專利名稱：一種自適應主動閥壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓電泵，尤其涉及一種主動閥壓電泵。
二背景技術(shù)：
有閥壓電泵如果按閥體是否有外驅(qū)動源來驅(qū)動分類的話，可分為主動閥壓電泵 和被動閥壓電泵兩種。主動閥壓電泵就是閥體的開閉是由外驅(qū)動源來驅(qū)動，而被動閥壓電 泵是由泵工作時泵腔內(nèi)流體壓力的周期性變化來驅(qū)動閥體的開閉，被動閥壓電泵閥體的開 閉有滯后性，所以影響了泵效率的提高，而主動閥壓電泵雖消除了閥體的滯后性，卻額外增 加了閥體的驅(qū)動部分，使結(jié)構(gòu)復雜、控制難度大，如果閥體開閉和泵的工作頻率步調(diào)差太多 反而會起到反作用，嚴重制約著主動閥壓電泵的發(fā)展，而被動閥雖存在閥體的滯后性，但因 結(jié)構(gòu)簡單且易于控制，所以發(fā)展較快，目前被動閥壓電泵是研究和應用的主流。圖1所示為一傳統(tǒng)壓電式主動閥壓電泵示意圖。在圖1中上泵蓋11、壓電振子 12、密封橡圈13、泵中層14、下泵蓋15和緊固螺栓16。一個大壓電振子作為壓電泵的動力 源部件固定在下泵蓋上，兩個小壓電振子和密封橡圈構(gòu)成兩個主動閥。對壓電振子施加交 變電壓，壓電陶瓷會產(chǎn)生交替伸長與收縮變形，壓電振子表現(xiàn)為軸向振動，大壓電振子軸向 振動使泵腔容積周期變化進行吸水或排水，兩個小壓電振子的振動來控制兩個主動閥的開 閉。當壓電泵處于吸程時，泵的容積變大，入口閥壓電振子向上振動打開，出口閥壓電振子 向下振動關(guān)閉，流體經(jīng)入口閥吸入泵腔；當進入排程時，泵腔的容積變小，入口閥壓電振子 向下振動關(guān)閉，出口閥壓電振子向上振動打開，流體經(jīng)出口閥排出泵外，從而實現(xiàn)流體的單 向流動，隨著泵腔容積按周期反復變化，實現(xiàn)泵的作用，但只有三個壓電振子步調(diào)一致，配 合協(xié)調(diào)才能使泵有較高的效率。目前主動閥動力源還有氣動式、熱動式，電磁驅(qū)動式、靜電驅(qū)動式等，雖然各種驅(qū) 動方式都有自身的優(yōu)點，但一個共同的缺點就是加工、安裝困難，結(jié)構(gòu)復雜，控制繁瑣，使 泵的效率難以得到提高，而且壽命短，工作不穩(wěn)定，不利于壓電泵的小型化以及可靠性的提 高，這對主動閥壓電泵的推廣應用帶來困難。
三、發(fā)明內(nèi)容1、技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種免于控制的自適應主動閥 壓電泵，克服了傳統(tǒng)主動閥壓電泵的缺點，提高了壓電泵工作的穩(wěn)定性，簡化了壓電泵的結(jié) 構(gòu)，使壓電泵更易于小型化。2、技術(shù)方案為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型的自適應主動閥壓電泵包括 上泵蓋、下泵蓋和置于上泵蓋、下泵蓋之間的泵中層，上泵蓋和下泵蓋通過緊固螺栓連接， 上泵蓋與泵中層之間形成上泵腔，下泵蓋與泵中層之間形成下泵腔，泵中層包括第一泵中 層和第二泵中層，壓電振子置于第一泵中層和第二泵中層之間；壓電振子設(shè)有由第一閥體 和第二閥體組成的閥體，其中，第二閥體與下泵蓋上的入口形成入口閥，第一閥體與上泵蓋 上的出口形成出口閥。[0007]本技術(shù)方案的壓電振子包括一黃銅基體，黃銅基體上下兩面各貼設(shè)有第一、第二 壓電陶瓷片；第一閥體的一端貼設(shè)在第一壓電陶瓷片上，第二閥體的一端貼設(shè)在第二壓電 陶瓷片上，壓電振子與第一、第二閥體呈一整體，一般地，閥體的材料為橡膠材質(zhì)。為了實現(xiàn)本技術(shù)方案的泵的工作效果，壓電振子在泵腔內(nèi)不僅需要產(chǎn)生位移，同 時需要也使泵腔內(nèi)的流體流動方向單一，因此，本技術(shù)方案的閥體采用了獨特設(shè)計，即第一 閥體的凸緣置于上泵蓋的出口內(nèi)；第二閥體的凸緣置于下泵蓋的入口內(nèi)。