CN205478232U - 压电陶瓷气泵 - Google Patents

Abstract

压电陶瓷气泵，包括泵体、压电陶瓷晶体膜片和进、出气阀；所述压电陶瓷晶体膜片共中轴线地安装于泵体上构建成工作泵腔；泵体大致呈管状，惟直径比轴向长度大得多，在其围壁的一处，设置有用于连接工作泵腔和外部气路的进、出气口；进、出气部件将进、出气阀压合在进、出气口上，进出气孔、进出气阀和进出气口联通形成同外部气路联通的进、出气通道；泵体侧壁上的进出气口，使工作泵腔与外部流体之间的进出气路精简，缩短了流体流经管路的长度，降低了管路阻力，减小了死腔体积，提高了流体泵送的效率；压电陶瓷晶体膜片数量可根据实际应用的流量大小需求灵活配置为一或两片，压电陶瓷气泵的共用多个部件，降低了制作不同功率大小气泵的成本。

Description

压电陶瓷气泵

技术领域

本实用新型涉及变容式弹性流体泵，尤其涉及交流电力驱动压电陶瓷片振动的气泵。

背景技术

现有技术压电陶瓷气泵是利用压电陶瓷片的拉伸弯曲变形导致泵腔容积变化，对腔体内的流体产生挤压作用而吸入和排出流体。压电陶瓷气泵在工作过程中进气阀和出气阀不断张开和闭合，实现连续的负压吸入和加压排出。

现有技术压电陶瓷气泵的气路设计，通常需要有吸气腔和排气腔作为吸气和排气的缓冲空间，且通常具有独立的进出气管道和部件，气体流经的回路结构复杂；导致内部的气流阻力偏大，降低了气泵的运行效率，气泵流量偏小。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术压电陶瓷气泵的气路设计复杂、阻力大导致气泵运行效率偏低、流量偏小的不足之处，而提出一种高效能、小体积压电陶瓷气泵的设计方案，该压电陶瓷气泵，包括泵体、压电陶瓷晶体膜片和进、出气阀；所述压电陶瓷晶体膜片共中轴线地安装于泵体上，为所述压电陶瓷气泵构建了工作泵腔；所述泵体大致呈管状，惟直径比轴向长度大得多，在其围壁的一处，设置有用于连接工作泵腔和外部气路的进、出气口；所述进、出气阀安装在所述进、出气口部位。

所述压电陶瓷晶体膜片只装用一片；该压电陶瓷晶体膜片借助下泵盖卡合固定在泵体上，与之密封围合、构成工作泵腔。

所述压电陶瓷晶体膜片装用两片，包括上、下压电陶瓷晶体膜片；该上、下俩压电陶瓷晶体膜片分别借助上、下泵盖卡合固定在泵体上、下俩部位内侧；所述上、下压电陶瓷晶体膜片以其金属基片外表面共中轴线地相向设置，与泵体密封围合构成共用的工作泵腔。

所述进出气口毗邻设置在泵体一侧的围壁上，或者令所述进、出气口相对设置在泵体直径线两端围壁上。

所述的压电陶瓷气泵，还包括进出气部件，用于将进、出气阀(分别压合在所述进、出气口上，从而使该进、出气部件上的进、出气孔同进、出气阀和进、出气口贯通，形成同外部气路联接的进、出气通道；所述进、出气阀各自独立成型，或制成一体化阀片，其上有定位孔，用于在泵体围壁上嵌合定位。

所述压电陶瓷晶体膜片借助分别位于其一面的第一密封圈与泵体密封围合构成工作泵腔；所述下泵盖则借助第二密封圈卡合固定在泵体上。

所述泵体内设置有用于支承和隔离上、下压电陶瓷晶体膜片并与之平行的隔离片，该隔离片在邻近所述进出气阀处设置有开口，从而使所述工作泵腔为所述上、下压电陶瓷晶体膜片共用；所述上下压电陶瓷晶体膜片分别借助第三、第四密封圈压合在所述隔离片上，经所述开口与泵体密封围合构成横断面似横置字母U的工作泵腔。

