[實用新型]閉環壓電薄膜泵

有效

• 申請號: 201320712096.5
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN203925952U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 潘明強;陳立國;賀文元;孫立寧;王陽俊;劉吉柱;陳濤
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B49/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本實用新型涉及微量流體傳輸與控制領域中的一種微小精密壓電泵，尤其涉及一種閉環壓電薄膜泵。

背景技術

微泵是一種典型的微執行器，它在微流量控制系統中起著微流量泵送過程的動力源的作用，在生物醫學、精細化工以及醫藥研究等領域有著廣泛需求。近年來，利用壓電元件（壓電片或壓電疊堆）作為換能器進行流體傳輸的壓電泵，具有結構簡單、體積小、重量輕、驅動力大、低泄漏、響應時間短、耗能低、無噪聲、無電磁干擾等優點，被廣泛用于各種微小流體驅動領域。

壓電泵依靠壓電振子的變形和有閥泵的進出口閥（或無閥泵的進出口結構）協同工作，帶動泵腔容積變化實現流體輸送，因此在實際工作中流體粘度及泵體輸出端壓力變化等都會影響壓電膜的變形量，進而影響泵輸出流量的準確性。因此，在精密的微量流體傳輸與控制過程中，需要通過管路外加流量傳感器等檢測設備進行實時監測，不僅增加了系統的體積和復雜程度，同時也極大地限制了壓電泵的應用空間范圍。

為此中國專利201110181208.4通過將壓電振子分割成兩部分，小面積用于做成傳感器，大面積用于動力源驅動液體，實現流體驅動和檢測的同步。這種方法通過檢測壓電振子的變形間接獲取驅動流量的方法存在如下問題：其一，振子變形過程中閥的泄漏帶造成的流量變化無法被檢測，其二，壓電振子自身安裝應力變形會造成檢測誤差。所以造成這種方法在檢測精度和實現上均不是理想。盡管在泵的輸出口串聯流量檢測傳感器存在諸多問題，但目前仍是應用的主流。在此之前本人提出集成流量傳感器與壓電薄膜泵的方法(專利申請號：201210050805.8、201220072514.4)，由于壓電薄膜泵工作產生的脈動波沒有外部管路的濾波，盡管可以提高泵的精度，但實驗證明存在如下問題：其一檢測控制算法實現難度大，其二，檢測精度受泵的工作狀態影響很大。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種閉環壓電薄膜泵，滿足對流體驅動的更高精度的應用需求。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提出了一種閉環壓電薄膜泵，其閉環壓電薄膜泵無需額外添加流量檢測設備、驅動流體精度高、且體積小。

為了實現上述目的，本實用新型實施例提供的技術方案如下：

一種閉環壓電薄膜泵，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動方向的進液閥與出液閥，所述壓電泵基體設有管路以及形成于壓電泵基體內的泵腔，所述壓電振子、進液閥、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構，所述流量傳感器設有一個用以接收流體的微通道及一個信號轉換模塊，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果轉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反饋的流量信號和目標流量信號比較后控制壓電振子的運動變形量，所述微通道和出液閥之間設有流量濾波器，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。

作為本實用新型的進一步改進，所述流量濾波器包括若干吸波腔體及對應設于吸波腔體上的吸波薄膜。

作為本實用新型的進一步改進，所述吸波腔體和吸波薄膜的數量設為兩個或兩個以上，所述不同吸波薄膜的厚度不同。

作為本實用新型的進一步改進，所述壓電振子由壓電陶瓷薄膜與金屬薄膜粘接復合而成。

作為本實用新型的進一步改進，所述進液閥與出液閥由具有彈性的金屬或有機聚合物薄膜制成。

作為本實用新型的進一步改進，所述電路控制模塊包括驅動壓電振子運動變形的驅動子模塊、比對流量體積的信號分析子模塊以及控制壓電振子運動變形的控制子模塊，所述驅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換模塊連接。

本實用新型具有以下有益效果：

流量傳感器、流量濾波器和壓電泵基體集成為一整體結構，減小了泵的體積且簡化了結構；

流量濾波器能夠控制流體的能量，使流過管路中的流體趨于勻速，提高了驅動流體的精度；

閉環壓電薄膜泵可加工性好，可采用微加工工藝批量制造，且一致性好。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型一實施方式中閉環壓電薄膜泵的結構示意圖。

具體實施方式