CN109882388B - 一种累积压缩式微型空压机 - Google Patents
一种累积压缩式微型空压机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109882388B CN109882388B CN201910191212.5A CN201910191212A CN109882388B CN 109882388 B CN109882388 B CN 109882388B CN 201910191212 A CN201910191212 A CN 201910191212A CN 109882388 B CN109882388 B CN 109882388B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- compression
- group
- body cavity
- diaphragm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 97
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本发明属微量气体传输与控制领域，具体涉及一种累积压缩式微型空压机。箱体上设有进气孔、带出口腔的孔腔、与出口腔连通的储气室及至少两个体腔组，从左到右各体腔组中所含体腔的数量依次减少；各体腔组中的一个体腔上设有进口腔和出气孔，其它体腔上仅设有通气孔，进出口腔内分别设有进出口阀；压块上设有与体腔组数量相等的导向孔组，导向孔与体腔的直径相等，隔膜经压块压接在箱体上并与体腔形成压缩腔；同一体腔组内的压缩腔并联成压缩腔组，各压缩腔组串联；上盖装在压块上并经导向孔中的压电叠堆将活塞压接在隔膜上；同一压缩腔组中隔膜的变形方向相同，相邻压缩腔组中隔膜的变形方向相反，各压缩腔组对气体进行逐级累积压缩后排入储气室。
Description
技术领域
本发明属于微量气体传输与控制领域，具体涉及一种累积压缩式微型空压机。
背景技术
微型气体压缩与输送装置也称为微型空压机、气泵、气体压缩装置等，主要用于气体采样、气体循环与供给、喷气冷却、负压保持、充气增压、加氧等诸多方面。根据工作原理，常用气体压缩装置可分为隔膜式、电磁式、叶轮式、活塞式等，其共性特点是都包含机械传动部分，故结构复杂，体积、重量及功耗都较大，且存在较大的噪音和电磁干扰，不便于结构的微小化与集成化，在微机电领域的应用受到了一定的制约。近年来，人们相继提出了多种类型的压电式微型气体压缩与输送装置，如中国专利201110255709.2、201410104036.4、201410577904.0、201510649212.7、201710697409.7等。尽管上述气体压缩与输送装置结构原理及性能差异较大，但都是利用晶片型压电振子在电场作用下产生的弯曲变形实现气体驱动的，因压电振子弯曲变形所引起的压缩腔容积变化量相对较小，现有压电式气体压缩装置可实现的输出流量及压力还很低，尤其是不能同时获得较大的输出流量和较高的输出压力，推广应用受到了一定的制约。
发明内容
为提高供气压力，本发明提出一种累积压缩式微型空压机，本发明的实施方案是：箱体上设有进气孔、带出口腔的孔腔、与出口腔连通的储气室及至少两个体腔组，从左到右各体腔组中所含体腔的数量依次减少；各体腔组中的一个体腔上设有进口腔和出气孔，其它体腔上仅设有通气孔；最左侧体腔组中的进口腔与进气孔连通，最右侧体腔组中的出气孔与出口腔连通；同一体腔组中的出气孔和通气孔经连通孔连通，两左右相邻体腔组中的进口腔和出气孔连通；进出口腔与其内所安装的单向阀分别构成进口阀和出口阀，单向阀为悬臂梁阀或碟形阀；压块上设有与体腔组及其所含体腔数量分别相等的导向孔组和导向孔，导向孔与体腔的直径相等，隔膜经压块和螺钉压接在箱体上，导向孔和体腔对称配置在隔膜上下两侧，隔膜与箱体间设有密封圈，隔膜与体腔形成压缩腔；同一体腔组内的压缩腔并联成压缩腔组，各压缩腔组串联；上盖经螺钉安装在压块上并经置于导向孔中的压电叠堆将活塞压接在隔膜上，活塞为T型结构且其小端与隔膜接触、大端侧壁与导向孔的内壁接触；工作中，同一压缩腔组中隔膜的变形方向相同、即同一导向孔组中压电叠堆均伸长或缩短，两相邻压缩腔组中隔膜的变形方向相反，各压缩腔组对气体进行逐级累积压缩后排入储气室。
以具有三个压缩腔组的空压机为例，从右到左，导向孔组依次定义为导向孔组一、二和三，体腔组依次定义为体腔组一、二和三，进口阀依次定义为进口阀一、二和三，压缩腔组依次定义为压缩腔组一、二和三，则具体工作过程为：上半周内，压缩腔组一和三的容积增加、压缩腔组二容积减小，进口阀一和三开启、进口阀二和出口阀关闭，压缩腔组一和三吸入气体、压缩腔组二排出气体，此为吸入过程；下半周内，压缩腔组一和三的容积减小、压缩腔组二容积增加，进口阀一和三关闭、进口阀二和出口阀开启，压缩腔组一和三排出气体、压缩腔组二吸入气体，此为排出过程；上述吸入和排出过程中，气体经历了压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩，输出压力高。
