專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有閥壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型有閥壓電泵，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
壓電泵因其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高，無(wú)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(wú)將壓電泵分為有閥壓電泵和無(wú)閥壓電泵。
無(wú)閥壓電泵因沒(méi)有作復(fù)雜的動(dòng)作閥體，使得壓電泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工制作和小型、微型化。由于其沒(méi)有閥門(mén)，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)。典型無(wú)閥壓電泵是錐形流管無(wú)閥壓電泵，如圖1所示。它采用了一對(duì)至少一只倒置的錐形流管，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(guò)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(wú)閥壓泵的工作原理可知，其工作效率較有閥壓電泵低得多。
有閥壓電泵依靠閥門(mén)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(kāi)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(kāi)啟。液體基本沒(méi)有回流，工作效率較高，但結(jié)構(gòu)較無(wú)閥壓泵復(fù)雜，需要在泵體上裝配兩個(gè)控制液體流向的閥門(mén)，目前，裝配在壓電泵中的這兩個(gè)閥門(mén)絕大多數(shù)都是隨動(dòng)的，當(dāng)泵腔內(nèi)的壓力低于外界壓力時(shí)，在外界壓力作用下，吸入閥打開(kāi)，而排出閥則在外界壓力下關(guān)閉，泵進(jìn)入吸程半周期；當(dāng)泵腔內(nèi)壓力高于外界壓力時(shí)，吸入閥在泵腔壓力的作用下關(guān)閉，而排出閥則在泵腔壓力的作用下開(kāi)啟。有閥壓電泵通常依靠提高泵的工作頻率來(lái)提高泵的流量，但受泵閥運(yùn)動(dòng)部件慣性的限制，泵的工作頻率不可能提得很高，因此，泵的工作能力受到了限制。圖2為一種典型的有閥壓電泵。為提高泵閥的響應(yīng)頻率，目前，已有靜電激勵(lì)閥、磁激勵(lì)閥等結(jié)構(gòu)。但這些閥仍需要泵腔為其提供空間及安裝位置，使泵的結(jié)構(gòu)不能進(jìn)一步減小。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要在泵腔上裝配閥門(mén)的主動(dòng)閥壓電泵，以克服上述無(wú)閥壓電泵效率低和有閥壓電泵泵閥滯后、壓電振子頻率不可能提得很高、泵腔及泵體不易減小的缺陷，并可大幅度提高泵流量的有閥壓電泵。
本發(fā)明提供了一種有閥壓電泵，如圖3所示，壓電振子8由于自身帶有主動(dòng)閥門(mén)11，閥門(mén)能夠在控制電壓的作用下，按照吸程與排程的節(jié)拍開(kāi)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，由孔板金屬片1，環(huán)形壓電陶瓷片2和主動(dòng)閥門(mén)11組合而成；孔板金屬片1和環(huán)形壓電陶瓷片I2如圖5a和圖5b所示，孔板金屬片1中部分部的孔的形狀與個(gè)數(shù)可根據(jù)情況不同而不同；環(huán)形壓電陶瓷片2與孔板金屬片1同軸粘接；主動(dòng)閥門(mén)11為金屬片3與一壓電陶瓷片5粘接而成，如圖6所示，金屬片3上可沖裁出槽，制成輻射狀，同時(shí)，壓電陶瓷片5也制成輻射狀；金屬片3同軸安裝在孔板金屬片1上與環(huán)形壓電陶瓷片2相對(duì)的另一側(cè)，輻射狀的金屬片3與孔板金屬片1在中心處聯(lián)接，聯(lián)接的部分為靜止部分，其余部分為運(yùn)動(dòng)部分，運(yùn)動(dòng)部分蓋住孔板金屬片1上的孔。
主動(dòng)閥11制成輻射狀是為了降低剛度，增大閥的開(kāi)啟量，減小液體流動(dòng)阻力；如果不過(guò)多考慮減小液體流動(dòng)阻力，主動(dòng)閥11也可采用另一種比較簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)，如圖7所示，由一環(huán)形金屬片12與一環(huán)形壓電陶瓷片II13粘接而成。
圖8為該泵的吸程工作原理圖。對(duì)泵中的兩個(gè)壓電振子施加相位相反的交流電壓，左右兩個(gè)壓電振子上的主動(dòng)閥也同時(shí)被施加交流電壓，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，與此同時(shí)，對(duì)左側(cè)壓電振子上主動(dòng)閥施加與左側(cè)壓電振子相位相反的電壓，使其翹曲方向與左側(cè)壓電振子相反；對(duì)右側(cè)壓電振子上的主動(dòng)閥施加與右側(cè)壓電振子相位相同的電壓，使之與右側(cè)壓電振子的翹曲方向相同。則左側(cè)壓電振子上的主動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)，右側(cè)壓電振子上的主動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉。隨著泵腔容積增大和腔內(nèi)壓力的降低，腔外的液體從左側(cè)開(kāi)啟的閥門(mén)中進(jìn)入泵腔。圖9所示為泵的排程半周期，在電壓的作用下左側(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，此時(shí)，對(duì)左側(cè)壓電振子上的主動(dòng)閥門(mén)施加與壓電振子相位相同的電壓，使得左側(cè)的閥門(mén)產(chǎn)生與左側(cè)壓電振子方向相同的變形，而右側(cè)閥門(mén)施加與壓電振子相位相反的電壓，產(chǎn)生與右側(cè)壓電振子相反的變形，則左側(cè)閥門(mén)關(guān)閉，右側(cè)閥門(mén)開(kāi)啟，隨著泵腔體積的減少，液體被排出泵腔的右側(cè)。從而使液體產(chǎn)生單一方向流動(dòng)，在交流電作用下，以上過(guò)程反復(fù)交替出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了泵的效果。
