一种阀片、阀、微型压电泵及流体输送装置的制作方法

本发明涉及流体控制领域，具体涉及一种阀片、阀、微型压电泵及流体输送装置。

背景技术：

随着压电泵的日渐微型化，压电泵已经频繁出现在药品控释、化学分析等微流体控制与输送等仪器中。但微型化带来的问题是：过薄且质量很小的阀片在开启和关闭时会发生变形，主要表现为皱褶。阀片变形后，会导致进流时进流口阀片开度不足，出流时进流口阀片无法完全关闭，压电泵输出性能受到极大影响。

如公开号为cn207064211u的中国申请公开了一种微型喷水泵，并具体公开了：阀片由阀瓣和设置于阀瓣表面的圆锥台状密封凸台构成，阀片直接设置凸起，会使得阀片质量增大，阀片响应速度很低，并且该结构微型化之后，泵基本无输出性能。

又如公开号为cn109882381a的中国申请公开了一种双振子驱动的自激泵，并具体公开了：碟形阀由压环、阀片和阀座粘接而成，阀片由盖片、环片以及至少三条连接盖片与环片的螺旋片构成，环片两侧分别与压环和阀座粘接，螺旋片朝向环片一侧弯曲，盖片堵在阀孔上边，阀片过薄且质量很小时，同样会面临变形产生的皱褶问题。

目前微型压电泵主要通过粘接、或者焊接的方式安装到设备或者底座上，采用粘接工艺会在泵腔内残存粘接物溶剂，采用焊接工艺容易在流道内遗留焊渣，微型压电泵不易达到医用和食品的高洁净度和禁用物要求；漏胶、焊渣也会堵塞微流道，使批量生产的合格率维持在较低水平；粘接工艺中粘接剂固化需要等待，焊接工艺中焊接路径循环需要等待，制作工艺繁杂，安装效率不高。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的阀片在开启和关闭时易发生变形的技术问题，本发明提出一种阀片、阀、微型压电泵及流体输送装置，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种阀片，包括：阀片本体，所述阀片本体上开有两个安装孔；阀体，所述阀体为两个，两个所述阀体呈中心对称地悬接在两个所述安装孔中，所述阀体可相对于其所在的所述安装孔往复运动，所述阀体包括接触区和保持区，所述保持区位于所述接触区的内周，所述保持区具有至少一个凸起，凸起对应的背面呈凹陷状。

通过设置阀片包括阀片本体，阀片本体中呈中心对称地安装有两个阀体，通过两个阀体的保持区设置凸起且凸起的背面呈凹陷状，相较于现有技术中的阀体为平面结构，本申请的阀片的质量不变，刚度增大，在开启和关闭时，不会因流体的冲击发生变形。

进一步地，所述阀体呈薄片状，所述阀体的厚度为0.3μm-1.6mm。

进一步地，所述阀体通过连接部悬接在所述安装孔内，所述连接部内周延伸出至少两个第一悬臂与所述接触区的外周相接，所述连接部的外周延伸出至少两个第二悬臂与所述安装孔连接。

进一步地，所述保持区具有一个第一凸起，所述第一凸起自所述保持区的中心点向所述保持区的边缘延伸；或者，所述保持区具有至少一个第二凸起和至少一个第三凸起，所述第二凸起和所述第三凸起的凸起方向相反。

进一步地，所述第二凸起和所述第三凸起均呈长条状，所述第二凸起和所述第三凸起沿周向交替排布；或者，所述第二凸起和所述第三凸起均呈环状，所述第二凸起和所述第三凸起沿径向交替排布。

一种阀，包括：阀片；压板，所述压板为两个，所述压板上开有大过流孔和小过流孔，两个压板反向压紧在所述阀片的上下两侧，每个所述安装孔分别与两侧的大过流孔和小过流孔连通，所述阀体的接触区与小过流孔所在压板的板面相贴，所述阀体的保持区至少部分伸入到所述小过流孔内。

进一步地，所述小过流孔的靠近所述阀片的一侧设置有预紧件，所述预紧件凸出于所在压板且贴住对应的所述阀体的接触区。

一种微型压电泵，包括：阀；基板，所述基板设置在所述阀的一侧，所述基板与所述阀之间形成泵腔；压电元件，所述压电元件设置在所述基板的远离所述阀的一侧；底座，所述底座设置在所述阀的另一侧，所述底座上设置有两个第一过流孔，所述底座上的两个第一过流孔与靠近设置的所述压板上的大过流孔和小过流孔分别连通。