本发明中，压缩机的最大储气压力为Pmax＝P0ηp{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]n-1-1}，其中：P0为标准大气压，ηp为效率系数，α＞0为压缩比、即压电叠堆伸缩变形所引起的压缩腔的容积变化量与压缩腔的容积之比，β＞1为各相邻压缩腔组中所含压缩腔数量比的最小值，n≥2为压缩腔组数量；为获得最大压缩比，隔膜为0.1、0.2和0.3mm厚的铍青铜时最佳的活塞小端与大端半径比分别为0.79、0.65和0.55，压缩腔高度为压电叠堆受电压作用的伸长量；两相邻压缩腔组相互连通、即其间的单向阀开启时，容积较大压缩腔组的容积变化量不小于容积较小压缩腔组的容积变化量。
特点及优势：采用具有不同压缩腔的压缩腔组串联实现累积压缩的方法，动静态时都可获得较高的供气压力；易于通过增加压缩腔组及压缩腔组内压缩腔的数量的方法获得所需的供气压力。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中空压机的结构剖面示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明一个较佳实施例中上半周内气体的吸入过程；
图4是本发明一个较佳实施例中下半周内气体的排出过程；
图5是本发明一个较佳实施例中压块的结构示意图；
图6是图5的局部俯视图；
图7是本发明一个较佳实施例中箱体的结构示意图；
图8是图7的局部俯视图。
具体实施方式
本发明的一种累积压缩式微型空压机由上盖a、压块b、箱体c、压电叠堆d、活塞e、单向阀f、隔膜g及密封圈构成。箱体c上设有进气孔c1、带出口腔c6的孔腔c3、与出口腔c6连通的储气室c7及少两个体腔组Ci，从左到右各体腔组Ci中所含体腔c2的数量依次减少；各体腔组Ci中的一个体腔c2上设有进口腔c4和出气孔c5，其它体腔c2上仅设有通气孔c8；最左侧体腔组Ci中的进口腔c4与进气孔c1连通，最右侧体腔组Ci中的出气孔c5与出口腔c6连通；同一体腔组Ci中的出气孔c5和通气孔c8经连通孔c9连通，两左右相邻体腔组Ci中的进口腔c4和出气孔c5连通；进口腔c4和出口腔c6与其内所安装的单向阀f分别构成进口阀vi和出口阀v，单向阀f为悬臂梁阀或碟形阀；压块b上设有与体腔组Ci及其所含体腔c2数量分别相等的导向孔组Bi和导向孔b1，导向孔b1与体腔c2的直径相等，隔膜g经压块b和螺钉压接在箱体c上，导向孔b1和体腔c2对称配置在隔膜g的上下两侧，隔膜g与箱体c间设有密封圈，隔膜g与体腔c2形成压缩腔C；同一体腔组Ci内的压缩腔C并联成压缩腔组Yi，各压缩腔组Yi串联；上盖a经螺钉安装在压块b上并经压电叠堆d将活塞e压接在隔膜g上，压电叠堆d和活塞e置于导向孔b1中，活塞e为T型结构且其小端与隔膜g接触、大端侧壁与导向孔b1的内壁接触；工作中，同一压缩腔组Yi中隔膜g的变形方向相同、即同一导向孔组Bi中压电叠堆d均伸长或缩短，两相邻压缩腔组Yi中隔膜g的变形方向相反，各压缩腔组Yi对气体进行逐级累积压缩后排入储气室c7。
本发明中，导向孔组Bi、体腔组Ci、进口阀vi、压缩腔组Yi中的i代表从右到左的序号，i＝1，2，3，...；以具有三个压缩腔组Yi的空压机为例，从右到左，导向孔组Bi依次定义为导向孔组一B1、二B2和三B3，体腔组Ci依次定义为体腔组一C1、二C2和三C3，进口阀vi依次定义为进口阀一v1、二v2和三v3，压缩腔组Yi依次定义为压缩腔组一Y1、二Y2和三Y3，则具体工作过程为：上半周内，压缩腔组一Y1和三Y3的容积增加、压缩腔组二Y2容积减小，进口阀一v1和三v3开启、进口阀二v2和出口阀v关闭，压缩腔组一Y1和三Y3吸入气体、压缩腔组二Y2排出气体，此为吸入过程；下半周内，压缩腔组一Y1和三Y3的容积减小、压缩腔组二Y2容积增加，进口阀一v1和三v3关闭、进口阀二v2和出口阀v开启，压缩腔组一Y1和三Y3排出气体、压缩腔组二Y2吸入气体，此为排出过程；上述吸入和排出过程中，气体经历了压缩腔组三Y3、二Y2和一Y1的逐级累积压缩，输出压力高。
本发明中，压缩机的最大储气压力为Pmax＝P0ηp{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]n-1-1}，其中：P0为标准大气压，ηp为效率系数，α＞0为压缩比、即压电叠堆d伸缩变形所引起的压缩腔C的容积变化量与压缩腔C的容积之比，β＞1为各相邻压缩腔组Yi中所含压缩腔C数量比的最小值，n≥2为压缩腔组Yi的数量；为获得最大压缩比，隔膜g为0.1、0.2和0.3mm厚的铍青铜时最佳的活塞e小端与大端半径比分别为0.79、0.65和0.55，压缩腔高度为压电叠堆d受电压作用的伸长量；两相邻压缩腔组Yi相互连通、即其间的单向阀f开启时，容积较大压缩腔组Yi的容积变化量不小于容积较小压缩腔组Yi的容积变化量。
