CN1840903A - 一种压电薄膜式流体泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的压电薄膜式流体泵，包括：一空心圆台型泵体，其内设有直径大于圆腔体直径的上、下圆台，其圆台外端面上分别装弹性支撑垫，支撑垫外表面上分别贴覆压电陶瓷片；支撑垫之间形成流体腔；泵体的径向设有与流体腔相通的流体入口通道和流体出口通道；安装在流体入口通道内的入口单向阀和安装在流体出口通道内的出口单向阀；压电陶瓷片分别与激励电源相连接。本发明集动力、传动、输送为一体；且结构简单；小体积、轻重量、低能耗、无转动惯量；适用于空间和生物环境应用；从电能直接转换成推动流体的机械能，无机械转动、传动、变速结构；与流体接触无金属；并联使用可达到多通道流体同时输送并可调；串联使用可提高其输出压头。

Description

一种压电薄膜式流体泵

发明领域

本发明涉及一种流体泵，特别涉及一种压电薄膜式流体泵。

背景技术

流体泵种类繁多，在工农业生产、生物、医学领域中使用极为广泛。

现有的流体泵有：各种形式的水泵，建筑、加工、农用、民用等工业用流体泵；各种化学、化工、饮食、染料涂料等行业中的专用流体泵；近期发展起来的人工心脏用泵，胰岛素泵，除栓泵，注射泵，分离泵，化疗泵等人体医学泵以及用于生物科学试验方面的蠕动泵，恒流泵，柱塞泵等生物试验泵。

归纳起来，现有技术中的传统流体泵，其基本结构均包括：动力源(如旋转电机等)、机械传动部分(齿轮变速转向机构)和泵头(涡轮、叶片、推进槽杆等构成的泵头部分)；为了使流体通过泵头部分输出，动力源和机械传动部分是不可缺少的。但是在空间科学或生物学领域中，这种结构泵存在下述缺欠：

①有转动惯量存在。这是不希望的；

②增加了无用的体积和重量，降低了效率。在实际应用中是要尽量减少的；

③生物细胞材料在通过泵头时，大多存在碾压、剪切的作用，容易影响它的活性。这在实际应用中应该尽量避免的；

④难以解决微小流量的生物流体输送问题，以及多种流体工质可分别控制的同时输送问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统流体泵存在的不足，而提供一种能满足空间科学或生物学领域需要的压电薄膜式流体泵。本发明可以：

1.解决能适用于空间微重力环境下科学实验所需的微小流量输送并且对生物细胞材料无损伤问题。

2.能适应空间环境对无转动惯量、无磁、省电、轻重量、长寿命等各种需求。

3.能满足生物、化学、医学等系统中所需的多种类型流体的分别输送问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的压电薄膜式流体泵，包括：

一空心圆台型泵体1，其空心圆腔体内设有直径大于该圆腔体直径的上、下圆台，其上圆台的外端面上安装有上弹性支撑垫15，上弹性支撑垫15的外表面上贴覆有上压电陶瓷片2；其下圆台的外端面上安装有下弹性支撑垫151，下弹性支撑垫151的外表面上贴覆有下压电陶瓷片21；所述上弹性支撑垫15与下弹性支撑垫151之间形成一流体腔11；

所述空心圆台型泵体1的径向设有与所述流体腔11相通的流体入口通道12和流体出口通道13；还包括

安装在流体入口通道12内的流体入口单向阀；和

安装在流体出口通道13内的流体出口单向阀；所述入口单向阀与出口单向阀为控制流体单向流动的单向阀；

所述上压电陶瓷片2和下压电陶瓷片21分别与激励电源相连接。所述的激励电源为50-350V的脉冲电源。

所述的入口单向阀为安装在流体入口通道12内与所述流体腔11相通的入口缓冲室31内流体入口端的硅橡胶弹性阀片33。

所述的出口单向阀为安装在流体出口通道13内与所述流体腔11相通的出口缓冲室41内的流体入口端的硅橡胶弹性阀片44。

本发明的压电薄膜式流体泵可以由多个压电薄膜式流体泵并联成一体使用，以实现多种流体的输送或实现不同流量的目的。

本发明的压电薄膜式流体泵也可以由多个压电薄膜式流体泵串连成一体使用，以提高其输出压头。

使用时，流体由流体入口端12经入口单向阀进入流体腔11；在流体腔11内，由于电源对压电晶体薄膜片供电特别重要的是，这样连接的结果使这种形式的流体泵可以使流体的输入和输出同步完成，而不是分为两步进行。从而它可以工作在密闭的流体管路中，形成流体的连续循环，因此成为真正实用的循环泵。如在人体血液循环中心脏所起的作用一样。的激励，压电晶体薄膜片产生定向运动，而使得流体腔11的容积产生改变，推动流体由出口单向阀而输送出去。

本发明集动力、传动、输送为一体。动力的产生是靠压电晶体薄膜片在电激励下产生的往复震动；流体的由流体入口端12向流体出口端13的定向输送是靠两个单向阀(即入口单向阀和出口单向阀)来保证的；优点在于：

1.从电能直接转换成推动流体的机械能，无机械转动、传动、变速等结构。集电激励、流体推动、流向控制等为一体，集合成超薄型的新型泵体，成为新一代的泵体。从目前资料尚未发现有相关报道。

