CN103925187B - 一种多振子压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多振子压电泵，包括：泵体(1)、压电振子(2)、入口阀(31)、出口阀(32)、入口管(4)和出口管(5)，其中泵体(1)与多个压电振子(2)形成腔体，腔体的一端通过模块连接孔与入口阀(31)连接，入口阀(31)外侧与入口管(4)连接，腔体的另一端通过模块连接孔与出口阀(32)连接，出口阀(32)外侧与出口管(5)连接，特点在于所述腔体由多个压电振子(2)与泵体(1)所形成的多个局部腔体构成；各压电振子(2)在交变电压驱动下发生弯曲变形，各局部腔体体积同时增加或减小，流体经入口阀(31)流入，从出口阀(32)流出，具有泵腔体积变化量大，阀工作效率高，单个周期输出流量大的特点。

Description

一种多振子压电泵

技术领域

本发明属于流体输送领域，具体涉及一种多振子压电泵装置。

背景技术

压电隔膜泵是一种由压电振子驱动的容积泵，具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化、便于数字化控制且寿命成等优点，在仪器仪表、检测设备及机械电子领域有广泛的应用前景。目前压电泵调整流量的主要方式是通过改变驱动电压和驱动频率实现，驱动电压受到压电陶瓷电学特性影响存在极限值，驱动频率受到阀的响应频率和系统惯性的限制一般低于300Hz。提高压电泵性能主要通过多个泵串联或并联实现。由于压电泵的驱动原件压电振子的位移量很小，一般不超过0.3mm，引起的容积变化很小，对于其匹配的阀要求高，即要求阀泄露小、响应速度高。目前压电泵中阀效率低，是影响压电泵性能的主要因素。

发明内容

为了解决目前压电泵腔体体积变化量小、阀效率低的问题，提出了一种多振子压电泵装置，其出入口阀之间的腔体由多个振子与支撑结构构成，腔体内的振子可同时工作，也可部分作为预留，在需要时启用。在其工作时，由于多个振子同时变形，泵腔的体积变化量增加，有利于阀的开启与关闭，可提高阀的工作效率，同时增加单个周期输出流体的能力。同时由于其可布置备用振子，当需要增加流量时，可通过增加启用压电振子数量的方式实现，也为输出控制提供了更大的区间。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种多振子压电泵，包括泵体与多个压电振子形成的腔体、单向阀及附属管路。共有N个压电振子构成，其中N>2，每个压电振子通过密封件与泵体装配所形成的密封空间构成一个局部腔体，每个局部腔体通过一个局部入口和一个局部出口，所有腔体通过局部入口和局部出口连接后构成一个多个压电振子形成的腔体，最终与入口管和出口管连接，入口管处布置入口单向阀，在出口管处布置出口单向阀。

各局部腔体的布置方式可分为三种：串联布置、并联布置和混连布置，其中M个腔串联布置如图1所示，第k个局部腔体与第k+1个局部腔体通过内部管道相连，其中2＜k＜M，入口管与第一个局部腔体连接，入口处安装入口阀，出口与第M个腔体连接，出口处安装出口阀；M个局部腔体并联布置，如图2所示，第k个局部腔体的各局部入口管与入口管连接，同时各局部出口管与出口管连接，其中2＜k≤M；混连布置情况下，多个局部腔体串联布置或并联布置构成基本连接模块，其包括一个局部出口和一个局部入口，单个局部腔体是基本连接模块的一种特殊形式，多个所述基本连接模块之间串联或并联形成混合连接模块，多个所述混合连接模块之间可以再次进行串联或并联连接形成新的混合连接模块，串联布置和并联布置是混合布置的特殊情况对其进行单独分类，最终形成的混合连接模块的局部入口与入口管连接，局部出口与出口管连接。

特点在于入口管与出口管或局部入口管与局部出口管与局部腔体的连接截面区域在腔体的同一直径方向上，以便在工作过程中腔体内气泡的排出。

工作时，各振子在交变电压的驱动下发生往复变形，各振子的相位相同，即同时增加或减小腔体体积，单个周期内入口阀与出口阀之间的体积变化量大于传统的压电泵结构，能够更好的发挥单向阀的效果，同时由于阀的泄漏量占腔体变化量的比例降低，本专利提出的多振子压电泵结构具有更高的单次输出精度和阀的效率。

