[發明專利]基于碟型傳感器閥的壓電疊堆泵

無效

• 申請號: 201210551291.4
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103032296A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 張忠華;闞君武;王淑云;馬澤輝;程光明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 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控制領域應用的壓電泵，具體涉及一種基于碟型傳感器閥的壓電疊堆泵。?

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勢，在醫療、化學分析、汽車發動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，因此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生的彎曲或伸縮變形實現流體驅動的。因壓電泵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，單純地采用調節驅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測，不僅增加了使用成本，也增加了系統體積、重量及復雜程度，嚴重地阻礙了壓電泵在微機電系統及便攜產品中的推廣應用。?

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動器變形后所產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壓力傳感器的輸出電壓表征輸出性能的壓電泵等。上述現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?，現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。?

發明內容

針對現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，本發明提出一種?基于閥片開度檢測實現輸出流量及壓力測量的壓電疊堆泵，簡稱一種基于碟型傳感器閥的壓電泵。?

本發明采取的技術方案是：閥蓋通過螺釘安裝在泵蓋上，所述泵蓋通過螺釘安裝在泵體上；在所述閥蓋和泵蓋之間粘接有出口閥和進口閥，所述出口閥和進口閥都由環形壓電薄膜和基板粘接而成，所述基板都開有通孔；在所述泵蓋和泵體之間壓接有泵腔隔膜，在所述泵腔隔膜的兩側通過螺釘分別安裝有活塞和頂塊；活塞以及安裝于所述活塞上的密封圈、泵蓋、出口閥及進口閥共同構成泵腔；安裝在泵體端部的螺栓通過防扭擋塊將壓電疊堆驅動器壓接在所述頂塊上；所述壓電疊堆驅動器、出口閥及進口閥分別通過導線組一、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態工作后、且驅動電壓由0向V₀增加時，壓電疊堆驅動器開始伸長并推動頂塊、泵腔隔膜及活塞向右運動，致使泵腔的容積減小、流體壓力增加，不斷增加的流體壓力迫使出口閥開啟、進口閥關閉，流體經出口閥從泵腔中排出，此為排出過程；當電控單元的輸出電壓換向后，即電壓由V₀向0減小時，壓電疊堆驅動器在泵腔隔膜的作用下開始收縮，致使泵腔的容積增加、腔內流體壓力降低，不斷降低的流體壓力迫使進口閥開啟，出口閥關閉，流體經進口閥進入泵腔，此為吸入過程。?