CN220869615U - 入口流道Tesla结构的多腔压电气泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，包括：隔板、上泵体、压电振子、下泵体；所述的隔板为在一个象限点上设有通孔的单孔隔板；所述的上泵体设有：上泵体第一象限孔、上泵体第二象限孔、上泵体第三象限孔、上泵体第四象限孔、上泵体入气口、上泵体出气口、上泵体腔室、上泵体入气口流道、上泵体出口流道和阀片；所述的所有象限孔为设在上泵体四周象限点上的通孔，贯通上泵体；所述的上泵体入气口流道为Tesla结构或人字形结构；所述的人字形结构流道在泵体入气口的流道内部，设置多个人字凸起，气体从人字形凸起两侧流过，人字凸起顶部朝向气体入口的方向；所述的下泵体与上泵体结构相同。整体零件数量少，厚度小且装配简单，可以减少批量化生产中过程中工序步骤，有利于压电微泵的微小型化和轻薄化。

Description

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵

技术领域

本实用新型属于微型压电泵技术领域，特别是一种采用叠合形式的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵。

背景技术

压电泵是利用压电材料特有的压电效应来工作的。当给压电振子上的压电陶瓷施加交变的激励，由于压电效应使压电陶瓷内部产生变形并表现为宏观的振动并迫使泵腔体积发生变化，进而引起腔内压强变化，从而实现流体的传输。

目前压电气泵欠缺多个泵体组装工艺。多出入口的压电气泵结构复杂，制造及组装过程中的工序繁琐，生产成本较高，难以进一步降低废品率造成资源浪费；

压电气泵具有体积小、静音、寿命长等优点，现有的压电泵通常单单只在出口流道设置有出口阀片，但是在入口流道通常没有设置相关的单向整流设置，在气泵的排气阶段时，部分气体会从入口处逸散，使最终的能量转化率较低。

目前压电气泵对内部腔体的构造不利于气体的运动。

当前压电气泵的输出流量、压力相对较小，使其的应用范围大大受到限制。因此，提高泵体流量、压力是极其重要的研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，而提供了一种入口流道Tesla结构的多腔压电气泵组件及其组装的多腔压电气泵，所述压电气泵将入口流道设置为Tesla流道，构造出正反流速差，使其正向流通、反向逆止。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵组件，包括：隔板、上泵体、压电振子、下泵体；隔板为在一个象限点上设有通孔的单孔隔板；上泵体设有：上泵体第一象限孔、上泵体第二象限孔、上泵体第三象限孔、上泵体第四象限孔、上泵体入气口、上泵体出气口、上泵体腔室、上泵体入气口流道、上泵体出口流道和阀片；所述的所有象限孔为设在上泵体四周象限点上的通孔，贯通上泵体；上泵体入气口流道为Tesla结构或人字形结构；人字形结构流道在泵体入气口的流道内部，设置多个人字凸起，气体从人字形凸起两侧流过，人字凸起顶部朝向气体入口的方向；下泵体与上泵体结构相同。

还包括串联上泵体，所述的串联上泵体第一象限孔在串联上泵体设置Tesla结构流道的那一侧开孔，而在串联上泵体另一侧封闭，不贯通串联上泵体。

还包括双孔隔板，所述的双孔隔板是在相对的两个象限点上都设有通孔的隔板。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，两个泵腔为并联结构，从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，两个泵腔为串联结构，从上到下依次为：单孔隔板、串联上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，四个泵腔为并联结构，从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、双孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，四个泵腔为并串并结构，从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，四个泵腔串为并串结构，从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

阀片中心设置有一个孔，阀片组件一与阀片组件二设置为错位孔结构。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、压电气泵的上下泵体入口流道均设有Tesla流道，构造出无阀单向结构，使其正向导通、反向截止，增加排气时候的流量和压力。

2、整体零件数量少，厚度小且装配简单。各个零件分体制作，易于加工成型，装配时可以采用贴合封装，有利于过程管控；同时可以减少批量化生产中过程中工序步骤，有利于压电微泵的微小型化和轻薄化。