所述泵体内壁上共轴线地设置有支承上、下压电陶瓷晶体膜片、并向内突出的环形凸台，所述上、下压电陶瓷晶体膜片分别借助第三、第四密封圈压合在所述环形凸台上与泵体密封围合构成扁圆形工作泵腔；所述上、下泵盖分别借助第五、第六密封圈压合固定连接在泵体上。

所述泵体上的出气口的端部为环面圆弧状使所述出气阀关闭时与所述出气口端部线接触实现出气阀闭合；所述进出气部件的进气孔的端部亦为环面圆弧状使所述进气阀关闭时与所述进气孔端部线接触实现进气阀闭合。

所述压电陶瓷晶体膜片还包括设置在金属基片上的绝缘层和镀银层，压电陶瓷层设置在绝缘层和镀银层之间，压电陶瓷晶体膜片的电极分别从金属基片和镀银层上引出。

同现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：1、在泵体的围壁上设置有用于连接工作泵腔和外部气路的进出气口，其上设置的进出气阀，使得工作泵腔与外部流体之间的进出气路精简到极致，缩短了流体流经管路的长度，降低了流体管路的阻力，也减小了系统的死腔，提高了流体泵送的效率；2、压电陶瓷晶体膜片数量可根据实际应用需要的流量大小灵活配置为一片或两片，这两种压电陶瓷晶体膜片数量不同的气泵可共用多个部件，降低了制作不同流量大小气泵的成本。

附图说明

图1是本实用新型压电陶瓷气泵优选实施例一至三的正投影俯视示意图，图中上泵盖21做了局部移除，移除部分下展现了局部剖面；

图2是所述优选实施例一的分解状态轴测投影示意图；

图3是所述优选实施例一移除上、下泵盖21和23后的分解状态轴测投影示意图；

图4是所述优选实施例一的图1之D-D剖面正投影示意图；

图5是优选实施例三的图1之D-D剖面正投影示意图；

图6是图4或图5的E-E剖面正投影示意图；

图7是图1中A部，或图13中J部的放大示意图；

图8是图7在进气状态的示意图，图中箭头方向为进气方向；

图9是图7在出气状态的示意图，图中箭头方向为出气方向；

图10是本实用新型一体化阀片60的正投影主视示意图；

图11是本实用新型俩独立成型的进气阀61和出气阀63的正投影主视示意图；

图12是优选实施例二移除上、下泵盖21和23后的分解状态轴测投影示意图；

图13是图3或图12的正投影俯视示意图，图中上压电陶瓷晶体膜片51做了局部移除，移除部分下展现了局部剖面；

图14是所述优选实施例二在图13的H-H剖面正投影示意图；

图15是所述优选实施例二在图1的D-D剖面移除上、下泵盖21和23后的正投影放大示意图，该图还表示了两个压电陶瓷晶体膜片电路连接示意；

图16是本实用新型压电陶瓷晶体膜片50横断面的正投影放大示意图。

具体实施方式

以下结合各附图对本发明的实施方式做进一步详述。

如图1至图4的优选实施例一，压电陶瓷晶体膜片50装用两片，上压电陶瓷晶体膜片51和下压电陶瓷晶体膜片53分别借助上泵盖21、下泵盖23卡合固定在泵体10上、下俩部位内侧；上、下压电陶瓷晶体膜片以其金属基片91外表面共中轴线地相向设置，与泵体10密封围合构成共用的工作泵腔15。

如图3和4所示的优选实施例一中，所述泵体10内设置有用于支承和隔离上、下压电陶瓷晶体膜片并与之平行的隔离片14，该隔离片14在邻近进、出气阀处设置有开口16，从而使所述工作泵腔15为所述上、下压电陶瓷晶体膜片共用；上、下压电陶瓷晶体膜片分别借助第三密封圈55、第四密封圈57压合在所述隔离片14上，经所述开口16与泵体10密封围合构成横断面似横置字母U的工作泵腔15。

