用于调节盘泵空腔的共振频率的系统和方法
【专利说明】用于调节盘累空腔的共振频率的系统和方法 相关申请 本发明根据3抓SC § 119(e)要求美国临时专利申请序列号61/668, 100的权益，该 专利申请于2012年7月5日提交、标题为"用于调节盘粟空腔的共振频率的系统W及方 法，，（SYSTEMS AND MET册DS FOR REGULATING T肥 RESONANT FREQ肥NCY OF A DISC PUMP CAVITY)、且出于所有目的将其通过引用结合在此。 1.发明领域
[0001] 本发明的展示性实施例总体上涉及用于粟送流体的盘粟、并且更具体地涉及W下 一种盘粟，在该盘粟中粟送空腔是由一个内部侧壁和多个相对的端壁形成的。本发明的展 示性实施例更具体地涉及一种带有的空腔具有可变共振频率的盘粟。 2.相关技术说明
[0002] 密闭空腔中高幅压力振荡的产生已经在热声学和盘粟型压缩机领域中受到大量 关注。非线性声学方面的新近发展已经允许产生具有比先前认为可能的振幅更高的振幅的 压力波。
[0003] 使用声共振来实现从所限定的入口和出口进行流体粟送是已知的。该可W使用在 一端具有一个声学驱动器的一个圆柱形空腔来实现，该声学驱动器驱动一个声学驻波。在 该种圆柱形空腔中，声压波具有有限振幅。变化截面的空腔（如锥形、角锥形、W及球形） 已被用于实现高幅压力振荡，由此显著提高粟送效果。在该类高幅波中，伴随能量耗散的非 线性机制已被抑制。然而，高幅的声共振直到最近仍未被用于其中的径向压力振荡被激发 的盘形空腔内。作为W0 2006/111775公开的国际专利申请号PCT/GB 2006/001487披露了 一种盘粟，该盘粟具有一个纵横比（即空腔的半径与空腔的高度的比率）高的一个大体上 盘形的空腔。
[0004] 该种盘粟具有一个大体上圆柱形的空腔，该空腔包括在每一端由端壁封闭的一个 侧壁。该盘粟还包括一个致动器，该致动器驱动该些端壁中的任一者W便沿大体上垂直于 被驱动端壁的表面的一个方向振荡。被驱动端壁的运动的空间特征被描述为与空腔内的流 体压力振荡的空间特征相匹配，该是一种在此被描述为模式匹配的状态。当该盘粟是模式 匹配的时，致动器对空腔中的流体所做的功在被驱动端壁表面上有利地增加，由此增强该 空腔中压力振荡的振幅并且传递高的盘粟效率。模式匹配的盘粟的效率取决于被驱动端壁 与侧壁之间的界面。希望通过W下方式来维持该种盘粟的效率；建构该界面W使得它不减 小或抑制被驱动端壁的运动，由此减缓空腔内流体压力振荡的振幅方面的任何减小。
[0005] 上述盘粟的致动器引起被驱动端壁的沿大体上垂直于该端壁或大体上平行于圆 柱形空腔的纵向轴线的一个方向的一种振荡运动（"位移振荡")，在下文中被称为在该空腔 内被驱动端壁的"轴向振荡"。该被驱动端壁的轴向振荡在空腔内产生流体的大体上成比例 的"压力振荡"，从而产生接近如国际专利申请号PCT/GB 2006/001487中所描述的第一类 贝塞耳函数炬essel化nction)的一种径向压力分布，该申请通过引用结合在此，该些振荡 在下文中被称为该空腔内流体压力的"径向振荡"。被驱动端壁的位于致动器与侧壁之间的 一部分提供了与盘粟的侧壁的一个界面，该界面减小了位移振荡的阻尼，w减缓空腔内的 压力振荡的任何减小。被驱动端壁的位于致动器与侧壁之间的该部分在下文中被称为"隔 离物"并且在美国专利申请号12/477, 594中进行了更确切地描述，该专利申请通过引用结 合在此。隔离物的展示性实施例与被驱动端壁的外围部分操作性相关联，从而降低位移振 荡的阻尼。
[0006] 该类盘粟还要求用于控制穿过该盘粟的流体流动的一个或多个阀、W及更确切地 说能够W高频率操作的阀。常规的阀典型地针对多种应用W小于500化的低频率操作。例 女口，许多常规压缩机典型地W 50化或60化操作。本领域中已知的线性共振压缩机在150Hz 与350化之间操作。然而，许多便携式电子装置（包括医疗装置）需要用于传递正压或提 供真空的盘粟，该些盘粟相对较小，并且有利的是该类盘粟在操作中是听不见的，W便提供 分立的操作。为了实现该些目标，该类盘粟必须W极高频率操作，从而需要能够在约20曲Z 和更高频率下操作的阀。为了 W该些高频率操作，该阀必须对可W被校正W产生穿过该盘 粟的流体净流动的高频振荡压力作出响应。