一种流体输送装置，包括：微型压电泵，所述微型压电泵的底座与安装座连接；安装座，所述安装座的靠近所述底座的端面上开有分别与所述第一过流孔连通的两个第二过流孔，所述安装座内还设有分别连通两个第二过流孔和外部的流体管道。

进一步地，所述安装座和所述底座之间通过插接凸起凹槽结构插接，所述插接凸起凹槽过盈配合，插接凸起为至少两个，至少两个所述插接凸起形状相同或不完全相同，且呈非对称分布在所述安装座或所述底座上；或者，至少两个所述插接凸起形状不完全相同且呈对称分布在所述安装座或所述底座上；或者，所述安装座和所述底座之间嵌接，所述底座呈不规则状，所述安装座上开有与所述底座形状相适应的安装槽，所述底座嵌入所述安装槽并与之过盈配合。

进一步地，所述微型压电泵至少为两个，至少两个微型压电泵串联和/或并联设置。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的阀片，通过设置阀片包括阀片本体，阀片本体中呈中心对称地安装有两个阀体，通过两个阀体的保持区设置凸起且凸起的背面呈凹陷状，相较于现有技术中的阀体为平面结构，本申请的阀片的质量不变，刚度增大，在开启和关闭时，不会因流体的冲击发生变形。此外，合理设置保持区的凸起结构，可设置保持区具有一个第一凸起，或者设置凸起方向相反的第二凸起和第三凸起，第二凸起和第三凸起可周向或径向交替排布，通过上述设置可以起到增大阀片刚度、防止变形的作用；

2.本发明的阀，通过阀片配合两侧的压板，压板上开有大过流孔和小过流孔，两个压板反向安装，阀片上的两个阀体配合压板上的大小过流孔，可形成单向进流阀和单向出流阀，控制流体的单向流动；

3.本发明的微型压电泵，通过设置基板和阀之间形成泵腔，底座上开有第一过流孔，在压电元件的作用下，流体可依次经第一过流孔、一组连通的小过流孔、阀体和大过流孔进入到泵腔，泵腔内的流体在压电元件作用下，依次经另一组连通的小过流孔、阀体、大过流孔和另一个第一过流孔流出微型压电泵，可实现流体的微量、定量单向流通；

4.本发明的流体输送装置，通过设置安装座具备两个流体腔以实现流体的单向输送，通过插接凸起凹槽过盈配合实现安装座和底座之间的可拆卸连接，使流体输送装置可达到医用和食品的高洁净度和禁用物要求，实现高成品率、高效率和大规模工业化生产，快速响应非标制定；此外，通过设置插接凸起的非对称分布或者插接凸起的形状不同，来保证插接的准确性，起到装配过程中防错作用；

5.本发明的流体输送装置，可设置两个以上微型压电泵串联或并联，以满足各种不同的流体输送要求；此外，安装座可以是设备外壳，通过设备外壳上设置安装座的相关结构，可通过微型压电泵将设备内的流体输送至设备外。

附图说明

图1为本发明的实施例一的阀片的结构示意图；

图2为本发明的阀片的保持区的第一种结构示意图；

图3为阀片的保持区的另一替换结构示意图；

图4为阀片的保持区的另一替换结构示意图；

图5为本发明的阀的结构示意图；

图6为本发明的微型压电泵的结构示意图；

图7为微型压电泵的爆炸图；

图8为微型压电泵的剖面图；

图9为基板的结构示意图；

图10为本发明的流体输送装置的爆炸图；

图11为安装座的另一替换结构示意图；

图12为安装座的另一替换结构示意图；

图13为安装座的另一替换结构示意图；

图14为流体输送装置的另一替换结构爆炸图；

图15为本发明的实施例二的阀的结构示意图；

图16为本发明的实施例三的流体输送装置的结构示意图；

图17为本发明的实施例四的流体输送装置的结构示意图；

图18为本发明的实施例五的流体输送装置的结构示意图；

图中：1-阀片；11-阀片本体；111-安装孔；12-阀体；121-保持区；1211-第一凸起；1212-第二凸起；1213-第三凸起；122-接触区；13-连接部；131-第一悬臂；132-第二悬臂；2-压板；21-大过流孔；22-小过流孔；23-预紧件；3-基板；31-固定板；32-传振板；33-隔板；34-泵腔；4-压电元件；5-底座；51-第一过流孔；6-安装座；61-插接凸起；62-第二过流孔；63-流体管道；64-环形槽；65-凹槽；66-安装槽；67-中间管道；7-密封件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一

