CN100410534C - 内置可旋转多嵌块无阀压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置可旋转多嵌块无阀压电泵，属于流体机械领域。本发明通过在泵腔内设置有四面体嵌块(7)，使从两个泵出入口(14)流入或流出的流体所受的阻力不相同，进而形成压力差，实现了单向流动的目的。本装置主要包括有主要包括有压电泵上盖(8)、压电泵下盖(6)和设置在压电泵上盖(8)上的压电振子(2)、两个泵出入口(14)、四面体嵌块(7)和设置在压电泵下盖(6)上的直流管(10)，其中，泵出入口(14)通过直流管(10)与泵腔连通。四面体嵌块(7)交错排列在泵腔内并能沿着垂直于泵腔底面的垂线旋转，用于调整泵的流量。本发明具有体积小、流量大，流动特性好的优点。

Description

内置可旋转多嵌块无阀压电泵

技术领域

本发明涉及一种内置可旋转多嵌块无阀压电泵，属于流体机械领域。

背景技术

压电泵大多属于容积式泵，根据泵阀的有无可将压电泵分为有阀压电泵和无阀压电泵，图1为有阀压电泵。无阀压电泵因省去了复杂的动作阀体，使得压电泵结构更加简单，加工制作容易，并且易于向压电泵的小型化方向发展；无阀压电泵自身又无化学及电磁污染，故在医疗、卫生、保健等领域有广阔的应用前景。目前无阀压电泵大多是利用互为倒置的锥形流管而制成锥形流管无阀压电泵，图2为锥形流管无阀压电泵。但这种泵外露的两锥形管增大了泵的整体尺寸，不利于泵的进一步微小化和集成化；同时，两锥形流管的加工困难、安装定位不好，另外，锥形流管无阀压电泵的流量也较小，这些缺陷都严重影响了压电泵在实际领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述无阀压电泵的所述缺陷，提供一种能够进一步减小体积及结构尺寸、增大泵的流量，且具有较好流动特性的内置可旋转多嵌块无阀压电泵。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。本装置主要包括有压电泵上盖8、压电泵下盖6和设置在压电泵上盖8上的压电振子2、两个泵出入口14、可旋转四面体嵌块7和设置在压电泵下盖6上的直流管10，其中，直流管10为在压电泵下盖6上面开除的矩形管槽，泵出入口14通过直流管10与泵腔连通。多个四面体嵌块交错排列在泵腔内并能沿着垂直于泵腔底面的垂线在泵腔内旋转，用于调整四面体嵌块7相对于泵的两侧出入口14的角度，从而调整流量。

所述的四面体嵌块7的底面上固定有突出的圆柱形插头，在泵腔底面上开有与该圆柱形插头相配合的圆柱形凹槽15，四面体嵌块7可以通过圆柱形插头在该凹槽15内转动。

所述的四面体嵌块7为正四面体。

本发明提出的内置可旋转多嵌块无阀压电泵的工作原理可以叙述为：如图14所示，当把压电陶瓷片12和金属片13作为两极，向压电振子2通一交流电时，压电陶瓷片12会产生沿径向的伸缩变形，由于压电陶瓷片12和金属片13粘紧成一体，并且压电陶瓷片12和金属片13的径向伸缩性不同，所以当压电陶瓷片12产生沿径向的伸缩变形时，金属片13也会产生伸缩变形，且伸缩方向与压电陶瓷片12相反，则压电振子2必然会产生沿轴向(压电陶瓷片12的法向方向)的往复变形振动，把压电振子2作为压电泵的动力源。如图4所示，随着压电振子2的轴向往复变形振动，从而导致压电泵泵腔的体积周期性变化，造成了流体在泵腔内的流动。再如图3所示，对每个四面体嵌块嵌块来说，流体从四面体的一个侧面流入从其它两个侧面形成的四面体棱角的方向流出时的流动阻力是不同于从两个侧面形成的四面体棱角的方向流入从四面体另外一个侧面流出时的流动阻力，又因为流过流体的体积大小与流动阻力的大小成反比，所以当泵腔体积增大时，流体通过两侧的两个直流管10以及内置于泵腔内的一系列交错排列的四面体嵌块流进泵腔，此时压电泵处于吸入阶段，但是由于在沿流体流动方向上的四面体一个侧面以及其它两个侧面形成的四面体棱角这种一系列交错排列的非对称结构的存在，使得通过位于泵的两侧的两个直流管流进泵腔的流体体积不相同。当泵腔体积减小时，流体通过内置于泵腔内的一系列交错排列的四面体嵌块以及两侧的两个直流管10流出泵腔，此时压电泵处于排出阶段，但是由于在沿流体流动方向上的的四面体一个侧面以及其它两个侧面形成的四面体棱角这种一系列交错排列的非对称结构的存在，使得通过位于泵的两侧的两个直流管流出泵腔的流体体积不相同。分析从两流管在压电泵处于吸入和排出阶段时，流入和流出的流体体积的量的大小可以概括为：在压电泵处于吸入阶段时流进流体体积多的，则在压电泵处于排出阶段时流出流体体积少；在压电泵处于吸入阶段时流进流体体积少的，则在压电泵处于排出阶段时流出流体体积多；从宏观上看，压电泵总是使流体从一流管流入，从另一流管流出，从而实现了流体的单向流动。

