基于二次谐振的压电泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精密机械中流体栗技术领域，具体涉及一种压电陶瓷栗。
【背景技术】
[0002]传统的有阀式压电陶瓷容积栗，(如中国专利CN100392245C、CN102192135B、CN101589233B)利用压电金属层合结构的周期性弯曲变形，改变栗腔体积，从而引起栗腔压力变化，在进出口单向阀的配合开闭下实现液体的定向流动。其压电陶瓷层合结构的谐振频率一般在几百赫兹以上才能较好的发挥压电陶瓷材料的性能。但是传统的单向阀动态响应特性较差，和压电层合结构配合工作时存在严重的滞后性，导致有阀式压电容积栗的最佳工作频率一般都在200Hz以下，故其效率没有得到充分发挥。相比于被动式单向阀，虽然使用压电驱动式主动阀，如压电叠堆式或压电晶片式主动阀(如中国专利CN201057136Y)，对提高压电栗的工作频率有利，在一定程度上减小了阀的滞后性，但其存在阀口开启位移较小或输出力较小而导致流量下降的问题，高频条件下栗振子与阀振子不易同步，且需要的阀控制系统复杂，不易于集成化设计。减小阀的尺寸有利于其谐振频率的提高，因此利用MEMS技术制作的单向微阀具有优良的高频特性(如美国专利US20090214358A1)，但MEMS制作工艺复杂，成本较高，不利于推广。
[0003]再者，压电陶瓷层合结构由于阀的滞后性无法工作在共振频率下，其形变量较小，导致单次抽取液流量较小。而单向阀不可能完全理想化，单向阀处或多或少会存在液流损失，最终导致栗的抽液效率下降。在液流中含有气泡或杂质的情况下，单次抽液量小较易导致单向阀堵塞，无法正常抽取液体。
[0004]因此，单向阀的低频特性和压电元件的高频特性之间的矛盾以及增加单次抽液量成为有阀式压电陶瓷容积栗需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本发明还有一个目的是提出一种基于二次谐振原理的新型压电陶瓷栗，将采用频率转换的方式解决有阀压电容积栗中压电元件的高频特性和阀的低频特性不兼容的问题，具有高频驱动和单次抽液量大的特点。且具有可循环利用的驱动结构与可替换的栗腔体，可降低成本，防止液体交叉污染。
[0007]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于二次谐振的压电栗，其包括:
[0008]底座，由两半空腔螺接形成一顶端开口的容置空腔；
[0009]第一振动体，容纳于所述容置空腔内，且所述第一振动体底端夹持于所述底座内，所述第一振动体为一振动管，所述振动管底端外壁贴设有压电元件；
[0010]第二振动体，为一套接于所述振动管顶端的振动环，所述第二振动体与所述振动管接触面均为光滑面；以及，
[0011]栗腔，螺接于所述底座顶端，所述栗腔包括铺设于所述第二振动体顶端的弹性薄膜，以及压合于所述弹性薄膜上方且依次层合螺接的:中心设有空腔的栗腔板、设有进口单向阀及出口单向阀的阀板及设有与所述进口单向阀及出口单向阀对应通孔的进出流口板，所述空腔、所述进口单向阀、所述出口单向阀及所述通孔均贯通连接；
[0012]其中，受驱动电压作用，所述压电元件带动所述振动管顶端做摆头运动，所述第二振动体沿所述振动管向下运动带动所述弹性薄膜凸起，所述栗腔内形成负压，待抽液体由进口单向阀流入；驱动电压反相作用，迫使所述压电元件快速停止震动，所述振动管恢复原位，所述弹性薄膜恢复平铺状，待抽液体由出口单向阀压出。
[0013]所述第二振动体套接于振动管的自由端，第二振动体的内径稍大于振动管的外径。第二振动体的底部端面稍低于振动管的顶部端面。第二振动体与振动管的接触部分保证光滑。
[0014]优选的是，其中，所述振动管底端外壁贴设的压电元件为一个贴设于所述振动管底端外壁的压电元件，或为两个相对地贴设于所述振动管底端外壁的压电元件，或为四个互成90°位置贴设于所述振动管底端外壁的压电元件。
[0015]优选的是，其中，所述压电元件为压电陶瓷片或为沉积于所述振动管外壁的压电薄膜。
[0016]优选的是，其中，所述压电元件与所述振动管采用环氧树脂胶或导电银胶相粘结，或所述压电元件采用压电陶瓷烧结工艺固结在振动管外壁上。
[0017]优选的是，其中，所述振动管为金属管或金属棒。
[0018]优选的是，其中，所述振动管外壁贴设压电片，形成频率跟踪驱动电路。
[0019]优选的是，其中，所述弹性薄膜采用橡胶或乳胶材料。
[0020]优选的是，其中，所述弹性薄膜与所述第二振动体间设耦合器，通过所述耦合器将所述薄膜与所述第二振动体连接。可增加耦合器用于连接第二振动体与薄膜。耦合器可采用z轴向刚度较大且在χ-y平面内柔性较好的弹簧或者其他连接件。
[0021]优选的是，其中，所述栗腔板、阀板及进出流口板采用有机玻璃、塑料或者金属材料。
[0022]优选的是，其中，可在所述栗腔板、阀板和进出流口板之间添加密封垫或者密封圈防止液体泄漏。
[0023]本发明至少包括以下有益效果:本发明解决了有阀压电容积栗中压电元件较好的高频特性和单向阀只能工作在低频的问题；单次液体抽取量大，降低了对单向阀和待抽液体理想度的要求；栗腔为可替换部件，驱动器为可循环利用部件，降低成本的同时可避免液体的交叉污染。在栗腔部位涂上耐腐蚀材料可以抽取腐蚀性液体。可用在医疗制药、航空航天等领域。
[0024]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述的基于二次谐振的压电栗的爆炸图；
[0026]图2为本发明一实施例所述的基于二次谐振的压电栗的爆炸结构示意图；
[0027]图3为本发明所述的基于二次谐振的压电栗的组装结构图；
[0028]图4为本发明所述的基于二次谐振的压电栗进液状态示意图；
[0029]图5为本发明所述的基于二次谐振的压电栗出液状态示意图；
[0030]图6为本发明一实施方式所述的压电栗采用四个压电片时压电元件与振动管连接的位置图；
[0031]图7为本发明一实施方式所述的压电栗可采用的耦合器结构示意图；
[0032]图中标号说明:1-第一振动体；2_第二振动体；3-栗腔；4-底座；10_螺钉；12_进出流口板；14_阀板；15_单向阀；16_栗腔板；18_薄膜；20_耦合器；24_振动管；26_传感压电片；28_压电片；30_底座。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0034]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0035]如图1所示，一种基于二次谐振的压电陶瓷栗，包括第一振动体1，第二振动体