本發(fā)明中開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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只閥門(mén)，使泵腔可以進(jìn)一步減小，又在相同體積的泵腔中使用了兩個(gè)壓電振子，工作效率大幅度提高，并且由于安裝在壓電振子上的主動(dòng)閥門(mén)能夠隨著壓電振子工作頻率的變化而變化，不再會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)泵閥中會(huì)出現(xiàn)的滯后現(xiàn)象，不再會(huì)出現(xiàn)因泵閥滯后而影響泵的工作效率的問(wèn)題，從而使該泵擁有更加廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。



圖1錐形流管無(wú)閥壓電泵示意圖。
圖2有閥壓電泵示意圖。
圖3本發(fā)明的有閥壓電泵結(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)孔板金屬片(1)；圖5(b)環(huán)形壓電陶瓷片I(2)。
圖6(a)主動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)；圖6(b)金屬片(3)；圖6(c)壓電陶瓷片(5)。
圖7(a)簡(jiǎn)潔形式的主動(dòng)閥門(mén)(11)；圖7(b)環(huán)形金屬片(12)；圖7(c)環(huán)形壓電陶瓷片II(13)。
圖8本發(fā)明的有閥壓電泵吸程工作原理圖。
圖9本發(fā)明的有閥壓電泵排程工作原理圖。
圖中1、孔板金屬片，2、環(huán)形壓電陶瓷片I，3，金屬片，4、鉚釘，5、壓電陶瓷片，6、泵體，7、密封墊圈，8、壓電振子，9、螺釘，10、泵蓋，11、主動(dòng)閥門(mén)，12、環(huán)形金屬片，13、環(huán)形壓電陶瓷片II。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖3～8，兩個(gè)泵蓋10通過(guò)密封墊圈和六個(gè)螺釘9將壓電振子8固定在泵體6中，壓電振子8中的孔板金屬片1為0.1mm厚，外徑30mm，的黃銅片，上有10個(gè)孔；環(huán)形壓電陶瓷片2外徑20mm，內(nèi)徑8mm；主動(dòng)閥門(mén)11采用以上所介紹的簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)，環(huán)形金屬片12外徑12mm。主動(dòng)閥門(mén)11通過(guò)鉚釘4與孔板金屬片1聯(lián)接。
本實(shí)施中兩壓電振子接入相位相反的220V交流電壓，主動(dòng)閥接220V電壓，該泵可在120Hz的頻率下工作，流量達(dá)1.5L/min。
權(quán)利要求
1.一種有閥壓電泵，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；所述壓電振子(8)的結(jié)構(gòu)，由中部帶孔的孔板金屬片(1)，環(huán)形壓電陶瓷片I(2)和主動(dòng)閥門(mén)(11)組合而成；
環(huán)形壓電陶瓷片I(2)與孔板金屬片(1)同軸粘接；主動(dòng)閥門(mén)(11)為輻射狀金屬片(3)與一輻射狀壓電陶瓷片(5)粘接而成；金屬片(3)同軸安裝在孔板金屬片(1)上與環(huán)形壓電陶瓷片I(2)相對(duì)的另一側(cè)，輻射狀的金屬片(3)與孔板金屬片(1)在中心處聯(lián)接，聯(lián)接的部分為靜止部分，其余部分為運(yùn)動(dòng)部分，運(yùn)動(dòng)部分蓋住孔板金屬片(1)上的孔；
或者主動(dòng)閥(11)由一環(huán)形金屬片(12)與一環(huán)形壓電陶瓷片II(13)粘接而成。
全文摘要
一種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高，但結(jié)構(gòu)較無(wú)閥壓泵復(fù)雜，且泵的工作頻率不可能提得很高。本發(fā)明特征兩個(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；所述壓電振子由中部帶孔的孔板金屬片，環(huán)形壓電陶瓷片和主動(dòng)閥門(mén)組合而成；環(huán)形壓電陶瓷片與孔板金屬片同軸粘接；主動(dòng)閥門(mén)為輻射狀金屬片與一輻射狀壓電陶瓷片粘接而成；金屬片同軸安裝在與孔板金屬片在中心處聯(lián)接，聯(lián)接的部分為靜止部分，其余部分為運(yùn)動(dòng)部分，運(yùn)動(dòng)部分蓋住孔板金屬片上的孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，服上述無(wú)閥壓電泵效率低和有閥壓電泵泵閥滯后、泵腔不易減小的缺陷，并可大幅度提高泵流量的有閥壓電泵。
文檔編號(hào)F04B53/00GK101285459SQ20081011245
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者夏齊霄, 張建輝, 紅 雷, 劉自萍, 舒小龍, 彭伯平, 付麗斌, 李立新 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)