[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)主動(dòng)閥壓電泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010181100.0
• 申請(qǐng)日: 2010-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101846059A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建輝;郭宗信;胡笑奇;黃毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B43/04
• 分類號(hào): F04B43/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐小紅

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓電泵，尤其涉及一種主動(dòng)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(dòng)源來(lái)驅(qū)動(dòng)分類的話，可分為：主動(dòng)閥壓電泵和被動(dòng)閥壓電泵兩種。主動(dòng)閥壓電泵就是閥體的開(kāi)閉是由外驅(qū)動(dòng)源來(lái)驅(qū)動(dòng)，而被動(dòng)閥壓電泵是由泵工作時(shí)泵腔內(nèi)流體壓力的周期性變化來(lái)驅(qū)動(dòng)閥體的開(kāi)閉，被動(dòng)閥壓電泵閥體的開(kāi)閉有滯后性，所以影響了泵效率的提高，而主動(dòng)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(dòng)部分，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大，如果閥體開(kāi)閉和泵的工作頻率步調(diào)差太多反而會(huì)起到反作用，嚴(yán)重制約著主動(dòng)閥壓電泵的發(fā)展，而被動(dòng)閥雖存在閥體的滯后性，但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于控制，所以發(fā)展較快，目前被動(dòng)閥壓電泵是研究和應(yīng)用的主流。

圖1所示為一傳統(tǒng)壓電式主動(dòng)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(gè)大壓電振子作為壓電泵的動(dòng)力源部件固定在下泵蓋上，兩個(gè)小壓電振子和密封橡圈構(gòu)成兩個(gè)主動(dòng)閥。對(duì)壓電振子施加交變電壓，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生交替伸長(zhǎng)與收縮變形，壓電振子表現(xiàn)為軸向振動(dòng)，大壓電振子軸向振動(dòng)使泵腔容積周期變化進(jìn)行吸水或排水，兩個(gè)小壓電振子的振動(dòng)來(lái)控制兩個(gè)主動(dòng)閥的開(kāi)閉。當(dāng)壓電泵處于吸程時(shí)，泵的容積變大，入口閥壓電振子向上振動(dòng)打開(kāi)，出口閥壓電振子向下振動(dòng)關(guān)閉，流體經(jīng)入口閥吸入泵腔；當(dāng)進(jìn)入排程時(shí)，泵腔的容積變小，入口閥壓電振子向下振動(dòng)關(guān)閉，出口閥壓電振子向上振動(dòng)打開(kāi)，流體經(jīng)出口閥排出泵外，從而實(shí)現(xiàn)流體的單向流動(dòng)，隨著泵腔容積按周期反復(fù)變化，實(shí)現(xiàn)泵的作用，但只有三個(gè)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(dòng)閥動(dòng)力源還有氣動(dòng)式、熱動(dòng)式，電磁驅(qū)動(dòng)式、靜電驅(qū)動(dòng)式等，雖然各種驅(qū)動(dòng)方式都有自身的優(yōu)點(diǎn)，但一個(gè)共同的缺點(diǎn)就是加工、安裝困難，結(jié)構(gòu)復(fù)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(duì)主動(dòng)閥壓電泵的推廣應(yīng)用帶來(lái)困難。

三、發(fā)明內(nèi)容

1、技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種免于控制的自適應(yīng)主動(dòng)閥壓電泵，克服了傳統(tǒng)主動(dòng)閥壓電泵的缺點(diǎn)，提高了壓電泵工作的穩(wěn)定性，簡(jiǎn)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(wèn)題，本發(fā)明的自適應(yīng)主動(dòng)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(guò)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。

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(shí)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(shí)需要也使泵腔內(nèi)的流體流動(dòng)方向單一，因此，本技術(shù)方案的閥體采用了獨(dú)特設(shè)計(jì)，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(kāi)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(kāi)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(dòng)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(dòng)，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。