一种具有截止阀的压电振子的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有截止阀的压电振子，包括：压电陶瓷、弹性基板和弹性表层，其特点在于还包括至少一个弹性阀开口，压电陶瓷与弹性基板粘接，二者相对应位置布置有至少一个振子通孔，且整个外表面布置有弹性表层，弹性表层与振子通孔对应位置的一侧布置有阀口凸台，另一侧布置有阀口沉孔，在阀口凸台一侧布置有弹性阀开口，压电振子在交变电压的作用下发生往复弯曲振动，弹性阀开口在惯性力和两侧压差的作用下开启或关闭，在具有结构简单，精度容易保证，便于规模化生产等优点的同时，可以提高闭合状态下阀的截止性，并增加开启状态下阀的开度减小工作流阻。
【专利说明】—种具有截止阀的压电振子
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于流体输送领域，具体涉及一种具有截止阀的压电振子。
【背景技术】
[0002]压电振子是一种由压电材料构成的致动器件，在交变电压作用下可发生往复的弯曲变形。采用压电振子形成的容积泵称为压电泵，具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化、便于数字化控制且寿命成等优点，在仪器仪表、检测设备及机械电子领域有广泛的应用前景。压电隔膜泵根据阀构成的不同一般分为两类，即有阀压电隔膜泵和无阀压电隔膜泵，有阀压电隔膜泵的性能远高于无阀压电隔膜泵，因此在传统应用领域更具优势。目前的有阀压电泵中的单向阀一般安装在泵体或泵腔位置，在压电泵微小型化的过程中，阀的装配成为制约压电泵发展的瓶颈问题。
【发明内容】
[0003]为了解决目前压电泵单向阀尺寸减小带来的装配困难及压电泵效率降低的问题，提出了一种具有截止阀的压电振子，该压电振子上布置有单向阀，且所述单向阀无需装配过程，同时压电振子的运动更有利于阀的开启与关闭，该压电振子便于与设备集成直接形成泵送能力，与传统压电振子驱动式的压电泵相比具有集成化程度高、体积紧凑的优点。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]本发明一种具有截止阀的压电振子，包括压电陶瓷、弹性基板和弹性表层，其特点在于还包括至少一个弹阀开口，其中:
[0006]压电陶瓷为薄片形结构，粘接在弹性基板上，所述压电陶瓷可以是一片粘接在基板的一侧，也可以是多片陶瓷粘接在基板的两侧，所述压电陶瓷薄片和弹性基板上布置有至少一组对应的振子通孔；弹性表层材料包裹在粘接后的压电陶瓷和弹性基板结构外部，形成第一侧振子弹性表面和第二侧振子弹性表面，在第一侧振子弹性表面上每个与振子通孔的对应位置，布置一凸台结构，称为阀口凸台，在第二侧振子弹性表面上与振子通孔对应位置，布置一沉孔结构，称为阀口沉孔，所述阀口沉孔的直径小于振子通孔的直径，阀口沉孔底面位于阀口凸台顶面和第一侧振子弹性表面之间；弹性阀开口布置于阀口沉孔底面与第一侧振子弹性表面之间，所述弹性阀开口将第一侧振子弹性表面一侧区域和阀口沉孔区域连通，弹性阀开口所在平面与阀口凸台顶面形成一悬臂梁结构，当压电振子发生弯曲变形时所述悬臂梁结构在压电振子和两端压力差的共同作用下发生弯曲变形或回复变形，形成弹性阀开口打开或关闭。
