CN110131144B - 一种基于涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵，无阀压电气泵包括有泵体、顶板、上压电振子和下压电振子，其中顶板盖设在泵体的顶部，泵体内腔的周圈均匀布设有数个涡轮板，相邻涡轮板之间设有气体流道，上压电振子装配在数个涡轮板的顶部以及顶板的底部，下压电振子装配在泵体的底部，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，顶板上开设有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔对应设置，数个涡轮板的外周圈分别设有进气缓冲通道和出气缓冲通道，进气孔对应设置在进气缓冲通道的位置处，出气孔对应设置在出气缓冲通道的位置处。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
技术领域
本发明涉及一种无阀压电气泵，特别涉及一种基于涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵。
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、能耗低以及噪声小等优点。微电子器件的快速发展，芯片的不断升级，冷却散热、换气和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涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵。
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包括有泵体、顶板、上压电振子和下压电振子，其中顶板盖设在泵体的顶部，泵体内腔的周圈均匀布设有数个涡轮板，相邻涡轮板之间设有气体流道，上压电振子装配在数个涡轮板的顶部以及顶板的底部，下压电振子装配在泵体的底部，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，顶板上开设有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔对应设置，数个涡轮板的外周圈分别设有进气缓冲通道和出气缓冲通道，进气孔对应设置在进气缓冲通道的位置处，出气孔对应设置在出气缓冲通道的位置处。
泵体顶部开设有凹槽，对应凹槽位置的顶板上装配有凸起，凸起插设在凹槽内，通过凸起和凹槽的紧密配合使顶板与泵体紧固连接。
相邻涡轮板之间的气体流道呈涡旋状，同进气缓冲通道相连通的气体流道外口开度小于内口开度，呈“螺旋扩张”式结构，同出气缓冲通道相连通的气体流道外口开度大于内口开度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮板之间的气体流道两侧的涡轮板侧壁上交错装配有柔性叶片，同进气缓冲通道相连通的气体流道中，柔性叶片与主进气方向呈锐角布设，同出气缓冲通道相连通的气体流道中，柔性叶片与主出气方向呈锐角布设，柔性叶片由弹性材料制成。
上述的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，上压电振子和下压电振子之间的泵腔容积变大，产生负压，外部气体分别从顶板上开设的进气孔和出气孔进入，由于相邻涡轮板之间的气体流道呈涡旋状，该气体流道的进口宽度小于出口宽度，相邻涡轮板之间的气体流道两侧的涡轮板侧壁上交错装配有柔性叶片的这些结构特点，外部气体大部分依次经过进气孔和相邻涡轮板之间的气体流道进入泵腔，少部分经过出气孔和相邻涡轮板之间的气体流道进入泵腔，(具体原理如图4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)，从而实现进气过程。当上压电振子往下振，下压电振子往上振时，上压电振子和下压电振子之间的泵腔容积变小，空气压力增大，气体泵出，由于相邻涡轮板之间的气体流道呈涡旋状，该气体流道的进口宽度小于出口宽度，相邻涡轮板之间的气体流道两侧的涡轮板侧壁上交错装配有柔性叶片这些结构特点，内部气体大部分依次经过相邻涡轮板之间的气体流道和出气孔排出，少部分依次经过相邻涡轮板之间的气体流道和进气孔排出(具体原理如图5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为本发明所述涡轮板平面布置俯视结构示意图。
图3为本发明所述顶板结构示意图。
图4为本发明所述无阀压电气泵吸气原理示意图。
图5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、出气孔 2、上压电振子 3、凹槽 4、出气缓冲通道 5、柔性叶片 6、泵体 7、下压电振子 8、泵腔 9、进气缓冲通道 10、涡轮板 11、气体流道 12、凸起 13、顶板 14、进气孔。
