CN109973365A - 一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法 - Google Patents
一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法，属于流体机械领域。阀腔盖板、泵腔盖板和泵体依次连接，两个阀腔弹性薄膜布置于两个阀腔盖板通孔底部，两个阀腔弯振换能器末端与两个阀腔弹性薄膜表面中心位置刚性连接，泵腔弹性薄膜设置于泵腔盖板通孔底部，泵腔弯振换能器首端通过弯振换能器连接件固定在泵腔盖板内，泵腔弯振换能器末端与泵腔弹性薄膜下表面刚性连接，两个阀腔环形密封圈均通过阀腔盖板和两个阀腔弹性薄膜压紧在泵体上，泵腔环形密封圈通过泵腔盖板和泵腔弹性薄膜压紧固定在泵体下。本发明采用的压电换能器振子具有输出力大、响应速度快及无电磁干扰等优点，能够实现较大的压力和流量的微量液体传递。
Description
技术领域
本发明属于流体机械领域，特别是涉及一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法。
背景技术
压电泵是一种新型流体驱动器，利用逆压电效应使压电振子产生变形，使泵腔的容积产生变化出现压差，进而实现流体输出。传统液压泵由驱动源、泵体及直接作用于液体的叶片等组成，而压电泵能够将传统液压泵的驱动源、传动部分及泵体三者合为一体。同传统液压泵相比，压电泵由于体积重量小、结构简单、响应快、无电磁干扰、能耗低及微小流量可控等诸多优势，在生物医疗、航空航天及微机电系统等工程领域具有广泛的应用前景。
压电泵按照有无截止阀分类可分为有阀压电泵和无阀压电泵，无阀压电泵没有传统意义上的阀安装在进出油口，它主要利用进出口压力损失的不对称性形成单向通流。然而，由于无阀压电泵的截止性能相对较差，因此目前实际投入使用的无阀压电泵很少，主要停留在研究阶段，应用广泛的还是有阀压电泵。有阀压电泵又可分为主动阀压电泵和被动阀压电泵两大类，其中，被动阀压电泵主要利用泵腔与进出油口的压力差实现截止阀的开闭。然而，由于被动阀并不能充分利用压电致动器全部的工作带宽。当致动器的工作频率过高时，被动阀受到响应频率的限制，会出现滞后现象，导致输出性能降低。因此，主动阀压电泵由于响应频率高，开始逐渐受到研究人员的重视。目前基于主动阀压电泵的研究也仅仅停留在将主动阀应用在薄膜压电泵上。然而，由于压电薄膜振子的输出力小，致使薄膜压电泵很难用于高压场合。相比于薄膜压电振子，压电换能器具有更大的输出力。研究一种基于压电换能器的主动阀压电泵，以满足高压场合的技术需求，显得尤为迫切和需要。
发明内容
为解决现有的采用压电薄膜振子的主动阀控制压电微泵存在的输出压力和流量较小的技术问题，本发明公开了一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法。
本发明通过以下技术方案实现：一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，所述多腔体双向压电泵为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，包括阀腔盖板、泵腔盖板、泵体、两个阀腔弯振换能器、弯振换能器连接件、泵体总装连接件、两个阀腔环形密封圈、两个阀腔弹性薄膜、泵腔环形密封圈、泵腔弹性薄膜和泵腔弯振换能器，所述阀腔盖板、所述泵腔盖板和所述泵体通过所述泵体总装连接件依次连接固定，所述两个阀腔弹性薄膜布置于所述阀腔盖板的底部，所述两个阀腔弯振换能器的首端均通过所述弯振换能器连接件固定在所述泵腔盖板上，所述两个阀腔弯振换能器的末端分别与所述两个阀腔弹性薄膜表面中心位置刚性连接，所述泵腔弹性薄膜设置于所述泵腔盖板的底部，所述泵腔弯振换能器的首端通过所述弯振换能器连接件固定在所述泵腔盖板内，所述泵腔弯振换能器的末端与所述泵腔弹性薄膜下表面中心位置刚性连接，所述两个阀腔环形密封圈均通过所述阀腔盖板和所述两个阀腔弹性薄膜压紧固定在所述泵体上，所述泵腔环形密封圈通过所述泵腔盖板和泵腔弹性薄膜压紧固定在所述泵体下。
进一步的，所述阀腔盖板包括引线孔、阀腔盖板支撑面、阀腔安装孔、阀腔弯振换能器安装孔、两个阀腔盖板通孔、阀腔弯振换能器限位面，所述阀腔盖板支撑面为所述阀腔盖板的下表面，且与所述泵体接触，所述引线孔为阀腔盖板外缘面与阀腔盖板内缘面的通孔，所述两个阀腔弯振换能器的导线设置于所述引线孔中且头端露出于所述引线孔外，所述阀腔安装孔为通孔，所述泵体总装连接件穿插于阀腔安装孔中，所述两个阀腔弯振换能器通过所述阀腔弯振换能器安装孔固定在所述阀腔盖板上，所述两个阀腔盖板通孔相对于所述阀腔盖板呈中心对称分布，所述两个阀腔弹性薄膜分别布置于所述两个阀腔盖板通孔处，所述阀腔弯振换能器限位面为所述两个阀腔弯振换能器的支撑面，所述两个阀腔弯振换能器固定在所述阀腔弯振换能器限位面上。
进一步的，所述泵腔盖板设置有泵腔盖板支撑面、泵腔安装孔、液体管道通孔、泵腔引线孔、泵腔弯振换能器限位面、泵腔弯振换能器安装孔和泵腔盖板通孔，所述泵腔盖板支撑面为所述泵腔盖板的上表面，且所述泵腔盖板支撑面与所述泵体接触，所述泵腔安装孔为通孔，所述泵体总装连接件穿插于所述泵腔安装孔中，所述液体管道通孔为通孔，所述泵腔引线孔为所述泵腔盖板外缘面与泵腔盖板内缘面间的通孔，所述泵腔弯振换能器的导线设置于所述泵腔引线孔中且头端露出于所述泵腔引线孔外，所述泵腔弯振换能器限位面为所述泵腔弯振换能器的支撑面，所述泵腔弯振换能器固定在所述泵腔弯振换能器限位面上，所述泵腔弯振换能器通过所述泵腔弯振换能器安装孔固定在所述泵腔盖板上，所述泵腔盖板通孔设置于所述泵腔盖板的中心处，所述泵腔弯振换能器的末端通过所述泵腔盖板通孔与所述泵腔弹性薄膜刚性连接。
进一步的，所述泵体包括泵体安装孔、出口阀腔环形凹槽、流体出口、出口阀腔、出口阀腔环形边界、泵腔出口、入口阀腔、流体入口、入口阀腔环形边界、入口阀腔环形凹槽、泵腔入口、泵体接触面、泵腔环形凹槽和泵腔，所述泵体总装连接件穿插于所述泵体安装孔中，所述出口阀腔和入口阀腔均设置于所述泵体的上表面，所述出口阀腔的腔口处设置有用于密封所述出口阀腔的所述出口阀腔环形凹槽与所述阀腔环形密封圈，所述入口阀腔的腔口处设置有用于密封所述入口阀腔的所述入口阀腔环形凹槽与所述阀腔环形密封圈，所述泵腔设置于所述泵体的下表面中心，所述泵腔的腔口处设置有用于密封所述泵腔的所述泵腔环形密封圈与泵腔环形凹槽，所述泵腔出口和所述泵腔入口均设置在所述泵腔中，所述泵腔出口为两端分别设置于所述泵腔和所述出口阀腔的通孔，所述泵腔入口为两端分别设置于所述泵腔和所述入口阀腔的通孔，所述流体入口设置于所述入口阀腔的中央，且所述入口阀腔环形边界设置于所述流体入口周围，所述流体出口设置于所述出口阀腔中央，且所述出口阀腔环形边界设置于所述流体出口周围，所述泵体接触面分别与所述阀腔盖板和所述泵腔盖板固定连接。
进一步的，每个阀腔弯振换能器包括换能器基座Ⅰ、弯振压电陶瓷组Ⅰ、限位套筒Ⅰ、变幅杆组件Ⅰ、柔性铰链Ⅰ、驱动足Ⅰ、薄膜固定孔Ⅰ和换能器固定组件Ⅰ，所述变幅杆组件Ⅰ穿过所述弯振压电陶瓷组Ⅰ且所述变幅杆组件Ⅰ与所述弯振压电陶瓷组Ⅰ滑动连接，所述限位套筒Ⅰ与所述变幅杆组件Ⅰ固定连接，且所述限位套筒Ⅰ限位所述振压电陶瓷组Ⅰ于所述限位套筒Ⅰ和所述换能器基座Ⅰ间，所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ通过所述两个变幅杆组件Ⅰ和所述两个换能器固定组件Ⅰ固定连接在所述换能器基座Ⅰ的两侧，所述变幅杆组件Ⅰ通过所述柔性铰链Ⅰ与所述驱动足Ⅰ柔性连接，所述驱动足Ⅰ通过所述薄膜固定孔Ⅰ与对应的阀腔弹性薄膜固定连接。
进一步的，所述泵腔弯振换能器包括换能器基座Ⅱ、弯振压电陶瓷组Ⅱ、换能器固定组件Ⅱ、限位套筒Ⅱ、变幅杆组件Ⅱ、柔性铰链Ⅱ、驱动足Ⅱ和薄膜固定孔Ⅱ，所述变幅杆组件Ⅱ穿过所述弯振压电陶瓷组Ⅱ且所述变幅杆组件Ⅱ与所述弯振压电陶瓷组Ⅱ滑动连接，所述限位套筒Ⅱ与所述变幅杆组件Ⅱ固定连接，且所述限位套筒Ⅱ限位所述弯振压电陶瓷组Ⅱ于所述限位套筒Ⅱ和所述换能器基座Ⅱ间，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ通过所述变幅杆组件Ⅱ和所述换能器固定组件Ⅱ与所述换能器基座Ⅱ固定连接，所述变幅杆组件Ⅱ通过所述柔性铰链Ⅱ与所述驱动足Ⅱ连接，所述驱动足Ⅱ通过所述薄膜固定孔Ⅱ与所述泵腔弹性薄膜固定连接。
一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法，其特征在于，
通过三路交流电压信号激励实现所述多腔体双向压电泵泵送输出正向液体的具体步骤为：
S101对入口阀腔对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ施加高电平激励信号，所述入口阀腔打开，液体被吸入所述入口阀腔；
S102对泵腔对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ施加高电平激励信号，所述泵腔内部压强减小，所述入口阀腔中液体流入所述泵腔中；
S103所述入口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ的激励信号由高电平变成低电平，所述入口阀腔关闭，液体停止流入入口阀腔；
S104对出口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ施加高电平激励信号，所述出口阀腔打开，液体流入所述出口阀腔；
S105对所述泵腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅱ施加的激励信号由高电平变为低电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜接触，所述泵腔压力增大，更多的液体通过泵腔出口进入所述出口阀腔；
S106所述出口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ施加的激励信号由高电平变成低电平，所述出口阀腔关闭，最终使所述出口阀腔中的液体流出；
S107判断所述多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S108；否则，返回步骤S101；
S108关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
通过三路交流电压信号激励实现所述多腔体双向压电泵泵送输出反向液体的具体步骤为：
S111对出口阀腔对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ施加高电平激励信号，所述出口阀腔打开，液体被吸入所述出口阀腔；
S112对泵腔对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ施加高电平激励信号，所述泵腔内部压强减小，所述出口阀腔中液体流入所述泵腔中；
S113所述出口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ的激励信号由高电平变成低电平，所述出口阀腔关闭，液体停止流入出口阀腔；
S114对入口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ施加高电平激励信号，所述入口阀腔打开，液体流入所述入口阀腔；
S115对所述泵腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅱ施加的激励信号由高电平变为低电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜接触，所述泵腔压力增大，更多的液体通过泵腔入口进入所述入口阀腔；
