CN104806488B - 一种并联式压电微型泵 - Google Patents

Abstract

一种并联式压电微型泵，包括盖体、与盖体固定配合并与之形成泵腔的壳体、及位于泵腔内的泵芯组件，泵芯组件包括：固定在盖体上的第一支座、固定在壳体上的第二支座、安装在第一支座上的第一弹性密封圈、安装在第二支座上的第二弹性密封圈、边缘周围预压在第一弹性密封圈上并抵顶盖体的第一压电振子、边缘周围预压在第二弹性密封圈上并抵顶壳体的第二压电振子、及安装在第一支座和第二支座上的入口阀和出口阀；所述并联式压电微型泵具有第一可变腔体和第二可变腔体，所述第一可变腔体和第二可变腔体通过入口阀容纳介质并通过出口阀排出介质。本发明的并联式压电微型泵结构紧凑小巧、流量大、噪音低，可以实现工业化生产，具有很高的实用价值。

Description

一种并联式压电微型泵

技术领域

本发明涉及泵领域，具体地涉及一种压电泵。

背景技术

压电泵作为一种微型泵，其体积小和噪音低的优点，使其在很多领域受到青睐，但存在一个很大缺陷，即流量很低，严重限制了其使用范围。压电泵的工作方式是利用压电振子的特性来实现，即压电振子通交流电源后发生往复振动，从而循环增大和缩小地周期改变可变腔体的容积，当可变腔体缩小时压缩腔内介质迫使出口阀打开，从而腔内介质向外界流出，当可变腔体扩大时使腔内形成负压，从而外界介质迫使进口阀打开并通过进口阀流进可变腔体，压电泵通过压电振子的往复振动，源源不断地将外界介质泵入可变腔体内，然后将可变腔体内介质泵出到外界的所需目的地。但因为其压电振子的振幅很小，从而导致其流量很低，虽然增大压电振子的工作电压可以增加压电振子的振幅，从而可以增大流量，但增大电压易导致增加泵的噪音，而且，工作电压增幅过大还会严重影响压电振子的寿命；而通过多个泵来提高流量则会增大泵的占用空间。中国专利CN201220674040.0公开了一种压电微型泵，见图1所示，该压电泵是一种单片单腔(一个压电振子对应一个可变腔体)式的压电泵，该压电泵包括盖体a01、壳体a02、支架a03、压电振子a04、入口阀a05及出口阀a06，支架a03安装在盖体a01上，入口阀a05和出口阀a06安装在支架a03上，压电振子a04与支架a03之间形成有一可变腔体a07，压电振子a04的周围边缘抵顶壳体a02，该压电泵所采用的入口阀a05和出口阀a06是一种相同结构的单向阀，该种阀包括开闭部、安装部及位于开闭部和安装部之间的腰部，开闭部由两个相对于流通孔轴线对称的开闭瓣构成，该泵采用这种阀体结构能很好的解决噪音问题，使该泵在较高的电压下也能以很低的噪音工作，因此该泵可以适当提高一定工作电压以增加其流量，但是增加并不非常明显。虽然现有中已存在并联式双腔压电泵，以提高流量，但都占用空间较大，而且还存在一个非常大的缺陷，即并联式双腔压电泵的两个压电振子所提供的压力和流量因各种因素可能导致差异较大，所以导致所提供的流量大打折扣，或者具有多个排出管的压电泵排出的介质流量差异很大而不能满足相应的环境要求，严重影响产品的合格率。

发明内容

本发明为解决现有压电泵流量过低的问题，特提供一种可以大幅度提高其流量而体积增幅较小、噪音不因此增大的一种并联式压电微型泵。

本发明的一种并联式压电微型泵，包括盖体、与盖体固定配合并与之形成泵腔的壳体、以及位于泵腔内的泵芯组件，所述泵芯组件包括：固定在盖体上的第一支座、固定在壳体上的第二支座、安装在第一支座上的第一弹性密封圈、安装在第二支座上的第二弹性密封圈、边缘周围预压在第一弹性密封圈上并抵顶盖体的第一压电振子、边缘周围预压在第二弹性密封圈上并抵顶壳体的第二压电振子、以及安装在第一支座和第二支座上的入口阀和出口阀；

所述第一支座与第一弹性密封圈、第一压电振子围成的空间形成第一可变腔体，所述第二支座与第二弹性密封圈、第二压电振子围成的空间形成第二可变腔体，所述第一可变腔体和第二可变腔体通过相应的入口阀容纳介质并通过相应的出口阀排出介质，所述第一支座和/或第二支座上设有位于第一支座和第二支座相邻的一侧的排出管，通过出口阀排出的介质经排出管而排出泵腔外。