具体实施方式
请参阅图1至图5所示：
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包括有泵体6、顶板13、上压电振子2和下压电振子7，其中顶板13盖设在泵体6的顶部，泵体6内腔的周圈均匀布设有数个涡轮板10，相邻涡轮板10之间设有气体流道11，上压电振子2装配在数个涡轮板10的顶部以及顶板13的底部，下压电振子7装配在泵体6的底部，上压电振子2和下压电振子7之间形成有泵腔8，顶板13上开设有进气孔14和出气孔1，进气孔14和出气孔1对应设置，数个涡轮板10的外周圈分别设有进气缓冲通道9和出气缓冲通道4，进气孔14对应设置在进气缓冲通道9的位置处，出气孔1对应设置在出气缓冲通道4的位置处。
泵体6顶部开设有凹槽3，对应凹槽3位置的顶板13上装配有凸起12，凸起12插设在凹槽3内，通过凸起12和凹槽3的紧密配合使顶板13与泵体6紧固连接。
相邻涡轮板10之间的气体流道11呈涡旋状，同进气缓冲通道9相连通的气体流道11外口开度小于内口开度，呈“螺旋扩张”式结构，同出气缓冲通道4相连通的气体流道11外口开度大于内口开度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮板10之间的气体流道11两侧的涡轮板10侧壁上交错装配有柔性叶片5，同进气缓冲通道9相连通的气体流道11中，柔性叶片5与主进气方向呈锐角布设，同出气缓冲通道4相连通的气体流道11中，柔性叶片5与主出气方向呈锐角布设，柔性叶片5由弹性材料制成。
上述的上压电振子2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使用时对上压电振子2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2和下压电振子7做反方向周期上下振动，当上压电振子2往上振，下压电振子7往下振时，上压电振子2和下压电振子7之间的泵腔8容积变大，产生负压，外部气体分别从顶板13上开设的进气孔14和出气孔1进入，由于相邻涡轮板10之间的气体流道11呈涡旋状，该气体流道11的外口宽度小于内口宽度，相邻涡轮板10之间的气体流道11两侧的涡轮板10侧壁上交错装配有柔性叶片5的这些结构特点，外部气体大部分依次经过进气孔14和相邻涡轮板10之间的气体流道11进入泵腔8，少部分经过出气孔1和相邻涡轮板10之间的气体流道11进入泵腔8，(具体原理如图4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)，从而实现进气过程。当上压电振子2往下振，下压电振子7往上振时，上压电振子2和下压电振子7之间的泵腔8容积变小，空气压力增大，气体泵出，由于相邻涡轮板10之间的气体流道11呈涡旋状，该气体流道11的外口宽度小于内口宽度，相邻涡轮板10之间的气体流道11两侧的涡轮板10侧壁上交错装配有柔性叶片5这些结构特点，内部气体大部分依次经过相邻涡轮板10之间的气体流道11和出气孔1排出，少部分依次经过相邻涡轮板10之间的气体流道11和进气孔14排出(具体原理如图5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2和下压电振子7的上下振动，实现气体的连续泵送运输。
Claims (1)
1.一种基于涡轮结构的具有柔性交错叶片的无阀压电气泵，包括有泵体、顶板、上压电振子和下压电振子，其中顶板盖设在泵体的顶部，泵体内腔的周圈均匀布设有数个涡轮板，相邻涡轮板之间设有气体流道，上压电振子装配在数个涡轮板的顶部以及顶板的底部，下压电振子装配在泵体的底部，上压电振子和下压电振子之间形成有泵腔，顶板上开设有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔对应设置，数个涡轮板的外周圈分别设有进气缓冲通道和出气缓冲通道，进气孔对应设置在进气缓冲通道的位置处，出气孔对应设置在出气缓冲通道的位置处，其特征在于：所述的泵体顶部开设有凹槽，对应凹槽位置的顶板上装配有凸起，凸起插设在凹槽内，通过凸起和凹槽的紧密配合使顶板与泵体紧固连接；相邻涡轮板之间的气体流道呈涡旋状，同进气缓冲通道相连通的气体流道外口开度小于内口开度，呈“螺旋扩张”式结构，同出气缓冲通道相连通的气体流道外口开度大于内口开度，呈“螺旋收缩”式结构，相邻涡轮板之间的气体流道两侧的涡轮板侧壁上交错装配有柔性叶片，同进气缓冲通道相连通的气体流道中，柔性叶片与主进气方向呈锐角布设，同出气缓冲通道相连通的气体流道中，柔性叶片与主出气方向呈锐角布设，柔性叶片由弹性材料制成。
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