專利名稱：一種閥-振子一體有閥壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥一振子一體有閥壓電泵，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。
技術(shù)背景用于液體輸送泵主要可分類為容積式泵與回轉(zhuǎn)式泵。目前，壓電泵大 多屬于容積式泵。壓電泵因其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高，無化學(xué)及電磁污染，故在醫(yī) 療、衛(wèi)生、保健等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)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(dòng)方向， 當(dāng)泵工作在吸程半周期時(shí)，吸入閥開啟，排出閥關(guān)閉；當(dāng)泵工作在排程半周 期時(shí)，吸入閥關(guān)閉，排出閥開啟。液體基本沒有回流，工作效率較高，但結(jié) 構(gòu)較無閥壓泵復(fù)雜，需要裝配兩只至少一只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l為一種典型的有閥壓 電泵。無閥壓電泵因?yàn)槭∪チ俗鲝?fù)雜的動(dòng)作閥體，使得壓電泵結(jié)構(gòu)更加簡單， 加工制作容易。無閥壓電泵的壓電振子的支撐大多是采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，由于其沒有閥門，依靠形狀特殊的泵腔或流管結(jié)構(gòu)在宏觀上控制液體單向流動(dòng)。圖2為典型的錐形 流管無閥壓電泵。它采用了一對倒置的錐形流管，由于液體從大端口流向小 端口時(shí)的流動(dòng)阻力與從小端口流向大端口的阻力不同，在泵周期性的吸程、 排程過程中產(chǎn)生流量差，從而在宏觀上表現(xiàn)為單向流動(dòng)。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。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，不需要在泵腔上裝配兩只至少一 只閥門的有閥壓電泵，以克服上述有閥壓電泵泵腔體積不易減小的缺陷，并 可大幅度提高泵流量的一種閥一振子一體有閥壓電泵。本發(fā)明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(lián)，其特征在于壓電振子8自身帶有閥門3，能夠依靠泵腔內(nèi)外的 壓力變化而開啟和關(guān)閉；兩個(gè)這樣的壓電振子8沿流體流向同向安裝于泵的 吸入口與排出口上；壓電振子8的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由中間帶通孔的金屬片1，環(huán)形壓電陶瓷片2和閥門3如圖5所示組合而成；環(huán)形壓電陶瓷片2與金屬片l同軸粘接；閥門3為一片板材沖裁出切口而制成，切口不連通，它將閥 門3分為運(yùn)動(dòng)和靜止兩部分，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部分封閉住金屬片1中間的通孔，它 能根據(jù)通過孔而作用在其上的壓力大小和方向而開啟或關(guān)閉。從而形成閥門。 這兩部分在切口兩端相聯(lián)接，聯(lián)接部分剛度很低，以保證閥門運(yùn)動(dòng)部分在壓 力作用下能夠順利開啟和關(guān)閉。閥門3同軸安裝在金屬片1與環(huán)形壓電陶瓷片2相對的另一側(cè)，如果環(huán) 形壓電陶瓷片2中部的孔足夠大，閥門3也可以與環(huán)形壓電陶瓷片2同側(cè)安 裝，安裝在環(huán)形壓電陶瓷片2的孔中。這時(shí)，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(jié)構(gòu)，如圖6所示，孔板金屬片9與制成環(huán) 形的環(huán)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(huán) 形閥門IO為在一環(huán)形的板材上用沖裁的方式?jīng)_出若干個(gè)切口，切口將閥門分 為運(yùn)動(dòng)部分和靜止部分。切口包容的部分為運(yùn)動(dòng)部分，其余為靜止部分。靜 止部分與孔板金屬片9粘接，運(yùn)動(dòng)部分封閉住孔板金屬片9上的孔，它能根 據(jù)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(guān)閉，從而形成閥 門。圓形壓電振子ll裝配在環(huán)形閥門IO的環(huán)內(nèi)?？装褰饘倨?，環(huán)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(gè)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(fù)翹曲變形。