CN103994059A - 一种铙钹形腔体的共振式压电风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铙钹形腔体的共振式压电风机，包括压电振子、支撑块、质量块、基座，其特点在于还包括一个铙钹形的腔体结构，其中：压电振子安装在基座上，在厚度方向一侧与支撑块连接；支撑块与铙钹形腔体的第一铙钹形腔体件连接，第一铙钹形腔体件上布置有锥形进气孔，第二铙钹形腔体件上布置有过流孔，第二铙钹形腔体件与质量块连接，第一铙钹形腔体件与第二铙钹形腔体件开口相对布置，二者密封连接，形成铙钹形泵腔，质量块上与过流孔对应位置布置有锥形出气孔；工作时，压电振子在交变电压作用下发生振动，形成铙钹形泵腔体容积变化，推动流体从进气孔流入，从出气孔流出，具有结构紧凑，腔体体积变化量大的特点。

Description

一种铙钹形腔体的共振式压电风机

技术领域

本发明属于流体输送领域，具体涉及一种铙钹形腔体的共振式压电风机装置。

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。传统压电隔膜泵一般由压电陶瓷直接驱动隔膜运动，产生隔膜泵腔体的往复变形与单向阀配合后形成出流能力，但是压电材料的变形较小，是压电泵性能提升的瓶颈。特别是在提高输送气体能力方面，需要增加隔膜的变形量增加压缩比，以提高性能。目前日本与国内的研究人员提出了不同种类的基于共振原理的驱动的压电泵，可有效提高压电泵输送气体的能力，但是一般具有结构复杂难以小型化的问题。

发明内容

为了解决目前共振式压电泵结构复杂难以小型化的问题，提出了铙钹形腔体的共振式压电风机，采用弹性元件构成铙钹形腔体与压电振子及质量块配合形成谐振，产生腔体位移放大效果，在压电振子发生小变形的情况下，腔体可产生大的变形量，特别是当压电振子在驱动电压增加的需求下，厚度增加时依然可以保证产生放大的变形量，可有效的解决目前共振式压电泵的小型化问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明铙钹形腔体的共振式压电风机，包括压电振子、支撑块、铙钹形泵体、质量块、和基座，其中：

基座上布置有安装压电振子的振子安装槽，同时布置有可将泵整体安装在其他设备上的安装孔；压电振子通过夹紧、螺栓或粘接的方式安装在基座上，所述压电振子在交变电压的作用下发生沿着厚度方向的往复弯曲变形，在其发生弯曲变形的一侧与支撑块连接，所述压电振子可以是圆形压电振子、圆环形压电振子、矩形悬臂梁压电振子及其它形状的悬臂梁压电振子；所述支撑块为有一定厚度的圆柱形或矩形块，一侧与压电振子连接，另一侧与铙钹形腔体的第一侧腔体件连接，用于传导压电振子的变形，同时保证压电振子与铙钹形腔体之间有一空隙，所述空隙的高度大于系统工作时第一铙钹形腔体与压电振子变形之和，以保证在风机工作时压电振子与铙钹形腔体之间不发生干涉；所述铙钹形腔体由第一铙钹形腔体件和第二铙钹形腔体件构成，两腔体件的开口相对，边缘密封连接，在二者之间形成密封腔体，所述第一铙钹形腔体件上布置有至少一个锥形孔，所述锥形孔的小端位于腔体外侧，大端位于腔体内侧，称为进气孔，所述第二铙钹形腔体件与质量块连接，且在第二铙钹形腔体件上布置有至少一个过流孔；所述质量块为有一定厚度的片状或块状材料，与铙钹形腔体件上的每个过流孔相对位置布置有一个锥形孔，所述锥形孔的小端位于腔体内侧，大端位于腔体外侧，称为出气孔。

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，运动通过支撑块传递到铙钹形腔体，腔体发生弹性变形后带动质量块运动，形成了系统的振动，该系统振动有一种振动模态为压电振子的运动方向与质量块的运动方向相反，当系统的激励频率在该模态固有频率附近时，铙钹形腔体内部体积会发生周期性的增加和减小，在腔体体积变化的驱动下，内外气体经过进气孔和出气孔产生流动。当腔体体积增加时，气体同时从进气孔和出气孔流入泵腔，但由于锥形管的作用，进气孔的流阻小于出气孔，进气孔的气体流入量大于出气孔的气体流入量；当腔体体积减小时，腔体内的气体通过进气孔和出气孔流出，由于锥形管的作用，进气孔的流阻大于出气孔，进气孔的气体流出量小于出气孔，在一个工作循环中出气孔的出气量大于进气量，形成了气体从出气孔流出的铙钹形腔体的共振式压电风机。