经过进一步改进，将所述第一支座设计成和第二支座完全相同的结构。

经过进一步改进，将所述第一弹性密封圈设计为双层密封圈，所述双层密封圈包裹在第一压电振子的边缘周围上，所述第一压电振子通过双层密封圈的一层预压在第一支座上，通过双层密封圈的另一层抵顶盖体。

经过进一步改进，将所述双层密封圈的抵顶盖体的一层设计成具有一开口。

经过进一步改进，将所述第二弹性密封圈设计为双层密封圈，所述双层密封圈包裹在第二压电振子的边缘周围上，所述第二压电振子通过双层密封圈的一层预压在第二支座上，通过双层密封圈的另一层抵顶壳体。

经过进一步改进，将所述双层密封圈的抵顶壳体的一层设计成具有一开口。

经过进一步改进，所述盖体设有向第一支座方向延伸的且与第一支座周围对应的第一凸起，所述第一支座固定在第一凸起上，所述壳体设有向第二支座方向延伸的且与第二支座周围对应的第二凸起，所述第二支座固定在第二凸起上。

经过进一步改进，所述第一支座和第二支座之间设有相互密封配合的形成与排出管相连通的出口腔，所述出口腔具有空间以容纳介质和出口阀向第一可变腔体外和第二可变腔体外延伸的部分。

经过进一步改进，将所述出口腔设计成一个，所述排出管也为一个。

经过对上一步的另一种改进，将所述出口腔设计成两个，所述第一支座和第二支座上各设有一个排出管，所述两个出口腔与两个排出管一一对应而连通。

经过进一步改进，在所述第一支座和第二支座两者相对的面上设有与相应的入口阀和出口阀相对应的凹槽。

通过本发明的并联式压电微型泵的技术方案可知，在流量方面，并联式压电微型泵具有两个压电振子及两个可变腔体，因而可以提供足够的动力泵送介质，其泵送量可以达到单片单腔泵的两倍。

在噪音方面，第一支座固定在盖体上，第二支座固定在壳体上，从而使第一支座和第二支座不易发生振动，提供动力的两个压电振子都是通过弹性密封圈预压在相应的支座上，所以主要噪音源之一的压电振子传递到支架及盖体和壳体上的振动能量得到明显消弱；而最大噪音源的入口阀和出口阀，因介质流进和流出第一可变腔体的入口端和出口端以及介质流进和流出第二可变腔体的入口端和出口端均位于第一支座和第二支座之间，所以噪音得到双重隔离，即入口阀和出口阀处的噪音源分别被第一支座和第二支座、盖体和壳体隔离，从而噪音被显著消弱。故对于整个泵来说，相对于现有中的单片单腔泵，并不会明显增大噪音，可以达到用人耳直接测听而不易分辨出噪音增大的效果。

在体积方面，第一支座与第一弹性密封圈、第一压电振子围成的空间形成第一可变腔体，第二支座与第二弹性密封圈、第二压电振子围成的空间形成第二可变腔体，介质流进和流出第一可变腔体的入口端和出口端以及介质流进和流出第二可变腔体的入口端和出口端均位于第一支座和第二支座之间，所述第一支座和/或第二支座上设有位于第一支座和第二支座相邻的一侧的排出管，所以，整个泵在横向方向(即与压电振子振动方向垂直的方向)上整体结构可以不用增加，仅在纵向方向(即压电振子振动方向)上增加一定的厚度即可，而所有入口阀和出口阀由于在横向方向上有足够的空间布置，因而在纵向方向上只需占用一个阀的高度，故整个泵在纵向方向上增加的厚度实际上小于或等于一个支座、一个弹性密封圈及一个压电振子装配后在纵向方向所增加的厚度，整个泵厚度的增加完全可以控制在30％以内，如果所采用的阀在纵向方向上具有比较高的高度，还可以通过在两个支架的向对面上形成凹槽，以容纳入口阀或/和出口阀的一部分，从而使整个泵厚度的增加量小于一个支座、一个弹性密封圈及一个压电振子装配后在纵向方向所增加的厚度，整个泵的厚度增加甚至可以控制在20％以内，对于流量增加了一倍的泵来说，体积只增加20％是十分可观的，是非常容易让客户所接受的。所以本发明的并联式压电微型泵可以显著增加其应用范围，具有很高的应用价值。

