-05-25 06:43:46 1
一種微型壓電陶瓷氣泵的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種微型壓電陶瓷氣泵，包括泵體、進氣閥、出氣閥、壓電陶瓷片、進氣管和出氣管，所述泵體的上端設有泵腔，下端設有進氣腔和出氣腔，所述出氣腔位於所述進氣腔內被所述進氣腔包圍；所述壓電陶瓷片彈性固定在所述泵腔內，將所述泵腔分隔為兩部分，其中靠近所述泵體的下端的那部分泵腔作為工作腔；所述進氣閥和出氣閥分別獨立的包括閥座和與所述閥座連接的閥嘴，所述閥嘴由兩個半圓形閥片組成，所述閥嘴整體上為中空的圓柱形；所述進氣腔與所述進氣管連通，並與所述工作腔通過所述進氣閥連通；所述出氣腔與所述出氣管連通，並與所述工作腔通過所述出氣閥連通，所述出氣閥的閥嘴的位置低於所述出氣管的出氣口。本發明可以降低噪音。
【專利說明】—種微型壓電陶瓷氣泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及微型氣泵，特別是涉及一種微型壓電陶瓷氣泵。
【背景技術】
[0002]壓電泵是利用壓電陶瓷片的拉伸彎曲變形導致泵腔容積的變化，對腔體內的流體產生擠壓作用而吸入和排出流體。微型氣泵由於需要實現連續的負壓吸入和加壓排出，使得在工作過程中進氣閥和出氣閥不斷張開和閉合，形成拍擊產生較大的噪音，在使用範圍上受到了很大的限制，尤其是在希望低噪音的居家環境下的使用。
【發明內容】
[0003]為了彌補上述現有技術的不足，本發明提出一種微型壓電陶瓷氣泵，其大大降低了噪音。
[0004]本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
[0005]一種微型壓電陶瓷氣泵，包括泵體、進氣閥、出氣閥、壓電陶瓷片、進氣管和出氣管，所述泵體的上端設有泵腔，下端設有進氣腔和出氣腔，所述出氣腔位於所述進氣腔內被所述進氣腔包圍；所述壓電陶瓷片彈性固定在所述泵腔內，將所述泵腔分隔為兩部分，其中靠近所述泵體的下端的那部分泵腔作為工作腔；所述進氣閥和出氣閥分別獨立的包括閥座和與所述閥座連接的閥嘴，所述閥嘴由兩個半圓形閥片組成，所述閥嘴整體上為中空的圓柱形；所述進氣腔與所述進氣管連通，並與所述工作腔通過單向導通的所述進氣閥連通；所述出氣腔與所述出氣管連通，並與所述工作腔通過單向導通的所述出氣閥連通，所述出氣閥的閥嘴的位置低於所述出氣管的出氣口。
[0006]在以上技術方案中，空間大的進氣腔進的是冷空氣，空間小的出氣腔排出的是經壓縮後的熱空氣，由於出氣腔的空間小於進氣腔的空間，出氣腔位於進氣腔內並被進氣腔包圍，這樣在連續的工作過程中，進氣腔的冷空氣對出氣腔的熱空氣有冷卻作用，避免氣泵升溫帶來的安全隱患，使得出氣腔的氣流連續出氣，減少脈衝出氣的振動，從而降低噪音，而同時，由於進氣閥和出氣閥的閥嘴均是由兩個半圓形閥片構成的，在閉合時，是閥片的側邊周緣接觸，減少了接觸面，可降低噪音，再者，出氣閥的閥嘴的位置低於出氣管的出氣口，這樣在出氣過程中，氣體氣流有轉彎，可進一步減少噪音，以上技術方案中的微型壓電陶瓷泵的噪聲相當微弱，幾乎為無聲狀態。
[0007]優選地，所述泵體包括上殼、中殼和下殼，所述上殼和下殼分別與所述中殼的上端、下端固定連接，所述中殼的上端設有所述泵腔，所述下殼與所述中殼的下端的空腔構成所述進氣腔和出氣腔。
[0008]優選地，所述壓電陶瓷片包括金屬基片和粘結在所述金屬基片上的壓電陶瓷晶體膜片，所述金屬基片彈性固定在所述泵腔內。
[0009]優選地，還包括密封圈，所述密封圈包裹在所述金屬基片的邊緣上，所述金屬基片通過所述密封圈夾持彈性固定在所述泵腔內的所述中殼的安裝槽內。
[0010]由於密封圈包裹在所述金屬基片的邊緣上，也即金屬基片的邊緣的由兩層密封圈夾持，這樣在保證密封的情況下可儘可能減小對金屬基片振動的機械阻力，以提高氣泵的效率和有效降低工作噪聲和振動傳遞。