3、压电振子发生形变过程中，压电气泵的腔室能够完成出气和吸气。

4、压电气泵具有多种叠合组装的方式，可以同时满足较大的输出流量和输出压力。

附图说明

图1为本实用新型两个泵腔串联结构示意图；

图2为本实用新型上泵体示意图；

图3为本实用新型上泵体仰视图；

图4为本实用新型下泵体示意图；

图5为本实用新型下泵体仰视图；

图6为本实用新型单孔盖板俯视图；

图7为本实用新型双孔盖板俯视图；

图8为本实用新型振子分解示意图；

图9为本实用新型阀片分解示意图；

图10为本实用新型两个泵腔串联结构介质流向示意图；

图11为本实用新型四个泵腔并联结构示意图；

图12为本实用新型四个泵腔并串并结构示意图；

图13为本实用新型四个泵腔串并串结构示意图；

图14为本实用新型其他Tesla入口流道示意图；

图15为本实用新型‘人’字形入口流道示意图。

具体实施方式

实施例1 入口流道Tesla结构的多腔型压电气泵组件

请参见图1，入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，多腔圆盘型压电气泵组件，其特征在于：隔板1、上泵体2、压电振子5、下泵体4、阀片3；

所述的隔板1 是在一个象限点上设有通孔的单孔隔板1。

所述的上泵体2包含：上泵体第一象限孔201、上泵体第二象限孔202、上泵体第三象限孔203、上泵体第四象限孔204、上泵体入气口205、上泵体出气口206；上泵体腔室207、上泵体环形凸起208、上泵体入气口Tesla流道、上泵体出口流道。

所述的象限孔为设在上泵体2四周象限点上的通孔，贯通上泵体2。

所述的上泵体第一通气口流道209与上泵体第二通气口流道210呈180°设置，分别与相邻的两个象限孔相通。

所述的上泵体第二通气口210设在上泵体的中心部。

所述的下泵体4包含：下泵体第一象限孔401、下泵体第二象限孔402、下泵体第三象限孔403、下泵体第四象限孔404、下泵体引线槽405、下泵体入气口406、下泵体出气口407、下泵体腔室408、下泵体环形凹处409、下泵体入气口Tesla流道410、下泵体出气口流道411.

下泵体环形凹处409与上泵体环形凸处208啮合，支撑固定压电振子5。

阀片3由阀片组件一301、阀片组件二302、阀片组件三303、第一通气口阀片组件四304所述的四个零件有半圆形的孔。阀片组件一中心设置一个较大通孔，可以增大通流面积。在确保阀片仍具有优异的逆止效果的同时，增加其输出流量。阀片组件一301、阀片组件二302的圆孔错位，并通过阀片组件三303有桥型空腔，为阀片组件二的变形腔，阀片组件一301与阀片组件二设置为错位孔结构，形成正向导通，反向逆止的效果。

在下泵体外侧存在引线槽405，压电振子引线穿出的凹槽。

所述的压电振子由压电陶瓷501、柔性基板502和金属匹配层503共同组成，柔性基板502一侧中间有一个圆形凸起的金属匹配层503，另一侧基板中间圆盘上粘接压电陶瓷501。

实施例2单个泵体的双腔并联组装

以下介绍单个泵体双腔并联的组装形式。

单个泵体的双腔并联组装。隔板1（1）第一象限孔101与上泵体第一象限孔201对齐。上泵体第三象限孔203与下泵体第三象限孔403对齐。下泵体第三象限孔403对应隔板1（2）第一象限孔101。所述并联形式组装的单个压电气泵输出流量显著增加。

基于上述结构，本实施例的圆盘型多腔圆盘型压电气泵单个泵体并联结构的工作过程为：

将压电振子5的导线通过泵体引线槽405连接电源的正负极，压电振子5开始振动，正常工作。气体从盖板1（1）第一象限孔101进入，进入上泵体入气口Tesla流道，经过上泵体2的入气口205进入上泵体腔室207，经过阀片3（1）进入入气口206，上泵体2气腔室内一部分气体受到压电振子5的弹性形变，通过阀片3（2）从出气口排出。气体通过下泵体出气孔流道411后从下泵体第三象限孔403排出，下泵体第三象限孔403与隔板1（2）第一象限孔101连通。