在性能保证方面，第一支座固定在盖体上，第二支座固定在壳体上，所以当上盖和下盖没有装配在一起使，整个泵相当于两个独立的系统，即盖体、第一弹性密封圈、第一压电振子、第一支座、及安装在第一支座上的入口阀和出口阀组成一个独立的泵系统，壳体、第二弹性密封圈、第二压电振子、第二支座、及安装在第二支座上的入口阀和出口阀组成另一独立的泵系统，从而在上盖和下盖相互没有装配前即可通过设备测量两个独立泵系统的各自的相关参数，例如流量和压力，在大批量生产中，挑选参数相近的两个独立泵系统相互装配组成一个完整的泵，从而可以大大降低产品的不良率，节约成本。

另外，本发明的并联式压电微型泵既可以用作气泵也可以用作水泵，作为气泵和作为水泵仅仅只是在实际中所采用的入口阀、出口阀、压电振子以及它们的装配要求可能不一样而已，而且，如果用于泵送非空气介质，也易实现，即增加入口管向第一支座和第二支座之间延伸与流进可变腔体的入口相接即可，并不会增加整体泵的体积。

附图说明

图1为现有技术中提供的一种单腔压电泵的简图。

图2为本发明提供的一种并联式压电微型泵的一种实施方式的装配图。

图3为图2所示的A-A剖视放大图。

图4为图2所示的B-B剖视放大图。

图5为本发明提供的一种并联式压电微型泵的一种实施方式的支座的立体图。

图6为与图5不同角度的支座的立体图。

图7为本发明提供的一种并联式压电微型泵的一种实施方式的双层密封圈的立体图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2至图7所示，本实施例一种并联式压电微型泵，包括盖体1、与盖体1固定配合并与之形成泵腔10的壳体2、以及位于泵腔10内的泵芯组件，所述泵芯组件包括：固定在盖体1上的第一支座、固定在壳体2上的第二支座、安装在第一支座上的第一弹性密封圈、安装在第二支座上的第二弹性密封圈、边缘周围预压在第一弹性密封圈上并抵顶盖体的第一压电振子、边缘周围预压在第二弹性密封圈上并抵顶壳体的第二压电振子、以及安装在第一支座和第二支座上的入口阀7和出口阀8；

所述第一支座与第一弹性密封圈、第一压电振子围成的空间形成第一可变腔体6a，所述第二支座与第二弹性密封圈、第二压电振子围成的空间形成第二可变腔体6b，所述第一可变腔体6a和第二可变腔体6b通过入口阀7容纳介质并通过出口阀8排出介质，且介质流进和流出第一可变腔体6a的入口端和出口端以及介质流进和流出第二可变腔体6b的入口端和出口端均位于第一支座和第二支座之间，所述第一支座和第二支座上设有位于第一支座和第二支座相对一侧的排出管，通过出口阀8排出的介质经排出管而排出泵腔10外，排出管可以为一个或者多个，且排出管也可以由第一支座和第二支座相互配合组合而成。

本实施例中的第一支座和第二支座为两个相同的如附图所示的支座3、第一压电振子和第二压电振子为两个相同的如附图所示的压电振子4，第一弹性密封圈和第二弹性密封圈为两个相同的双层密封圈5。这样设计可以减少零部件种类，也便于安装。

为了便于装配和便于检测产品性能，本实施例的并联式压电微型泵还设有与电缆16导接的连接端子17，以及起导通作用的电子线18，电缆16用于与交流电源通电，两个压电振子4与相应的电子线18焊接，与其中一压电振子4焊接的电子线18与连接端子17相导接，与另一压电振子4焊接的电子线18在盖体1和壳体2相互配合的同时，与连接端子17相导接。

此外，支座3上设有入口32和出口33，入口32对应入口阀7，出口阀33对应出口阀8，支座3的构成第一可变腔体6a或第二可变腔体6b的一面为光滑的凹弧面31，光滑的凹弧面有利于介质的流动。

本实施例的两个双层密封圈5分别包裹在两个压电振子4的边缘周围上，于是一个压电振子4通过一个双层密封圈5的一层预压在相应的支座3上，通过双层密封圈5的另一层抵顶盖体1上，另一个压电振子4则通过另一双层密封圈5的一层预压在另一支座3上，通过另一双层密封圈5的另一层抵顶壳体2上，双层密封圈5既可以保证第一可变腔体6a和第二可变腔体6b的密封性，又可以增大压电振子4的振幅，提高流量，还可以减震，大大降低压电振子4与支架3、盖体1及壳体2之间产生的噪音。

另外，双层密封圈5的一层上形成有一开口51，安装时，具有开口51的一层位于背离相应支架3的一侧，从而为电子线18和/或电子线18焊接到压电振子上的焊点避让空间。

为了消弱两个支座3的振动能量传递到盖体1和壳体2的表面上，本实施例的盖体1上设有第一凸起12，壳体2上设有第二凸起22，两个支座3分别固定在第一凸起12和第二凸起22上，支座3的固定方式有多种，本实施例采用超声波的方式固定，即平稳又不易产生额外的噪音，而为了超声波焊接前能将支座3装配到位，本实施例的盖体1上设有卡槽11，壳体2上设有卡槽21，支座3上设有与卡槽11和卡槽21相配合的卡扣37。

