CN203867831U - 一种压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵，包括：由基座(1)、压电悬臂梁(2)组成的动力端和由腔体、出入口管及两结构间布置的单向阀组成的液力端(3)；其中压电悬臂梁(2)一端与基座(1)连接，另一端与液力端(3)的第一侧腔体(31)连接，基座(1)上的支撑臂与液力端(3)的第二侧腔体(32)连接；特点在于：所述基座(1)上的各支撑臂和压电悬臂梁(2)中心线相互平行，所述动力端可以与液力端(3)组装与拆卸；所述压电悬臂梁(2)与支撑臂交错布置，即在第一侧腔体(31)和第二侧腔体(32)结合面上投影无重合区，构成液力端(3)可更换、压缩比大、且工作过程中压电悬臂梁(2)受冲击小的压电隔膜泵装置。

Description

一种压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵

技术领域

本实用新型属于流体输送领域，具体涉及一种压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵装置。

背景技术

压电泵隔膜泵是一种由压电振子驱动的容积泵，具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化、便于数字化控制且寿命长等优点。最基本的压电泵通过片式压电振子的弯曲变形引起腔体体积变化，结合两个相反布置的单向阀形成流体定向出流的能力，这种压电泵由于压电振子变形量小，在输送气液多相流体时性能非常不稳定，而提升该性能的方法是增加泵的压缩比，即变形量与初始泵腔容积的比。目前有两种方式：一种是增加压电材料及其所构成驱动机构的输出位移，增加腔体变形量，提高压缩比，在该方面出现了位移放大及利用共振的驱动方式与新结构；另一种是减小泵腔的腔体尺寸，但是随着腔体体积的减小，当腔体在驱动机构运动方向上的尺寸小于驱动机构的运动幅度时，会出现冲击振动，降低泵的输出性能，且大幅度降低压电振子的使用寿命。

同时，由于压电泵还具有结构简单、造价低且易于小型化等方面的优点，非常适合用于一次性或输送特种液体的场合，但是大部分类型的压电材料遗弃后对环境会造成不利影响，且不利于发挥压电陶瓷使用寿命长的特点，即存在环保与材料浪费问题。

发明内容

为了解决传统压电泵输送气体与多相流体能力差，腔体体积减小后冲击作用明显以及压电泵作用为一次性产品遗弃后对材料的浪费和对环境的污染污染问题，提出了一种压电悬臂梁驱动的压电隔膜泵，其动力端与液力端可快速拆分，动力端可重用而液力端可更换，可提高其材料的利用效率。同时，其具有橡胶材料构成的特殊泵腔结构，可有效抑制由于腔体高度减小而造成的压电材料及其驱动机构所产生的冲击振动，在提高输送异相流体性能的同时避免了其腔体小运动受限引起的性能下降与寿命降低问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一种压电悬臂梁驱动的压电隔膜泵，包括基座与压电悬臂梁构成的动力端和腔体、单向阀、出入口管构成的液力端。

基座上有整机安装孔可将泵与其它结构连接，布置有连接压电悬臂梁的悬臂安装孔与垫片，且布置有与泵腔连接的支撑臂。压电悬臂梁一端固定在基座上，另一端与泵腔连接。所述基座与压电悬臂梁共同构成动力端。

泵腔由橡胶材料构成的第一侧腔体和第二侧腔体两部分通过粘接或边缘压紧密封形成封闭空间，其中：第一侧腔体外侧布置有将压电悬臂梁输入力分散的上侧支撑块，支撑块上布置有与压电悬臂梁连接用的悬臂安装孔；第二侧腔体外侧布置有两个下侧支撑块，下侧支撑块上布置有与基座支撑臂连接的支撑安装孔和安装有单向阀和出入口管的安装孔，所述出、入口安装孔底部与腔体内侧通过过流孔联通，流体通过过流孔流入或流出泵腔，在第二侧腔体泵腔内部一侧两个过流孔之间布置有用于减小流体在腔体内部流阻的导流槽。所述腔体和安装在腔体上的单向阀与出、入管口构成了本压电悬臂梁驱动的压电隔膜泵中的液力端。

所述悬臂安装孔、支撑安装孔中心线相互平行，压电悬臂梁通过悬臂安装孔与腔体连接，支撑臂通过支撑安装孔与腔体连接，施加沿着上述安装孔中心线方向的力可将动力端和液力端分离或组装。

设定上、第二侧腔体结合面是水平方向，则腔体隔膜运动方向是竖直方向，压电悬臂梁与支撑臂在水平面上投影不重合，这种交错式布置可以保证在压电悬臂梁发生变形过程中支撑臂不在压电悬臂梁输出力作用方向上，当第一侧腔体和第二侧腔体接触后，压电悬臂量的力将使整个腔体发生弹性弯曲变形，腔体的弹性变形将存储多余的力并在下个工作周期中释放，可以减小对压电悬臂梁的冲击增加其使用寿命。

附图说明

图1为本专利的结构示意图。

图2为本专利各部件结构与装配关系图。

图3为第二侧腔体与其配件结构与装配关系图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施实例对本实用新型结构及原理做进一步详细描述。

