CN204312298U - 一种微型压电陶瓷气泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型压电陶瓷气泵，包括泵体、进气阀、出气阀、压电陶瓷片、进气管和出气管，所述泵体的上端设有泵腔，下端设有进气腔和出气腔，所述出气腔位于所述进气腔内被所述进气腔包围；所述压电陶瓷片弹性固定在所述泵腔内，将所述泵腔分隔为两部分，其中靠近所述泵体的下端的那部分泵腔作为工作腔；所述进气阀和出气阀分别独立的包括阀座和与所述阀座连接的阀嘴，所述阀嘴由两个半圆形阀片组成，所述阀嘴整体上为中空的圆柱形；所述进气腔与所述进气管连通，并与所述工作腔通过所述进气阀连通；所述出气腔与所述出气管连通，并与所述工作腔通过所述出气阀连通。本实用新型可以降低噪音。

Description

一种微型压电陶瓷气泵

技术领域

本实用新型涉及微型气泵，特别是涉及一种微型压电陶瓷气泵。

背景技术

压电泵是利用压电陶瓷片的拉伸弯曲变形导致泵腔容积的变化，对腔体内的流体产生挤压作用而吸入和排出流体。微型气泵由于需要实现连续的负压吸入和加压排出，使得在工作过程中进气阀和出气阀不断张开和闭合，形成拍击产生较大的噪音，在使用范围上受到了很大的限制，尤其是在希望低噪音的居家环境下的使用。

发明内容

为了弥补上述现有技术的不足，本实用新型提出一种微型压电陶瓷气泵，其大大降低了噪音。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种微型压电陶瓷气泵，包括泵体、进气阀、出气阀、压电陶瓷片、进气管和出气管，所述泵体的上端设有泵腔，下端设有进气腔和出气腔，所述出气腔位于所述进气腔内被所述进气腔包围；所述压电陶瓷片弹性固定在所述泵腔内，将所述泵腔分隔为两部分，其中靠近所述泵体的下端的那部分泵腔作为工作腔；所述进气阀和出气阀分别独立的包括阀座和与所述阀座连接的阀嘴，所述阀嘴由两个半圆形阀片组成，所述阀嘴整体上为中空的圆柱形；所述进气腔与所述进气管连通，并与所述工作腔通过单向导通的所述进气阀连通；所述出气腔与所述出气管连通，并与所述工作腔通过单向导通的所述出气阀连通。

在以上技术方案中，空间大的进气腔进的是冷空气，空间小的出气腔排出的是经压缩后的热空气，由于出气腔的空间小于进气腔的空间，出气腔位于进气腔内并被进气腔包围，这样在连续的工作过程中，进气腔的冷空气对出气腔的热空气有冷却作用，避免气泵升温带来的安全隐患，使得出气腔的气流连续出气，减少脉冲出气的振动，从而降低噪音，而同时，由于进气阀和出气阀的阀嘴均是由两个半圆形阀片构成的，在闭合时，是阀片的侧边周缘接触，减少了接触面，可降低噪音以上技术方案中的微型压电陶瓷泵的噪声相当微弱，几乎为无声状态。

优选地，所述泵体包括上壳、中壳和下壳，所述上壳和下壳分别与所述中壳的上端、下端固定连接，所述中壳的上端设有所述泵腔，所述下壳与所述中壳的下端的空腔构成所述进气腔和出气腔。

优选地，所述出气阀的阀嘴的位置低于所述出气管的出气口。

出气阀的阀嘴的位置低于出气管的出气口，这样在出气过程中，气体气流有转弯，可进一步减少噪音。

优选地，所述压电陶瓷片包括金属基片和粘结在所述金属基片上的压电陶瓷晶体膜片，所述金属基片弹性固定在所述泵腔内。

优选地，还包括密封圈，所述密封圈包裹在所述金属基片的边缘上，所述金属基片通过所述密封圈夹持弹性固定在所述泵腔内的所述中壳的安装槽内。

由于密封圈包裹在所述金属基片的边缘上，也即金属基片的边缘的由两层密封圈夹持，这样在保证密封的情况下可尽可能减小对金属基片振动的机械阻力，以提高气泵的效率和有效降低工作噪声和振动传递。

