[發(fā)明專利]一種自測量壓電泵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210551255.8
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103016319A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 黃芳勝;闞君武;張忠華;馮麗娜;馬澤輝;金賢芳;章燕妮
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于微流體傳輸控制領域應用的壓電泵，具體涉及一種自測量壓電泵。

背景技術

壓電泵具有結構簡單、體積小、反應迅速、無電磁干擾、易于操作、流量及壓力可控性好等諸多優(yōu)勢，在醫(yī)療、化學分析、汽車發(fā)動機及燃料電池的燃料供給、微機電液系統(tǒng)等方面都有廣泛的應用前景，因此其研制開發(fā)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，人們提出了多種形式結構的壓電泵。雖然所提出的壓電泵結構形式和性能差異較大，但都是利用壓電振子在電場作用下產(chǎn)生的彎曲或伸縮變形實現(xiàn)流體驅(qū)動的。因壓電泵每個工作循環(huán)輸出的流體即為壓電振子變形所引起的泵腔容積變化量，故可實現(xiàn)流量及壓力的精確控制，尤其適用于藥品控釋等方面。然而，在實際工作中，因壓電泵輸出流量及壓力受工作條件影響較大，除驅(qū)動電壓、頻率外，流體粘度、溫度以及輸出壓力等對其實際輸出流量也都有較大影響。因此，單純地采用調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓和頻率的方法尚無法獲得較高的輸出精度。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仍需采用流量及壓力測量儀器進行監(jiān)測，不僅增加了使用成本，也增加了系統(tǒng)體積、重量及復雜程度，嚴重地阻礙了壓電泵在微機電系統(tǒng)及便攜產(chǎn)品中的推廣應用。

為提高壓電泵的輸出精度和可控性、降低成本、減小系統(tǒng)總體的體積和重量，人們曾提出了多種結構的自帶傳感器壓電泵，無需其它壓力及流量測量儀器即可實現(xiàn)輸出流量及壓力的自動測量，如：中國專利201110173933.7、201110181209.9及201110181208.4等所提出的直接利用壓電驅(qū)動器變形后所產(chǎn)生的電壓表征輸出性能的壓電泵，中國專利201220276952.2等所提出的利用置于泵腔內(nèi)壓力傳感器的輸出電壓表征輸出性能的壓電泵等。上述現(xiàn)有的自測量壓電泵所采用的測量方式屬于間接測量，在某些特殊的工作條件下其測量精度會下降、甚至測量結構完全無效，如：當輸送氣體、含氣量較大的液體、或所輸送的水基液體因溫度增加而嚴重氣化時，泵腔內(nèi)因氣體含量增加而使壓力降低、甚至不能使出口閥開啟，此時雖然壓電驅(qū)動器變形較大且有較高的傳感電壓輸出，但泵的輸出流量可能很小或根本無流體輸出；同理，當進出口閥自身失效、或不能正常開啟與關閉時，同樣會導致壓電泵的測量精度降低、甚至無效?？梢姡F(xiàn)有的自測量壓電泵在測量精度的準確性和可靠性方面還存在一定的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有自測量壓電泵在測量精度的準確性及可靠性方面的不足，本發(fā)明提出一種基于閥片開度檢測實現(xiàn)輸出流量及壓力測量的壓電泵，簡稱一種自測量壓電泵。

本發(fā)明采取的技術方案是：泵蓋和閥蓋分別通過螺釘安裝在泵體的兩側；在所述泵蓋和泵體之間通過密封圈壓接有壓電振子，在所述閥蓋和泵體之間粘接有懸臂梁型進口閥和出口閥；所述壓電驅(qū)動器、進口閥和出口閥均由壓電薄膜和基板粘接而成；所述壓電驅(qū)動器、泵體、出口閥及進口閥共同構成泵腔；所述進口閥、出口閥及壓電驅(qū)動器分別通過導線組一、導線組二及導線組三與電控單元相連。

當所述電控單元開啟并進入穩(wěn)態(tài)工作后、且驅(qū)動電壓由-V₀向V₀增加時，壓電驅(qū)動器向泵腔的外側彎曲變形，致使泵腔的容積增加、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；當電控單元的輸出電壓換向后，即驅(qū)動電壓由V₀向-V₀減小時，壓電驅(qū)動器向泵腔的內(nèi)側彎曲變形，致使泵腔容積減小、進口閥關閉、出口閥開啟，流體經(jīng)出口閥從泵腔排出，此為排出過程。

在上述實施例壓電泵的吸入過程與排出過程中，都伴隨著進口閥和出口閥的交替開啟與關閉、并有電壓信號生成，因此進口閥和出口閥還具有傳感器的功能；因進口閥及出口閥所產(chǎn)生的電壓值、以及壓電泵的輸出流量和壓力均與閥的開度成正比，故壓電泵的輸出壓力P和流量Q均為出口閥及進口閥輸出電壓的函數(shù)，可采用出口閥或進口閥輸出電壓表征泵壓力和流量，且有：