入口容納第二閥 體的部分為一第一錐形孔，并且該第一錐形孔朝向下泵腔的開口部分的直徑大于入口的直 徑；出口容納第一閥體的部分為一第二錐形孔，并且該第二錐形孔朝向上泵腔的開口部分 的直徑小于出口的直徑。上述閥體的頂端的形狀一般采用弧形的形狀，即第一閥體的頂端 向著壓電振子的方向凹下，第一閥體的凸緣朝向壓電振子的部分也采用弧形結(jié)構(gòu)；第二閥 體的頂端向著壓電振子相反的方向呈突出的弧形，其凸緣也采用弧形結(jié)構(gòu)，以使泵內(nèi)的流 體流動較為順暢，上述的閥體同樣也可以采用其他的形狀。為了使流體在泵下腔和泵上腔之間通暢流動，第一泵中層和第二泵中層上各設(shè)有 一組供流體流通的孔；由于一般泵的截面呈圓周狀，所述的孔是均勻地分布在泵中層的圓 周上。在工作時，需要在第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片上各引出一個電極，黃銅基 體接地，為了便于表述，假設(shè)弓丨出的電極為A、B兩個電極，對A和B兩個電極分別施加正弦 交流電，使A、B兩相電壓相位相差180°，即對壓電振子施加交變電壓，壓電振子在逆壓電 效應下在平衡位置兩側(cè)產(chǎn)生軸向振動，軸向振動位移引起上下兩個泵腔容積發(fā)生變化。把 泵的一個工作周期分為兩個階段從下死點(壓電振子向下遠離平衡位置的最大位移)經(jīng) 平衡位置到達上死點(壓電振子向上遠離平衡位置的最大位移)為泵上腔的排程階段且同 時為泵下腔的吸程階段，所述的平衡位置是指A、B兩個電極未通電時，壓電振子所處的位 置；從上死點經(jīng)平衡位置到達下死點為流體從泵下腔向泵上腔轉(zhuǎn)移的階段。在第一階段中 壓電振子向上振動，泵上腔容積變小，泵下腔容積變大，在某點處入口閥和出口閥均打開， 泵上腔內(nèi)的液體經(jīng)出口閥排出，而泵外流體經(jīng)入口閥吸入泵下腔；第二階段中壓電振子從 上向下運動，泵上腔容積變大，泵下腔容積變小，在某點處入口閥和出口閥均關(guān)閉，泵下腔 中的流體流入泵上腔，實現(xiàn)了流體在兩個泵腔中的轉(zhuǎn)移。在一個周期中泵中流體實現(xiàn)了單 向流動，每個工作周期都會有一個凈流量，這樣反復的進入兩個階段，也就實現(xiàn)了流體的單 方向流動，起到泵的作用。3、有益效果本實用新型的自適應主動閥壓電泵具有以下優(yōu)點(1)壓電振子和閥有機的粘 合，使閥體開閉和泵的工作步調(diào)一致，省去了主動閥的控制部分，簡化了結(jié)構(gòu)，有利于泵的 微型化；(2)壓電振子完全處于流體中，使振子受力均勻，有利于壓電振子散熱，且可以降 低壓電振子振動產(chǎn)生的噪聲；(3)整個壓電泵采用軸向入流、軸向出流，可以做成管接頭 泵，可以用多個壓電泵逐級加壓，用在需要輸出壓力較大或是輸出管路較長需要加壓的管 路；(4)整個泵零件較少、加工安裝容易、密封性好、成本低，易于實現(xiàn)微型化、產(chǎn)業(yè)化。
四
圖1是現(xiàn)有的一種主動閥壓電泵示意圖；[0014]圖2是本實用新型的自適應主動閥壓電泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的自適應主動閥壓電泵的壓電振子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的自適應主動閥壓電泵的泵中層示意圖。
五具體實施方式
如圖2所示，本實施例的自適應主動閥壓電泵，包括上泵蓋3、下泵蓋5和置于上泵 蓋3、下泵蓋5之間的泵中層4，上泵蓋3和下泵蓋5通過緊固螺栓6連接，上泵蓋3與泵中 層4之間形成上泵腔，下泵蓋5與泵中層4之間形成下泵腔，泵腔內(nèi)容納流體；泵中層4包 括第一泵中層41和第二泵中層42，壓電振子1置于第一泵中層41和第二泵中層42之間， 即壓電振子1的邊緣被第一泵中層41和第二泵中層42夾緊固定；壓電振子1設(shè)有由第一 閥體21和第二閥體22組成的閥體2，其中，第二閥體22與下泵蓋5上的入口 32形成入口 閥，第一閥體21與上泵蓋3上的出口 31形成出口閥。第一閥體21的凸緣211置于上泵蓋 3的出口 31內(nèi)；第二閥體22的凸緣221置于下泵蓋5的入口 32內(nèi)。本實施中的閥體采用 橡膠材質(zhì)。