为了节约空间，两个支座3之间设有相互密封配合的形成与排出管相连通的出口腔36，所述出口腔36具有空间以容纳介质和出口阀8向第一可变腔体6a外和第二可变腔体6b外延伸的部分，从而不需在纵向方向(即压电振子4振动方向)上占用额外空间来增加零件密封出口腔36，只需依靠两个支座3自身的结构即可实现，为了保证密封完全只需在支座3上开设环形槽38来用于安装密封圈9即可，并不会占用额外的纵向空间，本实施例的支座3上单独设有一个排出管34，由于两个支座3相同，所以本实施例的并联式压电微型泵为具有两个排出管34的压电泵，故而出口腔36也为两个，两个出口腔36与两个排出管33一一对应而连通，第一可变腔体6a和第二可变腔体6b排出的介质分别流到相应的出口腔36，最终经过各自的排出管33排出。

本实施例的入口阀7和出口阀8为一种在纵向方向上具有一定高度的自闭阀，该种阀一般采用高回复弹性的橡胶材料制成，该种阀具有两个开闭瓣，在外界的压力下可以使开闭瓣打开，又可以依靠自身的回复弹性力自动闭合，该种阀产生的噪音比较低，从而被本实施例所采用，但由于其高度比较高，从而本实施例还在支座3上设有与相应的入口阀7和出口阀8相对应的凹槽39，以容纳入口阀7和出口阀8的一部分，从而避免了整个泵体积的增加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种并联式压电微型泵，包括盖体、与盖体固定配合并与之形成泵腔的壳体、以及位于泵腔内的泵芯组件，其特征在于：所述泵芯组件包括：固定在盖体上的第一支座、固定在壳体上的第二支座、安装在第一支座上的第一弹性密封圈、安装在第二支座上的第二弹性密封圈、边缘周围预压在第一弹性密封圈上并抵顶盖体的第一压电振子、边缘周围预压在第二弹性密封圈上并抵顶壳体的第二压电振子、以及安装在第一支座和第二支座上的入口阀和出口阀；

所述第一支座与第一弹性密封圈、第一压电振子围成的空间形成第一可变腔体，所述第二支座与第二弹性密封圈、第二压电振子围成的空间形成第二可变腔体，所述第一可变腔体和第二可变腔体通过相应的入口阀容纳介质并通过相应的出口阀排出介质，且介质流进和流出第一可变腔体的入口端和出口端以及介质流进和流出第二可变腔体的入口端和出口端均位于第一支座和第二支座之间，所述第一支座和/或第二支座上设有位于第一支座和第二支座相邻的一侧的排出管，通过出口阀排出的介质经排出管而排出泵腔外。

2.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述第一支座和第二支座完全相同。

3.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述第一弹性密封圈为双层密封圈，所述双层密封圈包裹在第一压电振子的边缘周围上，所述第一压电振子通过双层密封圈的一层预压在第一支座上，通过双层密封圈的另一层抵顶盖体。

4.根据权利要求3所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述双层密封圈的抵顶盖体的一层上形成有一开口。

5.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述第二弹性密封圈为双层密封圈，所述双层密封圈包裹在第二压电振子的边缘周围上，所述第二压电振子通过双层密封圈的一层预压在第二支座上，通过双层密封圈的另一层抵顶壳体。

6.根据权利要求5所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述双层密封圈的抵顶壳体的一层上形成有一开口。

7.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述盖体设有向第一支座方向延伸的且与第一支座周围对应的第一凸起，所述第一支座固定在第一凸起上，所述壳体设有向第二支座方向延伸的且与第二支座周围对应的第二凸起，所述第二支座固定在第二凸起上。

8.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述第一支座和第二支座之间设有相互密封配合的形成与排出管相连通的出口腔，所述出口腔具有空间以容纳介质和出口阀向第一可变腔体外和第二可变腔体外延伸的部分。

9.根据权利要求8所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述出口腔为一个，所述排出管为一个。

10.根据权利要求8所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述出口腔为两个，所述第一支座和第二支座上各设有一个排出管，所述两个出口腔与两个排出管一一对应而连通。

11.根据权利要求1所述的一种并联式压电微型泵，其特征在于：所述第一支座和第二支座两者相对的面上设有与相应的入口阀和出口阀相对应的凹槽。