專利名稱：基于碟型傳感器閥的壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微流體傳輸控制領(lǐng)域應(yīng)用的壓電泵，具體涉及ー種基于碟型傳感器閥的壓電泵。
背景技術(shù)：
壓電泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、反應(yīng)迅速、無電磁干擾、易于操作、流量及壓カ可控性好等諸多優(yōu)勢，在醫(yī)療、化學(xué)分析、汽車發(fā)動機及燃料電池的燃料供給、微機電液系統(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)的壓電泵。雖然所提出的壓電泵結(jié)構(gòu)形式和性能差異較大，但都是利用壓電振子在電場作用下產(chǎn)生的彎曲或伸縮變形實現(xiàn)流體驅(qū)動的。因壓電泵每個工作循環(huán)輸出的流體即為壓電振子變形所引起的泵腔容積變化量，故可實現(xiàn)流量及壓カ的精確控制，尤其適用于藥品控釋等方面。然而，在實際工作中，因壓電泵輸出流量及壓カ受工作條件影響較大，除驅(qū)動電壓、頻率外，流體粘度、溫度以及輸出壓カ等對其實際輸出流量也都有較大影響。因此，單純地采用調(diào)節(jié)驅(qū)動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カ控制精確較高的場合仍需采用流量及壓カ測量儀器進行監(jiān)測，不僅増加了使用成本，也増加了系統(tǒng)體積、重量及復(fù)雜程度，嚴(yán)重地阻礙了壓電泵在微機電系統(tǒng)及便攜產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用。為提高壓電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，人們曾提出了多種結(jié)構(gòu)的自帶傳感器壓電泵，無需其它壓カ及流量測量儀器即可實現(xiàn)輸出流量及壓カ的自動測量，如中國專利201110173933. 7,201110181209. 9及201110181208. 4等所提出的直接利用壓電驅(qū)動器變形后所產(chǎn)生的電壓表征輸出性能的壓電泵，中國專利201220276952. 2等所提出的利用置于泵腔內(nèi)壓カ傳感器的輸出電壓表征輸出性能的壓電泵等。上述現(xiàn)有的自測量壓電泵所采用的測量方式屬于間接測量，在某些特殊的工作條件下其測量精度會下降、甚至測量結(jié)構(gòu)完全無效，如當(dāng)輸送氣體、含氣量較大的液體、或所輸送的水基液體因溫度増加而嚴(yán)重氣化時，泵腔內(nèi)因氣體含量増加而使壓力降低、甚至不能使出口閥開啟，此時雖然壓電驅(qū)動器變形較大且有較高的傳感電壓輸出，但泵的輸出流量可能很小或根本無流體輸出；同理，當(dāng)進出ロ閥自身失效、或不能正常開啟與關(guān)閉吋，同樣會導(dǎo)致壓電泵的測量精度降低、甚至無效?？梢?，現(xiàn)有的自測量壓電泵在測量精度的準(zhǔn)確性和可靠性方面還存在一定的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有自測量壓電泵在測量精度的準(zhǔn)確性及可靠性方面的不足，本發(fā)明提出一種基于閥片開度檢測實現(xiàn)輸出流量及壓カ測量的壓電泵，簡稱ー種基于碟型傳感器閥的壓電泵。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是泵蓋和閥蓋分別通過螺釘安裝在泵體的兩側(cè)；在所述泵蓋和泵體之間通過密封圈壓接有壓電驅(qū)動器，在所述閥蓋和泵體之間粘接有進ロ閥和出ロ閥；所述壓電驅(qū)動器由壓電薄膜和基板粘接而成；進ロ閥和出口閥都由環(huán)形壓電薄膜和基板粘接而成，所述進、出ロ閥的基板都開有通孔；所述壓電驅(qū)動器、泵體、出ロ閥及進ロ閥共同構(gòu)成泵腔；所述進ロ閥、出口閥及壓電驅(qū)動器分別通過導(dǎo)線組一、導(dǎo)線組ニ及導(dǎo)線組三與電控單元相連。當(dāng)所述電控單元開啟并進入穩(wěn)態(tài)工作后、且驅(qū)動電壓由-Vtl向Vtl增加時，壓電驅(qū)動器向泵腔的外側(cè)彎曲變形，致使泵腔的容積增加、進ロ閥開啟、出口閥關(guān)閉，流體由進ロ閥進入泵腔，此為吸入過程；當(dāng)電控單元的輸出電壓換向后，即驅(qū)動電壓由Vtl向-Vtl減小時，壓電驅(qū)動器向泵腔的內(nèi)側(cè)彎曲變形，致使泵腔容積減小、進ロ閥關(guān)閉、出口閥開啟，流體經(jīng)出ロ閥從泵腔排出，此為排出過程。在上述實施例壓電泵的吸入過程與排出過程中，都伴隨著進ロ閥和出口閥的交替開啟與關(guān)閉、并有電壓信號生成，因此進ロ閥和出口閥還具有傳感器的功能；因進ロ閥及出ロ閥所產(chǎn)生的電壓值、以及壓電泵的輸出流量和壓カ均與閥的開度成正比，故壓電泵的輸出壓カP和流量Q均為出口閥的輸出電壓Vg,。及進ロ閥的輸出電壓Vg, r的函數(shù)，可采用出ロ閥的輸出電壓Vg,。