单腔轴流式有阀压电泵及驱动方法与流程

本发明涉及领域流体机械领域，尤其涉及一种单腔轴流式有阀压电泵及驱动方法。

背景技术：

有阀压电泵是利用压电振子在交变电压作用下产生往复振动，泵腔容积的变化在被动截止阀两侧形成不断变化的压差，驱动流体从泵的进口阀处流入，出口阀处流出。在相同条件下增大阀的开启程度和减小流体在腔体内流动的能量损失会增加压电泵的净输出流量。

现有单腔压电泵受压电振子驱动能力限制，输送液体时自吸性能差，对腔内气泡的排出能力不强，残存气泡影响泵的稳定输出。在结构设计上，当前单腔压电泵的进出口阀一般均位于圆柱体泵腔内，在位置上以圆柱体泵腔轴线为对称轴对称分布，这使得阀的位置不处在泵腔内压强差的最大处，限制了阀的最大开启程度，影响了泵的输出能力。

技术实现要素：

1、本发明的目的

本发明解决的技术问题就是通过设计改变阀在泵腔内的位置以增大作用在阀两侧的压差，同时改变进出口流体的流进流出方向减小流动过程中能量损失，从而增加压电泵的输出流量。

2、本发明所采用的技术方案

本发明公开了一种单腔轴流式有阀压电泵，由上至下依此设置的固定压电振子的上盖、中间体、密封作用的下盖；中间体设有圆柱形腔体结构和被动截止阀；

泵腔位于中间体内，圆形压电振子位于圆柱形腔体内，其下部的与进口接头连接的进口阀位于圆柱形腔体的中心轴线上，使得进口管的轴线与压电振子垂直，形成轴向进流方式；

出口接头安装在上盖上，通过出口连接通道连接与泵腔连接，出口管方向与阀开启方向一致。

更进一步，还包括多级密封圈，分别设在进出口处以及通道连接处，保持密封。

更进一步，通过螺栓固定上盖。

一种单腔轴流式有阀压电泵驱动方法，交变电压作用在压电振子上工作的一个周期内，当圆形压电振子向上振动时，泵腔容积变大，作用在进口阀的外部环境压力大于泵腔内部压力，进口阀逐渐打开，流体通过进口进入泵腔；

当压电振子向下振动时，泵腔容积变小，作用在进口阀的外部环境压力小于泵腔内部压力，出口阀逐渐关闭，同时作用在出口阀的外部环境压力小于泵腔内部压力，出口阀逐渐打开，流体通过出口流出；

采用圆形压电振子，泵腔体容积变化的截面可近似的看作抛物面，在同一时刻，处于泵腔中心处腔体容积变化量最大，然后向四周固定边缘处逐渐变小，因此腔体内的瞬时压强变化呈现梯度分布，为中心处最大，向四周固定边缘处逐渐变小；将进口阀安置在泵腔中心处，使得阀两侧的压差为瞬时最大值；同时将出口阀安置在泵腔外，通过出口连接通道与泵腔相连。

3、本发明所采用的有益效果

(1)本发明将进口阀安装在圆柱体泵腔的中心位置，即腔内压差变化最大处，增大阀的开启程度，增加出流能力，同时将出口阀安装在圆柱体泵腔外，有利于输送液体时气泡的排出。将进出口管的轴线与压电振子表面垂直，保证流体的流动方向与振子振动方向一致，减少流动过程中的能量损耗，提高流量输出。

(2)本发明加大了作用在进口阀两侧的压差，增加了阀的开启程度。

(3)本发明输送流体从轴向流入和流出，减少流体流动过程中能量损耗，增加输出流量。

附图说明

图1为压电泵结构装配图；

图2为单腔轴流式压电泵外观图；

图3为中间体正反面视图；

图4为上盖与下盖正反面视图。

1-紧固螺栓2-上盖3-泵腔4-进口阀5-圆形压电振子6-密封圈一7-出口接头8-密封圈二9-下盖10-密封圈三11-进口接头12-出口连接通道13-出口阀14-中间体15-密封圈四。

具体实施方式

下面结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实例作进一步地详细描述。

实施例

本发明公开了一种单腔体轴流式有阀压电泵。泵体结构主要由三部分构成，即固定压电振子的上盖、带有腔体结构和被动截止阀的中间体和起压紧和密封作用的下盖。

如图1-4所示，交变电压作用在压电振子上工作的一个周期内，当圆形压电振子5向上振动时，泵腔3容积变大，作用在进口阀4的外部环境压力大于泵腔内部压力，进口阀逐渐打开，流体通过进口11进入泵腔。当压电振子向下振动时，泵腔容积变小，作用在进口阀的外部环境压力小于泵腔内部压力，出口阀逐渐关闭，同时作用在出口阀13的外部环境压力小于泵腔内部压力，出口阀逐渐打开，流体通过出口7流出。由于采用圆形压电振子，泵腔体容积变化的截面可近似的看作抛物面，在同一时刻，处于泵腔中心处腔体容积变化量最大，然后向四周固定边缘处逐渐变小，因此腔体内的瞬时压强变化呈现梯度分布，为中心处最大，向四周固定边缘处逐渐变小。将进口阀安置在泵腔中心处，可保证作用在阀两侧的压差为瞬时最大值。同时将出口阀安置在泵腔外，通过出口连接通道12与泵腔相连，可避免在狭小泵腔内进出口流体相互干扰，影响流体的净输出流量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种单腔轴流式有阀压电泵及驱动方法，由上至下依此设置的固定压电振子的上盖、中间体、密封作用的下盖；中间体设有圆柱形腔体结构和被动截止阀；泵腔位于中间体内，圆形压电振子位于圆柱形腔体内，其下部的与进口接头连接的进口阀位于圆柱形腔体的中心轴线上，使得进口管的轴线与压电振子垂直，形成轴向进流方式；出口接头安装在上盖上，通过出口连接通道连接与泵腔连接，出口管方向与阀开启方向一致。本发明将进口阀安装在圆柱体泵腔的中心位置，即腔内压差变化最大处，增大阀的开启程度，增加出流能力；将出口阀安装在圆柱体泵腔外，有利于输送液体时气泡的排出，将进出口管的轴线与压电振子表面垂直，减少流动过程中的能量损耗。

技术研发人员：孙晓锋;武之炜;黄成;陈永将
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：2019.07.19
技术公布日：2019.11.12