CN203264955U

CN203264955U - 一种压电式微喷装置

Info

Publication number: CN203264955U
Application number: CN 201320241293
Authority: CN
Inventors: 罗志伟; 李�荣; 连瑞忠; 连周敏; 卢晓
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-07

Abstract

本实用新型公开了一种压电式微喷装置，包括阀体、位移放大机构、压电陶瓷、撞针、预压弹簧及固定架；该阀体内设有液体流道及喷嘴；该位移放大机构固定在阀体上，其包括主体及一个终端支臂，该终端支臂的一端通过柔性铰链与主体相连；该压电陶瓷直接或间接连动该终端支臂；该撞针一端固定在所述终端支臂的另一端，其密封穿过所述的阀体，另一端设有密封件密封在阀体的喷嘴上；该预压弹簧通过所述固定架预压在所述终端支臂上，该固定架固定在所述位移放大机构或者阀体上。

Description

一种压电式微喷装置

技术领域

本实用新型涉及一种压电式微喷装置，属于机械工程、微电子封装和微电子元器件制作的技术领域。

背景技术

微喷装置是一种可以将液体从喷嘴喷出形成微米级液滴的喷射装置，一般可以应用在微喷点胶、微电子封装、打印成像等领域。微喷装置主要有压电式微喷、超声振动式微喷、热气泡式微喷等，而压电式微喷装置是利用压电陶瓷的压电效应，使压电陶瓷产生微量变形，带动撞针前端的阀门，使喷嘴开启和闭合，实现喷嘴非常短的开启时间，使其喷射出微量液体形成微小液滴。

然而现有的压电式微喷装置存在如下缺点：

1.通常要设置两组压电陶瓷分别控制撞针的开启和闭合，结构复杂，控制机构也复杂。

2.液滴的大小和速度靠驱动电压的幅值和频率控制，喷射量的调节也不够方便。

3.由于压电陶瓷的变形量有限，因此限制了喷射量的提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构简单且或方便调节滴液量的压电式微喷装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种压电式微喷装置，包括阀体、位移放大机构、压电陶瓷、撞针、预压弹簧及固定架；该阀体内设有液体流道及喷嘴；该位移放大机构固定在阀体上，其包括主体及一个终端支臂，该终端支臂的一端通过柔性铰链与主体相连；该压电陶瓷直接或间接连动该终端支臂；该撞针一端固定在所述终端支臂的另一端，其密封穿过所述的阀体，另一端设有密封件密封在阀体的喷嘴上；该预压弹簧通过所述固定架预压在所述终端支臂上，该固定架固定在所述位移放大机构或者阀体上。

所述的位移放大机构进一步包括一个或一个以上的中间支臂，各中间支臂、终端支臂及主体之间依序通过柔性铰链相连接；且所述的压电陶瓷抵顶在其中一个中间支臂上。

所述的位移放大机构还包括一横向中间支臂及一纵向中间支臂，该横向中间支臂的一端通过柔性铰链与所述主体相连，其另一端通过柔性铰链与所述的纵向中间支臂下端相连，该纵向中间支臂的上端则通过柔性铰链与所述的终端支臂相连，所述的压电陶瓷抵顶在所述横向中间支臂的中段。

所述的压电式微喷装置进一步包括一固定在所述固定架上的用以调节所述预压弹簧的预紧力的调节螺钉。

采用上述方案后，本实用新型具有如下优点：

1.由于增加了一个预压弹簧，可以给撞针一个预压力，同时可以使撞针复位，因此只需一个压电陶瓷即可实现撞针对喷嘴的开启与闭合，不但使结构简单，控制机构也简单。

2.所述的位移放大机构为柔性铰链结构，通过支臂（包括终端支臂及中间支臂）、柔性铰链的数量与位置，以及压电陶瓷相对支臂的位置设计，可以方便的设计不同的放大比，从而方便的调节所喷射的液滴大小。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型所述阀体内部结构示意图一；

图3A是图3的局部放大图；

图4是本实用新型所述阀体内部结构示意图二；

图5是本实用新型所述位移放大机构的动作原理图；

图6是本实用新型所述位移放大机构的等效图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。

本实用新型所揭示的是一种压电式微喷装置，如图1至图4所示，为本实用新型的较佳实施例。所述的微喷装置包括阀体1、位移放大机构2、压电陶瓷3、撞针4、预压弹簧5及固定架6。其中：