（后续装配方案中，压电振子5和阀片3安装方式与图1无异，便于显示整体装配结构，遂不予展示）。

实施例3单个泵体的双腔串联组装

参照图10，所述单个泵体的双腔串联组装。隔板1（1）第一象限孔101对齐串联上泵体4第一象限孔401。串联上泵体4第一象限孔401与第三象限孔403分别对齐下泵体2第一象限孔201、第三象限孔203。下泵体2第三象限孔203对应隔板1（2）第一象限孔101。所述串联形式组装的单个压电气泵输出压力显著增加。

实施例4 两个并联组装的泵体并联构成的压电气泵

参照图11，所述压电气泵由两个并联组装的泵体并联构成。隔板1（1）第一象限孔101对齐上泵体2（1）第一象限孔201。上泵体2（1）第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4（1）第一象限孔401、第三象限孔403。下泵体4（1）第一象限孔401、第三象限孔403分别对应隔板6第一象限孔601、第二象限孔602。隔板6第一象限孔601、第二象限孔602分别对应上泵体2第一象限孔201与第三象限孔203，上泵体2第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4第一象限孔401、第三象限孔403，下泵体第三象限孔403对齐隔板1第一象限孔101。

所述压电气泵通过叠合的形式设置有两个泵体，每个泵体具有两个压电腔，通过上述结构，使此压电气泵具有四个压电腔，大大提高了输出流体的流量和输出压力，使压电气泵的适用范围更广。

实施例5两个并联组装的泵体串联构成的压电气泵

参照图12，所述压电气泵由两个并联组装的泵体串联构成。隔板1（1）第一象限孔101对齐上泵体2（1）第一象限孔201。上泵体2（1）第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4（1）第一象限孔401、第三象限孔403。下泵体4（1）第三象限孔403对应隔板1（2）第一象限孔101。隔板1（2）第一象限孔101对齐上泵体2（2）第一象限孔201。上泵体2（2）第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4（2）第一象限孔401、第三象限孔403。下泵体4（2）第三象限孔403对应隔板1（3）第一象限孔101。所述压电气泵通过叠合的形式设置有两个泵体，每个泵体具有两个压电腔，通过上述结构，使此压电气泵具有四个压电腔，大大提高了输出流体的流量和输出压力，使压电气泵的适用范围更广。

实施例6两个串联组装的泵体并联构成的压电气泵

参照图13，所述压电气泵由两个并联组装的泵体串联构成。隔板1（1）第一象限孔101对齐上泵体2（1）第一象限孔201。上泵体2（1）第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4（1）第三象限孔403、第一象限孔401。下泵体4（1）第三象限孔403对应隔板1（2）第一象限孔101。隔板1（2）第一象限孔101对齐上泵体2（2）第一象限孔201。上泵体2（2）第一象限孔201与第三象限孔203分别对齐下泵体4（2）第三象限孔403、第一象限孔401。下泵体4（2）第三象限孔403对应隔板1（3）第一象限孔101。所述压电气泵通过叠合的形式设置有两个泵体，每个泵体具有两个压电腔，通过上述结构，使此压电气泵具有四个压电腔，大大提高了输出流体的流量和输出压力，使压电气泵的适用范围更广。

实施例6多种其他入口流道Tesla结构

参照图14，所示入口流道分为两个细小流道，每个流道上均设有两个Tesla结构。在压电气泵吸气阶段，气体进入入口流道Tesla结构时，正向流通，流阻较小，气体可以顺利从入口流道进入泵腔；在压电气泵排气阶段，气体进入入口流道Tesla结构时，反向流通，流阻较大，减少排气阶段入气口出的气体逸散。显著增加单次泵体排出的流量和压力。

实施例7多种入口流道‘人’字形结构

参照图15，所示入口流道分为两个细小流道，每个流道上均设有三个‘人’字形结构。在压电气泵吸气阶段，气体进入入口流道‘人’字形结构时，正向流通，流阻较小，气体可以顺利从入口流道进入泵腔；在压电气泵排气阶段，气体进入入口流道‘人’字形结构时，反向流通，流阻较大，减少排气阶段入气口出的气体逸散。显著增加单次泵体排出的流量和压力。

本发明的单个泵体运用了高频声驻波和阀片整流技术，其中上、下泵体之间构成了腔室。所述上泵体顶部设有排线槽，上泵体、下泵体均在底部设有气体流道。压电泵上泵体和下泵体出口流道和入口流道的横截面积是与气体出、入口面积相等，在结构上保证了气体的流畅运动。