[0011]優選地，所述壓電陶瓷片還包括絕緣層、耐壓保護層、抗氧化和變形保護層，所述壓電陶瓷晶體膜片的一面經所述絕緣層與所述金屬基片的一面粘結成一體，所述絕緣層使所述壓電陶瓷晶體膜片與金屬基片之間形成I?2_的爬電距離，所述耐壓保護層設置在所述金屬基片的另一面上，所述抗氧化和變形保護層設置在所述壓電陶瓷晶體膜片的另一面上。
[0012]由於具有以上技術方案，金屬基片的厚度可以增大到0.3mm,可以防止變形係數過大造成壓電陶瓷晶體膜片出現龜裂現象。
[0013]優選地，所述壓電陶瓷晶體膜片為加入活性晶須矽的壓電陶瓷晶體膜片。
[0014]活性晶須矽是用矽烷偶聯劑進行表面包覆改性後的一種纖維狀形體結構功能性材料，能有效提高金屬基片的力學強度，使製得的壓電陶瓷片可長時間工作，並具有壓電陶瓷晶體膜片彎曲變形大也不易出現破裂致損的優點。
[0015]優選地，所述耐壓保護層為聚四氟乙烯材料保護層。
[0016]經檢測，耐壓保護層可保護壓電陶瓷片在高於100°C時，耐壓達到15000V以上。
[0017]優選地，所述抗氧化和變形保護層為矽橡膠保護層。
[0018]抗氧化和變形保護層在壓電陶瓷片工作變形過程起保護作用。
[0019]優選地，所述進氣閥與所述泵體之間為過盈配合；所述出氣閥與所述泵體之間為過盈配合。
[0020]優選地，所述半圓形閥片的厚度為0.3mm。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明優選實施例中的微型壓電陶瓷泵的整體結構俯視示意圖；
[0022]圖2是圖1的A-A剖視示意圖；
[0023]圖3是圖2中的B部分的局部放大示意圖；
[0024]圖4是圖1中的壓電陶瓷片7的側視示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面對照附圖並結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。
[0026]本發明提供一種微型壓電陶瓷氣泵，在一個優選的實施例中，如圖1-3所示，其包括泵體、進氣閥、出氣閥、壓電陶瓷片、進氣管和出氣管。所述泵體包括上殼1、中殼2和下殼3，所述上殼I和下殼3分別與所述中殼2的上端、下端固定連接，本例中，可以採用超聲波焊接工藝使固定連接，所述中殼2的上端設有圓形泵腔4，下殼3與中殼2的下端的空腔構成進氣腔5和出氣腔6，出氣腔6位於進氣腔5內被所述進氣腔5包圍。
[0027]如圖4所示，壓電陶瓷片7包括金屬基片71、壓電陶瓷晶體膜片72、絕緣層73、耐壓保護層74以及抗氧化和變形保護層75，壓電陶瓷晶體膜片72的一面經絕緣層73與金屬基片71的一面粘結成一體，絕緣層73使壓電陶瓷晶體膜片72與金屬基片71之間形成I?2mm的爬電距離，耐壓保護層74設在金屬基片71的另一面上，抗氧化和變形保護層75設在壓電陶瓷晶體膜片72的另一面上，其中，金屬基片的厚度為0.3mm，壓電陶瓷晶體膜片72為加入活性晶須矽的壓電陶瓷晶體膜片，耐壓保護層74為聚四氟乙烯材料保護層，抗氧化和變形保護層75為矽橡膠保護層。
[0028]在金屬基片71的邊緣上包裹有一密封圈8，通過該密封圈的夾持將壓電陶瓷片7彈性固定在圓形泵腔4內的中殼2的安裝槽內，從而將圓形泵腔4分隔為兩部分，其中靠近中殼2的下端的那部分泵腔作為工作腔9。
[0029]進氣閥10和出氣閥11分別獨立的包括閥座12和與所述閥座12連接的閥嘴13，閥嘴13由兩個半圓形閥片(壁厚為0.3mm)組成，閥嘴13整體上為中空的圓柱形；進氣腔5與進氣管14連通，並與工作腔9通過單向導通的進氣閥10連通；出氣腔6與出氣管15連通，並與工作腔9通過單向導通的出氣閥11連通，出氣閥11的閥嘴的位置低於出氣管15的出氣口。
[0030]通過進氣腔5與工作腔9之間的圓臺凸筋與進氣閥11上的密封槽將進氣閥11過盈配合在泵體上；通過出氣腔6與工作腔9之間的圓臺凸筋與出氣閥12上的密封槽將出氣閥12過盈配合在泵體上。
[0031]以上實施例中的微型壓電陶瓷氣泵的工作過程如下:
