WO2012139503A1 - 压电泵及其配管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电泵和其配管，包括上、下壳密封连接形成的泵体，连接于泵体的进口配管和出口配管，设置在泵体内腔的换能片、阀片、密封圈，所述的换能片外壁与下壳内壁为紧配合定位。将换能片的定位做成周边固定不能伸缩；把壳体和换能片形成的工作腔内流体流动的表面做成弧面或曲面等流线体形状。在泵的进出口加一段配管，其硬度为邵氏50以上，长度为30毫米以上，有利于流体的流动从紊流状态向稳流状态转变。采用这些方案能有效地降低无用功的消耗，提升泵的效率。

Description

压电泵及其配管 技术领域

本发明涉及微型泵，尤其涉及一种以压电陶瓷片为能量转换装置的 压电泵及其配合使用的配管。 背景技术

压电泵是种新型流体驱动器。 它不需要附加驱动电机， 而是利用压 电陶瓷的压电效应使压电振子产生变形，再由变形产生泵腔的容积变化 实现流体输出或者利用压电振子产生波动来传输液体，由于压电泵将传 统泵的驱动源部分、 传动部分及泵体三者合为一体， 实现结构筒单、 体 积小、 重量轻、 耗能低、 无噪声、 无电磁干扰， 并可根据施加电压或频 率控制输出微小流量， 可广泛应用于小型移动设备、 CPU 及显示卡、 游戏机控制板、 笔记本电脑、 刀片服务器、 光生伏打电池、 LED 灯、 家电、 医疗器械、 石化设备、 生物医学、 汽车和航空电子设备等流体输 送和水冷技术方案的产品配套。

压电泵由压电振子、 泵阀和泵体组成。 其工作原理是； 当压电振子 两端施加交流电源 U 时， 压电振子在电场作用下径向压缩， 内部产生 拉应力， 从而使压电振子弯曲变形。 当压电振子正向弯曲时， 泵腔容积 增大， 腔内流体压力减小， 流体进口泵阀打开， 流体出口泵阀关闭， 液 体进入泵腔； 当压电振子向反向弯曲时， 泵腔容积减小， 腔内流体压力 增大， 流体进口泵阀关闭， 流体出口泵阀打开， 泵腔液体被挤压排出， 形成平緩的连续不断的定向流动。

因为压电泵是一种新型泵， 存在改进和提升的空间。 发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的压电泵及其配管。

根据本发明的一个方面， 从换能片的安装定位、 泵体工作腔的设计 和管路配置方面来提升泵的性能指标。

本发明提供的技术方案如下： 一种压电泵， 包括上、 下壳密封连接 形成的泵体， 设置于泵体上的进口配管和出口配管， 设置在泵体内的换 能片、 阀片、 密封圏， 上、 下壳用螺釘连接或超声波焊接或者熔接。 换 能片下表面和下壳的内表面构成压电泵的工作腔，且下壳的内表面为无 尖锐过渡的弧形面或为逐渐变化的曲面流线体形状。将换能片设成周边 固定不能伸缩， 并与下壳内壁为紧配合， 最好是机械方式的紧配合， 这 种做法相当于杠杆原理的支点做在了周边，这样就能把换能片水平方向 的伸缩变化最大化的转化为垂直振幅了，从而有效地提升了泵的工作腔 的体积变化率， 也就相应地提升泵的性能指标。 下壳内表面和换能片形 成的工作腔内流体流动的表面成弧面或曲面等流线体形状，有利于减少 流体流动的阻力和加速度突变， 从而提高能量转化的效率， 相应地也提 高了泵的性能指标。 泵的进出口加一段配管， 有利于流体的流动从紊流 状态向稳流状态转变， 从而降低了流体流动过程中的能量消耗， 达到了 节能的目的。

在泵进出口连接的配管材料的硬度选配也很重要； 紊流变为稳流， 从而减少了流体在进出口部位的能量损耗，相应地也就提高了压电泵的 工作效率。 所采用的配管材料硬度不低于邵氏 50 , 进出水口连接的管 路长度不少于 30毫米。 管路长度太短不利于紊流变为稳流或者说效果 不够好； 配管材料硬度低于邵氏 50 , 管道阻力大、 管道易抖动变形而 消耗动力， 影响压电泵的工作效率。