如图12至14所示的优选实施例二中，所述泵体10内壁上共轴线地设置有支承上、下压电陶瓷晶体膜片、并向内突出的环形凸台12，所述上、下压电陶瓷晶体膜片分别借助第三密封圈55、第四密封圈57压合在所述环形凸台12上与泵体10密封围合构成扁圆形工作泵腔15。

在优选实施例一和二中，上泵盖21、下泵盖23分别借助第五密封圈25、第六密封圈27压合固定连接在泵体10上。

如图1和5所示的压电陶瓷气泵优选实施例三中，所述压电陶瓷晶体膜片50只装用一片；该压电陶瓷晶体膜片50借助下泵盖23卡合固定在泵体10上，与之密封围合、构成工作泵腔15。所述压电陶瓷晶体膜片50借助分别位于其一面的第一密封圈59与泵体10密封围合构成工作泵腔15；所述下泵盖23则借助第二密封圈29卡合固定在泵体10上。

如图1至9所示的一些实施例中，所述进气口17和出气口18毗邻设置在泵体10一侧的围壁上；进出气部件70将进气阀61和出气阀63分别压合在所述进、出气口上，从而使该进出气部件70上的进气孔71、出气孔73分别同进、出气阀和进、出气口贯通，形成同外部气路联接的进气通道81和出气通道83。当然所述进、出气口也可以相对设置在泵体10直径线两端围壁上。

如图7所示进气通道81在进气阀61开关的一侧有进气阀活动空间82；出气通道83在出气阀63开关的一侧有出气阀活动空间84。

如图8所示为压电陶瓷气泵进气状态的示意图，图中箭头方向为进气方向；进气时，即压电陶瓷膜片50振动往外产生形变时，工作泵腔15的容积增大，工作泵腔15内形成负压，进气阀61被负压冲开，出气阀63被负压吸闭，外部流体依次流经进气阀61和进气孔71进入工作泵腔15。

如图9所示为压电陶瓷气泵出气状态的示意图，图中箭头方向为出气方向；进气时，即压电陶瓷膜片50振动向工作泵腔15内产生形变时，工作泵腔15的容积减小，工作泵腔15内形成正压，进气阀61被正压吸闭，出气阀63被正压冲开，工作泵腔15内的流体依次流经出气孔73和出气阀63。

如图10所示的一些实施例中进气阀61和出气阀63联合成一体化阀片60；如图11所示的一些实施例中进气阀61和出气阀63各自独立，也可以进气阀61和出气阀63共用，即进气阀61和出气阀63是同一个部件。如图10和11所示，进气阀61、出气阀63或一体化阀片60上均有定位孔66用于在泵体10围壁上嵌合定位，使得进气阀61与泵体10侧壁上的进气口17准确对位，使得出气阀63可与泵体10侧壁上的出气口18准确对位。

如图15和16所示的一些实施例中，压电陶瓷晶体膜片50还包括设置在金属基片91上的绝缘层92和镀银层94，压电陶瓷层93设置在绝缘层和镀银层之间，压电陶瓷晶体膜片的电极分别从金属基片91和镀银层94上引出。

现有技术中的压电陶瓷气泵流量小，流量均在0.3~0.5 L/min；采用本实用新型技术方案的压电陶瓷气泵，其气路布局合理，提高了气泵的运行效率，本实用新型优选实施例一方案设计样品和现有技术电陶瓷气泵在相同的条件下进行对比测试，结果如下表1所示：本实用新型优选实施例一方案设计样品，尽管压电陶瓷膜片数量为两个，但实际功耗却低于单压电陶瓷膜片的两倍，且其输出的流量大于单压电陶瓷膜片气泵的两倍流量，可见本发明所述技术方案效率优于现有技术，流量输出能力和能效也优于现有技术。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