附图说明

图1是本发明铙钹形腔体的共振式压电风机的结构示意图。

图2为本发明铙钹形腔体的共振式压电风机中的铙钹形腔体结构。

图3为本发明铙钹形腔体的共振式压电风机第一种实施方案中的矩形压电振子结构。

图4为本发明铙钹形腔体的共振式压电风机第一种实施方案中的基座结构。

图5为本发明铙钹形腔体的共振式压电风机第二种实施方案中的圆形压电振子结构。

图6为本发明铙钹形腔体的共振式压电风机第二种实施方案中的基座结构。

具体实施方式

参照图1，本发明的铙钹形腔体的共振式压电风机，包括基座1、压电振子2、支撑块3、铙钹形泵体4、和质量块5，其中：

基座1上布置有安装压电振子的振子安装槽11，同时布置有可将泵整体安装在其他设备上的安装孔12；压电振子2粘接在基座1上，在其厚度方向的一侧与支撑块3连接；所述支撑块3为有一定厚度的圆柱形块，一侧与压电振子2连接，另一侧与铙钹形腔体4的第一侧腔体件41连接；

参照图2，所述铙钹形腔体4由第一铙钹形腔体件41和第二铙钹形腔体件42构成，两腔体件的开口相对，边缘密封连接，在二者之间形成密封腔体，所述第一铙钹形腔体件41上布置有至少一个锥形孔，所述锥形孔的小端位于腔体外侧，大端位于腔体内侧，称为进气孔411，所述第二铙钹形腔体件42与质量块5连接，且在第二铙钹形腔体件中心布置有过流孔421；所述质量块5为有一定厚度的块状材料，与铙钹形腔体件4上的过流孔421相对位置布置有一个锥形孔，所述锥形孔的小段位于腔体内侧，大端位于腔体外侧，称为出气孔51。

通过上述的连接方式，参考图3和图4，当压电振子2为矩形压电振子201时，基座采用101结构，形成第一种实施方案，为矩形压电振子驱动结构，所述矩形压电振子201由带有表面电极的矩形压电材料薄片2011和矩形弹性基板2012粘接构成；参考图5和图6，当压电振子2为圆形压电振子202时，基座采用102结构，形成第二种实施方案，为圆形压电振子驱动结构，所述圆形压电振子202由带有表面电极的圆形压电材料薄片2021和圆形弹性基板2022粘接构成。

Claims (2)

1.一种铙钹形腔体的共振式压电风机，包括压电振子、支撑块、质量块、基座、其特点在于还包括一个铙钹形的腔体结构，其中：

所述基座(1)上布置有安装压电振子(2)的振子安装槽(11)；压电振子(2)通过夹紧、螺栓或粘接的方式安装在基座(1)上，所述压电振子(2)在交变电压的作用下可发生沿着厚度方向的往复弯曲变形，在其发生弯曲变形的一侧与支撑块(3)连接；所述支撑块(3)为具有一定厚度的圆柱形或矩形块，一侧与压电振子(2)连接，另一侧与铙钹形腔体(4)的第一侧腔体件(41)连接，以传导压电振子(2)的变形；所述铙钹形腔体(4)由第一铙钹形腔体件(41)和第二铙钹形腔体件(42)构成，两腔体件的开口相对，边缘密封连接，在二者之间形成密封的铙钹形泵腔，所述第一铙钹形腔体件(41)上布置有至少一个锥形孔(411)，所述锥形孔的小端位于腔体外侧，大端位于腔体内侧，称为进气孔，所述第二铙钹形腔体件(42)与质量块(5)连接，且在第二铙钹形腔体件(42)上布置有至少一个过流孔(421)；所述质量块(5)为有一定厚度的片状或块状材料，与第二铙钹形腔体件(42)上的每个过流孔(421)相对位置布置有一个锥形孔(51)，所述锥形孔的小端位于腔体内侧，大端位于腔体外侧，称为出气孔。

2.根据权利要求1所述的铙钹形腔体的共振式压电风机，其特征在于：所述压电振子(2)可以是圆形压电振子(201)、矩形悬臂梁压电振子(202)，也可以是圆环形压电振子。