S116所述入口阀腔对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ施加的激励信号由高电平变成低电平，所述入口阀腔关闭，最终使所述入口阀腔中的液体流出；
S117判断所述多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S118；否则，返回步骤S111；
S118关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法，其特征在于，
所述多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出正向液体的具体步骤为：
S201弯振压电陶瓷组Ⅱ保持高电平状态，泵腔体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ由负的高电平变成正的高电平，此时入口阀腔打开，出口阀腔关闭，液体从流体入口被吸入所述入口阀腔；
S202所述弯振压电陶瓷组Ⅱ由正的高电平变为负的高电平，所述泵腔体积增大，所述入口阀腔中的液体通过泵腔入口进入所述泵腔；
S203所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ由正的高电平变成负的高电平，所述入口阀腔关闭，所述出口阀腔打开，所述入口阀腔中的液体停止进入所述泵腔，所述泵腔中部分液体流入所述出口阀腔中；
S204所述弯振压电陶瓷组Ⅱ由负的高电平变成正的高电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ挤压所述泵腔变小，使更多的液体进入所述出口阀腔，最终使所述出口阀腔中的液体从流体出口流出；
S205判断所述多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S206；否则，返回步骤S201；
S206关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
所述多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出反向液体的具体步骤为：
S211弯振压电陶瓷组Ⅱ保持高电平状态，泵腔体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ由正的高电平变成负的高电平，此时出口阀腔打开，入口阀腔关闭，液体从流体出口被吸入所述出口阀腔；
S212所述弯振压电陶瓷组Ⅱ由负的高电平变为正的高电平，所述泵腔体积增大，所述出口阀腔中的液体通过泵腔出口进入所述泵腔；
S213所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ由负的高电平变成正的高电平，所述出口阀腔关闭，所述入口阀腔打开，所述出口阀腔中的液体停止进入所述泵腔，所述泵腔中部分液体流入所述入口阀腔中；
S214所述弯振压电陶瓷组Ⅱ由正的高电平变成负的高电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ挤压所述泵腔变小，使更多的液体进入所述入口阀腔，最终使所述入口阀腔中的液体从流体入口流出；
S215判断所述多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S216；否则，返回步骤S211；
S216关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
进一步的，所述多腔体双向压电泵为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，所述多腔体双向压电泵包括泵盖支座、泵盖、泵送装置、阀盖、阀腔密封组件、阀盖支座、纵振换能器、阀腔柔性薄膜、泵腔密封组件、基体连接件、泵腔柔性薄膜和纵振换能器连接件，所述阀腔密封组件通过阀腔柔性薄膜固定在泵送装置内，所述泵腔密封组件通过泵腔柔性薄膜固定在泵送装置内；所述纵振换能器通过纵振换能器连接件分别固定在泵盖和阀盖上；
所述泵盖支座设置有泵盖支座连接孔、管路通孔Ⅰ、泵腔换能器配合孔、泵腔纵振换能器安装孔，所述泵盖支座的左右两端分别设有对称的弯折延展，所述泵盖支座连接孔设置于所述泵盖支座的弯折延展处，所述泵盖支座顶部中央设有沉槽，所述泵腔换能器配合孔设置在所述沉槽中央，所述泵腔纵振换能器安装孔设置在所述泵腔换能器配合孔的两侧，所述管路通孔Ⅰ设置于临近所述沉槽的两侧，所述泵腔换能器配合孔与所述纵振换能器间隙配合，所述泵腔纵振换能器安装孔用于将其中一个纵振换能器通过所述纵振换能器连接件固定在所述泵盖支撑座上；
所述泵盖设置有泵盖安装孔、管路通孔Ⅱ、泵盖通孔，所述泵盖通孔设置于所述泵盖的中央，所述管路通孔Ⅱ设置于所述泵盖通孔的左右两侧，所述泵盖安装孔设置于所述泵盖的四个角端上；
所述泵送装置设置有泵送装置安装孔、输入阀腔环形沟槽、输入阀腔端口、输入阀腔、输入阀腔环形边界、泵腔输入口、输出阀腔环形沟槽、输出阀腔端口、输出阀腔、输出阀腔环形边界、泵腔输出口、泵腔环形沟槽和泵送腔体，所述基体连接件穿插于所述泵送装置安装孔中，所述输出阀腔和输入阀腔均设置于所述泵送装置的下表面，所述输出阀腔的腔口处设置有用于密封所述输出阀腔的所述输出阀腔环形沟槽与所述阀腔柔性薄膜，所述输入阀腔的腔口处设置有用于密封所述输入阀腔的所述输入阀腔环形沟槽与所述阀腔柔性薄膜，所述泵送腔体设置于所述泵送装置的上表面中心，所述泵送腔体的腔口处设置有用于密封所述泵送腔体的所述泵腔柔性薄膜与泵腔环形沟槽，所述泵腔输出口和所述泵腔输入口均设置在所述泵送腔体中，所述泵腔输出口为两端分别设置于所述泵送腔体和所述输出阀腔的通孔，所述泵腔输入口为两端分别设置于所述泵送腔体和所述输入阀腔的通孔，所述输入阀腔端口设置于所述输入阀腔的中央，且所述输入阀腔环形边界设置于所述输入阀腔端口周围，所述输出阀腔端口设置于所述输出阀腔中央，且所述输出阀腔环形边界设置于所述输出阀腔端口周围，所述输入阀腔环形沟槽用于放置阀腔柔性薄膜，所述输出阀腔环形沟槽用于放置阀腔柔性薄膜；所述泵腔环形沟槽用于放置泵腔柔性薄膜；
所述阀盖设置有阀盖安装孔和阀盖通孔，所述阀盖通孔对称设置于所述阀盖上，所述阀盖安装孔设置于所述阀盖的四个角端上；
所述阀盖支座设置有阀盖支座连接孔、阀腔换能器配合孔、阀腔纵振换能器安装孔，所述阀盖支座的左右两端分别设有对称的弯折延展，阀所述盖支座连接孔设置于所述阀盖支座的延展处上，所述阀盖支座的顶面设有沉槽，所述阀腔换能器配合孔对称设置于所述阀盖支座的沉槽中，所述阀腔纵振换能器安装孔设置于所述阀腔换能器配合孔周围，所述阀腔换能器配合孔用于纵振换能器间隙配合，所述阀腔纵振换能器安装孔用于将纵振换能器固定在阀盖支座上；
所述泵盖支座连接孔、泵盖安装孔、泵送装置安装孔、阀盖安装孔和阀盖支座连接孔通过所述基体连接件将所述泵盖支撑座、泵盖、泵送装置、阀盖和阀盖支座固定在一起。
进一步的，所述纵振换能器包括换能器基座Ⅲ、纵振压电陶瓷组、驱动足Ⅲ和纵振换能器连接组件，所述纵振压电陶瓷组和驱动足Ⅲ通过纵振换能器连接组件固定在换能器基座Ⅲ上，所述换能器基座Ⅲ设置有换能器基座安装孔和固定沉头孔Ⅲ，所述换能器基座安装孔用于将纵振换能器分别固定在泵盖支座和阀盖支座上，所述纵振压电陶瓷组设置有极化区Ⅲ和纵振陶瓷通孔，设Z轴为竖直方向，当所述纵振压电陶瓷组通正的电压激励信号时，所述输入阀腔对应的纵振压电陶瓷组产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，所述输出阀腔产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，所述泵送腔体产生沿Z轴负向的轴向伸长变形；所述纵振压电陶瓷组通负的电压激励信号时，所述输入阀腔对应的纵振压电陶瓷组产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，所述输出阀腔产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，所述泵送腔体产生沿Z轴正向的轴向缩短变形。
本发明的有益效果在于：本发明提供了采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，采用的压电换能器振子具有输出力大、响应速度快及无电磁干扰等优点，能够实现较大的压力和流量的微量液体传递，在生物医疗、航空航天、设备冷却及微机电系统等工程领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵示意图；
图2为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵阀腔盖板示意图；
图3为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵腔盖板示意图；
图4为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵体正面示意图；
图5为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵体反面示意图；
图6为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵体局部剖面示意图；
图7为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵阀腔弯振换能器示意图；
图8为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵换能器基座Ⅰ示意图；
图9为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵弯振压电陶瓷组Ⅰ示意图；
图10为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵腔弯振换能器示意图；
图11为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵换能器基座Ⅱ示意图；
图12为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵弯振压电陶瓷组Ⅱ示意图；
图13为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵三路信号激励波形示意图；
图14为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵六步工作过程示意图；
图15为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵两路信号激励波形示意图；
图16为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵四步工作过程示意图；
图17为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵示意图；
图18为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵盖支座示意图；
图19为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵盖示意图；
图20为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵送装置正面示意图；