[0032]工作時，通過電源線17使壓電陶瓷晶體膜片72和金屬基片71通電，壓電陶瓷晶體膜片72帶動金屬基片71向上振動，工作腔9容積增大，產生負壓，進氣閥10打開，出氣閥11關閉，外部冷空氣依次經進氣口 16、進氣管14、進氣腔5和進氣閥10進入工作腔9，實現進氣過程。當壓電陶瓷晶體膜片72帶動金屬基片71向下振動時，工作腔9容積減少，工作泵9內的空氣壓力增大，進氣閥10關閉，出氣閥11打開，壓力空氣依次經出氣閥11、出氣腔6和出氣管15排出，隨著壓電陶瓷晶體膜片72帶動金屬基片71連續上、下振動，完成微型氣泵的連續工作過程。
[0033]以上實施例中的微型壓電陶瓷氣泵特別適合居家環境中使用，例如在中小型魚缸上使用，也能滿足精密儀器設備和微小氣量供給的使用需求。
[0034]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種微型壓電陶瓷氣泵，包括泵體、進氣閥、出氣閥、壓電陶瓷片、進氣管和出氣管，其特徵在於: 所述泵體的上端設有泵腔，下端設有進氣腔和出氣腔，所述出氣腔位於所述進氣腔內被所述進氣腔包圍； 所述壓電陶瓷片彈性固定在所述泵腔內，將所述泵腔分隔為兩部分，其中靠近所述泵體的下端的那部分泵腔作為工作腔； 所述進氣閥和出氣閥分別獨立的包括閥座和與所述閥座連接的閥嘴，所述閥嘴由兩個半圓形閥片組成，所述閥嘴整體上為中空的圓柱形； 所述進氣腔與所述進氣管連通，並與所述工作腔通過單向導通的所述進氣閥連通；所述出氣腔與所述出氣管連通，並與所述工作腔通過單向導通的所述出氣閥連通，所述出氣閥的閥嘴的位置低於所述出氣管的出氣口。
2.如權利要求1所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述泵體包括上殼、中殼和下殼，所述上殼和下殼分別與所述中殼的上端、下端固定連接，所述中殼的上端設有所述泵腔，所述下殼與所述中殼的下端的空腔構成所述進氣腔和出氣腔。
3.如權利要求2所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述壓電陶瓷片包括金屬基片和粘結在所述金屬基片上的壓電陶瓷晶體膜片，所述金屬基片彈性固定在所述泵腔內。
4.如權利要求3所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:還包括密封圈，所述密封圈包裹在所述金屬基片的邊緣上，所述金屬基片通過所述密封圈夾持彈性固定在所述泵腔內的所述中殼的安裝槽內。
5.如權利要求3所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述壓電陶瓷片還包括絕緣層、耐壓保護層、抗氧化和變形保護層，所述壓電陶瓷晶體膜片的一面經所述絕緣層與所述金屬基片的一面粘結成一體，所述絕緣層使所述壓電陶瓷晶體膜片與金屬基片之間形成I?2mm的爬電距離，所述耐壓保護層設置在所述金屬基片的另一面上，所述抗氧化和變形保護層設置在所述壓電陶瓷晶體膜片的另一面上。
6.如權利要求5所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述壓電陶瓷晶體膜片為加入活性晶須矽的壓電陶瓷晶體膜片。
7.如權利要求5所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述耐壓保護層為聚四氟乙烯材料保護層。
8.如權利要求5所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述抗氧化和變形保護層為矽橡膠保護層。
9.如權利要求1所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述進氣閥與所述泵體之間為過盈配合；所述出氣閥與所述泵體之間為過盈配合。
10.如權利要求1所述的微型壓電陶瓷氣泵，其特徵在於:所述半圓形閥片的厚度為.0.3mmο
【文檔編號】F04B45/047GK104358676SQ201410577904
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】蔣過昕 申請人:珠海市茂田科技有限公司