压电气泵的出口和入口是按照驻波原理来设置的，压电气泵出入口采用了驻波原理，压电气泵在工作时会产生频率相同、传输方向相反的两种波。而压电气泵的出口、入口均为节点式出口、节点式入口。压电气泵的出口流道、入口流道呈180°对称设置，保证了一个泵体只占用两个象限，方便构造泵体的串并联结构。上下泵体的出气侧、入气侧皆设有笔直通道，且出气部分设有阀片，入口流道设置有Tesla样式结构。在压电泵吸气阶段，出口处已设有单向阀，确保气体只能从入气口进气；在压电气泵排气阶段，入口流道设置有Tesla式结构，减少入气口的气体逸散，同时增加单次压电泵驱动时的流量和压力。

压电气泵可以在泵体底面设置为弧面，便于气体流通，并且可以根据实际情况要求，将泵体底面设置为平面。

上泵体一侧有一个圆形通孔、两个笔直流体通道和四个圆孔，所述圆形通孔为压电气泵通气孔，与一个笔直流体通道组合形成进气通道，所述另一笔直流体通道一端设有一个圆形通孔形成另一个进气通道，所述四个圆孔分布在上泵体对角线，其中两个圆孔可以作为入气孔或是出气孔。泵体另一侧有固定压电振子的圆形阶梯凹槽，凹槽内部环形的阶梯形凸起，用以安装支撑压电振子，并使凹槽内部中心与压电振子之间保持形成一个上泵气腔室，从而使压电振子保持正常工作状态，一个长方形的用来铺设金属导线的开口槽与圆形凹槽一边相连。

压电振子由压电陶瓷、柔性基板、金属匹配层组成，三者之间用厌氧胶粘接。柔性基板四周设有车轮幅条式聚酰亚胺薄膜，一侧基板中间有金属匹配层，另一侧中间粘接压电陶瓷。压电振子结构简单，厚度薄，适用于构造微型压电泵。柔性基板第一可以作为基板，作为压电振子的主体，连接了压电陶瓷和金属匹配层，第二可以作为电极，在接交流电路时，与压电陶瓷一起产生压电效应。

所述压电泵体以单个泵体以并联的方式安装。两个泵体有多种组装方式。单个泵体采用并联方式组装基础上，两个泵体串联、并联形式组装。所述泵体之间设置有间隔板。

单个、两个或两个以上的泵体统一采用叠合式安装。每个泵体具有两个压电腔。通过上述结构，多个泵体的压电气泵至少具有四个压电腔，同时显著提高了输出的流量以及输出压力，使压电气泵的适用范围更广。

Claims (7)

1.入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，包括：隔板、上泵体、压电振子、下泵体；其特征在于：

所述的隔板为在一个象限点上设有通孔的单孔隔板；

所述的上泵体设有：上泵体第一象限孔、上泵体第二象限孔、上泵体第三象限孔、上泵体第四象限孔、上泵体入气口、上泵体出气口、上泵体腔室、上泵体入气口流道、上泵体出口流道和阀片；所述的所有象限孔为设在上泵体四周象限点上的通孔，贯通上泵体；

所述的上泵体入气口流道为Tesla结构或人字形结构；

所述的人字形结构流道在泵体入气口的流道内部，设置多个人字凸起，气体从人字形凸起两侧流过，人字凸起顶部朝向气体入口的方向；

所述的下泵体与上泵体结构相同。

2.根据权利要求1所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：还包括串联上泵体，所述的串联上泵体第一象限孔在串联上泵体设置Tesla结构流道的那一侧开孔，而在串联上泵体另一侧封闭，不贯通串联上泵体。

3.根据权利要求2所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：还包括双孔隔板，所述的双孔隔板是在相对的两个象限点上都设有通孔的隔板。

4.根据权利要求2所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

5.根据权利要求3所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、双孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

6.根据权利要求2所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：从上到下依次为：单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板、上泵体、压电振子、下泵体、单孔隔板。

7.根据权利要求3所述的入口流道Tesla结构的多腔压电气泵，其特征在于：阀片中心设置有一个孔，阀片组件一与阀片组件二设置为错位孔结构。