在吸程 半周期中，由于兩個(gè)壓電振子上的電壓相反，左側(cè)壓電振子向左側(cè)變形，右 側(cè)壓電振子向右側(cè)變形，泵腔的容積增大，泵腔內(nèi)部壓力降低，當(dāng)內(nèi)部壓力 低于外部壓力時(shí)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，右側(cè)壓電振子上的閥門打開，而左 側(cè)壓電振子上的閥門關(guān)閉，隨著腔內(nèi)壓力的降低和右側(cè)閥門的開啟，外部液 體從泵的右側(cè)流入泵腔；隨著交流電壓的變化，兩個(gè)壓電振子開始向相反方 向變形，泵進(jìn)入了排程半周期，如圖9所示，在排程中，左側(cè)壓電振子向右 側(cè)變形，右側(cè)壓電振子向左側(cè)變形，泵腔的容積變小，腔內(nèi)的壓力增高，當(dāng) 內(nèi)部壓力高于外部壓力時(shí)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，左側(cè)壓電振子上的閥門打 開，而右側(cè)壓電振子上的閥門關(guān)閉，隨著泵腔內(nèi)壓力的增高和左側(cè)閥門的開啟，泵腔內(nèi)的液體從泵腔內(nèi)向泵的左側(cè)流出；在交流電壓的作用下，以上吸 程和排程交替出現(xiàn)，泵將液體從泵的右側(cè)輸送到了泵的左側(cè)。本發(fā)明中使用了新型壓電振子，使有閥壓電泵既省卻了傳統(tǒng)壓電泵中泵 體上必須安裝的兩個(gè)閥門，又在相同體積的泵腔中安裝了兩個(gè)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(shí)際應(yīng)用前景。


圖l 有閥壓電泵示意圖； 圖2 錐形流管無閥壓電泵示意圖； 圖3 本發(fā)明一種閥一振子一體有閥壓電泵結(jié)構(gòu)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(huán)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(jié)構(gòu)主視圖；圖6(b)壓電振子8另一種結(jié)構(gòu) 左視圖；圖7(a)環(huán)形閥門10;圖7(b)孔板金屬片9;圖8 本發(fā)明一種閥一振子一體有閥壓電泵吸程工作原理圖；圖9本發(fā)明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(huán)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(huán)形閥門，11、圓形壓電振子。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
參見圖3~5，兩個(gè)泵蓋5通過密封墊圈7和六個(gè)螺 栓4將壓電振子8固定在泵體6中，壓電振子8中的環(huán)形金屬片1為O.lmm 厚，外徑30mm，內(nèi)徑4mm的黃銅片，環(huán)形壓電陶瓷片2外徑20mm，內(nèi)徑 5mm;閥門3為0.2mm的橡膠片制成。本實(shí)施中兩壓電振子接入相位相反的220V， 50Hz交流電壓，驅(qū)動(dòng)壓電泵 的工作。泵的流量達(dá)到650mL/min。
權(quán)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(lián)，其特征在于兩個(gè)壓電振子(8)沿流體流向同向安裝于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(huán)形壓電陶瓷片(2)和閥門(3)組合而成；環(huán)形壓電陶瓷片(2)與金屬片(1)同軸粘接，閥門(3)為一片板材沖裁出不連通的切口而制成，切口將閥門(3)分為運(yùn)動(dòng)和靜止兩部分，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(huán)形壓電陶瓷片(2)相對的另一側(cè)；或者閥門(3)與環(huán)形壓電陶瓷片(2)同側(cè)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(huán)形閥門(10)、圓形壓電振子(11)同軸裝配；環(huán)形閥門(10)為在一環(huán)形的板材上用沖裁的方式?jīng)_裁出若干個(gè)不連通的切口，切口將閥門分為運(yùn)動(dòng)部分和靜止部分，切口包容的部分為運(yùn)動(dòng)部分，其余為靜止部分；靜止部分與孔板金屬片(9)粘接，運(yùn)動(dòng)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(huán)形閥門(10)的運(yùn)動(dòng)部分覆蓋住孔板金屬片(9)的孔；圓形壓電振子(11)裝配在環(huán)形閥門(10)的環(huán)內(nèi)。
全文摘要
一種閥-振子一體有閥壓電泵屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。有閥壓電泵工作效率較無閥壓電泵高，但結(jié)構(gòu)較無閥壓泵復(fù)雜，需要在泵腔上有足夠的空間以裝配兩只至少一只控制液體流向的閥門。本發(fā)明特征在于兩個(gè)壓電振子(8)沿流體流向同向安裝于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(huán)形壓電陶瓷片和閥門組合而成；環(huán)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(huán)形壓電陶瓷片相對的另一側(cè)；或者閥門與環(huán)形壓電陶瓷片同側(cè)安裝，閥門安裝在壓電陶瓷片的孔中。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可大幅度縮小泵腔體積，提高泵流量。
文檔編號H01L41/08GK101328879SQ20081011245
公開日2008年12月24日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)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(lián)合大學(xué)