附图说明

图1是局部腔体的串联布置方式示意图。

图2是局部腔体的并联布置方式示意图。

图3是本发明的多振子压电泵装置的一个基本实施例。

图4是单晶片压电振子。

图5是双晶片压电振子。

具体实施方式

参照图3，本发明的多振子压电泵是由多个局部腔体混联布置方式形成，由泵体1，压电振子2，单向阀3，入口管4和出口管5构成。其中泵体1上布置了第一腔体沉槽111、第二腔体沉槽112、第三腔体沉槽113和第四腔体沉槽114；第一压电振子201与第一腔体沉槽111通过粘接剂7粘接构成第一局部腔体61，第二压电振子202与第二腔体沉槽112通过粘接剂7粘接构成第二局部腔体62，第三压电振子203与第三腔体沉槽113通过粘接剂7粘接构成第三局部腔体63，第四压电振子204与第四腔体沉槽114通过粘接剂7粘接构成第四局部腔体64；在第一腔体沉槽111和第四腔体沉槽114之间布置有第一连通孔121作为两个局部腔体的共同局部入口和第二连通孔122作为两个局部腔体的共同局部出口，即第一局部腔体61与第四局部腔体64并联布置，构成第一基本连接模块81；在第二腔体沉槽112和第三腔体沉槽113之间布置有第三连通孔123作为两个局部腔体的共同局部入口和第四联通孔124作为两个局部腔体的共同局部出口，即第二局部腔体62与第三局部腔体63并联布置，构成第二基本连接模块82；第一模块连通孔131一端与第一连通孔121连接，另一端与入口阀孔141连接，作为第一基本连接模块81的局部入口，第二模块连通孔132一端与第二连通孔122连接，另一端与第三连通孔123连接，作为第一基本连接模块81的出口和第二基本连接模块82的入口将二者连接，实现第一基本连接模块81与第二基本连接模块82的串联布置，第三模块连通孔133一端与第四连通孔124连接，另一端与出口阀孔142连接，作为第二基本连接模块82的出口；入口阀31由腔体1上布置的入口阀孔141内布置入口弹簧311再布置入口弹性球312后，将入口管4装入入口阀孔141内构成；出口阀32由腔体1上布置的出口阀孔142内布置出口弹性球322再布置出口弹簧321后，将出口管5装入出口阀孔142内构成。

所述压电振子2由压电晶片21粘接在弹性基板22上形成，可以采用如图4所示，由压电晶片21粘接在弹性基板22的一侧所构成的单晶片压电振子；也可以采用如图5所示，两个压电晶片21同时粘接在弹性基板22的两侧所构成的双晶片压电振子，在形成双晶片压电振子时，两个压电晶片的不同极性面与弹性基板22粘接。

工作时，至少有一个压电之子发生变形，由第一局部腔体61、第二局部腔体62、第三局部腔体63和第四局部腔体64构成的腔体体积增加或减小，结合单向阀3即入口阀31和出口阀32的单向截止性，将流体从入口管4吸入，从出口管5排出，形成泵送流体的能力，当多个压电振子工作时，各振子同时向腔体增加或减小方向运动，可增加单个周期内泵腔的体积变化量，增加阀的效率。

Claims (5)

1.一种多振子压电泵，包括：泵体、压电振子、入口阀、出口阀、入口管和出口管，其中泵体与多个压电振子形成腔体，腔体的一端通过入口模块连接孔与入口阀连接，入口阀外侧与入口管连接，腔体的另一端通过出口模块连接孔与出口阀连接，出口阀外侧与出口管连接，形成多振子压电泵，该多振子压电泵包括串联的基本连接模块，每个所述基本连接模块包括两个并联布置的局部腔体，每个局部腔体由单个压电振子与泵体通过密封件连接构成，所述的两个局部腔体具有共同的局部入口和共同的局部出口，各基本连接模块通过基本模块连接孔连通，将各局部腔体连接成为一个连通的所述腔体。

2.根据权利要求1所述的多振子压电泵，其特征在于：所述腔体包括N个局部腔体，其中N>2。

3.根据权利要求1所述的多振子压电泵，其特征在于：所述泵体布置在一个整块材料上，或布置在多块材料上，通过管路连接。

4.根据权利要求1所述的多振子压电泵，其特征在于：所述压电振子是一片压电晶片粘接在弹性基板上构成的单晶片压电振子，或是两片压电晶片异相电极粘接在弹性基板上构成的双晶片压电振子。

5.根据权利要求1所述的多振子压电泵，其特征在于：所述各局部腔体底部都布置有一个局部入口管和一个局部出口管，该局部入口管和局部出口管布置在圆柱形腔体的直径方向上。