[發(fā)明專利]閉環(huán)壓電薄膜泵及其流量控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310560145.2
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103557143A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘明強(qiáng);陳立國;賀文元;孫立寧;王陽俊;劉吉柱;陳濤
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B49/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

1.一種閉環(huán)壓電薄膜泵，其包括壓電振子、流量傳感器、壓電泵基體、電路控制模塊以及控制流體運(yùn)動方向的進(jìn)液閥與出液閥，所述壓電泵基體設(shè)有管路以及形成于壓電泵基體內(nèi)的泵腔，所述壓電振子、進(jìn)液閥、出液閥均安裝于壓電泵基體上，所述流量傳感器和壓電泵基體集成為一整體結(jié)構(gòu)，所述流量傳感器設(shè)有一個用以接收流體的微通道及一個信號轉(zhuǎn)換模塊，所述微通道在出液閥開啟時與泵腔連通，所述流量傳感器檢測流體的體積并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化成電信號后反饋給電路控制模塊，所述電路控制模塊根據(jù)反饋的流量信號和目標(biāo)流量信號比較后控制壓電振子的運(yùn)動變形量，其特征在于，所述微通道和出液閥之間設(shè)有流量濾波器，所述流量濾波器控制流體的壓力使流體勻速流入流量傳感器中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)壓電薄膜泵，其特征在于，所述流量濾波器包括若干吸波腔體及對應(yīng)設(shè)于吸波腔體上的吸波薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)壓電薄膜泵，其特征在于，所述吸波腔體和吸波薄膜的數(shù)量設(shè)為兩個或兩個以上，所述不同吸波薄膜的厚度不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)壓電薄膜泵，其特征在于，所述壓電振子由壓電陶瓷薄膜與金屬薄膜粘接復(fù)合而成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)壓電薄膜泵，其特征在于，所述進(jìn)液閥與出液閥由具有彈性的金屬或有機(jī)聚合物薄膜制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)壓電薄膜泵，其特征在于，所述電路控制模塊包括驅(qū)動壓電振子運(yùn)動變形的驅(qū)動子模塊、比對流量體積的信號分析子模塊以及控制壓電振子運(yùn)動變形的控制子模塊，所述驅(qū)動子模塊與控制子模塊均與壓電振子連接，所述信號分析子模塊與信號轉(zhuǎn)換模塊連接。

7.一種閉環(huán)壓電薄膜泵的流量控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、根據(jù)輸送流體的目標(biāo)流量信號，電路控制模塊發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)使壓電振子產(chǎn)生運(yùn)動變形；

S2、當(dāng)壓電振子在電路控制模塊的控制下朝第一方向運(yùn)動時，泵腔體積變大，泵腔內(nèi)壓力小于外部壓力，形成負(fù)壓，在壓差作用下進(jìn)液閥被打開，出液閥被關(guān)閉，流體流入泵腔；

S3、當(dāng)壓電振子在電路控制模塊的控制下朝第二方向運(yùn)動時，泵腔體積變小，泵腔內(nèi)壓力大于外部壓力，形成正壓，在壓差作用下進(jìn)液閥被關(guān)閉，出液閥被打開，流體流出泵腔并進(jìn)入到流量濾波器中；

S4、流量濾波器控制流體的壓力使流體勻速流入流量傳感器的微通道中；

S5、流量傳感器檢測流體的體積并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化成電信號后反饋給電路控制模塊；

S6、電路控制模塊根據(jù)反饋的流量信號和目標(biāo)流量體積信號比較后控制壓電振子的運(yùn)動變形量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量控制方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

S41、流體在脈沖波峰流入時，流量濾波器內(nèi)部管路存在流阻，使得管壁上存在流體壓力，流體壓力推動流量濾波器上吸波薄膜的向吸波腔體內(nèi)運(yùn)動，進(jìn)而增大流量濾波器內(nèi)部管路的體積，降低了管路中的壓力；

S42、流體在非脈沖波峰流入時，流量濾波器內(nèi)部管路中的壓力下降，吸波腔體上的吸波薄膜在彈性恢復(fù)力的作用下進(jìn)行復(fù)位，流量濾波器內(nèi)部管路的體積減小，進(jìn)而促使整個流量濾波器輸出壓力均勻的流體。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流量控制方法，其特征在于，所述步驟S4還包括：吸波腔體上的吸波薄膜的厚度不同，響應(yīng)了不同頻率和/或壓力的脈沖波峰。