[發明專利]內置柔順結構無閥壓電泵

有效

• 申請號: 201710720785.3
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107387378B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 張建輝;付俊;嚴秋鋒;燕康;李智明
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B53/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發明屬于流體機械領域，涉及一種內置柔順結構無閥壓電泵，包括由泵蓋和泵座組成的泵體，設置在泵蓋和泵座之間的泵腔，以及設置在泵腔內的壓電振子和密封圈，所述的泵座側壁設有連通泵腔與外界的第一、二導管，所述的第一、二導管對稱地設置在泵座側壁上；所述的泵腔底座底部設有至少一個直通槽；所述的直通槽內設有至少一個結構體。所述結構體沿第一、二導管方向排列，其具有迎流面。該無閥壓電泵在無閥壓電泵小型化和微型化基礎上實現大流量輸出。

技術領域：

本發明屬于流體機械領域，涉及一種內置柔順結構無閥壓電泵。

技術背景：

壓電泵是集驅動部件、工作部件和控制部件于一體的便于集成的新型微型泵，其利用壓電元器件的逆壓電效應，將電能轉換為機械能，再經特定結構傳遞給流體，形成流體泵。與傳統泵相比，壓電泵具有：結構簡單、可實現微型化和集成化、無噪聲、無電磁干擾、可根據施加電壓或頻率控制輸出微小流量等顯著優點，故而在化學分析、MEMS器件及其散熱、燃料供給等領域有著廣闊的應用前景。

無閥壓電泵主要利用管道或者泵腔的特殊結構或形狀，形成無移動部件閥，實現流體的單向運動，針對無閥壓電泵的無移動部件閥，目前研究比較成熟的有管道“閥”類、腔底“閥”類和阻流體“閥”類等。管道“閥”類無閥壓電泵如錐形流管無閥壓電泵、異形流管無閥壓電泵、Y形流管無閥壓電泵等，均靠流管的特殊形狀形成流阻差，從而實現泵的功能。但是此類泵存在著顯著的問題：起到閥作用的進出水管道設置于泵腔外面，增大了泵的整體尺寸，不利于壓電泵的微型化，同時管道類無閥壓電泵輸出流量較小，屬于微流泵。腔底“閥”類無閥壓電泵如扁錐腔無閥壓電泵、波紋腔底無閥壓電泵等，針對管道“閥”類無閥壓電泵的不足進行改進，將泵的無移動部件閥置于泵腔內，類似效果的還有阻流體“閥”類無閥壓電泵，如可旋轉嵌塊無閥壓電泵、半球缺阻流體無閥壓電泵等，這類泵結構緊湊，易于實現泵的微小型化，雖然其輸出量較管道“閥”類泵有所提高，但泵送能力依然有限，且此種結構使得泵腔內結構復雜，增大了加工難度。

傳統機械系統或機構都是由剛性構件以運動副連接而成的，這在高速、精密、微型等高性能的要求下容易暴露一些不可避免的問題，如由機械結構決定的加工、安裝、誤差等，從而使得機器的精度降低、壽命縮短、成本增加。柔順結構的出現則從機構設計這一根本角度為解決上述問題提供了新穎徹底的方法。柔順機構利用柔性構件的變形來實現機構的主要運動和功能，同樣的也能實現運動、力和能量的傳遞和轉換，其在降低成本和提供性能這兩大方面比傳統剛性機構具有明顯的優勢，并在輕型、微型化領域有著廣泛的應用前景。

發明內容：

針對上述技術中的不足之處，本發明的目的在于提供一種利用可變柔順結構體代替傳統無移動部件閥的無閥壓電泵，并在進一步減小體積及結構尺寸的同時增大泵送能力。

為了實現上述效果，本發明提供了一種內置柔順結構無閥壓電泵，包括由泵蓋和泵座組成的泵體、設置在泵蓋和泵座之間的泵腔，以及設置在泵腔內的壓電振子和密封圈，所述的泵座側壁設有連通泵腔與外界的第一、二導管，所述的第一、二導管對稱地設置在泵座側壁上；所述的泵腔底座設有至少一個直通槽；所述的直通槽內設有至少一個結構體。

所述的結構體宏觀上表現為但不僅限于1/4薄壁圓筒，圓筒外壁為第一迎流面，圓筒內中空區域可視為第二迎流面。所述的第一迎流面和第二迎流面組成結構體的工作部分，其可為光滑、圓順的曲面。

進一步的，所述的結構體5為軟質材料制成，或者所述結構體5為軟質的柔順結構，在泵工作時，其由第一迎流面51和第二迎流面52組成的工作部分可在水流中產生移動。

進一步的，所述的結構體5包括底面53，其通過底面53固結在直通槽8中，且所述結構體5的第一迎流面51與底面53的交線與直通槽8中軸線垂直。

作為一種優選，所述的結構體5包括若干個，各結構體5等距設置在直通槽8中；所述的結構體5其相鄰兩個之間有間距或沒有間距設置。