專利名稱：一種新型自感知壓電隔膜泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微流體傳輸控制領(lǐng)域應(yīng)用的微小精密壓電泵，具體涉及一種新型自感知壓電隔膜泵。
背景技術(shù)：
壓電隔膜泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、反應(yīng)迅速、無電磁干擾、易于操作、流量及壓力可控性好等諸多優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療、化學(xué)分析、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及燃料電池的燃料供給、微機(jī)電液系統(tǒng)等方面都有廣泛的應(yīng)用前景，因此其研制開發(fā)備受世界各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。為滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求，人們提出了多種形式結(jié)構(gòu)的壓電隔膜泵。雖然所提出的壓電隔膜泵結(jié)構(gòu)形式和性能差異較大，但都是利用薄片型壓電振子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的彎曲變形實(shí)現(xiàn)流體驅(qū)動(dòng)的。因壓電隔膜泵的每個(gè)工作循環(huán)輸出的流體即為薄片型壓電振子變形所引起的泵腔的容積變化量，故可實(shí)現(xiàn)流量及壓力的精確控制，尤其適用于藥品控釋等方面。然而，·在實(shí)際工作中，由于壓電隔膜泵的輸出流量及壓力受工作條件影響較大，除驅(qū)動(dòng)電壓、頻率夕卜，流體粘度、溫度以及輸出壓力等變化也都會(huì)影響壓電泵的流量。因此，單純地采用調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓和頻率的方法尚無法獲得較高的輸出精度。在藥品控釋、化學(xué)分析以及燃料電池等要求流量及壓力控制精確較高的場(chǎng)合仍需采用流量及壓力測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這不僅增加了實(shí)用成本，也增加了系統(tǒng)的體積、重量及復(fù)雜程度，嚴(yán)重地阻礙了壓電隔膜泵在微機(jī)電系統(tǒng)及便攜類產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為提高壓電隔膜泵的輸出精度和可控性、降低成本、減小系統(tǒng)總體的體積和重量，本實(shí)用新型提出一種新型自感知壓電隔膜泵，無需其它壓力及流量測(cè)量?jī)x器。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是泵蓋與泵體通過螺釘連接，所述泵體上安裝有出口閥和進(jìn)口閥；壓電傳感器通過壓環(huán)壓在泵體上，壓電傳感器及壓環(huán)均與泵體粘接；壓電傳感器由金屬片和壓電片粘接而成；壓電驅(qū)動(dòng)器通過密封圈壓接在泵蓋和泵體之間，所述壓電驅(qū)動(dòng)器由金屬片和壓電片粘接而成；控制電源通過導(dǎo)線組一與壓電傳感器連接、通過導(dǎo)線組二與壓電驅(qū)動(dòng)器連接。當(dāng)所述控制電源開啟并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后、且驅(qū)動(dòng)電壓增加時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器向泵腔的外測(cè)彎曲變形，致使所述泵腔的容積增加、進(jìn)口閥開啟、出口閥關(guān)閉，流體由進(jìn)口閥進(jìn)入泵腔，此為吸入過程。在此過程中，壓電傳感器因受流體力作用而向泵腔內(nèi)測(cè)彎曲變形、輸出電壓降低。當(dāng)控制電源的輸出電壓換向后，驅(qū)動(dòng)電壓降低，壓電驅(qū)動(dòng)器向泵腔的內(nèi)測(cè)彎曲變形，致使所述泵腔的容積減小、進(jìn)口閥關(guān)閉、出口閥開啟，流體從出口閥排出泵腔，此為排出過程。在此過程中，壓電傳感器因受流體力作用而向泵腔外測(cè)彎曲變形、輸出電壓增加。在上述實(shí)施例壓電泵的排程與吸程過程中，壓電泵的瞬時(shí)輸出壓力、流量以及壓電傳感器的輸出電壓都是由壓電驅(qū)動(dòng)器的彎曲變形狀態(tài)所確定的。此外，當(dāng)壓電泵的驅(qū)動(dòng)頻率及電壓確定時(shí)，壓電泵輸出流量及輸出壓力與壓電傳感器所生成的電壓之間存在較好的線性關(guān)系，即有壓力為P = ki IvgI、流量為Q = k2|vg|，其中V k2分別為壓電泵輸出壓力及流量的標(biāo)定系數(shù)，Vg為壓電傳感器的輸出電壓。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于直接利用置于泵腔內(nèi)部的壓電傳感器檢測(cè)流體壓力信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成壓電泵的輸出壓力及流量信號(hào)，無需其它的壓力及流量測(cè)量?jī)x器即在線監(jiān)測(cè)壓電泵的輸出性能，易于獲得精確的輸出流量與壓力控制。

