CN112303298B - 一种单向阀及具有单向阀的微型空气泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气泵技术领域，尤其涉及一种具有单向阀的微型空气泵，包括：壳体，壳体内具有腔体，壳体上具有与腔体连通的进气口，腔体朝壳体内壁凹陷形成气腔，壳体上还具有与气腔连通的出气口；单向阀，设置在气腔内，且单向阀的出气层朝向出气口设置；压电振子模组，固定在腔体内，并与单向阀平行设置，压电振子模组包括软性电路板以及固定在软性电路板上的压电片，压电片与软性电路板电连接；本发明使用压电片构成的压电振子模组驱动单向阀的移动以及开闭，从而推动气体从进气口进入、从出气口排出形成气流，与现有技术相比，使用压电片替代马达作为驱动机构减小了空气泵的尺寸。本发明还请求保护一种单向阀。

Description

一种单向阀及具有单向阀的微型空气泵

技术领域

本发明涉及空气泵技术领域，尤其涉及一种单向阀及具有单向阀的微型空气泵。

背景技术

随着仪表仪器的发展，越来越多的市场趋向于微小尺寸、高度集成，紧凑和方便的产品，人们对能够提高泵性能的小型气压泵的需求越来越大，因此微型空气泵顺应而生。

现有技术中所存在的微型气压泵应用于电子血压计上，如图1和图2所示，其工作原理为通过马达带动偏心体的转动，偏心体传动对活塞体进行压缩，活塞体上设置有单向阀，从而在马达的转动下，活塞体不断将进入的气体推出，从而带动空气的流动。

然而上述微型气压泵由于传送机构较复杂，往往会导致尺寸较大，而且上述微型气压泵在工作过程中，存在气体倒流现象也影响了空气泵的流量和压力。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种单向阀及具有单向阀的微型空气泵，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种单向阀及具有单向阀的微型空气泵，以减小空气泵的尺寸。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种单向阀，包括：

夹层，所述夹层沿其厚度方向具有中空部；

膜，覆在所述夹层的一表面，并将所述中空部覆盖，所述膜上覆盖所述中空部的部分具有多个透气孔；

出气层，固定在所述夹层的另一表面，且所述出气层上具有出气孔，所述出气孔与所述膜上透气孔对应设置；

进气层，固定在所述膜上远离所述出气层的一面，所述进气层上具有进气孔，所述进气孔与所述透气孔交错设置；

其中，当朝向所述进气层增大气压时，所述膜朝向所述出气层凹陷，气体从所述进气孔穿过所述透气孔并经过所述出气孔排出；当朝向所述出气层增大气压时，所述膜贴紧所述进气层，气体无法从进气层排出。

进一步地，所述出气层上还设置有第二气孔，所述第二气孔与所述膜上没有透气孔的位置对应。

进一步地，所述中空部在所述夹层上设置有至少一个，所述进气孔、透气孔、出气孔的位置与所述中空部的位置对应设置。

进一步地，所述进气层与所述夹层通过激光焊接固定，所述膜通过所述进气层与所述夹层边缘处的压力固定在二者之间，所述出气层与所述夹层通过激光焊接固定。

本发明另一方面提供了一种微型空气泵，包括：

壳体，所述壳体内具有腔体，所述壳体上具有与所述腔体连通的进气口，所述腔体朝壳体内壁凹陷形成气腔，所述壳体上还具有与所述气腔连通的出气口；

上述单向阀，设置在所述气腔内，且所述单向阀的出气层朝向所述出气口设置；

压电振子模组，固定在所述腔体内，并与所述单向阀平行设置，所述压电振子模组包括软性电路板以及固定在所述软性电路板上的压电片，所述压电片与所述软性电路板电连接；

其中，当所述压电振子模组通电时，带动所述单向阀的开启，从而将空气从所述出气口排出，然后从所述进气口吸入。

进一步地，所述软性电路板上设置有S型悬挂，所述S型悬挂的内端与所述压电片连接。

进一步地，所述壳体包括上下对称设置的上壳和下壳，所述压电振子模组中，所述压电片设置在所述软性电路板的两侧，所述单向阀设置在所述压电振子模组两侧。

进一步地，所述上壳上具有与所述进气口连接的上半进气管、与所述出气口连接的上半出气管；

所述下壳上具有与所述进气口连接的下半进气管、与所述出气口连接的下半出气管；

当所述上壳与所述下壳密封连接时，所述上半出气管与所述下半出气管合并成完整的出气通道，所述上半进气管与所述下半进气管合并成完整的进气通道。

进一步地，在所述上壳和下壳的拼合面上，通过台阶状密封结构将所述软性电路板密封固定。

本发明的有益效果为：本发明通过进气层、膜、夹层和出气层的设置构成了单向通气的单向阀，与现有技术相比，减少了单向阀的尺寸；同时，使用压电片构成的压电振子模组驱动单向阀的移动以及开闭，从而推动气体从出气口排出、从进气口吸入形成气流，与现有技术相比，使用压电片替代马达作为驱动机构进一步减小了空气泵的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中微型空气泵的结构示意图；

