CN103994056A - 一种多振子轴向过流式压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多振子轴向过流式压电泵，包括泵体、压电振子、单向阀，其特点在于：泵体内安装有同向布置的N片压电振子，其中N为整数且大于2，两片相邻的压电振子与泵体形成一个密封腔体，N片压电振子共形成N-1个泵腔；所述压电振子上布置有过流孔，在所述过流孔一侧安装有单向阀；利用这种方式形成的压电泵在多级串联后不会出现以往因内外压差过大引起的振子破坏现象，可突破压电振子所能承受的极限压力，可以大幅提高压电泵的极限输出压力。

Description

一种多振子轴向过流式压电泵

技术领域

本发明属于流体输送领域，具体涉及一种多振子轴向过流式压电泵装置。

背景技术

压电隔膜泵是一种由压电振子驱动的容积泵，具有输出能量密度高、便于数字化控制且寿命长等优点，在仪器仪表、检测设备及机械电子领域有广泛的应用前景。压电隔膜泵根据泵腔数量可分为单腔压电泵和多腔压电泵，通过多个腔体的并联工作可提高压电泵的输出流量，通过多级腔体的串联可提高压电泵的输出压力。特别是多级腔体串联与压电泵体积小、便于大规模集成的特点结合后很容易形成高压力、小体积的流体输送设备，但传统压电泵在增加腔体数量之后会出现后级振子被压力破坏，制约了压电泵输出压力的进一步提升。

发明内容

为了解决目前多级腔体串联压电泵在腔体数量增加、输出压力上升后，引起后端振子破坏，导致的多级腔体串联压电泵性能无法提升的问题，提出了一种多振子轴向过流式压电泵，该压电泵所采用的单向阀布置于压电振子上，工作时，流体从振子的一侧流到振子的另一侧，在多级串联后不会出现以往因内外压差过大引起的振子破坏现象，利用这种方式可突破压电振子所能承受的极限压力，大幅提高压电泵的极限输出压力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种多振子轴向过流式压电泵，包括泵体、压电振子、单向阀，其特点在于单向阀布置在压电振子上，其中：

泵体内安装有同向布置的N片压电振子，其中N为整数且大于1，两片相邻的压电振子与泵体形成一个密封泵腔，N片压电振子共形成N-1个泵腔，第一压电振子与第二压电振子与泵体配合后形成第一泵腔，第二压电振子、第三压电振子与泵体配合后形成第二泵腔，第K压电振子与第K+1压电振子形成第K泵腔，其中0<K<N；第K压电振子弯曲变形的方向与第K+1压电振子的变形方向相反，形成第K腔体与第K+1腔体的体积变化趋势相反，即当第一振子向上弯曲的时候，第二振子向下弯曲，第三振子向上弯曲，形成第一腔体体积减小，同时第二腔体体积增加；在所述的第一压电振子未形成腔体的一侧，布置有一端盖，端盖与第一振子之间形成缓冲腔，端盖上布置有一过流孔，流体可从过流孔流入或流出，在所述第N振子未形成腔体一侧布置有一端盖，端盖与第N振子之间形成缓冲腔，端盖上布置有一过流孔，流体可从过流孔流入或流出。

所述压电振子由压电陶瓷与弹性基板粘接构成，可以采用一片压电陶瓷与一片弹性基板粘接形成的单晶片压电振子结构，也可以采用两片压电陶瓷与一片弹性基板粘接构成的双晶片压电振子结构，所述压电振子上布置有至少一个通孔形成过流孔；单向阀布置于压电振子过流孔上，即单向阀的阀座与压电振子固定，振子在往复运动时带动单向阀阀座运动，流体可从压电振子的第一侧流到第二侧，但不能从第二侧流向第一侧，流体能够流动的方向称为压电振子的正向。

所述端盖上可布置端盖单向阀，即入口阀或出口阀，所述端盖单向阀阀座静止，阀片在流体作用下可开启或关闭，该阀可以增强泵的输出性能，在需要简单结构的情况下，可不布置所述端盖单向阀。

以采用本发明结构具有2级腔体的压电泵为例，工作时，压电振子在交变电压的作用下发生往复的弯曲变形，各腔体的体积随着压电振子的运动而增加和减小。当第一腔体体积增加时，第二腔体体积减小，第一腔体内部压力降低，第一腔体与缓冲腔之间的压电振子上的单向阀打开，第一腔体与第二腔体之间的压电振子上的单向阀关闭，流体从缓冲腔流入第一腔体，同时第二腔体内部压力上升，第二腔体与缓冲腔间压电振子上的单向阀开启，流体从第二腔体经缓冲腔流出；当第一腔体体积减小时，第二腔体体积增加，第一腔体内压力增加，二腔体压力降低，第一腔体与缓冲腔之压电振子上的单向阀关闭，第一腔体与第二腔体间压电振子的单向阀开启，流体从第一腔体流入第二腔体，第二腔体与缓冲腔间振子的阀关闭，形成一个工作循环。

附图说明

图1是本发明一种多振子轴向过流式压电泵第一种实施方式的结构示意图。

图2是本发明实施方式中所采用的悬臂梁阀与压电振子结合示意图。

图3是本发明一种多振子轴向过流式压电泵第二种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，是本发明多振子轴向过流式压电泵的一种最典型实施方式，采用三级腔体串联，是由三个泵体、四片压电振子、四个单向阀和两个端盖构成，其中：

第一泵体101、第二泵体102、第三泵体103依次布置，两端布置有入口端盖5和出口端盖6，所述入口端盖上布置有入口51，所述出口端盖6上布置有出口61；在入口端盖5和第一泵体101之间布置有第一振子201，所述第一振子201与端盖5密封形成入口缓冲腔7；在第一泵体101与第二泵体102之间布置有第二振子202，所述第一振子201、第一泵体101和第二振子202密封形成第一泵腔401；在第二泵体102与第三泵体103之间布置有第三振子203，所述第二振子202、第三振子203和泵体102密封形成第二泵腔402；在第三泵体103和出口端盖6之间布置有第四振子204，所述第三振子203、第四振子204和第三泵体103密封形成第三泵腔403；所述第四振子204与出口端盖6密封形成出口缓冲腔8。

同时参照图2，单向阀采用悬臂梁结构，第一单向阀301布置于第一压电振子201上在第一泵腔401一侧，第二单向阀302布置于第二压电振子202上在第二泵腔402一侧，第三单向阀303布置于第三振子203上在第三泵腔403一侧，第四单向阀304布置于第四振子204上在出口缓冲腔8一侧。

参照图3，为本发明的另一种实施形式，在第一种实施方式的基础上，在入口端盖5上入口51的缓冲腔7一侧布置有入口单向阀9，在出口端盖6上出口61的外侧布置有出口单向阀10。

Claims (3)

1.一种多振子轴向过流式压电泵，由泵体、压电振子和单向阀构成，其特点在于：泵体内安装有同向布置的N片压电振子，其中N为整数且大于2，两片相邻的压电振子与腔体形成一个密封腔体，N片压电振子共形成N-1个泵腔；所述压电振子上布置有过流孔，在所述过流孔一侧安装有单向阀。

2.根据权利要求1所述的多振子轴向过流式压电泵，其特征在于：所述压电振子上布置至少一个过流通孔。

3.根据权利要求1所述的多振子轴向过流式压电泵，其特征在于：所述压电振子可以采用一片压电陶瓷与一片弹性基板粘接形成的单晶片压电振子，也可以采用两片压电陶瓷与一片弹性基板粘接形成的双晶片压电振子。