CN105927518A - 一种集成式大流量压电泵 - Google Patents
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Abstract
一种集成式大流量压电泵，由四层泵体压合组成，每层泵体包含两个并联的压电微泵，一个公共入口，一个公共出口。一号泵体与二号泵体、三号泵体的结构完全相同，四号泵体的公共入口与公共出口未完全贯穿泵体，其余结构与一号泵体一样，一号泵体的顶部包含阀片，抛物线泵腔以及压电振子等，底部包含入口流道和出口流道，其中压电振子以简支形式固定在泵体。一号泵体的底部与二号泵体的底部压合，二号泵体的顶部与三号泵体的顶部压合，三号泵体的底部与四号泵体的底部压合，进而构成整体的集成式大流量压电泵。该压电泵具有高度集成化，体积小，输出流量大的优点。
Description
技术领域
本发明属于流体驱动领域，涉及一种新型压电流体驱动器。
背景技术
基于压电效应工作的压电微泵具有结构简单、体积小、压力大、扬程高、可靠性好、易于控制等优点，在医学、微精密机械以及微机电***等领域得到广泛的应用。
压电泵由压电振子、阀片以及泵体组成。工作时，向压电振子两端施加交流电，压电振子由于正压电效应发生弯曲变形，当压电振子正向弯曲时，压电振子伸长，泵腔容积增大，腔内压力减小，入口阀片打开，出口阀片关闭，流体进入泵腔；当压电振子反向弯曲时，压电振子收缩，泵腔容积减小，腔内压力增大，入口阀片关闭，出口阀片打开，流体流出泵腔，由此形成平缓的连续不断的定向流动。
近些年来，压电微泵的研究取得了很多的新成果，但是对于小体积的压电泵而言，实现较大输出流量一直是一个难题。本发明提出的一种集成式大流量压电泵通过压合封装工艺将数个压电微泵封装在一起，仍然保持了小体积的特点，并且通过多个压电微泵的串联能够大幅提高输出流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成式大流量压电泵，以解决现有的压电微泵难以输出较大流量的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
所述的一号泵体(1)包括两个并联的压电微泵，一个公共入口(5)，一个公共出口(6)，泵体的公共入口(5)和公共出口(6)贯穿泵体，泵体底部包括两条入口流道(13)和两条出口流道(14)。
所述的每层的压电微泵包括压电振子(7)，阀盖(8)，轮式阀(9)，密封圈(10)，泵腔入口(11)，泵腔出口(12)，泵腔(15)，其中阀盖(8)与轮式阀(9)都放置在阀槽，阀盖(8)放置于轮式阀(9)的上方，密封圈(10)放置于密封槽，压电振子(7)盖在密封圈(10)与泵腔(15)的上方，通过胶接压电振子(7)的边缘固定于泵体，压电振子(7)构成了简支结构；泵腔截面为特殊的抛物线型。
所述的每层的压电微泵采取交替工作形式，即一个泵处于吸水状态时，另一个泵处于排水状态。
所述的二号泵体(2)与一号泵体(1)的结构完全相同，且一号泵体(1)的结构与三号泵体(3)的结构也完全相同，四号泵体(4)的公共入口(5)和公共出口(6)未完全贯穿泵体，其余结构与一号泵体(1)结构相同。
所述的集成式大流量压电泵由一号泵体(1)，二号泵体(2)，三号泵体(3)以及四号泵体(4)压合封装而成，其中一号泵体(1)的底部与二号泵体(2)的底部压合，二号泵体(2)的顶部与三号泵体(3)的顶部压合，三号泵体(3)的底部与四号泵体(4)的底部压合。
本发明的工作原理：
将信号发生器的输出信号的+/-两极分别与压电振子的两极相连，然后输出连续信号。利用管道将公共入口与流体连接，压电振子由于正压电效应发生弯曲变形，当压电振子正向弯曲时，压电振子伸长，泵腔容积增大，腔内压力减小，入口阀片打开，出口阀片关闭，流体经过公共入口，入口流道，泵腔入口进入泵腔；当压电振子反向弯曲时，压电振子收缩，泵腔容积减小，腔内压力增大，入口阀片关闭，出口阀片打开，流体流出泵腔，再经过泵腔出口，出口流道，公共出口流出压电泵，由此形成平缓的连续不断的定向流动，最终在公共出口汇聚，输出较大流量。