2.除压电晶体片和外表固定螺钉之外，再无金属材料。与流体接触的结构面也无金属表面。可适用于多种生物流体。

3.流量可以从小至每小时毫升级直至每小时百毫升级方便调节，无需特殊附加机构。因而特别适用于宽范围调节的微、小流量情况使用以及研究实验适用。

4.可方便级联做到多通道流体同时输送。各通道流体的流量可以做到分别调节。通用的流体泵难以达到。

5.单体泵的压头虽低，但是通过级联的方式，可以适当地提高输出压头，以适应在要求较高压头的环境中使用，乃至通常地面环境下的应用。

6.结构简单。小体积、轻重量、低能耗、无转动惯量，特别适用于空间环境应用。是通用流体泵难以媲美的，也是难以同时兼得的。

7.是一种无电磁转换的泵体，使用中没有磁场的辐射和泄露，对于要求没有磁性的场合有专门的用途。未来空间环境和生物体体内环境下，都可能有潜在的前景。

8.长寿命。通常很容易做到连续使用寿命5000～10000小时以上。基本取决于压电晶体片的寿命。目前使用市场上购买的普通芯片。若通过与厂家的合作还可望能有更长寿命的芯片出现。

总之，本发明集动力、传动、输送为一体；且结构简单；小体积、轻重量、低能耗、无转动惯量；适用于空间和生物环境应用；从电能直接转换成推动流体的机械能，无机械转动、传动、变速结构；与流体接触无金属；可以串联和并联使用(可达到多通道流体同时输送并可调；串联使用可提高其输出压头)。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为出口单向阀的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附及其实施例进一步描述本发明：

附图1为本发明一实施例的结构示意图；由图可知，本发明提供的压电薄膜式流体泵，一空心圆台型泵体1，其空心圆腔体内设有直径大于该圆腔体直径的上、下圆台，其上圆台的外端面上安装有上弹性支撑垫15，上弹性支撑垫15的外表面上贴覆有上压电陶瓷片2；其下圆台的外端面上安装有下弹性支撑垫151，下弹性支撑垫151的外表面上贴覆有下压电陶瓷片21；所述上弹性支撑垫15与下弹性支撑垫151之间形成一流体腔11；

所述空心圆台型泵体1的径向设有与所述流体腔11相通的流体入口通道12和流体出口通道13；还包括

安装在流体入口通道12内的流体入口单向阀；和安装在流体出口通道13内的流体出口单向阀；所述入口单向阀与出口单向阀为控制流体单向流动的单向阀；

所述上压电陶瓷片2和下压电陶瓷片21分别与激励电源(图中未示)相连接。所述的激励电源为50-350V的脉冲电源。

所述的入口单向阀为安装在流体入口通道12内与所述流体腔11相通的入口缓冲室31内流体入口端的硅橡胶弹性阀片33。

所述的出口单向阀为安装在流体出口通道13内与所述流体腔11相通的出口缓冲室41内的流体入口端的硅橡胶弹性阀片44。

本发明的压电薄膜式流体泵可以由多个压电薄膜式流体泵并联成一体使用，以实现多种流体的输送或实现不同流量的目的。

本发明的压电薄膜式流体泵也可以由多个压电薄膜式流体泵串连成一体使用，以提高其输出压头。

本发明的压电薄膜式流体泵中的出口单向阀和入口单向阀结构和作用正如前所述。可以为安装在流体入口通道12内与所述流体腔11相通的入口缓冲室31内流体入口端的硅橡胶弹性阀片33；和安装在流体出口通道13内与所述流体腔11相通的出口缓冲室41内的流体入口端的硅橡胶弹性阀片44。其具体安装制做如图2(以出口单向阀为例)：在出口通道的上下开槽，在流体出口通道13内的流体入口端设置硅橡胶弹性阀片44，再在所述槽内分别安装上槽盖板441和下槽盖板442，所述上槽盖板441和下槽盖板442与出口通道之间形成出口缓冲室41。所述硅橡胶弹性阀片44设置在出口缓冲室41内的流体出口端。

Claims (6)

1、一种压电薄膜式流体泵，其特征在于，包括：

一空心圆台型泵体(1)，其空心圆腔体内设有直径大于该圆腔体直径的上、下圆台，其上圆台的外端面上安装有上弹性支撑垫(15)，上弹性支撑垫(15)的外表面上贴覆有上压电陶瓷片(2)；其下圆台的外端面上安装有下弹性支撑垫(151)，下弹性支撑垫(151)地外表面上贴覆有下压电陶瓷片(21)；所述上弹性支撑垫(15)与下弹性支撑垫(151)之间形成一流体腔(11)；

所述空心圆台型泵体(1)的径向设有与所述流体腔(11)相通的流体入口通道(12)和流体出口通道(13)；还包括

安装在流体入口通道(12)内的流体入口单向阀；和

安装在流体出口通道(13)内的流体出口单向阀；所述入口单向阀与出口单向阀为控制流体单向流动的单向阀；

所述上压电陶瓷片(2)和下压电陶瓷片(21)分别与激励电源相连接。

2、按权利要求1所述的压电薄膜式流体泵，其特征在于，所述的激励电源为50-350V的脉冲电源。

3、按权利要求1所述的压电薄膜式流体泵，其特征在于，所述的入口单向阀为安装在流体入口通道(12)内与所述流体腔(11)相通的入口缓冲室(31)内流体入口端的硅橡胶弹性阀片(33)。

4、按权利要求1所述的压电薄膜式流体泵，其特征在于，所述的出口单向阀为安装在流体出口通道(13)内与所述流体腔(11)相通的出口缓冲室(41)内的流体入口端的硅橡胶弹性阀片(44)。

5、按权利要求所述的压电薄膜式流体泵，其特征在于，该压电薄膜式流体泵为多个压电薄膜式流体泵并联成一体。

6、按权利要求所述的压电薄膜式流体泵，其特征在于，该压电薄膜式流体泵为多个压电薄膜式流体泵串连成一体。

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