[實用新型]一種新型自感知壓電隔膜泵

有效

• 申請號: 201220276952.2
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN202579119U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 馬澤輝;闞君武;張忠華;程光明;陳宇航;黃芳勝;安智琪
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B49/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于微流體傳輸控制領域應用的微小精密壓電泵，具體涉及一種新型自感知壓電隔膜泵。

背景技術

壓電隔膜泵具有結構簡單、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隔膜泵。雖然所提出的壓電隔膜泵結構形式和性能差異較大，但都是利用薄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。因壓電隔膜泵的每個工作循環輸出的流體即為薄片型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等方面。然而，在實際工作中，由于壓電隔膜泵的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變化也都會影響壓電泵的流量。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，這不僅增加了實用成本，也增加了系統的體積、重量及復雜程度，嚴重地阻礙了壓電隔膜泵在微機電系統及便攜類產品中的推廣應用。

發明內容

為提高壓電隔膜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，本實用新型提出一種新型自感知壓電隔膜泵，無需其它壓力及流量測量儀器。

本實用新型采取的技術方案是：泵蓋與泵體通過螺釘連接，所述泵體上安裝有出口閥和進口閥；壓電傳感器通過壓環壓在泵體上，壓電傳感器及壓環均與泵體粘接；壓電傳感器由金屬片和壓電片粘接而成；壓電驅動器通過密封圈壓接在泵蓋和泵體之間，所述壓電驅動器由金屬片和壓電片粘接而成；控制電源通過導線組一與壓電傳感器連接、通過導線組二與壓電驅動器連接。

當所述控制電源開啟并進入穩態工作后、且驅動電壓增加時，壓電驅動器向泵腔的外測彎曲變形，致使所述泵腔的容積增加、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。在此過程中，壓電傳感器因受流體力作用而向泵腔內測彎曲變形、輸出電壓降低。當控制電源的輸出電壓換向后，驅動電壓降低，壓電驅動器向泵腔的內測彎曲變形，致使所述泵腔的容積減小、進口閥關閉、出口閥開啟，流體從出口閥排出泵腔，此為排出過程。在此過程中，壓電傳感器因受流體力作用而向泵腔外測彎曲變形、輸出電壓增加。

在上述實施例壓電泵的排程與吸程過程中，壓電泵的瞬時輸出壓力、流量以及壓電傳感器的輸出電壓都是由壓電驅動器的彎曲變形狀態所確定的。此外，當壓電泵的驅動頻率及電壓確定時，壓電泵輸出流量及輸出壓力與壓電傳感器所生成的電壓之間存在較好的線性關系，即有：壓力為P＝k₁|V_g|、流量為Q＝k₂|V_g|，其中k₁、k₂分別為壓電泵輸出壓力及流量的標定系數，V_g為壓電傳感器的輸出電壓。

本實用新型的優勢在于：直接利用置于泵腔內部的壓電傳感器檢測流體壓力信號，并將其轉換成壓電泵的輸出壓力及流量信號，無需其它的壓力及流量測量儀器即在線監測壓電泵的輸出性能，易于獲得精確的輸出流量與壓力控制。

附圖說明

圖1是本實用新型一個較佳實施例的結構示意圖；

圖2是本實用新型一個較佳實施例的吸程結構示意圖；

圖3是本實用新型一個較佳實施例的排程結構示意圖；

圖4是本實用新型一個較佳實施例壓電驅動器施加的電壓波形圖；

圖5是本實用新型一個較佳實施例壓電傳感器輸出的電壓波形圖。

具體實施方式

如圖1所示，泵蓋2與泵體4通過螺釘連接，所述泵體4上安裝有出口閥5和進口閥10；壓電傳感器6通過壓環7壓在泵體4上，壓電傳感器6及壓環7均與泵體4粘接；壓電傳感器6由金屬片6-1和壓電片6-2粘接而成；壓電驅動器1通過密封圈3壓接在泵蓋2和泵體4之間，所述壓電驅動器1由金屬片1-1和壓電片1-2粘接而成；控制電源8通過導線組一9與壓電傳感器6連接、通過導線組二11與壓電驅動器1連接。