Claims (1)
1.一种累积压缩式微型空压机，其特征在于：箱体上设有进气孔、带出口腔的孔腔、与出口腔连通的储气室及至少两个体腔组，从左到右各体腔组中所含体腔的数量依次减少；各体腔组中的一个体腔上设有进口腔和出气孔，其它体腔上仅设有通气孔；进出口腔与其内所安装的单向阀分别构成进口阀和出口阀；压块上设有与体腔组及其所含体腔数量分别相等的导向孔组和导向孔，导向孔与体腔的直径相等，隔膜经压块压接在箱体上，导向孔和体腔对称配置在隔膜上下两侧，隔膜与体腔形成压缩腔；同一体腔组内的压缩腔并联成压缩腔组，各压缩腔组串联；上盖安装在压块上并经置于导向孔中的压电叠堆将活塞压接在隔膜上，活塞为T型结构且其小端与隔膜接触，隔膜为0.1mm、0.2mm和0.3mm厚的铍青铜薄膜时活塞小端与大端半径比分别为0.79、0.65和0.55；工作中，同一压缩腔组中隔膜的变形方向相同、两相邻压缩腔组中隔膜的变形方向相反，两相邻压缩腔组相互连通时容积较大压缩腔组的容积变化量不小于容积较小压缩腔组的容积变化量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910191212.5A CN109882388B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种累积压缩式微型空压机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910191212.5A CN109882388B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种累积压缩式微型空压机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109882388A CN109882388A (zh) | 2019-06-14 |
| CN109882388B true CN109882388B (zh) | 2020-06-30 |
Family
ID=66932271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910191212.5A Active CN109882388B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种累积压缩式微型空压机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109882388B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108246A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電マイクロポンプ |
| DE102008038549A1 (de) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Erzeugung eines Luftstroms mittels Ultraschall |
| CN202937430U (zh) * | 2012-12-06 | 2013-05-15 | 浙江师范大学 | 基于碟型传感器阀的压电叠堆泵 |
| CN102966521B (zh) * | 2012-12-13 | 2015-04-29 | 浙江师范大学 | 一种双活塞串联驱动的压电叠堆泵 |
| TWI626374B (zh) * | 2017-01-05 | 2018-06-11 | 研能科技股份有限公司 | 微型流體控制裝置 |
| CN106837759A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-13 | 广东捷成科创电子股份有限公司 | 一种三腔增压气泵 |
-
2019
- 2019-03-01 CN CN201910191212.5A patent/CN109882388B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109882388A (zh) | 2019-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1236900B1 (en) | Pump | |
| CN103994056A (zh) | 一种多振子轴向过流式压电泵 | |
| CN113757090A (zh) | 一种新型高压隔膜式压缩机 | |
