一種閥-振子一體有閥壓電泵的製作方法

2023-05-26 23:09:56

專利名稱：一種閥-振子一體有閥壓電泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種閥一振子一體有閥壓電泵，屬於流體機械領域。
背景技術：
用於液體輸送泵主要可分類為容積式泵與迴轉式泵。目前，壓電泵大 多屬於容積式泵。壓電泵因其機電轉換效率高，無化學及電磁汙染，故在醫 療、衛生、保健等領域有廣闊的應用前景。根據泵閥的有無將壓電泵又分類 為有閥壓電泵與無閥壓電泵。有閥壓電泵依靠閥門控制液體的流動方向， 當泵工作在吸程半周期時，吸入閥開啟，排出閥關閉；當泵工作在排程半周 期時，吸入閥關閉，排出閥開啟。液體基本沒有回流，工作效率較高，但結 構較無閥壓泵複雜，需要裝配兩隻至少一隻控制液體流向的閥門，泵腔需要 為閥的安裝提供空間，因此泵腔和泵體不易減小。圖1為一種典型的有閥壓 電泵。
無閥壓電泵因為省去了作複雜的動作閥體，使得壓電泵結構更加簡單， 加工製作容易。無閥壓電泵的壓電振子的支撐大多是採用金屬基板被周邊固 定的模式，其中典型的一種是錐形流管無閥壓電泵，由於其沒有閥門，依靠 形狀特殊的泵腔或流管結構在宏觀上控制液體單向流動。圖2為典型的錐形 流管無閥壓電泵。它採用了一對倒置的錐形流管，由於液體從大埠流向小 埠時的流動阻力與從小埠流向大埠的阻力不同，在泵周期性的吸程、 排程過程中產生流量差，從而在宏觀上表現為單向流動。由無閥壓泵的工作 原理可知，其工作效率較有閥壓電泵低得多。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種結構簡單，不需要在泵腔上裝配兩隻至 少一隻閥門的有閥壓電泵，以克服上述有閥壓電泵泵腔體積不易減小的缺陷， 並可大幅度提高泵流量的一種閥一振子一體有閥壓電泵。
本實用新型提供的一種閥一振子一體有閥壓電泵，如圖3所示，壓電振
子(8)與泵腔固聯，其特徵在於壓電振子8自身帶有閥門3，能夠依靠泵腔 內外的壓力變化而開啟和關閉；兩個這樣的壓電振子8沿流體流向同向安裝 於泵的吸入口與排出口上；壓電振子8的結構如圖4所示，由中間帶通孔的金屬片1，環形壓電陶瓷片2和閥門3如圖5所示組合而成；環形壓電陶瓷片 2與金屬片1同軸粘接；閥門3為一片板材衝裁出切口而製成，切口不連通， 它將閥門3分為運動和靜止兩部分，運動部分為切口包容的部分，其它部分 為靜止部分。靜止部分與金屬片l粘接，運動部分封閉住金屬片l中間的通 孔，它能根據通過孔而作用在其上的壓力大小和方向而開啟或關閉。從而形 成閥門。這兩部分在切口兩端相聯接，聯接部分剛度很低，以保證閥門運動 部分在壓力作用下能夠順利開啟和關閉。
閥門3同軸安裝在金屬片1與環形壓電陶瓷片2相對的另一側，如果環 形壓電陶瓷片2中部的孔足夠大，閥門3也可以與環形壓電陶瓷片2同側安 裝，安裝在環形壓電陶瓷片2的孔中。這時，閥門3控制流體的流向與上述 安裝方法相反。
壓電振子8還可以有另一種結構，如圖6所示，孔板金屬片9與製成環 形的環形閥門10，圓形壓電振子ll同軸裝配。孔板金屬片9上分布有孔，環 形閥門IO為在一環形的板材上用衝裁的方式衝出若干個切口，切口將閥門分 為運動部分和靜止部分。切口包容的部分為運動部分，其餘為靜止部分。靜 止部分與孔板金屬片9粘接，運動部分封閉住孔板金屬片9上的孔，它能根 據通過孔而作用在其上的流體壓力的大小和方向而開啟和關閉，從而形成閥 門。圓形壓電振子ll裝配在環形閥門IO的環內。孔板金屬片9，環形閥門 10如圖7a所示。
圖8為該泵的吸程工作原理圖。對泵中的兩個壓電振子施加相位相反的 交流電壓，在交流電壓的作用下，壓電振子作周期性往復翹曲變形。在吸程 半周期中，由於兩個壓電振子上的電壓相反，左側壓電振子向左側變形，右 側壓電振子向右側變形，泵腔的容積增大，泵腔內部壓力降低，當內部壓力 低於外部壓力時，由於結構設計的特點，右側壓電振子上的閥門打開，而左 側壓電振子上的閥門關閉，隨著腔內壓力的降低和右側閥門的開啟，夕卜部液 體從泵的右側流入泵腔；隨著交流電壓的變化，兩個壓電振子開始向相反方 向變形，泵進入了排程半周期，如圖9所示，在排程中，左側壓電振子向右 側變形，右側壓電振子向左側變形，泵腔的容積變小，腔內的壓力增高，當 內部壓力高於外部壓力時，由於結構設計的特點，左側壓電振子上的閥門打 開，而右側壓電振子上的閥門關閉，隨著泵腔內壓力的增高和左側閥門的開啟，泵腔內的液體從泵腔內向泵的左側流出；在交流電壓的作用下，以上吸 程和排程交替出現，泵將液體從泵的右側輸送到了泵的左側。
本實用新型中使用了新型壓電振子，使有閥壓電泵既省卻了傳統壓電泵 中泵體上必須安裝的兩個閥門，又在相同體積的泵腔中安裝了兩個壓電振子， 工作效率大幅度提高，從而使該泵擁有更加廣闊的實際應用前景。


