[發明專利]一種壓電驅動式共振氣泵

有效

• 申請號: 202010557482.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111779657B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 田曉超;李慶華;趙昌龍;賀春山;于淼;候躍謙;趙劍;李志瑤;楊鳳雙
• 申請（專利權）人: 長春大學
• 主分類號: F04B45/047
• 分類號: F04B45/047;F04B39/00;F04B39/14
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 陳陽

本發明公開了一種壓電驅動式共振氣泵，包括腔體、下腔體和底座，底座的頂端固定連接定位環，定位環的頂端設有壓電振子，所述壓電振子通過若干緊固螺栓安裝在定位環上，所述底座的頂端均勻的設有若干立柱，所有的所述立柱的頂端共同設有下腔體，所述下腔體通過螺柱安裝在立柱上，下腔體的頂端設有卡槽，所述卡槽內安裝有腔體；所述共振桿的底端貫穿壓電振子并套設有螺帽，共振桿上套設有質量機構；本發明通過設置質量機構改變其共振頻率，可以實現在400HZ以下的低頻工作，也可以在400HZ以上的高頻工作條件下工作，并且整個裝置的整體結構簡單，體積小，完全不產生磁干擾也不接受磁干擾，比傳統的氣泵更適合于在復雜環境工作。

技術領域

本發明涉及空氣隔膜泵技術領域，尤其是一種壓電驅動式共振氣泵。

背景技術

空氣隔膜泵是一種新型輸送機械，采用壓縮空氣為動力源，對于各種腐蝕性液體，帶顆粒的液體，高粘度、易揮發、易燃、劇毒的液體，均能予以抽光吸盡。

在泵的兩個對稱工作腔中，各裝有一塊有彈性的隔膜，形成兩個獨立的腔室，中間軸將兩塊隔膜結成一體，配氣閥控制每個腔室的增壓，縮空氣進入配氣閥后，推動一邊隔膜，驅使聯桿聯接的兩塊隔膜同步運動。與此同時，另一工作腔中的氣體排出泵外，到達行程終點，配氣閥則自動地將壓縮空氣切換到另一工作腔，推動隔膜朝相反方向運動，這樣形成了兩個隔膜的同步往復運動。每個工作腔中又設置有兩個單向球閥，隔膜的往復運動，造成工作腔內容積的改變，迫使兩個單向球閥交替地開啟和關閉，從而將液體連續地吸入和排出。

目前氣體隔膜泵主要有利用電動機凸輪機構驅動的電磁隔膜泵與壓電薄膜泵兩大類，其中壓電泵對純水性工作介質的輸出效果好。膜片式壓電振子的變形能力有限，對氣體的輸出效果很差，在較高頻率下整個泵體的工作效果大幅降低。為此，本發明的一種壓電振子氣泵是利用系統共振原理將壓電激勵源的振動位移放大并用于驅動流體的裝置，使用壓電振子(PZT、PLZT或PMN)可以作為氣泵的驅動力源，由此構造一個可以提供足夠功率的，可以在較高頻率下工作的壓電氣泵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓電驅動式共振氣泵，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種壓電驅動式共振氣泵，包括腔體、下腔體和底座，所述底座是圓柱體結構，底座的頂端固定連接定位環，所述定位環是圓環形結構，定位環的頂端設有壓電振子，所述壓電振子通過若干緊固螺栓安裝在定位環上，所述底座的頂端均勻的設有若干立柱，所述立柱是圓管形結構，所有的所述立柱的頂端共同設有下腔體，所述下腔體通過螺柱安裝在立柱上，下腔體是圓環板結構，下腔體的軸線與定位環的軸線重合，下腔體的頂端設有卡槽，所述卡槽內安裝有腔體，所述腔體包括上腔體，所述上腔體是底端敞口的圓盤筒結構，上腔體通過密封環安裝在卡槽上，上腔體通過若干螺栓安裝在下腔體上，所述密封環的底端固定連接有與卡槽相配合的金屬薄片，所述金屬薄片是彈性金屬制作而成，所述上腔體的內腔設有隔板，所述隔板把上腔體的內腔分隔成兩個氣腔，所述氣腔的外側端貫通連接氣孔，所述上腔體的內腔底部設有與隔板相配合的薄片，所述薄片是選用彈性材料制作而成，薄片上設有與氣腔相配合的通孔，所述通孔上安裝有單向閥，所述金屬薄片的底端中部固定連接有與下腔體相配合的接頭，所述接頭通過緊箍連接共振桿，所述共振桿的底端貫穿壓電振子并套設有螺帽，共振桿上套設有質量機構，通過壓電振子產生振動，并通過共振桿配合質量機構以及緊箍向接頭產生振動，利用接頭把振動傳到金屬薄片上，利用接頭的上下振動帶動金屬薄片上下鼓動，令上腔體內部容積發生變化，外部的氣體通過氣孔進入或排出上腔體的內腔(由于單向閥的設置，可以限定空氣從一個氣孔進入上腔體內，并通過另一個氣孔排出)，由此完成氣泵的工作；同時通過設置質量機構改變其共振頻率，可以實現在400HZ以下的低頻工作，也可以在400HZ以上的高頻工作條件下工作，并且整個裝置的整體結構簡單，體積小，完全不產生磁干擾也不接受磁干擾，比傳統的氣泵更適合于在復雜環境工作，并且不容易損壞，也更容易維護；同時通過定位環配合緊固螺栓限定壓電振子徑向的振動，有利于壓電振子的振動向上傳遞，從而保證整個裝置的順利運行。