如圖3所示，壓電振子1包括一黃銅基體101，黃銅基體101上下兩面各貼設(shè)有第 一壓電陶瓷片102、第二壓電陶瓷片103;第一閥體21的一端貼設(shè)在第一壓電陶瓷片102 上，第二閥體22的一端貼設(shè)在第二壓電陶瓷片103上。第一閥體21、第二閥體22上分別引 出電極外接電源，中間的黃銅基體101接地。如圖2所示，入口 32容納第二閥體22的部分為一第一錐形孔321，并且該第一錐 形孔321朝向下泵腔的開口部分的直徑大于入口 32的直徑；出口 31容納第一閥體21的部 分為一第二錐形孔311，并且該第二錐形孔311朝向上泵腔的開口部分的直徑小于出口 31 的直徑。如圖4所示，第一泵中層41和第二泵中層42上各設(shè)有一組供流體流通的孔，本實 施例的泵剖面為圓形，所述的孔各為6個，均勻地分布在圓周上。
權(quán)利要求一種自適應主動閥壓電泵，包括上泵蓋(3)、下泵蓋(5)和置于上泵蓋(3)、下泵蓋(5)之間的泵中層(4)，上泵蓋(3)和下泵蓋(5)通過緊固螺栓(6)連接，上泵蓋(3)與泵中層(4)之間形成上泵腔，下泵蓋(5)與泵中層(4)之間形成下泵腔，其特征在于，泵中層(4)包括第一泵中層(41)和第二泵中層(42)，壓電振子(1)置于第一泵中層(41)和第二泵中層(42)之間；壓電振子(1)設(shè)有由第一閥體(21)和第二閥體(22)組成的閥體(2)，其中，第二閥體(22)與下泵蓋(5)上的入口(32)形成入口閥，第一閥體(21)與上泵蓋(3)上的出口(31)形成出口閥。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，壓電振子(1)包括一黃銅 基體(101)，黃銅基體(101)上下兩面各貼設(shè)有第一、第二壓電陶瓷片(102、103)；第一閥體(21)的一端貼設(shè)在第一壓電陶瓷片(102)上，第二閥體(22)的一端貼設(shè)在第二壓電陶瓷片 (103)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，第一閥體(21)的凸緣 (211)置于上泵蓋(3)的出口(31)內(nèi)；第二閥體(22)的凸緣(221)置于下泵蓋(5)的入 口 (32)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，入口(32)容納第二閥體(22)的部分為一第一錐形孔(321)，并且該第一錐形孔(321)朝向下泵腔的開口部分的直 徑大于入口(32)的直徑；出口(31)容納第一閥體(21)的部分為一第二錐形孔(311)，并 且該第二錐形孔(311)朝向上泵腔的開口部分的直徑小于出口(31)的直徑。
5.如權(quán)利要求1所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，第一泵中層(41)和第二泵 中層(42)上各設(shè)有一組供流體流通的孔。
6.如權(quán)利要求1所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，其橫截面呈圓形。
7.如權(quán)利要求1所述的自適應主動閥壓電泵，其特征在于，所述的閥體(2)為橡膠閥體。
專利摘要本實用新型提供了一種自適應主動閥壓電泵，其包括上泵蓋、下泵蓋和置于上泵蓋、下泵蓋之間的泵中層，上泵蓋和下泵蓋通過緊固螺栓連接，上泵蓋與泵中層之間形成上泵腔，下泵蓋與泵中層之間形成下泵腔，壓電振子置于泵中層之間；壓電振子設(shè)有由第一閥體和第二閥體組成的閥體，其中，第二閥體與下泵蓋上的入口形成入口閥，第一閥體與上泵蓋上的出口形成出口閥。本實用新型將壓電振子和閥有機結(jié)合，有利于微型化；壓電振子完全處于流體中，有利于散熱和降低噪聲；整個壓電泵采用軸向入流、軸向出流，可以做成管接頭泵；整個泵零件較少、加工安裝容易、密封性好、成本低，易于微型化便于生產(chǎn)。
文檔編號F04B43/04GK201723421SQ20102020068
公開日2011年1月26日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者張建輝, 胡笑奇, 郭宗信, 黃毅 申請人:南京航空航天大學