圖l 有閥壓電泵示意圖2 錐形流管無閥壓電泵示意圖3 本實用新型一種閥一振子一體有閥壓電泵結構圖； 圖4(a)壓電振子主視圖；圖4(b)壓電振子左視圖； 圖5(a)閥門3;圖5(b)環形壓電陶瓷片2;圖5(c)金屬片1; 圖6(a)壓電振子8的另一種結構主視圖；圖6(b)壓電振子8另一種結構 左視圖7(a)環形閥門10;圖7(b)孔板金屬片9;
圖8 本實用新型一種閥一振子一體有閥壓電泵吸程工作原理圖； 圖9本實用新型一種閥一振子一體有閥壓電泵排程工作原理圖。 圖中1、金屬片，2、環形壓電陶瓷片，3，閥門，4、螺栓，5、泵蓋， 6、泵體，7、密封墊圈，8、壓電振子，9、孔板金屬片，10、環形閥門，11、
圓形壓電振子。
具體實施方式

本實用新型的具體實施方式
參見圖3 5，兩個泵蓋5通過密封墊圈7和六 個螺栓4將壓電振子8固定在泵體6中，壓電振子8中的環形金屬片1為0.lmm 厚，外徑30mm，內徑4mm的黃銅片，環形壓電陶瓷片2外徑20mm，內徑 5mm;閥門3為0.2mm的橡膠片製成。
本實施中兩壓電振子接入相位相反的220V， 50Hz交流電壓，驅動壓電泵 的工作。泵的流量達到650mL/min。
權利要求1.一種閥-振子一體有閥壓電泵，壓電振子(8)與泵腔固聯，其特徵在於兩個壓電振子(8)沿流體流向同向安裝於泵的吸入口與排出口上；壓電振子(8)由中間帶通孔的金屬片(1)，環形壓電陶瓷片(2)和閥門(3)組合而成；環形壓電陶瓷片(2)與金屬片(1)同軸粘接，閥門(3)為一片板材衝裁出不連通的切口而製成，切口將閥門(3)分為運動和靜止兩部分，運動部分為切口包容的部分，其它部分為靜止部分；靜止部分與金屬片(1)粘接，運動部分封閉住金屬片(1)中間的通孔；閥門(3)同軸安裝在金屬片(1)與環形壓電陶瓷片(2)相對的另一側；或者閥門(3)與環形壓電陶瓷片(2)同側安裝，閥門(3)安裝在壓電陶瓷片(2)的孔中；或者壓電振子(8)由孔板金屬片(9)、環形閥門(10)、圓形壓電振子(11)同軸裝配；環形閥門(10)為在一環形的板材上用衝裁的方式衝裁出若干個不連通的切口，切口將閥門分為運動部分和靜止部分，切口包容的部分為運動部分，其餘為靜止部分；靜止部分與孔板金屬片(9)粘接，運動部分封閉住孔板金屬片(9)上的孔；孔板金屬片(9)上分布有孔，環形閥門(10)的運動部分覆蓋住孔板金屬片(9)的孔；圓形壓電振子(11)裝配在環形閥門(10)的環內。
專利摘要一種閥—振子一體有閥壓電泵屬於流體機械領域。有閥壓電泵工作效率較無閥壓電泵高，但結構較無閥壓泵複雜，需要在泵腔上有足夠的空間以裝配兩隻至少一隻控制液體流向的閥門。本實用新型特徵在於兩個壓電振子(8)沿流體流向同向安裝於泵的吸入口與排出口上；壓電振子由中間帶通孔的金屬片，環形壓電陶瓷片和閥門組合而成；環形壓電陶瓷片與金屬片同軸粘接，閥門同軸安裝在金屬片與環形壓電陶瓷片相對的另一側；或者閥門與環形壓電陶瓷片同側安裝，閥門安裝在壓電陶瓷片的孔中。本實用新型結構簡單，可大幅度縮小泵腔體積，提高泵流量。
文檔編號F04B43/00GK201221457SQ200820080780
公開日2009年4月15日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者付麗斌, 劉自萍, 夏齊霄, 張建輝, 彭伯平, 李立新, 舒小龍, 紅 雷 申請人:北京聯合大學