一種螺旋線形閥壓電泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種螺旋線形閥壓電泵，包括壓電振子（1）、泵蓋（2）、閥座（3）、螺釘（4）、泵座（6）、密封圈（7）、密封圈（8）、螺釘（9），所述泵座（6）頂部設(shè)有泵蓋（2），泵座（6）上端為閥座（3），閥座（3）與泵座（6）之間設(shè)有密封圈（7），閥座（3）與泵蓋（2）之間設(shè)有密封圈（8），閥座（3）頂部設(shè)有壓電振子（1），所述壓電振子（1）設(shè)于閥座（3）和泵蓋（2）之間，所述壓電振子（1）與泵蓋（2）、閥座（3）及泵座（6）之間通過螺釘（9）固定連接，在閥座（3）的進口和出口處通過螺釘（4）分別安裝有一對相互倒置的螺旋線形單向閥(5)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可以有效實現(xiàn)壓電泵的開啟和關(guān)閉。
【專利說明】
一種螺旋線形閥壓電泵
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及螺旋線形閥壓電栗，屬于流體機械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]栗是輸送流體或傳遞能量的機械。傳統(tǒng)意義上的栗一般是由電機驅(qū)動，無論在理論上、設(shè)計方法或制造技術(shù)上，已達到十分完善的程度。但受工作原理和結(jié)構(gòu)的限制，如需要附加驅(qū)動電機，則體積較大，受電磁干擾，不易控制微小流量，因而難以滿足當前航空航天器、機器人、汽車、醫(yī)療器械、生物基因工程、微型機械的應用需求。
[0003]壓電栗是一種新型流體驅(qū)動器。它不需要附加驅(qū)動電機，而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應使壓電振子產(chǎn)生變形，再由變形產(chǎn)生栗腔的容積變化實現(xiàn)流體輸出或者利用壓電振子產(chǎn)生波動來傳輸液體。
[0004]壓電栗具有傳統(tǒng)栗所不具備的特點，能將傳統(tǒng)栗的驅(qū)動源部分、傳動部分及栗體三者合為一體，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗能低、無噪聲、無電磁干擾，可根據(jù)施加電壓或頻率控制輸出微小流量。盡管它的發(fā)明與發(fā)展僅30多年的歷史，已經(jīng)在上述領(lǐng)域里得到成功的應用。
[0005]壓電栗的種類繁多，形式各異，根據(jù)不同的分類標準分類不同。從閥體的有無可分為有閥壓電栗和無閥壓電栗;從閥體開閉的驅(qū)動方式可分為主動式有閥壓電栗和被動式有閥壓電栗。有閥壓電栗通常指由一對相互倒置的單向閥分別安裝在栗的進口和出口處，用于控制流體的流向。主動式有閥壓電栗的閥體的開閉需要用外加驅(qū)動電源和控制設(shè)備來控制閥體的開啟，增加了壓電栗的設(shè)計、安裝和控制環(huán)節(jié)。被動式有閥壓電栗是指壓電栗中閥體的開閉是由壓電栗的工作周期中栗腔的周期性變化的壓力來打開和關(guān)閉閥體，從而實現(xiàn)栗的作用。
[0006]迄今為止，有閥壓電栗發(fā)明了很多結(jié)構(gòu)形式，已經(jīng)得到了廣泛的應用。有閥壓電栗的功能主要由控制流體流向的單向閥來實現(xiàn)，因此，單向閥的結(jié)構(gòu)對壓電栗的性能有決定性的影響。傳統(tǒng)有閥壓電栗的單向閥是簡單懸臂梁形，它的開啟和關(guān)閉滯后于壓電栗驅(qū)動源很多，閥的執(zhí)行部分和閥座之間容易存在間隙，導致跟從性和截止性不好，而壓電栗的動力源壓電陶瓷的振動幅度很低，所以壓電栗的頻率、流量和壓力就上不去。為了解決這些問題，有人發(fā)明了軟的漏斗形的閥、山形閥、輪式平板閥等。但是這些閥仍然有局限性，比如漏斗形的閥需要空間大，加工工序復雜，成本高；山形閥的面積大;輪式平板閥閥片與閥座的固定工藝復雜，容易出現(xiàn)閥片平整度的不好，閥的截止性能降低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服有閥壓電栗結(jié)構(gòu)復雜、跟從性和截止性不好、成本高等缺點，本實用新型的目的是提供一種螺旋線形閥壓電栗，在閥座的進口和出口處分別安裝有一對相互倒置的螺旋線形單向閥，用于控制流體的流向。