[實(shí)用新型]壓電振子主動(dòng)閥式壓電泵

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720093777.2
• 申請(qǐng)日: 2007-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201057136Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程光明;李鵬;董景石;吳迪;曾平;趙建林;田萃;呂剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F04B43/04
• 分類(lèi)號(hào): F04B43/04
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微機(jī)電流體領(lǐng)域，涉及到壓電泵泵閥機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制方式的改變。

背景技術(shù)

二十世紀(jì)七十年代末國(guó)外就已經(jīng)開(kāi)展了壓電泵的研究工作。1978年日本學(xué)者樽崎哲二提出的壓電泵，其主要部件為一個(gè)可雙向彎曲的壓電振子與一對(duì)機(jī)械式單向閥，工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的連續(xù)定向輸送。單向閥可防止流體倒流，可以使壓電泵獲得較高的輸出壓力和流量。但是由于壓電泵中的壓電振子工作時(shí)引起泵腔體積的變化量有限，這就需要通過(guò)提高壓電振子的振動(dòng)頻率來(lái)提高泵輸出流量。可是壓電泵的工作頻率受單向閥運(yùn)動(dòng)元件慣性的限制，響應(yīng)頻率一般較低，泵的輸出能力受到限制。為了提高壓電泵的輸出能力，無(wú)閥壓電泵的研究工作得到重視。不過(guò)無(wú)閥壓電泵由于沒(méi)有單向閥，和有閥式壓電泵相比，泵的工作頻率可以提高，但是因?yàn)闆](méi)有單向閥，泵工作時(shí)的流體回流現(xiàn)象比較嚴(yán)重，泵的工作壓力和截止性下降。因此為了進(jìn)一步提高壓電泵的工作性能，單向閥壓電泵的研究工作又得到重視，目前已經(jīng)有壓電閥、熱激勵(lì)閥、靜電激勵(lì)閥、磁激勵(lì)閥、記憶合金閥、電磁/靜電激勵(lì)閥等多種原理的閥結(jié)構(gòu)研究，不同的閥結(jié)構(gòu)在微流體驅(qū)動(dòng)中根據(jù)各自的特點(diǎn)在特定場(chǎng)合中得到應(yīng)用，但是這些閥主要還是以被動(dòng)閥的形式進(jìn)行工作。

由于壓電泵在高頻工作時(shí)被動(dòng)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉滯后于壓電振子的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象并沒(méi)有得到很好的解決，故又提出了主動(dòng)控制閥的構(gòu)想。目前，對(duì)于主動(dòng)閥壓電泵的研究，國(guó)外已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，主要應(yīng)用在醫(yī)療液體輸送系統(tǒng)方面，而國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)有相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種壓電振子式主動(dòng)閥壓電泵，以解決泵閥滯后性的問(wèn)題。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：泵體上有進(jìn)水口10、出水口11分別與泵腔連通，上壓蓋4、泵體5和下壓蓋6固定連接，進(jìn)口閥驅(qū)動(dòng)壓電振子1邊緣通過(guò)柔性材質(zhì)的密封圈7與泵體連接，出口閥驅(qū)動(dòng)壓電振子2邊緣通過(guò)柔性材質(zhì)的密封圈7’與泵體連接，閥口柔性圈9固定在閥口周?chē)们或?qū)動(dòng)壓電振子3邊緣通過(guò)柔性材質(zhì)的密封圈8與泵體固定連接。

本實(shí)用新型另一種技術(shù)方案是：在上述方案基礎(chǔ)上，在上壓蓋4和泵體5之間增加閥體13和閥膜12，兩者分別與閥體固定連接；閥膜12、壓電振子1共同構(gòu)成進(jìn)口閥，閥膜12、壓電振子2共同構(gòu)成出口閥，閥膜12由壓電振子1、2通過(guò)液壓放大驅(qū)動(dòng)

本實(shí)用新型中使用了三個(gè)壓電振子，其中兩個(gè)作為進(jìn)、出口閥或進(jìn)、出口閥的驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)施加在壓電振子上的交變信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的開(kāi)啟與關(guān)閉；另外一個(gè)壓電振子作為壓電泵的驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)壓電振子的變形實(shí)現(xiàn)泵腔容積的變化。閥口周?chē)仓昧巳嵝匀Γ撊嵝匀Φ牟馁|(zhì)為橡膠或其它柔性材料。各壓電振子均采用柔性支撐，即在壓電振子的邊緣均裝有柔性材質(zhì)的密封圈。

在控制方式上，進(jìn)、出口閥驅(qū)動(dòng)振子和泵腔驅(qū)動(dòng)振子上均施加交變電壓信號(hào)，且進(jìn)口閥驅(qū)動(dòng)振子與泵腔驅(qū)動(dòng)振子的驅(qū)動(dòng)電壓相位相差90°，出口閥驅(qū)動(dòng)振子與進(jìn)口閥驅(qū)動(dòng)振子的驅(qū)動(dòng)電壓相位相差180°。

本實(shí)用新型具備以下優(yōu)點(diǎn)：采用了壓電振子作為泵閥的驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)施加交變信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得控制方式簡(jiǎn)化，同時(shí)通過(guò)調(diào)整控制信號(hào)的相位，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)泵送方向的改變。由于壓電振子具有響應(yīng)快速的優(yōu)點(diǎn)，使得泵閥能夠與泵腔驅(qū)動(dòng)壓電振子動(dòng)作保持協(xié)調(diào)一致，減少了泵閥的滯后性，從而使壓電泵的輸出性能得到了提高。此外，壓電振子的無(wú)電磁干擾特性使壓電泵的應(yīng)用場(chǎng)合也得到了擴(kuò)展。

增加閥體和閥膜的壓電泵除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)放大機(jī)構(gòu)將壓電振子的變形放大，使得進(jìn)、出口閥的開(kāi)度變大，增加了閥口的通流能力。所使用的液壓放大機(jī)構(gòu)采用膜式結(jié)構(gòu)，有效的解決了通常液壓放大機(jī)構(gòu)密封困難、密封效果差、成本高的缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型所用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖；

圖3是本實(shí)用新型增加閥體和閥膜的壓電泵結(jié)構(gòu)圖；

圖4(a)是本實(shí)用新型的工作示意圖，此時(shí)泵腔體積增加，泵腔內(nèi)壓力降低；

圖4(b)是本實(shí)用新型的工作示意圖；此時(shí)泵腔體積減少，泵腔內(nèi)壓力增高；

圖5(a)是本實(shí)用新型有閥體和閥膜的工作示意圖。此時(shí)泵腔體積增加，泵腔內(nèi)壓力降低；

圖5(b)是本實(shí)用新型增加閥體和閥膜的工作示意圖。此時(shí)泵腔體積減少，泵腔內(nèi)壓力增高。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1