优选地，所述压电陶瓷片还包括绝缘层、耐压保护层、抗氧化和变形保护层，所述压电陶瓷晶体膜片的一面经所述绝缘层与所述金属基片的一面粘结成一体，所述绝缘层使所述压电陶瓷晶体膜片与金属基片之间形成1～2mm的爬电距离，所述耐压保护层设置在所述金属基片的另一面上，所述抗氧化和变形保护层设置在所述压电陶瓷晶体膜片的另一面上。

由于具有以上技术方案，金属基片的厚度可以增大到0.3mm，可以防止变形系数过大造成压电陶瓷晶体膜片出现龟裂现象。

优选地，所述压电陶瓷晶体膜片为加入活性晶须硅的压电陶瓷晶体膜片。

活性晶须硅是用硅烷偶联剂进行表面包覆改性后的一种纤维状形体结构功能性材料，能有效提高金属基片的力学强度，使制得的压电陶瓷片可长时间工作，并具有压电陶瓷晶体膜片弯曲变形大也不易出现破裂致损的优点。

优选地，所述耐压保护层为聚四氟乙烯材料保护层。

经检测，耐压保护层可保护压电陶瓷片在高于100℃时，耐压达到15000V以上。

优选地，所述抗氧化和变形保护层为硅橡胶保护层。

抗氧化和变形保护层在压电陶瓷片工作变形过程起保护作用。

优选地，所述进气阀与所述泵体之间为过盈配合；所述出气阀与所述泵体之间为过盈配合。

优选地，所述半圆形阀片的厚度为0.3mm。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例中的微型压电陶瓷泵的整体结构俯视示意图；

图2是图1的A-A剖视示意图；

图3是图2中的B部分的局部放大示意图；

图4是图1中的压电陶瓷片7的侧视示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供一种微型压电陶瓷气泵，在一个优选的实施例中，如图1-3所示，其包括泵体、进气阀、出气阀、压电陶瓷片、进气管和出气管。所述泵体包括上壳1、中壳2和下壳3，所述上壳1和下壳3分别与所述中壳2的上端、下端固定连接，本例中，可以采用超声波焊接工艺使固定连接，所述中壳2的上端设有圆形泵腔4，下壳3与中壳2的下端的空腔构成进气腔5和出气腔6，出气腔6位于进气腔5内被所述进气腔5包围。

如图4所示，压电陶瓷片7包括金属基片71、压电陶瓷晶体膜片72、绝缘层73、耐压保护层74以及抗氧化和变形保护层75，压电陶瓷晶体膜片72的一面经绝缘层73与金属基片71的一面粘结成一体，绝缘层73使压电陶瓷晶体膜片72与金属基片71之间形成1～2mm的爬电距离，耐压保护层74设在金属基片71的另一面上，抗氧化和变形保护层75设在压电陶瓷晶体膜片72的另一面上，其中，金属基片的厚度为0.3mm，压电陶瓷晶体膜片72为加入活性晶须硅的压电陶瓷晶体膜片，耐压保护层74为聚四氟乙烯材料保护层，抗氧化和变形保护层75为硅橡胶保护层。

在金属基片71的边缘上包裹有一密封圈8，通过该密封圈的夹持将压电陶瓷片7弹性固定在圆形泵腔4内的中壳2的安装槽内，从而将圆形泵腔4分隔为两部分，其中靠近中壳2的下端的那部分泵腔作为工作腔9。

进气阀10和出气阀11分别独立的包括阀座12和与所述阀座12连接的阀嘴13，阀嘴13由两个半圆形阀片(壁厚为0.3mm)组成，阀嘴13整体上为中空的圆柱形；进气腔5与进气管14连通，并与工作腔9通过单向导通的进气阀10连通；出气腔6与出气管15连通，并与工作腔9通过单向导通的出气阀11连通，出气阀11的阀嘴的位置低于出气管15的出气口。