[0007]工作时，压电振子在交变电压的作用下发生往复弯曲变形，当发生中心指向第一侧振子弹性表面的变形时，悬臂梁结构受到的惯性力指向关闭弹性阀口的方向，第一侧振子弹性表面一侧的腔体压力增加，第二侧振子弹性表面一侧的腔体压力减小，悬臂梁受到两侧压力的方向都指向关闭弹性阀口方向，阀口关闭后具有优于传统布置方式时单向阀的截止性能；当发生中心指向第二侧振子弹性表面的变形时，悬臂梁结构受到的惯性力指向开启弹性阀口的方向，第一侧振子弹性表面一侧的腔体压力减小，第二侧振子弹性表面一侧的腔体压力增加，悬臂梁受到两侧压力的方向都指向开启弹性阀口方向，由于受到共同力的作用，弹性阀口的开度和开启速度都优于传统方式布置的阀。且本专利中单向阀的形成无需装配过程，有助于解决压电泵为小型化中遇到的单向阀精度难以保证的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明一种具有截止阀的压电振子的示意图。
[0009]图2是本发明一种具体实施方案的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]参照图1和图2，本发明的具有截止阀的压电振子包括压电陶瓷1、弹性基板2和弹性表层3，其特点在于还包括一个弹性阀开口 4，其中:
[0011]压电陶瓷I为薄片形结构，粘接在弹性基板2上，在弹性基板2 —侧粘贴有第一压电陶瓷11，另一侧粘贴有第二压电陶瓷12，且第一压电陶瓷11和第二压电陶瓷12的极化方向相反，形成压电双晶片结构；所述压电陶瓷11的中心布置有第一压电陶瓷中孔111，压电陶瓷12的中心布置有第二压电陶瓷中孔121，在弹性基板2中心布置有弹性基板中孔21，所述三个中孔的中心重合，所述第一压电陶瓷中孔111与第二压电陶瓷中孔121直径相同且不小于弹性基板中孔21的直径，所述三个中孔形成振子通孔5 ;整个粘接后的压电双晶片结构外表面布置有弹性表层3，形成第一侧振子弹性表面301和第二侧振子弹性表面302，在所述第一侧振子弹性表面301中心与振子通孔5对应位置布置一阀口凸台31，所述阀口凸台31的径向尺寸大于振子通孔5的径向尺寸，在所述第二侧振子弹性表面302中心与振子通孔5对应位置布置一阀口沉孔32，所述阀口沉孔32的径向尺寸小于弹性基板中孔21的径向尺寸，阀口沉孔32的底面位于阀口凸台31顶面33与第一侧振子弹性表面301之间；弹性阀开口 4布置于阀口沉孔32底面与第一侧振子弹性表面301之间。
【权利要求】
1.一种具有截止阀的压电振子，包括:压电陶瓷、弹性基板和弹性表层，其特点在于还包括至少一个弹性阀开口，其中: 压电陶瓷为薄片形结构，粘接在弹性基板上；所述压电陶瓷布置有至少一个压电陶瓷孔，所述弹性基板与压电陶瓷对应位置有弹性基板孔，所述压电陶瓷孔直径不小于弹性基板孔直径二者形成振子通孔；整个压电陶瓷与弹性基板粘接后的外表面布置有弹性表层，形成第一侧振子弹性表面和第二侧振子弹性表面，在所述第一侧振子弹性表面与振子通孔对应位置布置阀口凸台，所述阀口凸台的径向尺寸大于振子通孔的径向尺寸，在所述第二侧振子弹性表面与振子通孔对应位置布置阀口沉孔，所述阀口沉孔的径向尺寸小于弹性基板孔的径向尺寸，阀口沉孔的底面位于阀口凸台顶面与第一侧振子弹性表面之间；弹性阀开口布置于阀口沉孔底面与第一侧振子弹性表面之间。
2.根据权利要求1所述的具有截止阀的压电振子，其特征在于:所述振子通孔及与其对应布置的弹性阀开口可以是一个，也可以是多个。
3.根据权利要求1所述的具有截止阀的压电振子，其特征在于:所述每个阀口凸台上可布置一个弹性阀开口，也可布置多个弹性阀开口。
4.根据权利要求1所述的具有截止阀的压电振子，其特征在于:所述压电陶瓷与弹性基板的布置方式可以采用一片压电陶瓷与弹性基板粘接构成的单晶片结构，可以采用两片压电陶瓷与弹性基板粘接构成的双晶片结构，也可以采用多片压电陶瓷与多片基板形成的复合型晶片结构。
【文档编号】H03H9/19GK104009728SQ201410268014
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】吴越, 董景石, 杨志刚, 李新波, 杨阳, 刘维帅 申请人:吉林大学