所述的阀体1内设有液体流道11及喷嘴12（配合图3A），该喷嘴12的直径可以在200um左右。

所述的位移放大机构2固定在上述阀体1上，其包括主体21及一个终端支臂22，该终端支臂22的一端通过柔性铰链23与主体21相连。柔性铰链是利用材料的弹性变形在相邻刚性杆之间产生相对运动的一种运动副结构形式，其为现有技术，在此不详细描述。

所述的压电陶瓷3直接或间接连动所述的终端支臂22。

所述的撞针4一端固定在上述终端支臂22的另一端，该撞针4密封穿过所述的阀体1，其另一端设有密封件41密封在所述阀体1的喷嘴12上。

所述的预压弹簧5通过所述固定架6预压在所述终端支臂22上，从而给撞针4一个预压力，使喷嘴12与撞针4端部的密封件41之间形成一定的密封力，也可以给撞针4一个复位力。

所述的固定架6固定在位移放大机构2或者阀体1上。

进一步的，本实用新型所述微喷装置还包括有一固定在所述固定架6上的调节螺钉7，该设置螺钉7用以调节所述预压弹簧5的预紧力，以调节撞针4相对喷嘴12之间的预压力。

本实用新型的工作原理为：给所述的压电陶瓷3加上电压（如200V电压）后，使其伸长一定长度（如30um）；压电陶瓷3抵顶位移放大机构2的终端支臂22，将压电陶瓷3的伸长位移量放大（放大倍数根据位移放大机构的放大倍数而定），如果放大倍数为10倍，那么就使所述的撞针4获得300um的位移，从而使所述的喷嘴12开启。反之，压电陶瓷3断电，预压弹簧5向下压终端支臂22，使撞针4复位，关闭喷嘴12。当撞针4下压时，其与喷嘴12形成密封而使液体无法喷射；通过输入电压的频率（如200HZ），使压电陶瓷3输出位移，控制喷嘴12非常短的开启与闭合，当撞针4被提起300um时，高压液体从喷嘴12处喷射而出，当撞针4迅速复位后，喷嘴12关闭，使喷射出的微量液体形成液滴。

所述的位移放大机构2通过设定压电陶瓷3与终端支臂22的位置，可以方便的调节其放大倍数。为了减少终端支臂22的长度，还可以通过增加中间支臂及柔性铰链的数量来调节放大倍数。同时配合图5所示，本实施例所述的位移放大机构2还包括一横向中间支臂24及一纵向中间支臂25，该横向中间支臂24的一端通过柔性铰链23与所述主体21相连，其另一端通过柔性铰链23与所述的纵向中间支臂25下端相连，该纵向中间支臂25的上端则通过柔性铰链23与所述的终端支臂22相连，所述的压电陶瓷3抵顶在所述横向中间支臂24的中段。该位移放大机构2的等效图如图6所示，当a=10，b=20，c=45，d=15时，计算所得的放大比为A=（1+b/a）（1+c/d）=12，考虑到材料变形，放大比约为10倍。这样，通过改变a、b、c、d的长度，即可以方便对放大机构的放大倍数进行调节。也可以通过设计中间支臂及柔性铰链的数量与位置，来设计放大倍数。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims

1.一种压电式微喷装置，其特征在于：包括阀体、位移放大机构、压电陶瓷、撞针、预压弹簧及固定架；该阀体内设有液体流道及喷嘴；该位移放大机构固定在阀体上，其包括主体及一个终端支臂，该终端支臂的一端通过柔性铰链与主体相连；该压电陶瓷直接或间接连动该终端支臂；该撞针一端固定在所述终端支臂的另一端，其密封穿过所述的阀体，另一端设有密封件密封在阀体的喷嘴上；该预压弹簧通过所述固定架预压在所述终端支臂上，该固定架固定在所述位移放大机构或者阀体上。

2.根据权利要求1所述的一种压电式微喷装置，其特征在于：所述的位移放大机构进一步包括一个或一个以上的中间支臂，各中间支臂、终端支臂及主体之间依序通过柔性铰链相连接；且所述的压电陶瓷抵顶在其中一个中间支臂上。

3.根据权利要求1所述的一种压电式微喷装置，其特征在于：所述的位移放大机构还包括一横向中间支臂及一纵向中间支臂，该横向中间支臂的一端通过柔性铰链与所述主体相连，其另一端通过柔性铰链与所述的纵向中间支臂下端相连，该纵向中间支臂的上端则通过柔性铰链与所述的终端支臂相连，所述的压电陶瓷抵顶在所述横向中间支臂的中段。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种压电式微喷装置，其特征在于：进一步包括一固定在所述固定架上的用以调节所述预压弹簧的预紧力的调节螺钉。