如图1-14所示，本实施例提供了一种阀片1，包括阀片本体11和阀体12，阀片本体11上开有两个安装孔111，阀体12为两个，两个阀体12呈中心对称地设置在两个安装孔111中。

具体地，安装孔111为通孔，两个安装孔111对称设置在阀片本体11上。优选地，安装孔111呈圆形。两个阀体12的结构相同，以一个阀体12为例，阀体12可划分为保持区121和接触区122，接触区122呈环状，保持区121位于接触区122的内周，保持区121上具有至少一个凸起，凸起对应的背面呈凹陷状。如图2所示，保持区121上设置有1个第一凸起1211，第一凸起1211自保持区121的中心点向边缘延伸，优选地，阀体12呈对称结构。

作为保持区121上的凸起结构的另一替换技术方案，如图3所示，保持区121上设置有至少一个第二凸起1212和至少一个第三凸起1213，第二凸起1212和第三凸起1213的形状相同但凸起方向相反，第二凸起1212和第三凸起1213沿周向交替排布。优选地，第二凸起1212和第三凸起1213均呈长条状，第二凸起1212和第三凸起1213均自保持区121的中心点沿径向延伸，第二凸起1212和第三凸起1213沿周向交替排布。

作为保持区121上的凸起结构的另一替换技术方案，如图4所示，保持区121上设置有至少一个第二凸起1212和至少一个第三凸起1213，第二凸起1212和第三凸起1213的形状相同但凸起方向相反，第二凸起1212和第三凸起1213沿径向交替排布。优选地，第二凸起1212和第三凸起1213均呈环状，相邻的第二凸起1212和第三凸起1213相接，第二凸起1212和第三凸起1213沿径向交替排布。

阀体12通过连接部13悬接在安装孔111内，连接部13呈圆环状，连接部13的内周延伸出至少两个第一悬臂131与阀体12的外周相接，连接部13的外周延伸出至少两个第二悬臂132与安装孔111连接。优选地，第一悬臂131和第二悬臂132均径向延伸且沿周向均匀分布，第一悬臂131和第二悬臂132在径向上错开设置。通过第一悬臂131和第二悬臂132的设置，可减轻阀片1的质量。本实施例中第一悬臂131和第二悬臂132均为3个。通过连接部13的设置，阀体12可相对于其所在的安装孔111做往复运动，具体地，阀体12可相对于安装孔111上下平移运动，打开或关闭流体通道，起到控制流体单向流通的目的。

优选地，阀体12呈薄片状，阀体12的厚度为0.3μm-1.6mm。当阀片1用于微型压电泵时，由于阀体与压板碰撞会损失部分能量，影响到微泵的性能。由碰撞损失的动能为：

其中：为阀体等效质量，为激励频率，为阀体动态振幅，为激励的初始相位角，为阀体响应与激励的相位角。当阀体等效质量过大时，动能损失很大，对微型阀而言，厚度超过1.6毫米，其动能损失将会带来很大的影响。当阀体厚度不足0.3微米时，阀体已经无法克服液体表面张力或液体重力，液体表面张力或液体重力会使阀体发生形变，因此，阀片厚度为0.3μm-1.6mm。

如图5所示，本实施例还提供了一种阀，包括阀片1和两个压板2，两个压板2分别压紧在阀片1的上下两侧。两个压板2的结构相同，以一个压板2的结构为例，压板2上开有大过流孔21和小过流孔22，当压板2压紧在阀片1上时，其上的大过流孔21和小过流孔22可分别与阀片1的两个安装孔111相通。优选地，当压板2压紧在阀片1上时，压板2上的大过流孔21和小过流孔22可分别与阀片1的两个安装孔111同轴。

