[實用新型]一種有閥壓電泵

無效

• 申請號: 200820080782.4
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN201221459Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 夏齊霄;張建輝;雷紅;劉自萍;舒小龍;彭伯平;付麗斌;李立新
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: F04B43/00
• 分類號: F04B43/00;F04B43/04;F04B53/10;F04B53/00;H01L41/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域

本實用新型涉及一種新型有閥壓電泵，屬于流體機械領域。

背景技術

壓電泵因其機電轉換效率高，無化學及電磁污染，故在醫療、衛生、保健等領域有廣闊的應用前景。根據泵閥的有無將壓電泵分為有閥壓電泵和無閥壓電泵。

無閥壓電泵因沒有作復雜的動作閥體，使得壓電泵結構簡單，容易加工制作和小型、微型化。由于其沒有閥門，依靠形狀特殊的泵腔或流管結構在宏觀上控制液體單向流動。典型無閥壓電泵是錐形流管無閥壓電泵，如圖1所示。它采用了一對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的流動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、排程過程中產生流量差，從而在宏觀上表現為單向流動。由無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控制液體的流動方向，當泵工作在吸程半周期時，吸入閥開啟，排出閥關閉；當泵工作在排程半周期時，吸入閥關閉，排出閥開啟。液體基本沒有回流，工作效率較高，但結構較無閥壓泵復雜，需要在泵體上裝配兩個控制液體流向的閥門，目前，裝配在壓電泵中的這兩個閥門絕大多數都是隨動的，當泵腔內的壓力低于外界壓力時，在外界壓力作用下，吸入閥打開，而排出閥則在外界壓力下關閉，泵進入吸程半周期；當泵腔內壓力高于外界壓力時，吸入閥在泵腔壓力的作用下關閉，而排出閥則在泵腔壓力的作用下開啟。有閥壓電泵通常依靠提高泵的工作頻率來提高泵的流量，但受泵閥運動部件慣性的限制，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。為提高泵閥的響應頻率，目前，已有靜電激勵閥、磁激勵閥等結構。但這些閥仍需要泵腔為其提供空間及安裝位置，使泵的結構不能進一步減小。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，不需要在泵腔上裝配閥門的主動閥壓電泵，以克服上述無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。

本實用新型提供了一種有閥壓電泵，如圖3所示，壓電振子8由于自身帶有主動閥門11，閥門能夠在控制電壓的作用下，按照吸程與排程的節拍開啟和關閉；兩個這樣的壓電振子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的結構如圖4所示，由孔板金屬片1，環形壓電陶瓷片2和主動閥門11組合而成；孔板金屬片1和環形壓電陶瓷片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數可根據情況不同而不同；環形壓電陶瓷片2與孔板金屬片1同軸粘接；主動閥門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，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上與環形壓電陶瓷片2相對的另一側，輻射狀的金屬片3與孔板金屬片1在中心處聯接，聯接的部分為靜止部分，其余部分為運動部分，運動部分蓋住孔板金屬片1上的孔。

主動閥11制成輻射狀是為了降低剛度，增大閥的開啟量，減小液體流動阻力；如果不過多考慮減小液體流動阻力，主動閥11也可采用另一種比較簡潔的結構，如圖7所示，由一環形金屬片12與一環形壓電陶瓷片II13粘接而成。

圖8為該泵的吸程工作原理圖。對泵中的兩個壓電振子施加相位相反的交流電壓，左右兩個壓電振子上的主動閥也同時被施加交流電壓，在交流電壓的作用下，壓電振子作周期性往復翹曲變形。在吸程半周期中，由于兩個壓電振子上的電壓相反，左側壓電振子向左側變形，右側壓電振子向右側變形，泵腔的容積增大，與此同時，對左側壓電振子上主動閥施加與左側壓電振子相位相反的電壓，使其翹曲方向與左側壓電振子相反；對右側壓電振子上的主動閥施加與右側壓電振子相位相同的電壓，使之與右側壓電振子的翹曲方向相同。則左側壓電振子上的主動閥門打開，右側壓電振子上的主動閥門關閉。隨著泵腔容積增大和腔內壓力的降低，腔外的液體從左側開啟的閥門中進入泵腔。圖9所示為泵的排程半周期，在電壓的作用下左側壓電振子向右側變形，右側壓電振子向左側變形，泵腔的容積變小，此時，對左側壓電振子上的主動閥門施加與壓電振子相位相同的電壓，使得左側的閥門產生與左側壓電振子方向相同的變形，而右側閥門施加與壓電振子相位相反的電壓，產生與右側壓電振子相反的變形，則左側閥門關閉，右側閥門開啟，隨著泵腔體積的減少，液體被排出泵腔的右側。從而使液體產生單一方向流動，在交流電作用下，以上過程反復交替出現，實現了泵的效果。