图21为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵送装置正面示意图；
图22为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵阀盖示意图；
图23为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵阀盖支座示意图；
图24为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵纵振换能器示意图；
图25为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵换能器基座Ⅲ示意图；
图26为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵纵振压电陶瓷组示意图；
图27为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵六步工作过程示意图。
其中，1为阀腔盖板，1-1为引线孔，1-2为阀腔盖板支撑面，1-3为阀腔安装孔，1-4为阀腔弯振换能器安装孔，1-5为阀腔盖板通孔，1-6为阀腔弯振换能器限位面，2为泵腔盖板，2-1为泵腔盖板支撑面，2-2为泵腔安装孔，2-3为液体管道通孔，2-4为泵腔引线孔，2-5为泵腔弯振换能器限位面，2-6为泵腔弯振换能器安装孔，2-7为泵腔盖板通孔，3为泵体，3-1为泵体安装孔，3-2为出口阀腔环形凹槽，3-3为流体出口，3-4为出口阀腔，3-5为出口阀腔环形边界，3-6为泵腔出口，3-7为入口阀腔，3-8为流体入口，3-9为入口阀腔环形边界，3-10为入口阀腔环形凹槽，3-11为泵腔入口，3-12为泵体接触面，3-13为泵腔环形凹槽，3-14为泵腔，4为阀腔弯振换能器，4-1为换能器基座Ⅰ，4-2弯振压电陶瓷组Ⅰ，4-3为限位套筒Ⅰ，4-4为变幅杆组件Ⅰ，4-5为柔性铰链Ⅰ，4-6为驱动足Ⅰ，4-7为薄膜固定孔Ⅰ，4-8为换能器固定组件Ⅰ，5为弯振换能器连接件，6为泵体总装连接件，7为阀腔环形密封圈，8为阀腔弹性薄膜，9为泵腔环形密封圈，10为泵腔弹性薄膜，11为泵腔弯振换能器，11-1换能器基座Ⅱ，11-2弯振压电陶瓷组Ⅱ，11-3换能器固定组件Ⅱ，11-4限位套筒Ⅱ，11-5变幅杆组件Ⅱ，11-6柔性铰链Ⅱ，11-7驱动足Ⅱ，11-8薄膜固定孔Ⅱ，12为泵盖支座，12-1泵盖支座连接孔，12-2管路通孔Ⅰ，12-3泵腔换能器配合孔，12-4泵腔纵振换能器安装孔，13为泵盖，13-1泵盖安装孔，13-2管路通孔Ⅱ，13-3泵盖通孔，14为泵送装置，14-1泵送装置安装孔，14-2输入阀腔环形沟槽，14-3输入阀腔端口，14-4输入阀腔，14-5输入阀腔环形边界，14-6泵腔输入口，14-7输出阀腔，14-8输出阀腔端口，14-9输出阀腔环形边界，14-10输出阀腔环形沟槽，14-11泵腔输出口，14-12泵腔环形沟槽，14-13泵送腔体，15为阀盖，15-1阀盖安装孔，15-2阀盖通孔，16为阀腔密封组件，17为阀盖支座，17-1阀盖支座连接孔，17-2阀腔换能器配合孔，17-3阀腔纵振换能器安装孔，18为纵振换能器，18-1为换能器基座Ⅲ，18-2为纵振压电陶瓷组，18-3为驱动足Ⅲ，18-4为纵振换能器连接组件，19为阀腔柔性薄膜，20为泵腔密封组件，21为基体连接件，22为泵腔柔性薄膜，23为纵振换能器连接。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照附图1-图12，本发明提供了一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，多腔体双向压电泵为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，包括阀腔盖板1、泵腔盖板2、泵体3、两个阀腔弯振换能器4、弯振换能器连接件5、泵体总装连接件6、两个阀腔环形密封圈7、两个阀腔弹性薄膜8、泵腔环形密封圈9、泵腔弹性薄膜10和泵腔弯振换能器11，阀腔盖板1、泵腔盖板2和泵体3通过泵体总装连接件6依次连接固定，两个阀腔弹性薄膜8布置于阀腔盖板1的底部，两个阀腔弯振换能器4的首端均通过弯振换能器连接件5固定在泵腔盖板2上，两个阀腔弯振换能器4的末端分别与两个阀腔弹性薄膜8表面中心位置刚性连接，泵腔弹性薄膜10设置于泵腔盖板2的底部，泵腔弯振换能器11的首端通过弯振换能器连接件5固定在泵腔盖板2内，泵腔弯振换能器11的末端与泵腔弹性薄膜10下表面中心位置刚性连接，两个阀腔环形密封圈7均通过阀腔盖板1和两个阀腔弹性薄膜8压紧固定在泵体3上，泵腔环形密封圈9通过泵腔盖板2和泵腔弹性薄膜10压紧固定在泵体3下。
参照图2所示，在本部分优选实施例中，阀腔盖板1包括引线孔1-1、阀腔盖板支撑面1-2、阀腔安装孔1-3、阀腔弯振换能器安装孔1-4、两个阀腔盖板通孔1-5、阀腔弯振换能器限位面1-6，阀腔盖板支撑面1-2为阀腔盖板1的下表面，且与泵体3接触，引线孔1-1为阀腔盖板1外缘面与阀腔盖板1内缘面的通孔，两个阀腔弯振换能器4的导线设置于引线孔1-1中且头端露出于引线孔1-1外，阀腔安装孔1-3为通孔，泵体总装连接件6穿插于阀腔安装孔1-3中，两个阀腔弯振换能器4通过阀腔弯振换能器安装孔1-4固定在阀腔盖板1上，两个阀腔盖板通孔1-5相对于阀腔盖板1呈中心对称分布，两个阀腔弹性薄膜8分别布置于两个阀腔盖板通孔1-5处，阀腔弯振换能器限位面1-6为两个阀腔弯振换能器4的支撑面，两个阀腔弯振换能器4固定在阀腔弯振换能器限位面1-6上。
具体的，阀腔引线孔1-1将阀腔弯振换能器4的导线引出并与外围电源连接；阀腔盖板支撑面1-2与泵体3接触；阀腔安装孔1-3用于将阀腔盖板1固定在泵体3上；阀腔弯振换能器安装孔1-4用于将阀腔弯振换能器4固定在阀腔盖板1上；阀腔盖板通孔1-5用于引出阀腔弯振换能器4的端部与阀腔弹性薄膜8刚性连接；阀腔弯振换能器限位面1-6用于确定阀腔弯振换能器4在阀腔盖板1上的位置。
参照图3所示，在本部分优选实施例中，泵腔盖板2设置有泵腔盖板支撑面2-1、泵腔安装孔2-2、液体管道通孔2-3、泵腔引线孔2-4、泵腔弯振换能器限位面2-5、泵腔弯振换能器安装孔2-6和泵腔盖板通孔2-7，泵腔盖板支撑面2-1为泵腔盖板2的上表面，且泵腔盖板支撑面2-1与泵体3接触，泵腔安装孔2-2为通孔，泵体总装连接件6穿插于泵腔安装孔2-2中，液体管道通孔2-3为通孔，泵腔引线孔2-4为泵腔盖板2外缘面与泵腔盖板2内缘面间的通孔，泵腔弯振换能器11的导线设置于泵腔引线孔2-4中且头端露出于泵腔引线孔2-4外，泵腔弯振换能器限位面2-5为泵腔弯振换能器11的支撑面，泵腔弯振换能器11固定在泵腔弯振换能器限位面2-5上，泵腔弯振换能器11通过泵腔弯振换能器安装孔2-6固定在泵腔盖板2上，泵腔盖板通孔2-7设置于泵腔盖板2的中心处，泵腔弯振换能器11的末端通过泵腔盖板通孔2-7与泵腔弹性薄膜10刚性连接。
具体的，泵腔安装孔2-2用于将泵腔弯振换能器11固定在泵腔盖板2上；液体管道通孔2-3用于流体管道的引入和引出；泵腔引线孔2-4将泵腔弯振换能器11的导线引出与外围电源连接；泵腔弯振换能器限位面2-5用于确定泵腔弯振换能器11在泵腔盖板2上的位置；泵腔弯振换能器安装孔2-6用于将泵腔弯振换能器11固定在泵腔盖板2上；泵腔盖板通孔2-7用于泵腔弯振换能器11的端部与泵腔弹性薄膜10刚性连接。
参照图4-图5所示，在本部分优选实施例中，泵体3包括泵体安装孔3-1、出口阀腔环形凹槽3-2、流体出口3-3、出口阀腔3-4、出口阀腔环形边界3-5、泵腔出口3-6、入口阀腔3-7、流体入口3-8、入口阀腔环形边界3-9、入口阀腔环形凹槽3-10、泵腔入口3-11、泵体接触面3-12、泵腔环形凹槽3-13和泵腔3-14，泵体总装连接件6穿插于泵体安装孔3-1中，出口阀腔3-4和入口阀腔3-7均设置于泵体3的上表面，出口阀腔3-4的腔口处设置有用于密封出口阀腔3-4的出口阀腔环形凹槽3-2与阀腔环形密封圈7，入口阀腔3-7的腔口处设置有用于密封入口阀腔3-7的入口阀腔环形凹槽3-10与阀腔环形密封圈7，泵腔3-14设置于泵体3的下表面中心，泵腔3-14的腔口处设置有用于密封泵腔3-14的泵腔环形密封圈9与泵腔环形凹槽3-13，泵腔出口3-6和泵腔入口3-11均设置在泵腔3-14中，泵腔出口3-6为两端分别设置于泵腔3-14和出口阀腔3-4的通孔，泵腔入口3-11为两端分别设置于泵腔3-14和入口阀腔3-7的通孔，流体入口3-8设置于入口阀腔3-7的中央，且入口阀腔环形边界3-9设置于流体入口3-8周围，流体出口3-3设置于出口阀腔3-4中央，且出口阀腔环形边界3-5设置于流体出口3-3周围，泵体接触面3-12分别与阀腔盖板1和泵腔盖板2固定连接。
具体的，出口阀腔环形凹槽3-2与阀腔环形密封圈7用于固定密封出口阀腔3-4，入口阀腔环形凹槽3-10与阀腔环形密封圈7用于固定密封入口阀腔3-7，泵腔环形密封圈9与泵腔环形凹槽3-13用于密封泵腔3-14；流体出口3-3为液体流出的起始位置，流体入口3-8为液体流入的起始位置；泵腔出口3-6为流体从泵腔3-14进入出口阀腔3-4的起始位置，泵腔入口3-11为流体从入口阀腔3-7进入泵腔3-14的起始位置；泵体接触面3-12分别与阀腔盖板支撑面1-2和泵腔盖板支撑面2-1接触固定。
参照图6所示，泵体3的轴向总高度为H；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的高度均为H1，入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的外径和内径分别为M和N，阀口的开度为H2；泵腔3-14的高度为H4，泵腔3-14直径为L；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的流道倾角为α，且入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的流道倾角方向关于二者的中心点对称布置；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4设置缓冲倾角为β；泵腔出口3-6和泵腔入口3-11的高度为H3，倾角为δ；泵体3的轴向总高度与入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的高度满足的关系为H1＝0.2H，入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的高度与阀口的开度为H2之间的关系为H2＝0～0.2H1，入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的高度与泵腔出口3-6和泵腔入口3-11的高度之间满足的关系为H1＝H3；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的外径和内径分别为M和N之间满足的关系为M＝1.2～1.4N；泵腔3-14的直径与入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的外径之间满足的关系为L＝1～1.5M；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的流道倾角为α的取值范围75°～90°；入口阀腔3-7和出口阀腔3-4的缓冲倾角β的取值范围为90°～135°，泵腔出口3-6和泵腔入口3-11的倾角δ的取值范围为75°～90°。