圖I是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的吸程結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的排程結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例壓電驅(qū)動(dòng)器施加的電壓波形圖；圖5是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例壓電傳感器輸出的電壓波形圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，泵蓋2與泵體4通過螺釘連接，所述泵體4上安裝有出口閥5和進(jìn)口閥10 ;壓電傳感器6通過壓環(huán)7壓在泵體4上，壓電傳感器6及壓環(huán)7均與泵體4粘接；壓電傳感器6由金屬片6-1和壓電片6-2粘接而成；壓電驅(qū)動(dòng)器I通過密封圈3壓接在泵蓋2和泵體4之間，所述壓電驅(qū)動(dòng)器I由金屬片1-1和壓電片1-2粘接而成；控制電源8通過導(dǎo)線組一 9與壓電傳感器6連接、通過導(dǎo)線組二 11與壓電驅(qū)動(dòng)器I連接。如圖2、圖4及圖5所示，當(dāng)所述控制電源8開啟并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后、且當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓由-Vtl向Vtl增加時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器I向泵腔的外測(cè)彎曲變形，致使所述泵腔的容積增加、進(jìn)口閥10開啟、出口閥5關(guān)閉，流體由進(jìn)口閥10進(jìn)入泵腔，此為吸入過程。在此過程中，壓電傳感器6因受流體力作用而向泵腔內(nèi)測(cè)彎曲變形、輸出電壓由Vg向-Vg減小。如圖3、圖4及圖5所示，當(dāng)控制電源8的輸出電壓換向后，驅(qū)動(dòng)電壓由Vtl向-Vc^小時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器I向泵腔的內(nèi)測(cè)彎曲變形，致使所述泵腔的容積減小、進(jìn)口閥10關(guān)閉、出口閥5開啟，流體從出口閥5排出泵腔，此為排出過程。在此過程中，壓電傳感器6因受流體力作用而向泵腔外測(cè)彎曲變形、輸出電壓由-Vg向Vg增加。在上述實(shí)施例壓電泵的排程與吸程過程中，壓電泵的瞬時(shí)輸出壓力P、流量Q以及壓電傳感器6的輸出電壓Vg都是由壓電驅(qū)動(dòng)器I的彎曲變形狀態(tài)所確定的。此外，當(dāng)壓電泵的驅(qū)動(dòng)頻率及電壓確定時(shí)，壓電泵輸出流量及輸出壓力與壓電傳感器所生成的電壓之間存在較好的線性關(guān)系，即有壓力為P = ki I Vg I、流量為Q = k21 Vg I，其中ki、k2分別為壓電泵輸出壓力及流量的標(biāo)定系數(shù)。
權(quán)利要求1. 一種新型自感知壓電隔膜泵，其特征在于泵蓋與泵體通過螺釘連接，所述泵體上安裝有出口閥和進(jìn)口閥；壓電傳感器通過壓環(huán)壓在泵體上，壓電傳感器及壓環(huán)均與泵體粘接；壓電傳感器由金屬片和壓電片粘接而成；壓電驅(qū)動(dòng)器通過密封圈壓接在泵蓋和泵體之間，所述壓電驅(qū)動(dòng)器由金屬片和壓電片粘接而成；控制電源通過導(dǎo)線組一與壓電傳感器連接、通過導(dǎo)線組二與壓電驅(qū)動(dòng)器連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型自感知壓電隔膜泵，屬于微流體傳輸控制領(lǐng)域。泵蓋與泵體通過螺釘連接，所述泵體上安裝有出口閥和進(jìn)口閥；壓電傳感器通過壓環(huán)壓在泵體上，壓電傳感器及壓環(huán)均與泵體粘接；壓電傳感器由金屬片和壓電片粘接而成；壓電驅(qū)動(dòng)器通過密封圈壓接在泵蓋和泵體之間，所述壓電驅(qū)動(dòng)器由金屬片和壓電片粘接而成；控制電源通過導(dǎo)線組一與壓電傳感器連接、通過導(dǎo)線組二與壓電驅(qū)動(dòng)器連接。優(yōu)勢(shì)利用置于泵腔內(nèi)部的壓電傳感器檢測(cè)泵的壓力及流量，可實(shí)現(xiàn)精確的輸出流量與壓力控制。
文檔編號(hào)F04B43/04GK202579119SQ20122027695
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者馬澤輝, 闞君武, 張忠華, 程光明, 陳宇航, 黃芳勝, 安智琪 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)