参照图1和图2，本实用新型的压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵由基座1和压电悬臂梁2构成的动力端与液力端3组成。基座1由机体件11、第一支撑臂12、第二支撑臂13、垫片14、螺钉15和螺母16构成，其中具有螺纹连接端的第一支撑臂12和第二支撑臂13利用螺纹分别安装在布置于机体件11上的第一支撑螺纹孔113和第二支撑螺纹114上。压电悬臂梁2由压电材料薄片21和弹性基板22构成，通过弹性基板一端的安装孔221利用螺栓15穿过垫片14上的内孔141安装于机体件11上的悬臂固定孔112上并用螺母16紧固。按所述方式组装后的基座1与压电悬臂梁2构成了压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵的动力端。通过布置在基体件11上的整机安装孔111将压电泵与其它结构连接。

液力端3由第一侧腔体31、第二侧腔体32、入口单向阀34、出口单向阀35、入口管36和出口管37组成，其中：第一侧腔体31和第二侧腔体32通过粘接区33内的粘接剂结合形成闭合腔体；参照图3，入口单向阀34和出口单向阀35分别安装在第二侧腔体32外表面的第一下支撑块321上的入口安装孔325和第二下支撑块322上的出口安装孔326的底部；入口管36安装在入口安装孔325中入口单向阀34的外侧，出口管37安装在出口安装孔326中出口单向阀35的外侧；第一侧腔体31和第二侧腔体32粘接后的内部腔体通过入口安装孔325底部的第一过流孔327和出口安装孔326底部的第二过流孔329吸入和排出流体；导流槽328布置在第二侧腔体32内侧第一过流孔327和第二过流孔328之间，用于减小流体流过时的阻力，增加泵的输出性能；

所述动力端和液力端3安装时，压电悬臂梁2的一端插入第一侧腔体31外表面所布置的上支撑块311上的悬臂安装孔312内；所述第二侧腔体32通过第一下支撑块321上的第一支撑安装孔323与第一支撑臂12连接，同时通过第二支撑块322上的第二支撑安装孔324与第二支撑臂13连接。

所述悬臂安装孔312、第一下支撑安装孔323和第二下支撑安装孔324的中心线相互平行，其中心线所指方向就是动力端与液力端的装配方向。设定上、第二侧腔体结合面是水平方向，则腔体隔膜运动方向是竖直方向，压电悬臂梁2、第一支撑臂12和第二支撑臂13在水平面上投影不重合，即采用交错式布置。

当压电泵工作时，压电悬臂梁2在外部交变电压的作用下沿着垂直于腔体所在平面方向发生弯曲变形，通过上支撑块311带动第一侧腔体31发生往复变形：第一阶段当31发生远离腔体的变形时，腔体体积增加，入口阀34开启，出口单向阀35关闭，流体从36吸入腔体；第二阶段当31发生接近腔体方向的变形时，腔体体积减小，入口阀34关闭，出口单向阀35开启，流体从出口37流出，完成了一个工作循环。特别是在第二阶段，压电悬臂梁2带动第一侧腔体31运动减小腔体体积，在第一侧腔体31与第二侧腔体32接触后，腔体内的体积达到最小，此时第一支撑臂12和第二支撑臂13之间由于第一侧腔体31和第二侧腔体32所构成的泵体可以发生弹性变形，腔体体积达到最小后压电悬臂梁2所输出的变形与能量存储于泵体橡胶材料的弹性变形中，实现了减小冲击力的目的。

Claims (3)

1.一种压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵，包括：基座（1）、压电悬臂梁（2）和液力端（3），其中压电悬臂梁（2）一端与基座（1）连接，另一端与液力端（3）的第一侧腔体（31）连接，基座（1）上的支撑臂与液力端（3）的第二侧腔体（32）连接；液力端（3)由橡胶材料构成的片状第一侧腔体（31）和第二侧腔体（32）内侧表面相对布置，边缘密封形成泵腔，由压电悬臂梁（2）带动第一侧腔体（31）弯曲实现泵腔的体积发生改变，结合第二侧腔体（32）上安装的进口单向阀（34）和出口单向阀（35），实现流体从入口管（36）流入、出口管（37）流出的运动；

其特征在于：基座（1）上的各支撑臂和压电悬臂梁（2）中心线相互平行，动力端与液力端（3）组装与拆卸；压电悬臂梁（2）与支撑臂交错布置，即在第一侧腔体（31）和第二侧腔体（32）结合面上的投影无重合区域。

2.根据权利要求1所述的压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵，其特征在于：所述支撑臂位置用新增压电悬臂梁替换，此时连接在第一侧腔体（31）上的压电悬臂梁（2）与连接在第二侧腔体连接的新增压电悬臂梁运动方向相反。

3.根据权利要求1所述的压电悬臂梁驱动式压电隔膜泵，其特征在于：所述压电悬臂梁（2）是一个单晶片压电悬臂梁，或是一个双晶片压电悬臂梁；单晶片压电悬臂梁是压电材料薄片（21）层合到弹性基板（22）上构成的；双晶片压电悬臂梁是将弹性基板（22）层合在两个极化方向相同的压电材料薄片（21）之间构成的。