吸程的時候，壓電振子向上彎曲，栗腔的體積變大壓力降低，進口處的螺旋線形單向閥打開而出口處的關(guān)閉，這樣流體就流入栗腔;排程的時候，壓電振子向下彎曲，栗腔的體積變小壓力升高，進口處的螺旋線形單向閥關(guān)閉，出口處的打開，這樣流體就從出口處流出。經(jīng)過吸程和排程一個完整的周期，栗就實現(xiàn)了流體的單向傳輸。這種栗具有效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本低等優(yōu)點。
[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種螺旋線形閥壓電栗，包括壓電振子、栗蓋、閥座、螺釘、栗座、密封圈，所述栗座頂部設(shè)有栗蓋，栗座上端為閥座，閥座與栗座之間設(shè)有密封圈，栗座與栗蓋之間設(shè)有密封圈，栗座頂部設(shè)有壓電振子，所述壓電振子設(shè)于栗座和栗蓋之間，所述壓電振子與栗蓋、閥座及栗座之間通過螺釘固定連接，在閥座的進口和出口處通過螺釘分別安裝有一對相互倒置的螺旋線形單向閥，所述螺旋線形單向閥的閥芯與閥座的進口孔和出口孔相對應，通過螺釘安裝在閥座進口處的螺旋線形單向閥為吸入閥，通過螺釘安裝在閥座出口處的螺旋線形單向閥為排出閥。
[0009]本實用新型所述螺旋線形單向閥由螺釘通過定位器安裝在閥座的進出口處，螺旋線形單向閥的閥芯與閥座的進出口相對應;所述螺旋線形單向閥的閥芯的形狀與進出口孔的形狀相匹配，其尺寸大于進出口孔的尺寸;所述螺旋線形單向閥的閥芯和定位器之間通過螺旋線形狀的懸臂相連接;所述螺旋線形單向閥由彈性金屬或非金屬材料制成。
[0010]采用以上技術(shù)方案后，本實用新型的有益效果是:螺旋線形單向閥屬于懸臂梁閥，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，其懸臂形狀是螺旋線，臂長比傳統(tǒng)的懸臂梁單向閥高出數(shù)倍，因而其對栗腔壓力變化的反應靈敏，跟隨性好，該閥可以由金屬或非金屬彈性材料制成，具有較好的截止性能，可以有效實現(xiàn)壓電栗的開啟和關(guān)閉。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
[0012]圖1為本實用新型螺旋線形閥壓電栗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型螺旋線形閥壓電栗的俯視圖。
[0014]圖3為本實用新型螺旋線形單向閥主視圖的剖視圖。
[0015]圖4為本實用新型螺旋線形單向閥的俯視圖。
[0016]圖5為本實用新型流體吸程時進口處螺旋線形單向閥打開出口處關(guān)閉的狀態(tài)圖。
[0017]圖6為本實用新型流體排程時出口處螺旋線形單向閥打開入口處關(guān)閉的狀態(tài)圖。
[0018]圖7為本實用新型螺旋線形閥壓電栗的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0019]根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型一種螺旋線形閥壓電栗，包括壓電振子1、栗蓋2、閥座3、螺釘4、栗座6、密封圈7、密封圈8、螺釘9，所述栗座6頂部設(shè)有栗蓋2，栗座6上端為閥座3，閥座3與栗座6之間設(shè)有密封圈7，閥座3與栗蓋2之間設(shè)有密封圈8，閥座3頂部設(shè)有壓電振子I，所述壓電振子I設(shè)于閥座3和栗蓋2之間，所述壓電振子I與栗蓋2、閥座3及栗座6之間通過螺釘9固定連接，在閥座3的進口和出口處通過螺釘4分別安裝有一對相互倒置的螺旋線形單向閥5，所述螺旋線形單向閥5的閥體11與閥座3的進口孔和出口孔相對應，通過螺釘4安裝在閥座3進口處的螺旋線形單向閥5為吸入閥，通過螺釘4安裝在閥座3出口處的螺旋線形單向閥5為排出閥。
[0020]本實用新型所述螺旋線形單向閥5由螺釘4通過定位器10安裝在閥座3的進出口處，螺旋線形單向閥5的閥體11與閥座3進出口孔相對應，其尺寸大于閥座3的進出口孔的尺寸;所述螺旋線形單向閥5的閥體11的形狀與閥座3進出口孔的形狀相匹配，所述螺旋形單向閥5的閥體11和閥座3的進出口孔的形狀可以為圓形，也可以為其它幾何形狀;所述螺旋線形單向閥5的閥體11和定位器10之間通過螺旋線形狀的懸臂12相連接，該懸臂的螺旋線形狀為包括但不限于阿基米德螺旋線或者對數(shù)螺旋線;所述螺旋線形單向閥5由彈性金屬或非金屬材料制成，如:鈹青銅或者彈簧鋼。
