CN101922442A - 双腔双驱动压电叠堆泵 - Google Patents

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刘建芳
孙威
刘爽
范尊强
杨志刚
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Abstract

本发明涉及一种双腔双驱动压电叠堆泵，属于微电子机械领域。两侧的粗调预紧螺母、微调预紧螺母分别与叠堆支撑体螺纹连接，两侧的压电叠堆与叠堆座固定粘接、通过斜块预紧装置与粗调预紧螺母接触连接，压电叠堆与叠堆导线连接，两侧的振动膜片与叠堆座固定粘接，振动膜片与两侧的阀座分别形成两侧的腔体，入口单向阀与阀座固定连接，出口单向阀与阀座固定连接，分别与流道相连接，该两侧的阀座通过螺栓固定连接。本发明的优点在于：结构新颖，可实现输出流量大、承载能力强，可实现更大的压力输出，同时具有良好的可控性和输出稳定。

Description

双腔双驱动压电叠堆泵
技术领域
本发明属于微电子机械领域，特别指压电驱动器。
背景技术
压电驱动器是基于波动原理的新型控制与驱动的微驱动器。它利用压电元件的逆压电效应，将电能转换为机械能的新型驱动装置。压电泵是一种基于压电驱动的新型流体驱动器，同传统泵及其他驱动方式的微型泵相比，压电泵具有结构简单、体积小、重量轻、耗能低、无噪声、无电磁干扰，可根据施加电压或频率控制输出微小流量。尽管它的发明与发展仅20多年的历史，但在航空航天器、机器人、汽车、医疗器械、生物基因工程、微型机械等领域里得到广泛的应用。常见压电泵的驱动元件多为单/双晶片式压电片，晶片式压电泵的优点是体积小、结构简单、性能稳定、成本低、易于控制，缺点在于压电振子所能承受的电压低、输出精度低、腔体容积小、输出流量小、承载能力相对较弱。
发明内容
本发明提供一种双腔双驱动压电叠堆泵，以解决晶片式压电泵压电振子所能承受的电压低、输出精度低、腔体容积小、输出流量小、承载能力相对较弱的问题，本发明是通过如下技术方案实现的：两侧的粗调预紧螺母、微调预紧螺母分别与叠堆支撑体螺纹连接，两侧的压电叠堆与叠堆座固定粘接、通过斜块预紧装置与粗调预紧螺母接触连接，压电叠堆与叠堆导线连接，两侧的振动膜片与叠堆座固定粘接，振动膜片与两侧的阀座分别形成两侧的腔体，入口单向阀与阀座固定连接，出口单向阀与阀座固定连接，分别与流道相连接，该两侧的阀座通过螺栓固定连接；入口单向阀、出口单向阀采用的是内分布悬臂梁阀。
作为双腔双驱动压电叠堆泵，把振动膜片振动使腔体容积压缩至最小时作为起点，它的工作过程可以分为以下几个阶段：
1、出口单向阀关闭阶段：此阶段是振动膜片振动使泵腔体容积逐渐增大，由于出口单向阀还没有关闭，这时在出口处将有流体倒流回泵腔内，随着振动膜片的振动使泵腔容积进一步增大，出口单向阀逐渐关闭，流体倒流现象终止。
2、入口单向阀打开阶段：当振动膜片振动使泵腔容积进一步增大时，泵腔内容积下降到一定程度，使入口处单向阀打开，这时流体将不断流入到泵腔内，当泵腔容积增至最大时，流体流入泵腔过程完成。
3、入口单向阀关闭阶段：当腔体容积增至最大时，振动膜片继续振动将使腔体容积开始变小，泵腔内压力增加将使在入口单向阀没有完全关闭的入口处有流体倒流，随着入口单向阀的完全关闭，倒流现象停止。
4、出口单向阀打开阶段：入口单向阀闭合后，振动膜片继续振动使泵腔容积进一步减小，泵腔内压力增大使出口单向阀打开，这时将有流体不断从泵腔内流出，当泵腔容积变至最小时，流体流出停止。
以上四个工作过程构成了压电叠堆泵的一个工作周期，实现了一定量的流体的输入与输出，如此周而复始就形成了压电叠堆泵的连续工作状态。
本发明的优点在于结构新颖，利用响应特性好、输出力大，位移分辨率高的压电叠堆作为驱动元件，采用振动膜片与叠堆座结合式的密封膜片结构，增大振动膜片的变形量，引起更大的泵腔容积的变化，同时振动膜片提供一定的弹性回复力，极大地降低了压力的损失。单向阀采用的是内分布悬臂梁阀，减小了阀的滞后性和液体泄漏，因此也减小了液体通过阀的阻力，回流现象也大大得到了抑制。设计了螺栓粗调和楔形微调的预紧机构，可以更好更精确的对预紧力进行调整。因此，该泵可实现输出流量大、承载能力强，可实现更大的压力输出，同时具有良好的可控性和输出稳定。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
两侧的粗调预紧螺母6、微调预紧螺母3分别与叠堆支撑体螺纹连接，两侧的压电叠堆5与叠堆座8固定粘接、通过斜块预紧装置4与粗调预紧螺母接触连接，压电叠堆与叠堆导线7连接，两侧的振动膜片12与叠堆座8固定粘接，振动膜片12与两侧的阀座13分别形成两侧的腔体2，入口单向阀1与阀座固定连接，出口单向阀10与阀座固定连接，分别与流道9相连接，该两侧的阀座通过螺栓11固定连接。
其中入口单向阀、出口单向阀采用的是内分布悬臂梁阀。
工作原理：所需预紧力通过粗调预紧螺母进行粗调，通过斜块预紧装置的微调预紧螺母进行微调；加交变电压时，压电叠堆周期性的伸长缩短，与之相连接的振动膜片也随之上下振动，引起腔体2压力的变化来实现流体的单向流动。具体工作过程为：当大流量驱动时，对两侧压电叠堆同时通电，两侧泵腔体同时减小，腔内压力增大，此时，入口单向阀关闭，出口单向阀打开，流体通过出口单向阀流出。当两侧压电叠堆同时断电，两侧泵腔体同时增大，腔内压力减小，此时，入口单向阀打开，出口单向阀关闭，流体通过人口单向阀流入泵腔体。重复此过程，则流体以较大流量连续流动，此时，如果使用压电叠堆最大变形，可以实现大流量工作。当单侧压电叠堆工作，另一侧压电叠堆静止，并且以最小驱动电压给单侧压电叠堆通电时，则流体可以实现精密流量工作。因此，大流量和精密流量协调工作时，可以对液压执行***实现宏/微连续驱动。

Claims (2)

1.一种双腔双驱动压电叠堆泵，其特征在于：两侧的粗调预紧螺母、微调预紧螺母分别与叠堆支撑体螺纹连接，两侧的压电叠堆与叠堆座固定粘接、通过斜块预紧装置与粗调预紧螺母接触连接，压电叠堆与叠堆导线连接，两侧的振动膜片与叠堆座固定粘接，振动膜片与两侧的阀座分别形成两侧的腔体，入口单向阀与阀座固定连接，出口单向阀与阀座固定连接，分别与流道相连接，该两侧的阀座通过螺栓固定连接。
2.根据权利要求1所述的双腔双驱动压电叠堆泵，其特征在于：入口单向阀、出口单向阀采用的是内分布悬臂梁阀。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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