与传统的锥形流管无阀压电泵相比，本发明中使用的四面体嵌块结构，抛弃了传统的非对称两圆锥形流管，内置于泵腔内的若干组交错排列的四面体嵌块使得泵腔内几何结构的非对称变化更加明显，从而能够使该内置可旋转多嵌块无阀压电泵获得更大的流量。而且还可以通过对内置于泵腔的四面体嵌块的数量，每个四面体嵌块在泵腔内沿垂直于泵腔底面的垂线旋转时所处的位置等这一系列控制参数的调整来实现对泵内液体的流向和流量大小控制与调节，从而使该泵拥有的更加广阔的实际应用前景。

附图说明

图1有阀压电泵示意图。

图2锥形流管无阀压电泵示意图。

图3内置可旋转多嵌块无阀压电泵整体结构主视图。

图4内置可旋转多嵌块无阀压电泵整体结构A-A剖视图。

图5内置可旋转多嵌块无阀压电泵上盖主视图。

图6内置可旋转多嵌块无阀压电泵上盖B-B剖视图。

图7内置可旋转多嵌块无阀压电泵下盖主视图。

图8内置可旋转多嵌块无阀压电泵下盖C-C剖视图。

图9弹性垫片主视图。

图10弹性垫片D-D剖视图。

图11四面体嵌块俯视图。

图12四面体嵌块主视图。

图13四面体嵌块斜轴侧图

图14单侧型压电振子示意图。

图15双侧型压电振子示意图。

图中：1、泵体，2、压电振子，3、吸入阀，4、吐出阀，5、锥形流管，6、压电泵下盖，7、四面体嵌块，8、压电泵上盖，9、弹性垫片，10、直流管，11、螺栓孔，12、压电陶瓷片，13、金属片，14、泵出入口，15、圆柱形槽。

具体实施方式

本发明的具体实施方式参见图3～13。

本装置包括有压电泵上盖8、压电泵下盖6，二者配合形成泵腔。在该泵腔内设置有交错排列的四面体块7，如图3、4所示，四面体嵌块7的个数为13个。单个四面体嵌块7的结构参见图11～13，是在底面上有一凸出的小的圆柱形插头的四面体铜制嵌块，这一系列嵌块通过圆柱形插头安放在泵腔的下底面上所开出的如图7所示的一系列小的圆柱形槽15内，配合为间隙配合。还包括有直流管10，直流管10为在压电泵下盖6上面开出的矩形管槽，其与压电泵下盖6成为一整体。泵腔通过两侧的两个直流管10与泵出入口14连通，压电振子2是由压电陶瓷片12和金属片13粘紧在一块组成，具体结构参见图13、14，压电振子2与压电泵上盖8中间的阶梯状通孔的阶梯处粘结固定在一起，参见图6。弹性垫片9放在压电泵上盖8与压电泵下盖6之间，起到防止泵渗漏的作用。压电泵上盖8、弹性垫片9和压电泵下盖6通过周围的螺栓孔11使用六个螺栓联接在一起。

四面体嵌块7可以在泵腔内作任意角度的旋转，用于调节泵的流量。当四面体嵌块7一个侧面面对泵的一个出入口，另两个侧面所形成的棱角面对泵的另一个出入口，此时，在四面体嵌块7的底面上，其中一个侧面的底线在底面上对应的高线与泵的两侧出入口14的连线所成的角度为0度，如图3所示位置泵的流量最大。由于四面体嵌块7可以在泵腔中做任意位置的旋转，其中当四面体嵌块7如图3所示的侧面底线在底面上对应的高线与泵的两侧出入口14的连线所成的角度为30度，90度，150度，210度，270度，和330度的六种特殊情况除外，因为在上述的六种特殊情况中泵腔中沿流体流动方向上嵌块的结构是左右严格对称的，从理论上分析泵不能够形成流量。

本实施例采用220V，50Hz交流电压，也可使用其它频率的电压；使用单侧型压电振子，把交流电加于压电振子2的两极——压电子陶瓷片12和金属片13上面，使压电振子产生周期性的轴向弯曲变形，从而驱动压电泵的工作。

本实施中，压电泵下盖6和压电泵上盖8采用有机玻璃加工制造，一系列交错排列的四面体嵌块7采用铜块加工制造。压电振子采用市售件，直径为30mm，压电陶瓷和金属片厚均为0.1mm，金属片13，材料为黄铜。弹性垫片9，选用弹性高分子材料，如采用橡胶或硅胶材料。

Claims (4)

1. 内置可旋转多嵌块无阀压电泵，主要包括有压电泵上盖(8)、压电泵下盖(6)和设置在压电泵上盖(8)上的压电振子(2)，其特征在于：还包括有两个泵出入口(14)、四面体嵌块(7)和设置在压电泵下盖(6)上的直流管(10)，其中，泵出入口(14)通过直流管(10)与泵腔连通；四面体嵌块(7)交错排列在泵腔内并能绕着垂直于泵腔底面的垂线在泵腔内旋转。

2. 根据权利要求1所述的内置可旋转多嵌块无阀压电泵，其特征在于：所述的四面体嵌块(7)的底面上固定有突出的圆柱形插头，在泵腔底面上开有与该圆柱形插头相配合的圆柱形槽(15)，通过圆柱形插头在该凹槽内转动，四面体嵌块(7)可以在泵腔中转动。

3. 根据权利要求1所述的内置可旋转多嵌块无阀压电泵，其特征在于：所述的四面体嵌块(7)为正四面体。

4. 根据权利要求1所述的内置可旋转多嵌块无阀压电泵，其特征在于：四面体嵌块(7)能够沿着垂直于泵腔底面的垂线在0～360度范围内旋转。

Images