通过进气腔5与工作腔9之间的圆台凸筋与进气阀11上的密封槽将进气阀11过盈配合在泵体上；通过出气腔6与工作腔9之间的圆台凸筋与出气阀12上的密封槽将出气阀12过盈配合在泵体上。

以上实施例中的微型压电陶瓷气泵的工作过程如下：

工作时，通过电源线17使压电陶瓷晶体膜片72和金属基片71通电，压电陶瓷晶体膜片72带动金属基片71向上振动，工作腔9容积增大，产生负压，进气阀10打开，出气阀11关闭，外部冷空气依次经进气口16、进气管14、进气腔5和进气阀10进入工作腔9，实现进气过程。当压电陶瓷晶体膜片72带动金属基片71向下振动时，工作腔9容积减少，工作泵9内的空气压力增大，进气阀10关闭，出气阀11打开，压力空气依次经出气阀11、出气腔6和出气管15排出，随着压电陶瓷晶体膜片72带动金属基片71连续上、下振动，完成微型气泵的连续工作过程。

以上实施例中的微型压电陶瓷气泵特别适合居家环境中使用，例如在中小型鱼缸上使用，也能满足精密仪器设备和微小气量供给的使用需求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型压电陶瓷气泵，包括泵体、进气阀、出气阀、压电陶瓷片、进气管和出气管，其特征在于：

所述泵体的上端设有泵腔，下端设有进气腔和出气腔，所述出气腔位于所述进气腔内被所述进气腔包围；

所述压电陶瓷片弹性固定在所述泵腔内，将所述泵腔分隔为两部分，其中靠近所述泵体的下端的那部分泵腔作为工作腔；

所述进气阀和出气阀分别独立的包括阀座和与所述阀座连接的阀嘴，所述阀嘴由两个半圆形阀片组成，所述阀嘴整体上为中空的圆柱形；

所述进气腔与所述进气管连通，并与所述工作腔通过单向导通的所述进气阀连通；所述出气腔与所述出气管连通，并与所述工作腔通过单向导通的所述出气阀连通。

2.如权利要求1所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述泵体包括上壳、中壳和下壳，所述上壳和下壳分别与所述中壳的上端、下端固定连接，所述中壳的上端设有所述泵腔，所述下壳与所述中壳的下端的空腔构成所述进气腔和出气腔。

3.如权利要求1所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述出气阀的阀嘴的位置低于所述出气管的出气口。

4.如权利要求2所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述压电陶瓷片包括金属基片和粘结在所述金属基片上的压电陶瓷晶体膜片，所述金属基片弹性固定在所述泵腔内。

5.如权利要求4所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：还包括密封圈，所述密封圈包裹在所述金属基片的边缘上，所述金属基片通过所述密封圈夹持弹性固定在所述泵腔内的所述中壳的安装槽内。

6.如权利要求4所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述压电陶瓷片还包括绝缘层、耐压保护层、抗氧化和变形保护层，所述压电陶瓷晶体膜片的一面经所述绝缘层与所述金属基片的一面粘结成一体，所述绝缘层使所述压电陶瓷晶体膜片与金属基片之间形成1～2mm的爬电距离，所述耐压保护层设置在所述金属基片的另一面上，所述抗氧化和变形保护层设置在所述压电陶瓷晶体膜片的另一面上。

7.如权利要求6所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述压电陶瓷晶体膜片为加入活性晶须硅的压电陶瓷晶体膜片。

8.如权利要求6所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述耐压保护层为聚四氟乙烯材料保护层。

9.如权利要求6所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述抗氧化和变形保护层为硅橡胶保护层。

10.如权利要求1所述的微型压电陶瓷气泵，其特征在于：所述进气阀与所述泵体之间为过盈配合；所述出气阀与所述泵体之间为过盈配合。