参照图7-图9所示，在本部分优选实施例中，每个阀腔弯振换能器4包括换能器基座Ⅰ4-1、弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2、限位套筒Ⅰ4-3、变幅杆组件Ⅰ4-4、柔性铰链Ⅰ4-5、驱动足Ⅰ4-6、薄膜固定孔Ⅰ4-7和换能器固定组件Ⅰ4-8，变幅杆组件Ⅰ4-4穿过弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2且变幅杆组件Ⅰ4-4与弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2滑动连接，限位套筒Ⅰ4-3与变幅杆组件Ⅰ4-4固定连接，且限位套筒Ⅰ4-3限位振压电陶瓷组Ⅰ4-2于限位套筒Ⅰ4-3和换能器基座Ⅰ4-1间，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2通过两个变幅杆组件Ⅰ4-4和两个换能器固定组件Ⅰ4-8固定连接在换能器基座Ⅰ4-1的两侧，变幅杆组件Ⅰ4-4通过柔性铰链Ⅰ4-5与驱动足Ⅰ4-6柔性连接，驱动足Ⅰ4-6通过薄膜固定孔Ⅰ4-7与对应的阀腔弹性薄膜8固定连接。
具体的，弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2设有两个，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2分别通过两个变幅杆组件Ⅰ4-4和两个换能器固定组件Ⅰ4-7固定在换能器基座Ⅰ4-1；两个限位套筒Ⅰ4-3用于限制两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2位置；两个变幅杆组件Ⅰ4-4分别通过两个柔性铰链Ⅰ4-5与两个驱动足Ⅰ4-6柔性连接；两个薄膜固定孔Ⅰ4-6分别用于将两个驱动足Ⅰ4-6与两个阀腔弹性薄膜8固定连接；换能器基座Ⅰ4-1设置有两个固定沉头孔Ⅰ4-1-1、两个换能器连接孔Ⅰ4-1-2、导通凹槽4-1-3；两个固定沉头孔Ⅰ4-1-1通过两个弯振换能器连接件5将换能器基座Ⅰ4-1固定在阀腔盖板1上；两个换能器连接孔Ⅰ4-1-2分别与两个变幅杆组件Ⅰ4-4间隙配合，并借助两个限位套筒Ⅰ4-3固定两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2；导通凹槽4-1-3为弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2与换能器基座Ⅰ4-1的装配提供操作空间；弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2设置有极化区Ⅰ4-2-1、极化区Ⅱ4-2-2、未极化区Ⅰ4-2-3和弯振陶瓷通孔Ⅰ4-2-4；极化区Ⅰ4-2-1和极化区Ⅱ4-2-2通过未极化区Ⅰ4-2-3分隔开，极化区Ⅰ4-2-1和极化区Ⅱ4-2-2对角布置且极化方向相反；弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的极化区Ⅰ4-2-1和极化区Ⅱ4-2-2施加正的电压激励信号时，入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2产生沿Z轴正向的弯曲变形，出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2产生沿Z轴负向的弯曲变形，弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的极化区Ⅰ4-2-1和极化区Ⅱ4-2-2施加负的电压激励信号时，入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2产生沿Z轴负向的弯曲变形，出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2产生沿Z轴正向的弯曲变形。
参照图10-图12所示，在本部分优选实施例中，泵腔弯振换能器11包括换能器基座Ⅱ11-1、弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2、换能器固定组件Ⅱ11-3、限位套筒Ⅱ11-4、变幅杆组件Ⅱ11-5、柔性铰链Ⅱ11-6、驱动足Ⅱ11-7和薄膜固定孔Ⅱ11-8，变幅杆组件Ⅱ11-5穿过弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2且变幅杆组件Ⅱ11-5与弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2滑动连接，限位套筒Ⅱ11-4与变幅杆组件Ⅱ11-5固定连接，且限位套筒Ⅱ11-4限位弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2于限位套筒Ⅱ11-4和换能器基座Ⅱ11-1间，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2通过变幅杆组件Ⅱ11-5和换能器固定组件Ⅱ11-3与换能器基座Ⅱ11-1固定连接，变幅杆组件Ⅱ11-5通过柔性铰链Ⅱ11-6与驱动足Ⅱ11-7连接，驱动足Ⅱ11-7通过薄膜固定孔Ⅱ11-8与泵腔弹性薄膜10固定连接。
具体的，换能器基座Ⅱ11-1通过固定沉头孔Ⅱ11-1-1和弯振换能器连接件5连接固定在泵腔盖板2上；换能器固定组件Ⅱ11-3借助限位套筒Ⅱ11-4和变幅杆组件Ⅱ11-5将弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2固定在换能器基座Ⅱ11-1上；变幅杆组件Ⅱ11-5通过柔性铰链Ⅱ11-6与驱动足Ⅱ11-7相连接；弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2设置有极化区Ⅲ11-2-1、极化区Ⅳ11-2-2、未极化区Ⅱ11-2-3和弯振陶瓷通孔Ⅱ11-2-4；极化区Ⅲ11-2-1和极化区Ⅳ11-2-2通过未极化区Ⅱ11-2-3分隔开，极化区Ⅲ11-2-1和极化区Ⅳ11-2-2对角布置且极化方向相反；弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的极化区Ⅲ11-2-1和极化区Ⅳ11-2-2施加正的电压激励信号时，产生沿Z轴正向的弯曲变形，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的极化区Ⅲ11-2-1和极化区Ⅳ11-2-2施加负的电压激励信号时，产生沿Z轴负向的弯曲变形。
参照图13-图14所示，本发明提供了一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法的一实施例，
通过三路交流电压信号激励实现多腔体双向压电泵泵送输出正向液体的具体步骤为：
S101对入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，入口阀腔3-7打开，液体被吸入入口阀腔3-7；
S102对泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加高电平激励信号，泵腔3-14内部压强减小，入口阀腔3-7中液体流入泵腔3-14中；
S103入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的激励信号由高电平变成低电平，入口阀腔3-7关闭，液体停止流入入口阀腔3-7；
S104对出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，出口阀腔3-4打开，液体流入出口阀腔3-4；
S105对泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加的激励信号由高电平变为低电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜10接触，泵腔3-14压力增大，更多的液体通过泵腔出口3-6进入出口阀腔3-4；
S106出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加的激励信号由高电平变成低电平，出口阀腔3-4关闭，最终使出口阀腔3-4中的液体流出；
S107判断多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S108；否则，返回步骤S101；
S108关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
通过三路交流电压信号激励实现多腔体双向压电泵泵送输出反向液体的具体步骤为：
S111对出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，出口阀腔3-4打开，液体被吸入出口阀腔3-4；
S112对泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加高电平激励信号，泵腔3-14内部压强减小，出口阀腔3-4中液体流入泵腔3-14中；
S113出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的激励信号由高电平变成低电平，出口阀腔3-4关闭，液体停止流入出口阀腔3-4；
S114对入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，入口阀腔3-7打开，液体流入入口阀腔3-7；
S115对泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加的激励信号由高电平变为低电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜10接触，泵腔3-14压力增大，更多的液体通过泵腔入口3-11进入入口阀腔3-7；
S116入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加的激励信号由高电平变成低电平，入口阀腔3-7关闭，最终使入口阀腔3-7中的液体流出；
S117判断多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S118；否则，返回步骤S111；
S118关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
具体的，本实施方式提供了一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵送方法的实施方案，在该方法激励下，通过A、B、C三路交流电压信号激励能够实现压电泵的双向流体泵送过程；
实现压电泵正向泵送过程的激励方法主要分为以下六阶段，其中A路代表入口阀腔3-7对应弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的交流电压信号，B路代表泵腔3-14对应弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的交流电压信号，C路代表出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的交流电压信号；
步骤一一、在第一阶段，入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的变形增加，入口阀腔3-7与阀腔弹性薄膜8分离，入口阀腔3-7打开，液体从流体入口3-8被吸入入口阀腔3-7；
