[發明專利]壓電泵的傳感器

無效

• 申請號: 201110461769.X
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103174635A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 周明東
• 申請（專利權）人: 上海澤生科技開發有限公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微流體傳輸與控制領域引用的微小精密壓電泵，具體涉及一種監測壓電泵流量的傳感器。

背景技術

壓電泵的研究始于二十世紀八十年代末。1978年美國Sandia國家實驗室的W.J.Spenser發表了《電控壓表胰島素泵和閥》，之后不斷發展，壓電驅動器種類得到了不斷的更新。壓電晶片泵作為電驅動器的一個重要分支，以其結構件大、體積小、反應快、無電磁干擾、易于操作、流量/壓力可控性好等諸多優勢，在醫療、化學分析、航空航天、汽車發送機及燃料電池的燃料供給、微機電液系統等方面都有廣泛的應用前景，其研制開發備受世界各國學者的廣泛關注。為滿足不同領域的應用需求，人們提出了多種結構形式的壓電晶片泵。盡管所提出壓電泵的結構形式及性能差異較大，但都是利用晶片型壓電振子在電場作用下產生的彎曲變形實現流體驅動的。壓電泵主要由泵體、壓電晶片驅動器和兩個單向閥構成。當給壓電片施加電信號時，壓電晶片會隨之產生振動變形，并傳遞給與之相連的泵膜，泵膜的振動隨即轉化為泵腔容積的變化。當泵腔容積增大時，腔體內壓力減小，入口閥在流體壓力的作用下被打開，出口閥被關閉，流體進入泵腔；當泵腔容積減小時，腔體內壓力升高，出口閥在腔體內外的壓差的作用下被打開，入口閥關閉，流體排出泵腔，為一個工作循環。因壓電晶片泵的每個工作循環輸出的流體即為壓電振子變形所引起的泵腔的容積變化量，故可實現流量及壓力的精確控制，尤其適用于藥品控釋(如中國200610016573.9、200610030183.7)、化學試劑配備(如中國專利200810050550.9)等方面。

然而，在實際工作中壓電晶片泵的輸出流量及壓力受工作條件的影響較大，除驅動電壓和頻率外，流體粘度(溫度)及輸出壓力等變化也都會影響壓電振子的變形量(即壓電泵的流量)。單純地采用調節驅動電壓和頻率的方法尚無法獲得較高的輸出精度，現有的一些傳感監測手段，如壓電振子部分為傳感單元，可表征壓電泵的輸出壓力和流量，但該傳感器仍不能精確反映壓電泵的實際輸出壓力和流量，比如壓電泵的閥門發生故障等情況，可能導致比較嚴重的后果。因此，在藥品控釋、化學分析以及燃料電池等要求流量及壓力控制精確較高的場合嚴重地阻礙了壓電晶片泵在微機電系統及便攜類產品中的推廣應用。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足之處提供一種壓電晶片泵的傳感器，其可以實時監測壓電晶片泵的流量，提高壓電晶片泵的輸出精度和可控性，更好地廣泛應用于精確度要求高的領域。

本發明的壓電晶片泵，至少包括一個晶片型壓電振子(壓電晶片和金屬板體粘接而成)、一個泵體、一組控制流體運動方向的單向閥、電極、傳感器以及固定螺絲。

本發明的晶片型壓電振子安裝于泵體內部并由泵蓋夾緊，所述泵體和泵蓋采用螺釘連接并通過兩個密封圈夾緊壓電振子，所述泵體上安裝有進水和出水的單向閥，分別由進水口和進口閥片、出水口和出口閥片組成；所述進出口閥、泵體及壓電振子共同構成泵腔，所述壓電振子經電極與電源相連。本發明的特征在于，所述出口閥片外有傳感器，當液體流經出水口時，出口閥片彎曲，所述傳感器產生相應彎曲并生成信號，經轉換處理后用于表征壓電泵的流量。

當電極接通電源且開啟并進入穩態工作時，壓電晶片受電壓作用發生變形。當壓電振子向泵腔的外部彎曲，致使所述泵腔容積增加、進口閥開啟、出口閥關閉，流體由進口閥進入泵腔，此為吸入過程；當壓電振子向泵腔內彎曲，使所述泵腔容積減小(流體壓力增加)、進口閥關閉、出口閥開啟，所述泵腔內的流體經出口閥排出，此為流體排出過程；在所述流體排出過程中，出口閥片外的傳感器也隨出口閥片向泵腔外部彎曲，轉化為電信號并經處理用于表征壓電泵的流量。

本發明特點及優勢在于：利用壓電泵出口閥片外的傳感器實現實時監測壓電泵的流量，提高壓電泵輸出流量的精確度。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明進行進一步說明。

圖1是泵體的結構示意圖。

圖2是壓電泵的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖1、2，壓電泵的結構包括泵體1、進水口2、進口閥片3、出水口4、出口閥片5、傳感器6、固定螺絲7、電極8、壓電晶片9、金屬板體10。