[实用新型]压电振子主动阀式压电泵

说明书

技术领域

本实用新型属于微机电流体领域，涉及到压电泵泵阀机械结构及控制方式的改变。

背景技术

二十世纪七十年代末国外就已经开展了压电泵的研究工作。1978年日本学者樽崎哲二提出的压电泵，其主要部件为一个可双向弯曲的压电振子与一对机械式单向阀，工作时可以实现对流体的连续定向输送。单向阀可防止流体倒流，可以使压电泵获得较高的输出压力和流量。但是由于压电泵中的压电振子工作时引起泵腔体积的变化量有限，这就需要通过提高压电振子的振动频率来提高泵输出流量。可是压电泵的工作频率受单向阀运动元件惯性的限制，响应频率一般较低，泵的输出能力受到限制。为了提高压电泵的输出能力，无阀压电泵的研究工作得到重视。不过无阀压电泵由于没有单向阀，和有阀式压电泵相比，泵的工作频率可以提高，但是因为没有单向阀，泵工作时的流体回流现象比较严重，泵的工作压力和截止性下降。因此为了进一步提高压电泵的工作性能，单向阀压电泵的研究工作又得到重视，目前已经有压电阀、热激励阀、静电激励阀、磁激励阀、记忆合金阀、电磁/静电激励阀等多种原理的阀结构研究，不同的阀结构在微流体驱动中根据各自的特点在特定场合中得到应用，但是这些阀主要还是以被动阀的形式进行工作。

由于压电泵在高频工作时被动阀的开启和关闭滞后于压电振子的运动现象并没有得到很好的解决，故又提出了主动控制阀的构想。目前，对于主动阀压电泵的研究，国外已经取得了一定的进展，主要应用在医疗液体输送系统方面，而国内还未见有相关报道。

发明内容

本实用新型提供一种压电振子式主动阀压电泵，以解决泵阀滞后性的问题。本实用新型采取的技术方案是：泵体上有进水口10、出水口11分别与泵腔连通，上压盖4、泵体5和下压盖6固定连接，进口阀驱动压电振子1边缘通过柔性材质的密封圈7与泵体连接，出口阀驱动压电振子2边缘通过柔性材质的密封圈7’与泵体连接，阀口柔性圈9固定在阀口周围，泵腔驱动压电振子3边缘通过柔性材质的密封圈8与泵体固定连接。

本实用新型另一种技术方案是：在上述方案基础上，在上压盖4和泵体5之间增加阀体13和阀膜12，两者分别与阀体固定连接；阀膜12、压电振子1共同构成进口阀，阀膜12、压电振子2共同构成出口阀，阀膜12由压电振子1、2通过液压放大驱动

本实用新型中使用了三个压电振子，其中两个作为进、出口阀或进、出口阀的驱动元件，通过施加在压电振子上的交变信号来实现阀的开启与关闭；另外一个压电振子作为压电泵的驱动元件，通过压电振子的变形实现泵腔容积的变化。阀口周围安置了柔性圈，该柔性圈的材质为橡胶或其它柔性材料。各压电振子均采用柔性支撑，即在压电振子的边缘均装有柔性材质的密封圈。

在控制方式上，进、出口阀驱动振子和泵腔驱动振子上均施加交变电压信号，且进口阀驱动振子与泵腔驱动振子的驱动电压相位相差90°，出口阀驱动振子与进口阀驱动振子的驱动电压相位相差180°。

本实用新型具备以下优点：采用了压电振子作为泵阀的驱动元件，通过施加交变信号就可以实现阀的开启和关闭，使得控制方式简化，同时通过调整控制信号的相位，即可实现对泵送方向的改变。由于压电振子具有响应快速的优点，使得泵阀能够与泵腔驱动压电振子动作保持协调一致，减少了泵阀的滞后性，从而使压电泵的输出性能得到了提高。此外，压电振子的无电磁干扰特性使压电泵的应用场合也得到了扩展。

增加阀体和阀膜的压电泵除具有上述优点外，还具有以下优点：通过放大机构将压电振子的变形放大，使得进、出口阀的开度变大，增加了阀口的通流能力。所使用的液压放大机构采用膜式结构，有效的解决了通常液压放大机构密封困难、密封效果差、成本高的缺点。

附图说明

图1是本实用新型的结构图；

图2是本实用新型所用的驱动信号波形图；

图3是本实用新型增加阀体和阀膜的压电泵结构图；

图4(a)是本实用新型的工作示意图，此时泵腔体积增加，泵腔内压力降低；

图4(b)是本实用新型的工作示意图；此时泵腔体积减少，泵腔内压力增高；

图5(a)是本实用新型有阀体和阀膜的工作示意图。此时泵腔体积增加，泵腔内压力降低；

图5(b)是本实用新型增加阀体和阀膜的工作示意图。此时泵腔体积减少，泵腔内压力增高。

具体实施方式

实施例1