步骤一二、在第二阶段，泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加高电平激励信号，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的变形增加，泵腔3-14与泵腔弹性薄膜10分离，使得入口阀腔3-7中的液体通过泵腔入口3-11流入泵腔3-14中；
步骤一三、在第三阶段，入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的激励信号由高电平变成低电平，入口阀腔3-7与阀腔弹性薄膜8重新接触，入口阀腔3-7关闭，液体停止流入入口阀腔3-7；
步骤一四、在第四阶段，出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加高电平激励信号，弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的变形增加，出口阀腔3-4与阀腔弹性薄膜8分离，出口阀腔3-4打开，液体流入出口阀腔3-4；
步骤一五、在第五阶段，泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2施加的激励信号由高电平变为低电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜10接触，泵腔3-14压力增大，更多的液体通过泵腔出口3-6进入出口阀腔3-4；
步骤一六、在第六阶段，出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加的激励信号由高电平变成低电平，弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的变形减小，出口阀腔3-4逐渐与阀腔弹性薄膜8接触，出口阀腔3-4关闭，最终使出口阀腔3-4中的液体从流体出口3-3流出；
重复步骤一一～步骤一六，压电泵能够实现正向液体的泵送输出；
实现压电泵反向泵送过程的激励方法如下：
其中A路代表出口阀腔3-4对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的交流电压信号，B路代表泵腔3-14对应弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的交流电压信号，C路代表入口阀腔3-7对应弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的交流电压信号；也就是将出口阀腔3-4和入口阀腔3-7对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加的激励信号对调，并且原来的入口阀腔3-7充当出口阀腔3-4，原来的出口阀腔3-4充当入口阀腔3-7，在该激励方法下，压电微泵能够产生反向的液体的泵送输出。
参照图15-图16所示，本发明提供了一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法的一实施例，
多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出正向液体的具体步骤为：
S201弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2保持高电平状态，泵腔3-14体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由负的高电平变成正的高电平，此时入口阀腔3-7打开，出口阀腔3-4关闭，液体从流体入口3-8被吸入入口阀腔3-7；
S202弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由正的高电平变为负的高电平，泵腔3-14体积增大，入口阀腔3-7中的液体通过泵腔入口3-11进入泵腔3-14；
S203两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由正的高电平变成负的高电平，入口阀腔3-7关闭，出口阀腔3-4打开，入口阀腔3-7中的液体停止进入泵腔3-14，泵腔3-14中部分液体流入出口阀腔3-4中；
S204弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由负的高电平变成正的高电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2挤压泵腔3-14变小，使更多的液体进入出口阀腔3-4，最终使出口阀腔3-4中的液体从流体出口3-3流出；
S205判断多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S206；否则，返回步骤S201；
S206关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出反向液体的具体步骤为：
S211弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2保持高电平状态，泵腔3-14体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由正的高电平变成负的高电平，此时出口阀腔3-4打开，入口阀腔3-7关闭，液体从流体出口3-3被吸入出口阀腔3-4；
S212弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由负的高电平变为正的高电平，泵腔3-14体积增大，出口阀腔3-4中的液体通过泵腔出口3-6进入泵腔3-14；
S213两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由负的高电平变成正的高电平，出口阀腔3-4关闭，入口阀腔3-7打开，出口阀腔3-4中的液体停止进入泵腔3-14，泵腔3-14中部分液体流入入口阀腔3-7中；
S214弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由正的高电平变成负的高电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2挤压泵腔3-14变小，使更多的液体进入入口阀腔3-7，最终使入口阀腔3-7中的液体从流体入口3-8流出；
S215判断多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S216；否则，返回步骤S211；
S216关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
具体的，本实施方式提供了一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵送方法的实施方案，在该方法激励下，通过D、F两路交流电压信号激励能够实现压电泵的双向流体泵送过程；
实现压电泵的双向泵送过程具体分为如下四个阶段，其中D路代表泵腔3-14对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2的交流电压信号，F路代表入口阀腔3-7和出口阀腔3-4对应弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2的交流电压信号：
步骤二一、在第一阶段，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2保持高电平状态，泵腔3-14体积处于压缩体积状态；两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由负的高电平变成正的高电平，此时入口阀腔3-7打开，出口阀腔3-4关闭，液体从流体入口3-8被吸入入口阀腔3-7；
步骤二二、在第二阶段，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由正的高电平变为负的高电平，泵腔3-14体积增大，入口阀腔3-7中的液体通过泵腔入口3-11进入泵腔3-14；
步骤二三、在第三阶段，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2由正的高电平变成负的高电平，入口阀腔3-7关闭，出口阀腔3-4打开，入口阀腔3-7中的液体停止进入泵腔3-14，泵腔3-14中部分液体流入出口阀腔3-4中；
步骤二四、在第四阶段，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2由负的高电平变成正的高电平，弯振压电陶瓷组Ⅱ11-2挤压泵腔3-14变小，使更多的液体进入出口阀腔3-4，最终使出口阀腔3-4中的液体从流体出口3-3流出；
步骤二五、重复步骤二一～步骤二四，压电泵能够实现正向液体的泵送输出；
实现压电泵反向泵送过程的激励方法如下：
将入口阀腔3-7和出口阀腔3-4对应弯振压电陶瓷组Ⅰ4-2施加的F路交流电压的正、负高电平的时序对调，压电泵能够产生反向的液体的泵送输出。
参照图17-图26所示，本发明还提供了一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的一实施例，多腔体双向压电泵为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，多腔体双向压电泵包括泵盖支座12、泵盖13、泵送装置14、阀盖15、阀腔密封组件16、阀盖支座17、纵振换能器18、阀腔柔性薄膜19、泵腔密封组件20、基体连接件21、泵腔柔性薄膜22和纵振换能器连接件23，阀腔密封组件16通过阀腔柔性薄膜19固定在泵送装置14内，泵腔密封组件20通过泵腔柔性薄膜22固定在泵送装置14内；纵振换能器18通过纵振换能器连接件23分别固定在泵盖13和阀盖15上；
泵盖支座12设置有泵盖支座连接孔12-1、管路通孔Ⅰ12-2、泵腔换能器配合孔12-3、泵腔纵振换能器安装孔12-4，泵盖支座12的左右两端分别设有对称的弯折延展，泵盖支座连接孔12-1设置于泵盖支座12的弯折延展处，泵盖支座12顶部中央设有沉槽，泵腔换能器配合孔12-3设置在沉槽中央，泵腔纵振换能器安装孔12-4设置在泵腔换能器配合孔12-3的两侧，管路通孔Ⅰ12-2设置于临近沉槽的两侧，泵腔换能器配合孔12-3与纵振换能器18间隙配合，泵腔纵振换能器安装孔12-4用于将其中一个纵振换能器18通过纵振换能器连接件23固定在泵盖支撑座12上；
泵盖13设置有泵盖安装孔13-1、管路通孔Ⅱ13-2、泵盖通孔13-3，泵盖通孔13-3设置于泵盖13的中央，管路通孔Ⅱ13-2设置于泵盖通孔13-3的左右两侧，泵盖安装孔13-1设置于泵盖13的四个角端上；
泵送装置14设置有泵送装置安装孔14-1、输入阀腔环形沟槽14-2、输入阀腔端口14-3、输入阀腔14-4、输入阀腔环形边界14-5、泵腔输入口14-6、输出阀腔环形沟槽14-10、输出阀腔端口14-8、输出阀腔14-7、输出阀腔环形边界14-9、泵腔输出口14-11、泵腔环形沟槽14-12和泵送腔体14-13，基体连接件21穿插于泵送装置安装孔14-1中，输出阀腔14-7和输入阀腔14-4均设置于泵送装置14的下表面，输出阀腔14-7的腔口处设置有用于密封输出阀腔14-7的输出阀腔环形沟槽14-10与阀腔柔性薄膜19，输入阀腔14-4的腔口处设置有用于密封输入阀腔14-4的输入阀腔环形沟槽14-2与阀腔柔性薄膜19，泵送腔体14-13设置于泵送装置14的上表面中心，泵送腔体14-13的腔口处设置有用于密封泵送腔体14-13的泵腔柔性薄膜22与泵腔环形沟槽14-12，泵腔输出口14-11和泵腔输入口14-6均设置在泵送腔体14-13中，泵腔输出口14-11为两端分别设置于泵送腔体14-13和输出阀腔14-7的通孔，泵腔输入口14-6为两端分别设置于泵送腔体14-13和输入阀腔14-4的通孔，输入阀腔端口14-3设置于输入阀腔14-4的中央，且输入阀腔环形边界14-5设置于输入阀腔端口14-3周围，输出阀腔端口14-8设置于输出阀腔14-7中央，且输出阀腔环形边界14-9设置于输出阀腔端口14-8周围，输入阀腔环形沟槽14-2用于放置阀腔柔性薄膜19，输出阀腔环形沟槽14-10用于放置阀腔柔性薄膜19；泵腔环形沟槽14-12用于放置泵腔柔性薄膜22；