表1

Claims (10)

1.一种压电陶瓷气泵，包括泵体(10)、压电陶瓷晶体膜片(50)和进、出气阀(61，63)；所述压电陶瓷晶体膜片(50)共中轴线地安装于泵体(10)上，为所述压电陶瓷气泵构建工作泵腔(15)；其特征在于：

所述泵体(10)大致呈管状，惟直径比轴向长度大得多，在其围壁的一处，设置有用于连接工作泵腔(15)和外部气路的进、出气口(17，18)；

所述进、出气阀(61，63)安装在所述进、出气口(17，18)部位。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述压电陶瓷晶体膜片(50)只装用一片；该压电陶瓷晶体膜片(50)借助下泵盖(23)卡合固定在泵体(10)上，与之密封围合、构成工作泵腔(15)。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述压电陶瓷晶体膜片(50)装用两片，包括上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)；该上、下俩压电陶瓷晶体膜片(51，53)分别借助上、下泵盖(21，23)卡合固定在泵体(10)上、下俩部位内侧；

所述上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)以其金属基片(91)外表面共中轴线地相向设置，与泵体(10)密封围合构成共用的工作泵腔(15)。

4.根据权利要求1所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述进、出气口(17，18)毗邻或不毗邻设置在泵体(10)一侧的围壁上，或者令所述进、出气口(17，18)相对设置在泵体(10)直径线两端围壁上。

5.根据权利要求1所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

还包括进出气部件(70)，用于将进、出气阀(61，63)分别压合在所述进、出气口(17，18)上，从而使该进、出气部件(70)上的进、出气孔(71，73)同进、出气阀(61，63)和进、出气口(17，18)贯通，形成同外部气路联接的进、出气通道(81，83)；所述进、出气阀(61，63)各自独立成型，或制成一体化阀片(60)，其上有定位孔(66)，用于在泵体(10)围壁上嵌合定位。

6.根据权利要求2所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述压电陶瓷晶体膜片(50)借助分别位于其一面的第一密封圈(59)与泵体(10)密封围合构成工作泵腔(15)；所述下泵盖(23)则借助第二密封圈(29)卡合固定在泵体(10)上。

7.根据权利要求3所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述泵体(10)内设置有用于支承和隔离上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)并与之平行的隔离片(14)，该隔离片(14)在邻近所述进出气阀(61，63)处设置有开口(16)，从而使所述工作泵腔(15)为所述上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)共用；

所述上下压电陶瓷晶体膜片(51，53)分别借助第三、第四密封圈(55，57)压合在所述隔离片(14)上，经所述开口(16)与泵体(10)密封围合构成横断面似横置字母U的工作泵腔(15)。

8.根据权利要求3所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述泵体(10)内壁上共轴线地设置有支承上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)、并向内突出的环形凸台(12)，所述上、下压电陶瓷晶体膜片(51，53)分别借助第三、第四密封圈(55，57)压合在所述环形凸台(12)上与泵体(10)密封围合构成扁圆形工作泵腔(15)；

所述上、下泵盖(21，23)分别借助第五、第六密封圈(25，27)压合固定连接在泵体(10)上。

9.根据权利要求5所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述泵体(10)上的出气口(18)的端部为环面圆弧状使所述出气阀(63)关闭时与所述出气口(18)端部线接触实现出气阀闭合；所述进出气部件(70)的进气孔(71)的端部亦为环面圆弧状使所述进气阀(61)关闭时与所述进气孔(71)端部线接触实现进气阀闭合。

10.根据权利要求1所述的压电陶瓷气泵，其特征在于，

所述压电陶瓷晶体膜片(50)还包括设置在金属基片(91)上的绝缘层(92)和镀银层(94)，压电陶瓷层(93)设置在绝缘层和镀银层之间，压电陶瓷晶体膜片的电极分别从金属基片(91)和镀银层(94)上引出。