雙腔雙驅動壓電疊堆泵的製作方法
2023-09-23 09:43:55
專利名稱：雙腔雙驅動壓電疊堆泵的製作方法
技術領域：
本發明屬於微電子機械領域，特別指壓電驅動器。
背景技術：
壓電驅動器是基于波動原理的新型控制與驅動的微驅動器。它利用壓電元件的逆 壓電效應，將電能轉換為機械能的新型驅動裝置。壓電泵是一種基於壓電驅動的新型流體 驅動器，同傳統泵及其他驅動方式的微型泵相比，壓電泵具有結構簡單、體積小、重量輕、耗 能低、無噪聲、無電磁幹擾，可根據施加電壓或頻率控制輸出微小流量。儘管它的發明與發 展僅20多年的歷史，但在航空太空飛行器、機器人、汽車、醫療器械、生物基因工程、微型機械等 領域裡得到廣泛的應用。常見壓電泵的驅動元件多為單/雙晶片式壓電片，晶片式壓電泵 的優點是體積小、結構簡單、性能穩定、成本低、易於控制，缺點在於壓電振子所能承受的電 壓低、輸出精度低、腔體容積小、輸出流量小、承載能力相對較弱。
發明內容
本發明提供一種雙腔雙驅動壓電疊堆泵，以解決晶片式壓電泵壓電振子所能承受 的電壓低、輸出精度低、腔體容積小、輸出流量小、承載能力相對較弱的問題，本發明是通過 如下技術方案實現的兩側的粗調預緊螺母、微調預緊螺母分別與疊堆支撐體螺紋連接，兩 側的壓電疊堆與疊堆座固定粘接、通過斜塊預緊裝置與粗調預緊螺母接觸連接，壓電疊堆 與疊堆導線連接，兩側的振動膜片與疊堆座固定粘接，振動膜片與兩側的閥座分別形成兩 側的腔體，入口單向閥與閥座固定連接，出口單向閥與閥座固定連接，分別與流道相連接， 該兩側的閥座通過螺栓固定連接；入口單向閥、出口單向閥採用的是內分布懸臂梁閥。作為雙腔雙驅動壓電疊堆泵，把振動膜片振動使腔體容積壓縮至最小時作為起 點，它的工作過程可以分為以下幾個階段1、出口單向閥關閉階段此階段是振動膜片振動使泵腔體容積逐漸增大，由於出 口單向閥還沒有關閉，這時在出口處將有流體倒流回泵腔內，隨著振動膜片的振動使泵腔 容積進一步增大，出口單向閥逐漸關閉，流體倒流現象終止。2、入口單向閥打開階段當振動膜片振動使泵腔容積進一步增大時，泵腔內容積 下降到一定程度，使入口處單向閥打開，這時流體將不斷流入到泵腔內，當泵腔容積增至最 大時，流體流入泵腔過程完成。3、入口單向閥關閉階段當腔體容積增至最大時，振動膜片繼續振動將使腔體容 積開始變小，泵腔內壓力增加將使在入口單向閥沒有完全關閉的入口處有流體倒流，隨著 入口單向閥的完全關閉，倒流現象停止。4、出口單向閥打開階段入口單向閥閉合後，振動膜片繼續振動使泵腔容積進一 步減小，泵腔內壓力增大使出口單向閥打開，這時將有流體不斷從泵腔內流出，當泵腔容積 變至最小時，流體流出停止。以上四個工作過程構成了壓電疊堆泵的一個工作周期，實現了一定量的流體的輸
3入與輸出，如此周而復始就形成了壓電疊堆泵的連續工作狀態。本發明的優點在於結構新穎，利用響應特性好、輸出力大，位移解析度高的壓電疊 堆作為驅動元件，採用振動膜片與疊堆座結合式的密封膜片結構，增大振動膜片的變形量， 引起更大的泵腔容積的變化，同時振動膜片提供一定的彈性回復力，極大地降低了壓力的 損失。單向閥採用的是內分布懸臂梁閥，減小了閥的滯後性和液體洩漏，因此也減小了液體 通過閥的阻力，回流現象也大大得到了抑制。設計了螺栓粗調和楔形微調的預緊機構，可以 更好更精確的對預緊力進行調整。因此，該泵可實現輸出流量大、承載能力強，可實現更大 的壓力輸出，同時具有良好的可控性和輸出穩定。