阀盖15设置有阀盖安装孔15-1和阀盖通孔15-2，阀盖通孔15-2对称设置于阀盖15上，阀盖安装孔15-1设置于阀盖15的四个角端上；
阀盖支座17设置有阀盖支座连接孔17-1、阀腔换能器配合孔17-2、阀腔纵振换能器安装孔17-3，阀盖支座17的左右两端分别设有对称的弯折延展，阀盖支座连接孔17-1设置于阀盖支座17的延展处上，阀盖支座17的顶面设有沉槽，阀腔换能器配合孔17-2对称设置于阀盖支座17的沉槽中，阀腔纵振换能器安装孔17-3设置于阀腔换能器配合孔17-2周围，阀腔换能器配合孔17-2用于纵振换能器18间隙配合，阀腔纵振换能器安装孔17-3用于将纵振换能器18固定在阀盖支座17上；
泵盖支座连接孔12-1、泵盖安装孔13-1、泵送装置安装孔14-1、阀盖安装孔15-1和阀盖支座连接孔17-1通过基体连接件21将泵盖支撑座12、泵盖13、泵送装置14、阀盖15和阀盖支座17固定在一起。
纵振换能器18包括换能器基座Ⅲ18-1、纵振压电陶瓷组18-2、驱动足Ⅲ18-3和纵振换能器连接组件18-4，纵振压电陶瓷组18-2和驱动足Ⅲ18-3通过纵振换能器连接组件18-4固定在换能器基座Ⅲ18-1上，换能器基座Ⅲ18-1设置有换能器基座安装孔18-1-1和固定沉头孔Ⅲ18-1-2，换能器基座安装孔18-1-1用于将纵振换能器18分别固定在泵盖支座12和阀盖支座17上，纵振压电陶瓷组18-2设置有极化区Ⅲ18-2-1和纵振陶瓷通孔18-2-2，设Z轴为竖直方向，当纵振压电陶瓷组18-2通正的电压激励信号时，输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，输出阀腔14-7产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，泵送腔体14-13产生沿Z轴负向的轴向伸长变形；纵振压电陶瓷组18-2通负的电压激励信号时，输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，输出阀腔14-7产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，泵送腔体14-13产生沿Z轴正向的轴向缩短变形。
参照图13、图27所示，本发明一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法的一实施例，应用于多腔体双向压电泵为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵的情况，
通过三路交流电压信号激励实现多腔体双向压电泵泵送输出正向液体的具体步骤为：
S301输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输入阀腔14-4与阀腔柔性薄膜19分离，输入阀腔14-4打开，液体从输入阀腔端口14-3被吸入输入阀腔14-4；
S302泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，泵送腔体14-13与泵腔柔性薄膜22分离，使得输入阀腔14-4中的液体通过泵腔输入口14-6流入泵送腔体14-13中；
S303输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2的激励信号由高电平变成低电平，输入阀腔14-4与阀腔柔性薄膜19重新接触，输入阀腔14-4关闭，液体停止流入输入阀腔14-4；
S304输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输出阀腔14-7与阀腔柔性薄膜19分离，输出阀腔14-7打开，液体流入输出阀腔14-7；
S305泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变为低电平，纵振压电陶瓷组18-2的变形减小，并逐渐与泵腔柔性薄膜22接触，泵送腔体14-13压力增大，更多的液体通过泵腔输出口14-11进入输出阀腔14-7；
S306输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变成低电平，输出阀腔14-7关闭，最终使输出阀腔14-7中的液体从输出阀腔端口14-8流出；
S307判断多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S108；否则，返回步骤S101；
S308关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
通过三路交流电压信号激励实现多腔体双向压电泵泵送输出反向液体的具体步骤为：
S311输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输出阀腔14-7与阀腔柔性薄膜19分离，输出阀腔14-7打开，液体从输出阀腔端口14-8被吸入输出阀腔14-7；
S312泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，泵送腔体14-13与泵腔柔性薄膜22分离，使得输出阀腔14-7中的液体通过泵腔输出口14-11流入泵送腔体14-13中；
S313输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2的激励信号由高电平变成低电平，输出阀腔14-7与阀腔柔性薄膜19重新接触，输出阀腔14-7关闭，液体停止流入输出阀腔14-7；
S314输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输入阀腔14-4与阀腔柔性薄膜19分离，输入阀腔14-4打开，液体流入输入阀腔14-4；
S315泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变为低电平，纵振压电陶瓷组18-2的变形减小，并逐渐与泵腔柔性薄膜22接触，泵送腔体14-13压力增大，更多的液体通过泵腔输入口14-6进入输入阀腔14-4；
S316输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变成低电平，输入阀腔14-4关闭，最终使输入阀腔14-4中的液体从泵腔输入口14-6流出；
S317判断多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S108；否则，返回步骤S101；
S318关闭多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
具体的，本实施方式提供了一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵泵送方法的实施方案，在该方法激励下，通过A、B、C三路交流电压信号激励能够实现压电泵的双向流体泵送过程；
实现压电泵正向液体泵送输出的激励方法具体包括以下六步，其中，A路代表输入阀腔14-4对应纵振压电陶瓷组18-2的交流电压信号，B路代表泵送腔体14-13对应纵振压电陶瓷组18-2的交流电压信号，C路代表输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2的交流电压信号；
步骤三一、在第一阶段，输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输入阀腔14-4与阀腔柔性薄膜19分离，输入阀腔14-4打开，液体从输入阀腔端口14-3被吸入输入阀腔14-4；
步骤三二、在第二阶段，泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，泵送腔体14-13与泵腔柔性薄膜22分离，使得输入阀腔14-4中的液体通过泵腔输入口14-6流入泵送腔体14-13中；
步骤三三、在第三阶段，输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2的激励信号由高电平变成低电平，输入阀腔14-4与阀腔柔性薄膜19重新接触，输入阀腔14-4关闭，液体停止流入输入阀腔14-4；
步骤三四、在第四阶段，输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2施加高电平激励信号，输出阀腔14-7与阀腔柔性薄膜19分离，输出阀腔14-7打开，液体流入输出阀腔14-7；
步骤三五、在第五阶段，泵送腔体14-13对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变为低电平，纵振压电陶瓷组18-2的变形减小，并逐渐与泵腔柔性薄膜22接触，泵送腔体14-13压力增大，更多的液体通过泵腔输出口14-11进入输出阀腔14-7；
步骤三六、在第六阶段，输出阀腔14-7对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号由高电平变成低电平，输出阀腔14-7关闭，最终使输出阀腔14-7中的液体从输出阀腔端口14-8流出；
步骤三七、重复步骤三一～步骤三六，压电泵能够实现正向液体的泵送输出；将输出阀腔14-7和输入阀腔14-4对应的纵振压电陶瓷组18-2施加的激励信号对调，能够产生反向的液体的泵送输出。
综上，本发明提供的采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵及其泵送方法，利用压电换能器振子代替压电薄膜振子，本发明的换能器具有输出力大、响应速度快及无电磁干扰等优点，能够实现较大的压力和流量的微量液体传递，在生物医疗、航空航天、设备冷却及微机电系统等工程领域具有广泛的应用前景。
Claims (10)
1.一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述多腔体双向压电泵为一种采用弯振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，包括阀腔盖板(1)、泵腔盖板(2)、泵体(3)、两个阀腔弯振换能器(4)、弯振换能器连接件(5)、泵体总装连接件(6)、两个阀腔环形密封圈(7)、两个阀腔弹性薄膜(8)、泵腔环形密封圈(9)、泵腔弹性薄膜(10)和泵腔弯振换能器(11)，所述阀腔盖板(1)、所述泵腔盖板(2)和所述泵体(3)通过所述泵体总装连接件(6)依次连接固定，所述两个阀腔弹性薄膜(8)布置于所述阀腔盖板(1)的底部，所述两个阀腔弯振换能器(4)的首端均通过所述弯振换能器连接件(5)固定在所述泵腔盖板(2)上，所述两个阀腔弯振换能器(4)的末端分别与所述两个阀腔弹性薄膜(8)表面中心位置刚性连接，所述泵腔弹性薄膜(10)设置于所述泵腔盖板(2)的底部，所述泵腔弯振换能器(11)的首端通过所述弯振换能器连接件(5)固定在所述泵腔盖板(2)内，所述泵腔弯振换能器(11)的末端与所述泵腔弹性薄膜(10)下表面中心位置刚性连接，所述两个阀腔环形密封圈(7)均通过所述阀腔盖板(1)和所述两个阀腔弹性薄膜(8)压紧固定在所述泵体(3)上，所述泵腔环形密封圈(9)通过所述泵腔盖板(2)和泵腔弹性薄膜(10)压紧固定在所述泵体(3)下。
2.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述阀腔盖板(1)包括引线孔(1-1)、阀腔盖板支撑面(1-2)、阀腔安装孔(1-3)、阀腔弯振换能器安装孔(1-4)、两个阀腔盖板通孔(1-5)、阀腔弯振换能器限位面(1-6)，所述阀腔盖板支撑面(1-2)为所述阀腔盖板(1)的下表面，且与所述泵体(3)接触，所述引线孔(1-1)为阀腔盖板(1)外缘面与阀腔盖板(1)内缘面的通孔，所述两个阀腔弯振换能器(4)的导线设置于所述引线孔(1-1)中且头端露出于所述引线孔(1-1)外，所述阀腔安装孔(1-3)为通孔，所述泵体总装连接件(6)穿插于阀腔安装孔(1-3)中，所述两个阀腔弯振换能器(4)通过所述阀腔弯振换能器安装孔(1-4)固定在所述阀腔盖板(1)上，所述两个阀腔盖板通孔(1-5)相对于所述阀腔盖板(1)呈中心对称分布，所述两个阀腔弹性薄膜(8)分别布置于所述两个阀腔盖板通孔(1-5)处，所述阀腔弯振换能器限位面(1-6)为所述两个阀腔弯振换能器(4)的支撑面，所述两个阀腔弯振换能器(4)固定在所述阀腔弯振换能器限位面(1-6)上。
3.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述泵腔盖板(2)设置有泵腔盖板支撑面(2-1)、泵腔安装孔(2-2)、液体管道通孔(2-3)、泵腔引线孔(2-4)、泵腔弯振换能器限位面(2-5)、泵腔弯振换能器安装孔(2-6)和泵腔盖板通孔(2-7)，所述泵腔盖板支撑面(2-1)为所述泵腔盖板(2)的上表面，且所述泵腔盖板支撑面(2-1)与所述泵体(3)接触，所述泵腔安装孔(2-2)为通孔，所述泵体总装连接件(6)穿插于所述泵腔安装孔(2-2)中，所述液体管道通孔(2-3)为通孔，所述泵腔引线孔(2-4)为所述泵腔盖板(2)外缘面与泵腔盖板(2)内缘面间的通孔，所述泵腔弯振换能器(11)的导线设置于所述泵腔引线孔(2-4)中且头端露出于所述泵腔引线孔(2-4)外，所述泵腔弯振换能器限位面(2-5)为所述泵腔弯振换能器(11)的支撑面，所述泵腔弯振换能器(11)固定在所述泵腔弯振换能器限位面(2-5)上，所述泵腔弯振换能器(11)通过所述泵腔弯振换能器安装孔(2-6)固定在所述泵腔盖板(2)上，所述泵腔盖板通孔(2-7)设置于所述泵腔盖板(2)的中心处，所述泵腔弯振换能器(11)的末端通过所述泵腔盖板通孔(2-7)与所述泵腔弹性薄膜(10)刚性连接。
4.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述泵体(3)包括泵体安装孔(3-1)、出口阀腔环形凹槽(3-2)、流体出口(3-3)、出口阀腔(3-4)、出口阀腔环形边界(3-5)、泵腔出口(3-6)、入口阀腔(3-7)、流体入口(3-8)、入口阀腔环形边界(3-9)、入口阀腔环形凹槽(3-10)、泵腔入口(3-11)、泵体接触面(3-12)、泵腔环形凹槽(3-13)和泵腔(3-14)，所述泵体总装连接件(6)穿插于所述泵体安装孔(3-1)中，所述出口阀腔(3-4)和入口阀腔(3-7)均设置于所述泵体(3)的上表面，所述出口阀腔(3-4)的腔口处设置有用于密封所述出口阀腔(3-4)的所述出口阀腔环形凹槽(3-2)与所述阀腔环形密封圈(7)，所述入口阀腔(3-7)的腔口处设置有用于密封所述入口阀腔(3-7)的所述入口阀腔环形凹槽(3-10)与所述阀腔环形密封圈(7)，所述泵腔(3-14)设置于所述泵体(3)的下表面中心，所述泵腔(3-14)的腔口处设置有用于密封所述泵腔(3-14)的所述泵腔环形密封圈(9)与泵腔环形凹槽(3-13)，所述泵腔出口(3-6)和所述泵腔入口(3-11)均设置在所述泵腔(3-14)中，所述泵腔出口(3-6)为两端分别设置于所述泵腔(3-14)和所述出口阀腔(3-4)的通孔，所述泵腔入口(3-11)为两端分别设置于所述泵腔(3-14)和所述入口阀腔(3-7)的通孔，所述流体入口(3-8)设置于所述入口阀腔(3-7)的中央，且所述入口阀腔环形边界(3-9)设置于所述流体入口(3-8)周围，所述流体出口(3-3)设置于所述出口阀腔(3-4)中央，且所述出口阀腔环形边界(3-5)设置于所述流体出口(3-3)周围，所述泵体接触面(3-12)分别与所述阀腔盖板(1)和所述泵腔盖板(2)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，每个阀腔弯振换能器(4)包括换能器基座Ⅰ(4-1)、弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)、限位套筒Ⅰ(4-3)、变幅杆组件Ⅰ(4-4)、柔性铰链Ⅰ(4-5)、驱动足Ⅰ(4-6)、薄膜固定孔Ⅰ(4-7)和换能器固定组件Ⅰ(4-8)，所述变幅杆组件Ⅰ(4-4)穿过所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)且所述变幅杆组件Ⅰ(4-4)与所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)滑动连接，所述限位套筒Ⅰ(4-3)与所述变幅杆组件Ⅰ(4-4)固定连接，且所述限位套筒Ⅰ(4-3)限位所述振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)于所述限位套筒Ⅰ(4-3)和所述换能器基座Ⅰ(4-1)间，所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)通过所述两个变幅杆组件Ⅰ(4-4)和所述两个换能器固定组件Ⅰ(4-8)固定连接在所述换能器基座Ⅰ(4-1)的两侧，所述变幅杆组件Ⅰ(4-4)通过所述柔性铰链Ⅰ(4-5)与所述驱动足Ⅰ(4-6)柔性连接，所述驱动足Ⅰ(4-6)通过所述薄膜固定孔Ⅰ(4-7)与对应的阀腔弹性薄膜(8)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述泵腔弯振换能器(11)包括换能器基座Ⅱ(11-1)、弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)、换能器固定组件Ⅱ(11-3)、限位套筒Ⅱ(11-4)、变幅杆组件Ⅱ(11-5)、柔性铰链Ⅱ(11-6)、驱动足Ⅱ(11-7)和薄膜固定孔Ⅱ(11-8)，所述变幅杆组件Ⅱ(11-5)穿过所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)且所述变幅杆组件Ⅱ(11-5)与所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)滑动连接，所述限位套筒Ⅱ(11-4)与所述变幅杆组件Ⅱ(11-5)固定连接，且所述限位套筒Ⅱ(11-4)限位所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)于所述限位套筒Ⅱ(11-4)和所述换能器基座Ⅱ(11-1)间，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)通过所述变幅杆组件Ⅱ(11-5)和所述换能器固定组件Ⅱ(11-3)与所述换能器基座Ⅱ(11-1)固定连接，所述变幅杆组件Ⅱ(11-5)通过所述柔性铰链Ⅱ(11-6)与所述驱动足Ⅱ(11-7)连接，所述驱动足Ⅱ(11-7)通过所述薄膜固定孔Ⅱ(11-8)与所述泵腔弹性薄膜(10)固定连接。
7.一种如权1-6中任意一项所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法，其特征在于，
通过三路交流电压信号激励实现所述多腔体双向压电泵泵送输出正向液体的具体步骤为：
S101对入口阀腔(3-7)对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加高电平激励信号，所述入口阀腔(3-7)打开，液体被吸入所述入口阀腔(3-7)；
S102对泵腔(3-14)对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)施加高电平激励信号，所述泵腔(3-14)内部压强减小，所述入口阀腔(3-7)中液体流入所述泵腔(3-14)中；
S103所述入口阀腔(3-7)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)的激励信号由高电平变成低电平，所述入口阀腔(3-7)关闭，液体停止流入入口阀腔(3-7)；
S104对出口阀腔(3-4)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加高电平激励信号，所述出口阀腔(3-4)打开，液体流入所述出口阀腔(3-4)；
S105对所述泵腔(3-14)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)施加的激励信号由高电平变为低电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜(10)接触，所述泵腔(3-14)压力增大，更多的液体通过泵腔出口(3-6)进入所述出口阀腔(3-4)；
S106所述出口阀腔(3-4)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加的激励信号由高电平变成低电平，所述出口阀腔(3-4)关闭，最终使所述出口阀腔(3-4)中的液体流出；
S107判断所述多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S108；否则，返回步骤S101；
S108关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
通过三路交流电压信号激励实现所述多腔体双向压电泵泵送输出反向液体的具体步骤为：
S111对出口阀腔(3-4)对应的弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加高电平激励信号，所述出口阀腔(3-4)打开，液体被吸入所述出口阀腔(3-4)；
S112对泵腔(3-14)对应的弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)施加高电平激励信号，所述泵腔(3-14)内部压强减小，所述出口阀腔(3-4)中液体流入所述泵腔(3-14)中；
S113所述出口阀腔(3-4)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)的激励信号由高电平变成低电平，所述出口阀腔(3-4)关闭，液体停止流入出口阀腔(3-4)；
S114对入口阀腔(3-7)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加高电平激励信号，所述入口阀腔(3-7)打开，液体流入所述入口阀腔(3-7)；
S115对所述泵腔(3-14)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)施加的激励信号由高电平变为低电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)的变形减小，并逐渐与泵腔弹性薄膜(10)接触，所述泵腔(3-14)压力增大，更多的液体通过泵腔入口(3-11)进入所述入口阀腔(3-7)；
S116所述入口阀腔(3-7)对应的所述弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)施加的激励信号由高电平变成低电平，所述入口阀腔(3-7)关闭，最终使所述入口阀腔(3-7)中的液体流出；
S117判断所述多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S118；否则，返回步骤S111；
S118关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
8.一种如权1-6中任意一项所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵的泵送方法，其特征在于，
所述多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出正向液体的具体步骤为：
S201弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)保持高电平状态，泵腔(3-14)体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)由负的高电平变成正的高电平，此时入口阀腔(3-7)打开，出口阀腔(3-4)关闭，液体从流体入口(3-8)被吸入所述入口阀腔(3-7)；
S202所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)由正的高电平变为负的高电平，所述泵腔(3-14)体积增大，所述入口阀腔(3-7)中的液体通过泵腔入口(3-11)进入所述泵腔(3-14)；
S203所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)由正的高电平变成负的高电平，所述入口阀腔(3-7)关闭，所述出口阀腔(3-4)打开，所述入口阀腔(3-7)中的液体停止进入所述泵腔(3-14)，所述泵腔(3-14)中部分液体流入所述出口阀腔(3-4)中；
S204所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)由负的高电平变成正的高电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)挤压所述泵腔(3-14)变小，使更多的液体进入所述出口阀腔(3-4)，最终使所述出口阀腔(3-4)中的液体从流体出口(3-3)流出；
S205判断所述多腔体双向压电泵是否正向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S206；否则，返回步骤S201；
S206关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务；
所述多腔体双向压电泵通过两路交流电压信号实现泵送输出反向液体的具体步骤为：
S211弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)保持高电平状态，泵腔(3-14)体积处于压缩体积状态，两个弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)由正的高电平变成负的高电平，此时出口阀腔(3-4)打开，入口阀腔(3-7)关闭，液体从流体出口(3-3)被吸入所述出口阀腔(3-4)；
S212所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)由负的高电平变为正的高电平，所述泵腔(3-14)体积增大，所述出口阀腔(3-4)中的液体通过泵腔出口(3-6)进入所述泵腔(3-14)；
S213所述两个弯振压电陶瓷组Ⅰ(4-2)由负的高电平变成正的高电平，所述出口阀腔(3-4)关闭，所述入口阀腔(3-7)打开，所述出口阀腔(3-4)中的液体停止进入所述泵腔(3-14)，所述泵腔(3-14)中部分液体流入所述入口阀腔(3-7)中；
S214所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)由正的高电平变成负的高电平，所述弯振压电陶瓷组Ⅱ(11-2)挤压所述泵腔(3-14)变小，使更多的液体进入所述入口阀腔(3-7)，最终使所述入口阀腔(3-7)中的液体从流体入口(3-8)流出；
S215判断所述多腔体双向压电泵是否反向泵送输出了足够的液体，若是，则进入步骤S216；否则，返回步骤S211；
S216关闭所述多腔体双向压电泵，结束泵送任务。
9.根据权利要求1所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述多腔体双向压电泵为一种采用纵振压电换能器激励的多腔体双向压电泵，所述多腔体双向压电泵包括泵盖支座(12)、泵盖(13)、泵送装置(14)、阀盖(15)、阀腔密封组件(16)、阀盖支座(17)、纵振换能器(18)、阀腔柔性薄膜(19)、泵腔密封组件(20)、基体连接件(21)、泵腔柔性薄膜(22)和纵振换能器连接件(23)，所述阀腔密封组件(16)通过阀腔柔性薄膜(19)固定在泵送装置(14)内，所述泵腔密封组件(20)通过泵腔柔性薄膜(22)固定在泵送装置(14)内；所述纵振换能器(18)通过纵振换能器连接件(23)分别固定在泵盖(13)和阀盖(15)上；
所述泵盖支座(12)设置有泵盖支座连接孔(12-1)、管路通孔Ⅰ(12-2)、泵腔换能器配合孔(12-3)、泵腔纵振换能器安装孔(12-4)，所述泵盖支座(12)的左右两端分别设有对称的弯折延展，所述泵盖支座连接孔(12-1)设置于所述泵盖支座(12)的弯折延展处，所述泵盖支座(12)顶部中央设有沉槽，所述泵腔换能器配合孔(12-3)设置在所述沉槽中央，所述泵腔纵振换能器安装孔(12-4)设置在所述泵腔换能器配合孔(12-3)的两侧，所述管路通孔Ⅰ(12-2)设置于临近所述沉槽的两侧，所述泵腔换能器配合孔(12-3)与所述纵振换能器(18)间隙配合，所述泵腔纵振换能器安装孔(12-4)用于将其中一个纵振换能器(18)通过所述纵振换能器连接件(23)固定在所述泵盖支撑座(12)上；
所述泵盖(13)设置有泵盖安装孔(13-1)、管路通孔Ⅱ(13-2)、泵盖通孔(13-3)，所述泵盖通孔(13-3)设置于所述泵盖(13)的中央，所述管路通孔Ⅱ(13-2)设置于所述泵盖通孔(13-3)的左右两侧，所述泵盖安装孔(13-1)设置于所述泵盖(13)的四个角端上；
所述泵送装置(14)设置有泵送装置安装孔(14-1)、输入阀腔环形沟槽(14-2)、输入阀腔端口(14-3)、输入阀腔(14-4)、输入阀腔环形边界(14-5)、泵腔输入口(14-6)、输出阀腔环形沟槽(14-10)、输出阀腔端口(14-8)、输出阀腔(14-7)、输出阀腔环形边界(14-9)、泵腔输出口(14-11)、泵腔环形沟槽(14-12)和泵送腔体(14-13)，所述基体连接件(21)穿插于所述泵送装置安装孔(14-1)中，所述输出阀腔(14-7)和输入阀腔(14-4)均设置于所述泵送装置(14)的下表面，所述输出阀腔(14-7)的腔口处设置有用于密封所述输出阀腔(14-7)的所述输出阀腔环形沟槽(14-10)与所述阀腔柔性薄膜(19)，所述输入阀腔(14-4)的腔口处设置有用于密封所述输入阀腔(14-4)的所述输入阀腔环形沟槽(14-2)与所述阀腔柔性薄膜(19)，所述泵送腔体(14-13)设置于所述泵送装置(14)的上表面中心，所述泵送腔体(14-13)的腔口处设置有用于密封所述泵送腔体(14-13)的所述泵腔柔性薄膜(22)与泵腔环形沟槽(14-12)，所述泵腔输出口(14-11)和所述泵腔输入口(14-6)均设置在所述泵送腔体(14-13)中，所述泵腔输出口(14-11)为两端分别设置于所述泵送腔体(14-13)和所述输出阀腔(14-7)的通孔，所述泵腔输入口(14-6)为两端分别设置于所述泵送腔体(14-13)和所述输入阀腔(14-4)的通孔，所述输入阀腔端口(14-3)设置于所述输入阀腔(14-4)的中央，且所述输入阀腔环形边界(14-5)设置于所述输入阀腔端口(14-3)周围，所述输出阀腔端口(14-8)设置于所述输出阀腔(14-7)中央，且所述输出阀腔环形边界(14-9)设置于所述输出阀腔端口(14-8)周围，所述输入阀腔环形沟槽(14-2)用于放置阀腔柔性薄膜(19)，所述输出阀腔环形沟槽(14-10)用于放置阀腔柔性薄膜(19)；所述泵腔环形沟槽(14-12)用于放置泵腔柔性薄膜(22)；
所述阀盖(15)设置有阀盖安装孔(15-1)和阀盖通孔(15-2)，所述阀盖通孔(15-2)对称设置于所述阀盖(15)上，所述阀盖安装孔(15-1)设置于所述阀盖(15)的四个角端上；
所述阀盖支座(17)设置有阀盖支座连接孔(17-1)、阀腔换能器配合孔(17-2)、阀腔纵振换能器安装孔(17-3)，所述阀盖支座(17)的左右两端分别设有对称的弯折延展，阀所述盖支座连接孔(17-1)设置于所述阀盖支座(17)的延展处上，所述阀盖支座(17)的顶面设有沉槽，所述阀腔换能器配合孔(17-2)对称设置于所述阀盖支座(17)的沉槽中，所述阀腔纵振换能器安装孔(17-3)设置于所述阀腔换能器配合孔(17-2)周围，所述阀腔换能器配合孔(17-2)用于纵振换能器(18)间隙配合，所述阀腔纵振换能器安装孔(17-3)用于将纵振换能器(18)固定在阀盖支座(17)上；
所述泵盖支座连接孔(12-1)、泵盖安装孔(13-1)、泵送装置安装孔(14-1)、阀盖安装孔(15-1)和阀盖支座连接孔(17-1)通过所述基体连接件(21)将所述泵盖支撑座(12)、泵盖(13)、泵送装置(14)、阀盖(15)和阀盖支座(17)固定在一起。
10.根据权利要求9所述的一种采用压电换能器激励的多腔体双向压电泵，其特征在于，所述纵振换能器(18)包括换能器基座Ⅲ(18-1)、纵振压电陶瓷组(18-2)、驱动足Ⅲ(18-3)和纵振换能器连接组件(18-4)，所述纵振压电陶瓷组(18-2)和驱动足Ⅲ(18-3)通过纵振换能器连接组件(18-4)固定在换能器基座Ⅲ(18-1)上，所述换能器基座Ⅲ(18-1)设置有换能器基座安装孔(18-1-1)和固定沉头孔Ⅲ(18-1-2)，所述换能器基座安装孔(18-1-1)用于将纵振换能器(18)分别固定在泵盖支座(12)和阀盖支座(17)上，所述纵振压电陶瓷组(18-2)设置有极化区Ⅲ(18-2-1)和纵振陶瓷通孔(18-2-2)，设Z轴为竖直方向，当所述纵振压电陶瓷组(18-2)通正的电压激励信号时，所述输入阀腔(14-4)对应的纵振压电陶瓷组(18-2)产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，所述输出阀腔(14-7)产生沿Z轴正向的轴向伸长变形，所述泵送腔体(14-13)产生沿Z轴负向的轴向伸长变形；所述纵振压电陶瓷组(18-2)通负的电压激励信号时，所述输入阀腔(14-4)对应的纵振压电陶瓷组(18-2)产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，所述输出阀腔(14-7)产生沿Z轴负向的轴向缩短变形，所述泵送腔体(14-13)产生沿Z轴正向的轴向缩短变形。
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| CN109973365B (zh) | 2020-06-23 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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