[0021]根據(jù)圖5、圖6所示，本實用新型螺旋線形單向閥5用螺釘4安裝在閥座3進口孔內(nèi)部的是吸入閥，螺旋線形單向閥5用螺釘4安裝在閥座3出口孔外部的是排出閥，當栗腔容積變化引起腔內(nèi)流體壓力變化時，在流體的作用下螺旋線形單向閥5可以實現(xiàn)單向開啟和關(guān)閉。
[0022]根據(jù)圖7所示，本實用新型螺旋線形閥壓電栗的工作原理圖，壓電栗工作時，對壓電振子I施加交流電信號，在電信號的激勵作用下，壓電振子I產(chǎn)生往復彎曲變形振動，引起栗腔體積和壓力交替變化，螺旋線形閥壓電栗的工作過程如下:
[0023]第一階段(O?1/4T)，隨著電壓的不斷增大，壓電振子I由平衡位置不斷向上彎曲運動至極限位置，栗腔體積增至最大，腔內(nèi)出現(xiàn)負壓，閥座3進口處的螺旋線形單向閥5的閥芯打開，流體由進口孔流入栗腔。
[0024]第二階段(1/4T~2/4T)，在這個過程中，電壓不斷降低，壓電振子I的變形量減小，栗腔體積也不斷減小，腔內(nèi)壓強不斷增大，閥座3進口處的螺旋線形單向閥5的閥芯在壓力的作用下緊貼于閥座3進口的上端，關(guān)閉進口。
[0025]第三階段(2/4Τ~3/4Τ)，壓電振子I隨著電壓的增大由平衡位置向下做彎曲運動至最低點，栗腔體積不斷減小，腔內(nèi)壓力增至最大，閥座3出口處的螺旋線形單向閥5的閥芯打開，流體由出口孔流出栗腔。
[0026]第四階段(3/4Τ~Τ)，在這一階段，壓電振子上的電壓不斷降低，壓電振子I的變形量不斷減小，栗腔體積增大，腔內(nèi)壓強不斷降低，閥座3出口處的螺旋線形單向閥5的閥芯在壓力的作用下緊貼于出口的下端，關(guān)閉進口。
[0027]當壓電振子I沿S4—S1— S2運動時，栗腔處于舒張狀態(tài)，栗腔體積增大，腔內(nèi)出現(xiàn)負壓，此時閥座3出口處的螺旋線形單向閥5關(guān)閉，進口處的螺旋線形單向閥5打開，流體流入栗腔，為栗的吸程；當壓電振子I沿S2—S3—S4運動時，栗腔體積壓縮，腔內(nèi)壓強增大，此時閥座3進口處的螺旋線形單向閥5關(guān)閉，出口處的螺旋線形單向閥5打開，流體流出栗腔，為栗的排程。如此，在一個工作周期內(nèi)，實現(xiàn)了流體的吸入和排出。
【主權(quán)項】
1.一種螺旋線形閥壓電栗，包括壓電振子(I)、栗蓋(2)、閥座(3)、螺釘(4)、栗座(6)、密封圈(7)、密封圈(8)、螺釘(9)，所述栗座(6)頂部設(shè)有栗蓋(2)，栗座(6)上端為閥座(3)，閥座(3)與栗座(6)之間設(shè)有密封圈(7)，閥座(3)與栗蓋(2)之間設(shè)有密封圈(8)，閥座(3)頂部設(shè)有壓電振子(I)，所述壓電振子(I)設(shè)于閥座(3)和栗蓋(2)之間，所述壓電振子(I)與栗蓋(2)、閥座(3)及栗座(6)之間通過螺釘(9)固定連接，其特征在于在閥座(3)的進口和出口處通過螺釘(4)分別安裝有一對相互倒置的螺旋線形單向閥(5)，所述螺旋線形單向閥(5)的閥體(I I)與閥座(3)的進口孔和出口孔相對應;通過螺釘(4)安裝在閥座(3)進口處的螺旋線形單向閥(5)為吸入閥，通過螺釘(4)安裝在閥座(3)出口處的螺旋線形單向閥(5)為排出閥，所述螺旋線形單向閥(5)由螺釘(4)通過定位器(10)安裝在閥座(3)的進出口處，螺旋線形單向閥(5)的閥體(I I)與閥座(3)進出口孔相對應，其尺寸大于閥座(3)的進出口孔的尺寸，所述螺旋線形單向閥(5)的閥體(11)的形狀與閥座(3)進出口孔的形狀相匹配，所述螺旋線形單向閥(5)的閥體(11)和定位器(10)之間通過螺旋線形狀的懸臂(12)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋線形閥壓電栗，其特征在于所述螺旋線形單向閥(5)由彈性金屬或非金屬材料制成。
【文檔編號】F04B43/04GK205533129SQ201620035956
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月15日
【發(fā)明人】王穎, 張建輝
【申請人】泰州職業(yè)技術(shù)學院