圖1是本發明結構示意圖。
具體實施例方式兩側的粗調預緊螺母6、微調預緊螺母3分別與疊堆支撐體螺紋連接，兩側的壓電 疊堆5與疊堆座8固定粘接、通過斜塊預緊裝置4與粗調預緊螺母接觸連接，壓電疊堆與疊 堆導線7連接，兩側的振動膜片12與疊堆座8固定粘接，振動膜片12與兩側的閥座13分 別形成兩側的腔體2，入口單向閥1與閥座固定連接，出口單向閥10與閥座固定連接，分別 與流道9相連接，該兩側的閥座通過螺栓11固定連接。其中入口單向閥、出口單向閥採用的是內分布懸臂梁閥。工作原理所需預緊力通過粗調預緊螺母進行粗調，通過斜塊預緊裝置的微調預 緊螺母進行微調；加交變電壓時，壓電疊堆周期性的伸長縮短，與之相連接的振動膜片也隨 之上下振動，引起腔體2壓力的變化來實現流體的單向流動。具體工作過程為當大流量驅 動時，對兩側壓電疊堆同時通電，兩側泵腔體同時減小，腔內壓力增大，此時，入口單向閥關 閉，出口單向閥打開，流體通過出口單向閥流出。當兩側壓電疊堆同時斷電，兩側泵腔體同 時增大，腔內壓力減小，此時，入口單向閥打開，出口單向閥關閉，流體通過人口單向閥流入 泵腔體。重複此過程，則流體以較大流量連續流動，此時，如果使用壓電疊堆最大變形，可以 實現大流量工作。當單側壓電疊堆工作，另一側壓電疊堆靜止，並且以最小驅動電壓給單側 壓電疊堆通電時，則流體可以實現精密流量工作。因此，大流量和精密流量協調工作時，可 以對液壓執行系統實現宏/微連續驅動。
權利要求
一種雙腔雙驅動壓電疊堆泵，其特徵在於兩側的粗調預緊螺母、微調預緊螺母分別與疊堆支撐體螺紋連接，兩側的壓電疊堆與疊堆座固定粘接、通過斜塊預緊裝置與粗調預緊螺母接觸連接，壓電疊堆與疊堆導線連接，兩側的振動膜片與疊堆座固定粘接，振動膜片與兩側的閥座分別形成兩側的腔體，入口單向閥與閥座固定連接，出口單向閥與閥座固定連接，分別與流道相連接，該兩側的閥座通過螺栓固定連接。
2.根據權利要求1所述的雙腔雙驅動壓電疊堆泵，其特徵在於入口單向閥、出口單向 閥採用的是內分布懸臂梁閥。
全文摘要
本發明涉及一種雙腔雙驅動壓電疊堆泵，屬於微電子機械領域。兩側的粗調預緊螺母、微調預緊螺母分別與疊堆支撐體螺紋連接，兩側的壓電疊堆與疊堆座固定粘接、通過斜塊預緊裝置與粗調預緊螺母接觸連接，壓電疊堆與疊堆導線連接，兩側的振動膜片與疊堆座固定粘接，振動膜片與兩側的閥座分別形成兩側的腔體，入口單向閥與閥座固定連接，出口單向閥與閥座固定連接，分別與流道相連接，該兩側的閥座通過螺栓固定連接。本發明的優點在於結構新穎，可實現輸出流量大、承載能力強，可實現更大的壓力輸出，同時具有良好的可控性和輸出穩定。
文檔編號F04B43/04GK101922442SQ201010118038
公開日2010年12月22日 申請日期2010年3月5日 優先權日2010年3月5日
發明者劉建芳, 劉爽, 孫威, 楊志剛, 範尊強 申請人:吉林大學