本发明具有的优势在于：将泵腔构造成抛物面的特殊结构，有利于泵的吸流与排流，另外压电振子采取简支的固定方式，可以增大压电振子的振幅；将数层泵体采取压合工艺进行封装缩小了压电泵的体积，增大了压电泵的输出流量，能够解决现有的压电微泵难以输出较大流量的不足。
附图说明
图1为本发明正面的等轴测视图。
图2为本发明背面的结构***图。
图3为本发明的一号泵体正面的结构***图。
图4为本发明的一号泵体背面的结构***图。
图5为本发明的单个泵腔的剖面图。
(1)一号泵体 (2)二号泵体 (3)三号泵体 (4)四号泵体(5)公共入口 (6)公共出口 (7)压电振子 (8)阀盖(9)轮式阀 (10)密封圈 (11)泵腔入口 (12)泵腔出口(13)入口流道 (14)出口流道 (15)泵腔
具体实施方式
参照图1、图2、图3、图4以及图5所示：
本发明提供的一种集成式大流量压电泵包括一号泵体(1)，二号泵体(2)，三号泵体(3)以及四号泵体(4)，泵体材料可选取PMMA，每层泵体包含两个并联的小压电微泵，一个公共入口(5)，一个公共出口(6)，每层泵体的公共入口(5)和公共出口(6)相连通，每层泵体底部包括两条并联的入口流道(13)和两条并联的出口流道(14)，入口流道(13)与公共入口(5)相连通，出口流道(14)与公共出口(6)相连通。
每层的小压电微泵包括压电振子(7)，阀盖(8)，轮式阀(9)，密封圈(10)，泵腔入口(11)，泵腔出口(12)，泵腔(15)，压电振子的上层材料可选取PZT，下层材料可选取铜基板，其中阀盖(8)与轮式阀(9)都放置在阀槽，阀的材料可选取PET，阀盖(8)在轮式阀(9)的上方，密封圈(10)放置于密封槽，密封圈材料可选取PDMS或其他柔性材料，压电振子(7)盖在密封圈(10)与泵腔(15)的上方，通过胶接压电振子(7)的边缘固定于泵体。
压电泵由一号泵体(1)，二号泵体(2)，三号泵体(3)以及四号泵体(4)压合封装而成，其中一号泵体(1)的底部与二号泵体(2)的底部压合，二号泵体(2)的顶部与三号泵体(3)的顶部压合，三号泵体(3)的底部与四号泵体(4)的底部压合，其中底部相连各泵体的入口流道相通，出口流道也相通。
此集成式大流量压电泵的加载电压范围在20-50V，由于各压电微泵为单腔泵，结构简单，可以使集成式大流量压电泵的体积比较小。由于各压电微泵采取并联结构，能够有效提高输出流量。
Claims (3)
1.一种集成式大流量压电泵，所述的压电泵由一号泵体(1)，二号泵体(2)，三号泵体(3)以及四号泵体(4)压合而成，一号泵体(1)的底部与二号泵体(2)的底部压合，二号泵体(2)的顶部与三号泵体(3)的顶部压合，三号泵体(3)的底部与四号泵体(4)的底部压合，其中底部相连各泵体的入口流道相通，出口流道也相通；每层泵体包含两个并联的小压电微泵，一个公共入口(5)，一个公共出口(6)，每层泵体的公共入口(5)和公共出口(6)相连通，每层泵体底部包括两条并联的入口流道(13)和两条并联的出口流道(14)，入口流道(13)与公共入口(5)相连通，出口流道(14)与公共出口(6)相连通；每层的小压电微泵包括压电振子(7)，阀盖(8)，轮式阀(9)，密封圈(10)，泵腔入口(11)，泵腔出口(12)，泵腔(15)，其中阀盖(8)与轮式阀(9)都放置在阀槽，阀盖(8)在轮式阀(9)的上方，密封圈(10)放置于密封槽，压电振子(7)盖在密封圈(10)与泵腔(15)的上方，通过胶接压电振子(7)的边缘固定于泵体，其特征在于所述泵腔(15)的截面呈抛物线型。
2.根据权利要求1所述的集成式大流量压电泵，其特征在于压电振子(7)的放置于密封圈(10)与泵腔(15)的上方，压电振子(7)的边缘通过胶接固定于泵体，构成了简支结构。
3.根据权利要求1所述的集成式大流量压电泵，其特征在于每层泵体采用压合工艺封装。
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