在一些实施例当中， 为了达到紧密配合的目的， 换能片外壁与下壳 内壁表面为吻合接触的圓柱面。

在一些实施例当中，换能片表面和内下壳内表面构成压电泵的工作 腔， 且下壳体表面为无尖锐过渡的弧形面， 或为逐渐变化的曲面等流线 体形状。 压电泵的工作腔表面做成无尖锐过渡的弧形面， 或逐渐变化的 曲面等流线体形状， 减小工作腔内流体流动时的阻力， 也就减小了流体 流动时的速度和加速度变化， 从而减低了能量的消耗， 提高了压电泵的 工作效率。 附图说明

图 1是本发明实施例压电泵的主剖视图。

图 2是本发明实施例压电泵的仰视图。

图 3是本发明实施例压电泵的换能片的主视图。

图 4是本发明实施例压电泵的换能片的仰视图。

图 5是本发明实施例压电泵的下壳的主视图。

图 6是本发明实施例压电泵的下壳的仰剖视图。 具体实施方式

以下结合附图和具体实施例， 对本发明进行更详细地说明。

请参考图 1至图 6。 图 1和图 2所示是本发明中压电泵的结构图， 包括上壳 2、 下壳 5密封连接形成的泵体， 连接于该泵上的进口配管 1 和出口配管 7 , 以及设置于泵内的换能片 3 , 阀片 4穿设固定于下壳 5 底部凸台 105的柱子 107上， 密封圏 6置于下壳 5的槽 106中。 上壳 2 和下壳 5用螺釘连接或超声波焊接或者熔接。

以前的压电泵产品是以图 4中换能片的 101表面和图 6中下壳凸台 表面 102面作为换能片 3的承接定位面， 换能片 3的圓柱面 A是可以 自由伸缩的。本发明中将下壳 5的内壁圓柱面 B和换能片 3的圓柱面 A 以紧配合的方式限定，使换能片 3通电后产生的伸缩变化最大化地转化 为垂直振幅， 从而提高了能量转化的效率。

在图 6中， 把下壳的内表面 103做成流线体形式的弧面或曲面， 减 少流体流动过程中的阻力和涡流， 也有利于能量最大化地转化为有用 功。

在图 1和图 2中， 压电泵的进、 出口配管 1、 7的材料硬度要求在 邵氏 50以上、 长度要求 30毫米以上， 经过试验进口配管 1的长度最佳 在 80 ~ 90毫米之间， 出口配管 7的长度最佳在 140 ~ 150毫米之间。 由于这种管子有利于把紊流变为稳流、 阻力小， 从而减少了流体在进出 口部位的能量损耗， 相应地也就提高了压电泵的工作效率。

压电泵用的换能片 3 , 工作电流 10mA左右， 消耗功率 4艮小， 一些 欧美、 日本等国家现有的压电泵， 一个换能片产生的流量只有几十或者 100 ~ 200ml/min。 按照本实施例， 一个换能片产生的流量达 700 ~ 1000ml/min。 本实施例中的附图为单阀泵， 单阀泵无自吸能力， 需灌水 排气。

根据本发明的另一实施例， 在出水口 104安装阀片 4 , 从而形成可 自吸的双阀泵。

Claims

权利要求书

1、 压电泵， 其特征在于： 包括上、 下壳密封连接形成的泵体， 连 接于泵体的进口配管和出口配管， 设置在泵体内腔的换能片、 阀片、 密 封圏， 所述的换能片外壁与下壳内壁为紧配合定位。

2、 根据权利要求 1所述的压电泵， 其特征在于： 所述的换能片外 壁与下壳内壁表面均为圓柱面。

3、 根据权利要求 1所述的压电泵， 其特征在于： 换能片下表面和下壳 的内表面构成压电泵的工作腔， 且下壳的内表面为无尖锐过渡的弧形面或 为逐渐变化的曲面流线形状。

4、 压电泵配管， 其特征在于： 配管材料的硬度为邵氏 50以上， 配 管的长度为 30毫米以上。

5、 根据权利要求 4所述的压电泵配管， 其特征在于： 配管进口长 度 80 ~ 90毫米之间， 配管出口配管 7的长度在 140 ~ 150毫米之间。