图2为现有技术中微型空气泵的工作原理图；

图3为本发明实施例中单向阀的结构示意图；

图4为本发明实施例中单向阀的通气原理图；

图5为本发明实施例中具有多个中空部的单向阀的结构示意图；

图6为本发明实施例中微型空气泵的结构示意图；

图7为本发明实施例中微型空气泵的原理剖视图；

图8为本发明实施例中微型空气泵的爆炸结构示意图；

图9为本发明实施例中微型空气泵的俯视图；

图10为本发明实施例中图9中的A向剖视图；

图11为本发明实施例中图9中的B向剖视图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例首先公开了如图3和图4所示的单向阀，包括进气层140、膜120、夹层110和出气层130，其中：

夹层110沿其厚度方向具有中空部111；中空部111的作用在于为膜120的变形提供活动空间。

膜120覆在夹层110的一表面，并将中空部111覆盖，膜120上覆盖中空部111的部分具有多个透气孔121；

出气层130固定在夹层110的另一表面，且出气层130上具有出气孔131，出气孔131与膜120上透气孔121对应设置；在膜120朝向中空部111下凹时，如图4所示，空气通过透气孔121后从出气孔131排出。

进气层140固定在膜120上远离出气层130的一面，进气层140上具有进气孔141，进气孔141与透气孔121交错设置；这里需要指出的是，由于进气孔141与透气孔121交错布置，在空气从出气孔131反向进入夹层110中时，空气推动膜120贴紧进气层140，使得进气层140与膜120紧密贴合从而使得空气不能通过，即阀门关闭。

其中，当朝向进气层140增大气压时，膜120朝向出气层130凹陷，气体从进气孔141穿过透气孔121并经过出气孔131排出；当朝向出气层130增大气压时，膜120贴紧进气层140，气体无法从进气层140排出。

在上述实施例中，膜120由PET材质制成，其有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜120的3~5倍，耐折性好，弯曲强度、弹性模量大、耐蠕变及疲劳性也很好，其在变形时透气孔121变大，也加大了空气的流入。膜120通过进气层140与夹层110边缘处的压力固定在进气层140和夹层110之间，进气层140与夹层110通过激光焊接固定，出气层130与夹层110通过激光焊接固定。通过上述设置，减少了单向阀的尺寸。

由于出气孔131与透气孔121相对应，为了进一步提高单向阀关闭时膜120与进气层140的贴紧程度，如图9所示，出气层130上还设置有第二气孔，第二气孔与膜120上没有透气孔121的位置对应。即第二气孔对应的膜120上为平面，进入第二气孔内的气体直接推动膜120贴紧进气层140，从而减少了进入出气孔131的气体进入透气孔121内。当然，由于膜120的高弹性模量和强度，在其与进气层140贴合时，透气孔121的尺寸变小，气体不容易穿过。

在本发明的优选实施例中，为了进一步提高单向阀的流量，如图5所示，中空部111在夹层110上设置有至少一个，进气孔141、透气孔121、出气孔131的位置与中空部111的位置对应设置。在本实施例中，在夹层110上设置有四个中空部111，对应的进气层140、膜120以及出气层130上的孔位也设置在四个中空部111位置处，从而形成了四个单向进气结构，提高了单向阀的流量。

本发明实施例另一方面公开了如图6和图7所示的具有上述单向阀的微型空气泵，包括壳体200、单向阀 100和压电振子模组300，其中：

壳体200内具有腔体201，壳体200上具有与腔体201连通的进气口202，腔体201朝壳体200内壁凹陷形成气腔201a，壳体200上还具有与气腔201a连通的出气口203；如图7所示，气体通过出气口203进入至气腔201a，通过气腔201a进入至腔体201，最后通过腔体201进入至进气口202排出；

单向阀 100设置在气腔201a内，且单向阀 100的出气层130朝向出气口203设置；通过单向阀 100的设置，使得朝向出气口203设置的单向阀在开启时只能将腔体201内的气体排出，然后由于气压差的作用，进气口202从外界吸入气体至腔体内201，从而形成了从进气口202至腔体201最后从出气口203排出的气流。

压电振子模组300是驱动气体和单向阀 100启闭的动力结构，单向阀 100固定在腔体201内，并与单向阀 100平行设置，压电振子模组300包括软性电路板以及固定在软性电路板上的压电片310，压电片310与软性电路板电连接；

现将压电振子模组驱动控制泵工作的原理介绍如下，当压电振子模组300通电时，压电片310在软性线路板320上振动，压电振子模组300的振动频率达到21K时，形成驻波，此时，当压电片朝向上侧的单向阀100变形时，上侧的单向阀100中的膜120朝向夹层110侧变形，气腔201a中的气体从出气口203排出，压电片310反向变形时，会带动膜120贴紧进气层140，此时气体无法从出气口203进入，由于此时单向阀100与压电片310之间为负压，由于气压差的作用，气体从进气口202吸入至腔体201内后进入至压电片310与单向阀100之间使得气压平衡；压电片310形成驻波反复振动时，就形成了连续的从出气口203排出、从进气口202进入的气流。