| CN109723628B (zh) | 一种压电叠堆泵 | |
| CN104093984B (zh) | 用于往复式压缩机的吸入阀组件 | |
| CN105508207B (zh) | 一种钹型泵体压电泵 | |
| CN109882388B (zh) | 一种累积压缩式微型空压机 | |
| CN109973368B (zh) | 一种压电叠堆式气泵 | |
| CN109869304B (zh) | 一种微小型空压机 | |
| CN113898564B (zh) | 一种隔膜真空泵 | |
| CN217976490U (zh) | 一种空气压缩机 | |
| CN109723629B (zh) | 一种压电晶片泵 | |
| CN215486510U (zh) | 一种气动高压隔膜泵 | |
| CN109882386A (zh) | 一种阵列式微型气体压缩机 | |
| CN211573714U (zh) | 空气压缩机 | |
| CN104989641B (zh) | 一种涡旋干式真空泵 | |
| CN103573627A (zh) | 一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法 | |
| CN118481900B (zh) | 一种二元储气式海洋波浪能利用装置 | |
| CN203867836U (zh) | 一种多振子轴向过流式压电泵 | |
| CN213016732U (zh) | 一种隔膜压缩机 | |
| CN221824060U (zh) | 一种双作用式或多作用式滚动转子压缩机 | |
| CN205330935U (zh) | 一种钹型泵体压电泵 | |
| CN221824064U (zh) | 涡旋压缩机用阀组件 | |
| CN220134142U (zh) | 多级串并联组合隔膜泵 | |
| RU2260712C1 (ru) | Сильфонный двухступенчатый безмасляный насос |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 321100 Xingzhi college, Zhejiang Normal University, 3388 Yingbin Avenue, Lanxi City, Zhejiang Province Applicant after: ZHEJIANG NORMAL University Address before: 321004 Wucheng Yingbin Road, Jinhua,, Zhejiang Normal University, No. 688 Applicant before: ZHEJIANG NORMAL University |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jiang Yonghua Inventor after: Wang Jin Inventor after: Kan Junwu Inventor after: Wang Kai Inventor after: Zhang Ke Inventor after: Zhang Min Inventor after: Zeng Ping Inventor before: Kan Junwu Inventor before: Wang Jin Inventor before: Wang Kai Inventor before: Zhang Ke Inventor before: Zhang Min Inventor before: Zeng Ping |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240621 Address after: 230000 b-1018, Woye Garden commercial office building, 81 Ganquan Road, Shushan District, Hefei City, Anhui Province Patentee after: HEFEI WISDOM DRAGON MACHINERY DESIGN Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Xingzhi College, Zhejiang Normal University, No. 3388 Yingbin Avenue, Lanxi City, Zhejiang Province, 321100 Patentee before: ZHEJIANG NORMAL University Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |