CN110107487A - 一种基于合成射流原理的无阀压电气泵 - Google Patents

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汤华杰
王新峰
李志强
祝端毅
李新波
孙晓东
王聪慧
杨志刚
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    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

本发明公开了一种基于合成射流原理的无阀压电气泵，无阀压电气泵包括有顶板、安装板、底板、上压电振子和下压电振子，其中安装板装配在顶板和底板之间，安装板的周圈均匀布设有数个涡轮块，相邻涡轮块之间形成有气体流道，安装板为中空的，顶板固定在涡轮块的顶部，顶板对应安装板中空部位处设置有出气孔，底板中间部位开设有凹槽，上压电振子和下压电振子嵌设在凹槽内，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，上压电振子上对应顶板出气孔的部位开设有通气口。有益效果：通过其结构特征实现了气体的泵送效率高，在节省体积的情况下满足所需功能，达到低噪声要求。

Description

一种基于合成射流原理的无阀压电气泵
技术领域
本发明涉及一种无阀压电气泵，特别涉及一种基于合成射流原理的无阀压电气泵。
背景技术
目前，压电气泵较传统泵，具有小型化，微型化，重量轻，精度高，结构简单，能耗低，噪声小等优点。微电子器件的快速发展，芯片的不断升级，冷却散热、换气传感等问题急需解决，而压电气泵的植入能有效地对此问题进行处理。
压电泵是一种通过逆压电效应使压电振子产生变形，从而交替增加/减小泵腔容积，进而改变泵腔内的压力，实现输送流体介质的驱动装置。根据有没有阀体，可以分为有阀压电泵和无阀压电泵，根据无阀压电泵的工作原理又可以分为合成射流无阀压电泵、流阻差型无阀压电泵、行波超声泵和驻波泵。流阻差型无阀气体压电泵利用的主要是流道的阻力差，有锥形流管、Y型流管、异型流管等结构。
现有技术中通过改变流道结构实现流体单向流动的效率低下，泵送量小，功能体积比低。此外在一些智能小型机械领域，有最大声贝要求，传统有阀泵难以实现，有待进行更为深入的研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有压电泵流体单向流动的效率低下、泵送量小以及功能体积比低和噪音大的问题而提供的一种基于合成射流原理的无阀压电气泵。
本发明提供的基于合成射流原理的无阀压电气泵包括有顶板、安装板、底板、上压电振子和下压电振子，其中安装板装配在顶板和底板之间，安装板的周圈均匀布设有数个涡轮块，相邻涡轮块之间形成有气体流道，安装板为中空的，顶板固定在涡轮块的顶部，顶板对应安装板中空部位处设置有出气孔，底板中间部位开设有凹槽，上压电振子和下压电振子嵌设在凹槽内，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，上压电振子上对应顶板出气孔的部位开设有通气口。
顶板底部装配有数个凸起，每个凸起对应的涡轮块的顶部均开设有固定孔，凸起能够插设在固定孔内使顶板与涡轮块进行紧固连接。
相邻涡轮块之间的气体流道呈涡旋状，该气体流道的外口宽度小于内口宽度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮块之间的气体流道两侧的涡轮块侧壁上交错装配有柔性叶片，柔性叶片与进气方向呈锐角布设，柔性叶片由弹性材料制成。
顶板上出气孔的周圈设置有弹性挡片，出气孔呈锥形设置，出气孔进行出气时弹性挡片扩散张开，出气孔进行进气时弹性挡片封闭闭合。
上压电振子和下压电振子均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的基于合成射流原理的无阀压电气泵在使用时对上压电振子和下压电振子施加相位差为π的交流电信号，上压电振子和下压电振子做反方向周期上下振动，当上压电振子往上振，下压电振子往下振时，泵腔容积变大，产生负压，外部气体进入，由于柔性叶片以及涡轮块的结构特点，外部气体大部分从相邻的涡轮块之间的气体流道进入到泵腔中，少部分从顶板上的出气孔进入泵腔，(具体原理如图6所示，箭头方向指气体流动方向)，从而实现进气过程。当上压电振子往下振，下压电振子往上振时，泵腔容积变小，空气压力增大，内部气体从泵腔中射出，同时射流出的气体带动空腔中射流孔周围的气体形成漩涡，在一定条件下，大量气体从出气孔排出，此时少部分气体从气体流道进入(具体原理如图7所示，箭头方向指气体流动方向，大箭头表示气体流动量多，小箭头表示气体流动量少)，从而实现排气过程。随着上压电振子和下压电振子的上下振动，实现气体的连续泵送运输。
本发明的有益效果：
本发明提供的基于涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵通过其结构特征实现了气体的泵送效率高，在节省体积的情况下满足所需功能，达到低噪声要求。
附图说明
图1为本发明所述无阀压电气泵整体结构爆炸示意图。
图2为本发明所述顶板结构示意图。
图3为本发明所述涡轮块布置俯视图。
图4为本发明所述顶板结构示意图。
图5为安装板结构示意图。
图6为本发明所述无阀压电气泵吸气原理示意图。
图7为本发明所述无阀压电气泵出气原理示意图。
上图中的标注如下：
1、顶板 2、气体流道 3、涡轮块 4、柔性叶片 5、上压电振子 6、泵腔 7、下压电振子 8、凹槽 9、底板 10、通气口 11、安装板 12、固定孔 13、出气孔 14、弹性挡片 15、凸起。
具体实施方式
请参阅图1至7所示：
本发明提供的基于合成射流原理的无阀压电气泵包括有顶板1、安装板11、底板9、上压电振子5和下压电振子7，其中安装板11装配在顶板1和底板9之间，安装板11的周圈均匀布设有数个涡轮块3，相邻涡轮块3之间形成有气体流道2，安装板11为中空的，顶板1固定在涡轮块3的顶部，顶板1对应安装板11中空部位处设置有出气孔13，底板9中间部位开设有凹槽8，上压电振子5和下压电振子7嵌设在凹槽8内，上压电振子5和下压电振子7之间有泵腔6，上压电振子5上对应顶板1出气孔13的部位开设有通气口10。
顶板1底部装配有数个凸起15，每个凸起15对应的涡轮块3的顶部均开设有固定孔12，凸起15能够插设在固定孔12内使顶板1与涡轮块3进行紧固连接。
相邻涡轮块3之间的气体流道2呈涡旋状，该气体流道2的外口宽度小于内口宽度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮块3之间的气体流道2两侧的涡轮块3侧壁上交错装配有柔性叶片4，柔性叶片4与进气方向呈锐角布设，柔性叶片4由弹性材料制成。
顶板1上出气孔13的周圈设置有弹性挡片14，出气孔13呈锥形设置，出气孔13进行出气时弹性挡片14扩散张开，出气孔13进行进气时弹性挡片14封闭闭合。
上压电振子5和下压电振子7均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的基于合成射流原理的无阀压电气泵在使用时对上压电振子5和下压电振子7施加相位差为π的交流电信号，上压电振子5和下压电振子7做反方向周期上下振动，当上压电振子5往上振，下压电振子7往下振时，泵腔容积变大，产生负压，外部气体进入，由于柔性叶片4以及涡轮块3的结构特点，外部气体大部分从相邻的涡轮块3之间的气体流道2进入到泵腔中，少部分从顶板1上的出气孔13进入泵腔，(具体原理如图6所示，箭头方向指气体流动方向)，从而实现进气过程。当上压电振子5往下振，下压电振子7往上振时，泵腔容积变小，空气压力增大，内部气体从泵腔中射出，同时射流出的气体带动空腔中射流孔周围的气体形成漩涡，在一定条件下，大量气体从出气孔13排出，此时少部分气体从气体流道2进入(具体原理如图7所示，箭头方向指气体流动方向，大箭头表示气体流动量多，小箭头表示气体流动量少)，从而实现排气过程。随着上压电振子5和下压电振子7的上下振动，实现气体的连续泵送运输。

Claims (4)

1.一种基于合成射流原理的无阀压电气泵，其特征在于：包括有顶板、安装板、底板、上压电振子和下压电振子，其中安装板装配在顶板和底板之间，安装板的周圈均匀布设有数个涡轮块，相邻涡轮块之间形成有气体流道，安装板为中空的，顶板固定在涡轮块的顶部，顶板对应安装板中空部位处设置有出气孔，底板中间部位开设有凹槽，上压电振子和下压电振子嵌设在凹槽内，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，上压电振子上对应顶板出气孔的部位开设有通气口。
2.根据权利要求1所述的一种基于合成射流原理的无阀压电气泵，其特征在于：所述的顶板底部装配有数个凸起，每个凸起对应的涡轮块的顶部均开设有固定孔，凸起能够插设在固定孔内使顶板与涡轮块进行紧固连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于合成射流原理的无阀压电气泵，其特征在于：所述的相邻涡轮块之间的气体流道呈涡旋状，该气体流道的外口宽度小于内口宽度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮块之间的气体流道两侧的涡轮块侧壁上交错装配有柔性叶片，柔性叶片与进气方向呈锐角布设，柔性叶片由弹性材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于合成射流原理的无阀压电气泵，其特征在于：所述的顶板上出气孔的周圈设置有弹性挡片，出气孔呈锥形设置，出气孔进行出气时弹性挡片扩散张开，出气孔进行进气时弹性挡片封闭闭合。
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