[0007] 该种阀在国际专利申请号PCT/GB 2009/050614中更确切地进行了描述，该申请 通过引用结合在此。阀可W被布置在第一孔口或第二孔口或该两个孔口中，W用于控制穿 过盘粟的流体的流动。每个阀都包括一个第一板，该第一板具有总体上垂直延伸穿过其中 的多个孔口； W及一个第二板，该第二板也具有总体上垂直延伸穿过其中的多个孔口，其中 该第二板的孔口大体上偏离该第一板的孔口。该阀进一步包括布置在该第一板和该第二板 之间的一个侧壁，其中该侧壁围绕该第一板和该第二板的周界是闭合的，W形成在该第一 板与该第二板之间、与该第一板和该第二板的孔口处于流体连通的一个空腔。该阀进一步 包括布置于该第一板与第二板之间并且在其之间可移动的一个瓣，其中该瓣具有大体上偏 离该第一板的孔口并且与该第二板的孔口大体上对准的多个孔口。该个瓣响应于跨过该阀 的流体差压的方向的变化而在该第一板与该第二板之间被促动。 概述
[0008] 根据一个展示性实施例，一种盘粟系统包括具有大体上圆柱形形状的一个粟体， 该粟体限定用于容纳一种流体的一个空腔。该空腔是由在两端吧被一个第一端壁和一个被 驱动端壁封闭的一个内部侧壁形成的，该被驱动端壁具有一个中也部分和一个从该中也部 分径向向外延伸的外围部分。该盘粟系统包括一个致动器，该致动器与该被驱动端壁的中 也部分操作性相关联W引起该被驱动端壁W频率（f)的振荡运动，从而产生该被驱动端壁 沿大体上垂直于其的一个方向的位移振荡。该个频率（f)大致等于该致动器的基本弯曲模 式。该盘粟系统还包括：具有一个输出的一个驱动电路，该输出被电联接至该致动器上W便 向该致动器W频率（f)提供驱动信号；W及一个隔离物，该隔离物与该被驱动端壁的外围 部分操作性地相关联，W便降低位移振荡的阻尼。一个第一孔口被布置在该些端壁中的任 一者中不同于环状波节处的一个位置处并且延伸穿过该粟体。类似地，一个第二孔口被布 置在该粟体中不同于该第一孔口的位置的任何位置处并且延伸穿过该粟体。一个阀被布置 在该第一孔口和该第二孔口中的至少一者中，并且位移振荡产生了在粟体的空腔内的流体 的相应压力振荡，从而引起流体流动穿过该第一孔口和该第二孔口。
[0009] 根据另一个展示性实施例，披露了用于补偿盘粟空腔因温度变化而发生的共振频 率变化的内部侧壁。该内部侧壁包括一个圆形线圈，该圆形线圈被配置成响应于温度升高 而膨胀并且响应于温度降低而收缩。
[0010] 根据另一个展示性实施例，一种用于改变盘粟空腔的空腔共振频率（f。）的方法包 括提供一个包括圆形线圈的内部侧壁。该圆形线圈限定了该空腔的直径并且具有一个内直 径，该内直径响应于温度的升高而增大并且响应于温度的降低而减小。该方法包括将该圆 形线圈的一端联接至该盘粟的空腔的一个端壁上。该内直径的增大速率和该内直径的减小 速率影响了等于该盘粟致动器的共振频率的温度相关变化的速率的空腔共振频率（f。）的 变化。
[0011] 通过参考W下附图和详细说明，该些展示性实施例的其他特征和优点将变得清 楚。 附图简要说明
[0012] 图1A是具有内部侧壁的盘粟的截面视图；
[001引图1B是沿着线1B-1B截取的图1A的盘粟的截面顶视图；
[0014] 图1C是图1A和1B中示出的内部侧壁的详细截面视图；
[0015] 图1D是该盘粟体与内部侧壁之间的联接部的详细截面视图；
[0016] 图1E是该内部侧壁的被定位在该粟的与图1D所示的联接部相反那侧处的一部分 的详细截面视图；
[0017] 图2A是具有直径增大的内部侧壁的盘粟的截面视图；
[0018] 图2B是沿着线2B-2B截取的图2A的盘粟的截面顶视图，示出了该内部侧壁的增 大的直径；
[0019] 图3A示出了针对盘粟致动器的基本弯曲模式的轴向位移振荡的曲线图；
[0020] 图3B示出了响应于图3A中所示的弯曲模式的、盘粟空腔内