在本发明实施例中，为了提高气流的驱动压力，如图8所示，软性电路板上设置有S型悬挂321，S型悬挂321的内端与压电片310连接。这里需要指出的是，本发明通过将电路板设置成柔性的，提高了压电片310的振幅，通过在压电片310与头型电板的连接处的电路设置成S型集成电路通断与悬挂一体的结构，增加了压电片310的扭矩，进一步的提高了压电片310的振幅，从而输出高压力的气流。

如图8至图11所示，在本发明的优选实施例中，为了进一步提高气体流量，将气流通道设置为上下对称的两部分，壳体200包括上下对称设置的上壳210和下壳220，压电振子模组300中，压电片310设置在软性电路板的两侧，单向阀 100设置在压电振子模组300两侧。如图10所示，通过上下两个压电片310的设置，同时驱动上下两个方向的单向阀 100的启闭，通过两条气流通道的设置，进一步提高了气体流量，实现了微型空气泵的高流量和高压力的兼容。

为了进一步简化气流通道，如图8和图10所示，上壳210上具有与进气口202连接的上半进气管211、与出气口203连接的上半出气管212；

下壳220上具有与进气口202连接的下半进气管221、与出气口203连接的下半出气管222；

当上壳210与下壳220密封连接时，上半出气管212与下半出气管222合并成完整的出气通道，上半进气管211与下半进气管221合并成完整的进气通道。通过在上壳210和下壳220上设置半个管路的方式，简化了气流通道，同时将上半进气管211与下半进气管221以及上半出气管212和下半出气管222通过台阶状结构拼合密封，通过这种设置提高了装置安装的便捷性。

关于软性电路板的固定方式，如图8和图11所示，在上壳210和下壳220的拼合面上，通过台阶状密封结构将软性电路板密封固定。本发明实施例中的微型空气泵在安装时仅需将单向阀 100固定在气腔201a中，然后通过上壳210和下壳220卡合的方式将软性线路板320固定在二者中间即完成了组装，便于批量制造和推广。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种微型空气泵，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内具有腔体，所述壳体上具有与所述腔体连通的进气口，所述腔体朝壳体内壁凹陷形成气腔，所述壳体上还具有与所述气腔连通的出气口；

单向阀，设置在所述气腔内，且所述单向阀的出气层朝向所述出气口设置，所述单向阀包括：

夹层，所述夹层沿其厚度方向具有中空部；

膜，覆在所述夹层的一表面，并将所述中空部覆盖，所述膜上覆盖所述中空部的部分具有多个透气孔；

出气层，固定在所述夹层的另一表面，且所述出气层上具有出气孔，所述出气孔与所述膜上透气孔对应设置；

进气层，固定在所述膜上远离所述出气层的一面，所述进气层上具有进气孔，所述进气孔与所述透气孔交错设置；

其中，当朝向所述进气层增大气压时，所述膜朝向所述出气层凹陷，气体从所述进气孔穿过所述透气孔并经过所述出气孔排出；当朝向所述出气层增大气压时，所述膜贴紧所述进气层，气体无法从进气层排出；

压电振子模组，固定在所述腔体内，并与所述单向阀平行设置，所述压电振子模组包括软性电路板以及固定在所述软性电路板上的压电片，所述压电片与所述软性电路板电连接；

其中，当所述压电振子模组通电时，形成反复振动的驻波，所述压电片朝向单向阀变形时，带动所述单向阀的开启，从而将空气从所述出气口排出，所述压电片反向变形时，从所述进气口吸入；

所述软性电路板上设置有S型悬挂，所述S型悬挂的内端与所述压电片连接；

所述壳体包括上下对称设置的上壳和下壳，所述压电振子模组中，所述压电片设置在所述软性电路板的两侧，所述单向阀设置在所述压电振子模组两侧；

所述上壳上具有与所述进气口连接的上半进气管、与所述出气口连接的上半出气管；

所述下壳上具有与所述进气口连接的下半进气管、与所述出气口连接的下半出气管；

当所述上壳与所述下壳密封连接时，所述上半出气管与所述下半出气管合并成完整的出气通道，所述上半进气管与所述下半进气管合并成完整的进气通道，形成连续的气流。

2.根据权利要求1所述的微型空气泵，其特征在于，所述出气层上还设置有第二气孔，所述第二气孔与所述膜上没有透气孔的位置对应。

3.根据权利要求2所述的微型空气泵，其特征在于，所述中空部在所述夹层上设置有至少一个，所述进气孔、透气孔、出气孔的位置与所述中空部的位置对应设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微型空气泵，其特征在于，所述进气层与所述夹层通过激光焊接固定，所述膜通过所述进气层与所述夹层边缘处的压力固定在二者之间，所述出气层与所述夹层通过激光焊接固定。

5.根据权利要求1所述的微型空气泵，其特征在于，在所述上壳和下壳的拼合面上，通过台阶状密封结构将所述软性电路板密封固定。

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