或進ロ閥的輸出電壓表征壓電泵輸出壓カ和流量，即有壓カ為P=kl |Vg|、流量為Q = k2|Vg|，其中kl、k2分別為壓電泵輸出壓カ及流量的標(biāo)定系數(shù)，Vg為出口閥的輸出電壓Vg,。或進ロ閥的輸出電壓Vg,パ本發(fā)明的特色及優(yōu)勢在于利用具有傳感功能的單向閥直接測量泵的輸出壓力和流量、無需額外的傳感器，故結(jié)構(gòu)簡單、測量精度的準(zhǔn)確度及可靠度較高，且適于液體、氣體以及氣液混合物等不同介質(zhì)的泵送過程中的實時監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖 2是本發(fā)明一個較佳實施例的吸程結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明ー個較佳實施例的排程結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明ー個較佳實施例中壓電泵輸入電壓波形；圖5是本發(fā)明一個較佳實施例中進ロ閥的輸出電壓波形；圖6是本發(fā)明一個較佳實施例中出口閥的輸出電壓波形；
具體實施例方式泵蓋2和閥蓋7分別通過螺釘安裝在泵體4的兩側(cè)；在所述泵蓋2和泵體4之間通過密封圈3壓接有壓電驅(qū)動器I，在所述閥蓋7和泵體4之間粘接有進ロ閥8和出口閥5 ;所述壓電驅(qū)動器I由壓電薄膜1-1和基板1-2粘接而成；進ロ閥8由環(huán)形壓電薄膜8-1和基板8-2粘接而成、出ロ閥5由環(huán)形壓電薄膜5-1和基板5-2粘接而成，所述基板8-2和5-2都開有通孔；所述壓電驅(qū)動器1、泵體4、出口閥5及進ロ閥8共同構(gòu)成泵腔6 ;所述進ロ閥8、出口閥5及壓電驅(qū)動器I分別通過導(dǎo)線組一 9、導(dǎo)線組ニ 12及導(dǎo)線組三11與電控單元10相連。當(dāng)所述電控単元10開啟并進入穩(wěn)態(tài)工作后、且驅(qū)動電壓由-V。向V。增加時，壓電驅(qū)動器I向泵腔6的外側(cè)彎曲變形，致使所述泵腔6的容積增加、進ロ閥8開啟、出口閥5關(guān)閉，流體由進ロ閥8進入泵腔6，此為吸入過程；
當(dāng)電控單元10的輸出電壓換向后，即驅(qū)動電壓由Vtl向-Vtl減小時，壓電驅(qū)動器I向泵腔6的內(nèi)側(cè)彎曲變形，致使所述泵腔6的容積減小、進ロ閥8關(guān)閉、出口閥5開啟，流體經(jīng)出口閥5從泵腔6排出，此為排出過程。在上述實施例壓電泵的吸入過程與排出過程中，都伴隨著進ロ閥8和出口閥5的交替開啟與關(guān)閉、并有電壓信號生成，因此進ロ閥8和出ロ閥5還具有傳感器的功能；因進ロ閥8及出口閥5所產(chǎn)生的電壓值、以及壓電泵的輸出流量和壓カ均與閥的開度成正比，故壓電泵的輸出壓力P和流量Q均為出口閥5的輸出電壓Vg,。及進ロ閥8的輸出電壓Vg’r的函數(shù)，可采用出口閥5的輸出電壓Vg,?；蜻Mロ閥8的輸出電壓VgJ表征壓電泵輸出壓カ和流量，即有壓カ為P = 1^1^|、 流量為0 = k2 I Vg I，其中kl、k2分別為壓電泵輸出壓カ及流量的標(biāo)定系數(shù)，Vg為出口閥5的輸出電壓Vg,?；蜻Mロ閥8的輸出電壓Vg,パ
權(quán)利要求
1.基于碟型傳感器閥的壓電泵，其特征在于泵蓋和閥蓋分別通過螺釘安裝在泵體的兩側(cè)；在所述泵蓋和泵體之間通過密封圈壓接有壓電驅(qū)動器，在所述閥蓋和泵體之間粘接有進口閥和出口閥；所述壓電驅(qū)動器由壓電薄膜和基板粘接而成；進口閥和出口閥都由環(huán)形壓電薄膜和基板粘接而成，所述進、出口閥基板都開有通孔；所述壓電驅(qū)動器、泵體、出口閥及進口閥共同構(gòu)成泵腔；所述進口閥、出口閥及壓電驅(qū)動器分別通過導(dǎo)線組一、導(dǎo)線組二及導(dǎo)線組三與電控單元相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于碟型傳感器閥的壓電泵，屬于微流體傳輸與控制技術(shù)領(lǐng)域。泵蓋和閥蓋分別通過螺釘安裝在泵體的兩側(cè)；在所述泵蓋和泵體之間通過密封圈壓接有壓電驅(qū)動器，在所述閥蓋和泵體之間粘接有進口閥和出口閥；所述壓電驅(qū)動器由壓電薄膜和基板粘接而成；進口閥和出口閥都由環(huán)形壓電薄膜和基板粘接而成，所述進、出口閥基板都開有通孔。所述壓電驅(qū)動器、泵體、出口閥及進口閥共同構(gòu)成泵腔；所述進口閥、出口閥及壓電驅(qū)動器分別通過導(dǎo)線組與電控單元相連。特色與優(yōu)勢利用具有傳感功能的單向閥直接測量壓電泵的輸出壓力和流量，故結(jié)構(gòu)簡單、測量精度的準(zhǔn)確度及可靠度較高，且適于液體、氣體以及氣液混合物等不同介質(zhì)的泵送過程中的實時監(jiān)測。
文檔編號F04B43/04GK103032297SQ20121055129
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者張忠華, 闞君武, 王淑云, 馬澤輝, 程光明 申請人:浙江師范大學(xué)