具体地，两个压板2反向压紧在阀片1的上下两侧，即上方的压板2的大过流孔21、安装孔111和下方压板2的小过流孔22对应连通，上方的压板2的小过流孔22、安装孔111和下方压板2的大过流孔21对应连通。优选地，对应连通的大过流孔21、安装孔111和下方压板2为同轴连通。进一步优选地，阀体12的外径大于小过流孔22的孔径并小于大过流孔21的孔径。当两个压板2压紧在阀片1的两侧时，阀体12的接触区122与小过流孔22所在的压板2的板面相贴，阀体12的保持区121上的凸起的至少部分伸入到小过流孔22内。优选地，小过流孔22的孔径等于伸入到小过流孔22内的凸起的最大外径。

如图6-9所示，本实施例还提供了一种微型压电泵，包括上述阀、基板3、压电元件4和底座5，基板3设置在阀的一侧，基板3与阀之间形成泵腔34；压电元件4设置在基板3的远离阀的一侧，压电元件4为压电泵提供驱动力；底座5设置在阀的另一侧，压电元件4、基板3、阀和底座5依次层叠设置。

基板3包括固定板31、传振板32和隔板33，隔板33上贯穿设置有贯通部，固定板31和隔板33分别设置在传振板32的两侧，隔板33与阀的一个压板2连接，基板3和阀之间形成泵腔34，泵腔34与压板2上的大过流孔21和小过流孔22均连通。

底座5设置在阀的另一侧，底座5与阀的另一个压板2连接，底座5上设置有两个第一过流孔51，当底座5与阀连接后，两个第一过流孔51与相连接的压板2上的大过流孔21和小过流孔22分别连通。优选地，两个第一过流孔51与对应连通的大过流孔21或小过流孔22之间为同轴连通。优选地，第一过流孔51的孔径等于大过流孔21的孔径。

如图10-14所示，本实施例还提供了一种流体输送装置，包括上述的微型压电泵和安装座6，微型压电泵的底座5与安装座6可拆卸连接。

安装座6与底座5的远离阀的下端面连接，安装座6的与底座5连接的上端面上开有两个第二过流孔62，两个第二过流孔62与两个第一过流孔51分别连通。优选地，两个第二过流孔62与两个第一过流孔51分别同轴连通。安装座6内还开有两个流体管道63，两个流体管道63用于连通两个第二过流孔62和外部，根据流体的流通方向，一个流体管道63用于进流，另一个流体管道63用于出流。

安装座6和底座5可通过插接凸起凹槽结构进行插接。如图10所示，安装座6朝向底座5的端面上设置有多个插接凸起61，多个插接凸起61形状相同但非规律排布，底座5的朝向安装座6的端面上设置有多个对应的凹槽，通过插接凸起61插入凹槽中实现安装座6和底座5的可拆卸连接，插接凸起61的非均匀排布可实现防错作用。

作为插接结构的另一替换技术方案，如图11所示，安装座6朝向底座5的端面上设置有多个插接凸起61，多个插接凸起61规律排布但形状不同，也可实现防错作用。作为插接结构的另一替换技术方案，如图12所示，安装座6朝向底座5的端面上设置有多个凹槽65，多个凹槽65形状相同但非规律排布，底座5朝向安装座6的端面上设置有对应的插接凸起。作为插接结构的另一替换技术方案，如图13所示，安装座6朝向底座5的端面上设置有多个凹槽65，多个凹槽65规律排布但形状不同，底座5朝向安装座6的端面上设置有对应的插接凸起。作为插接结构的另一替换技术方案，如图14所示，安装座6朝向底座5的端面上设置有安装槽66，底座5整体嵌入安装槽66内，为了防错，底座5可设置呈非规则状。

插接结构采用过盈配合以防止脱出。优选地，可设置插接凸起和/或凹槽结构采用热膨胀材料制成，或者底座5和/或安装槽66采用热膨胀材料制成，使其在低温下装配，当正常温度时，由于材料特性，两者之间可实现过盈配合。

优选地，为防止底座5和安装座6之间出现漏水或漏气现象，两个第二过流孔62的外周分别设置有环形槽64，环形槽64内设置有密封件7。

基于上述结构，本实施例的流体输送装置的工作原理为，进气时，在压电元件4的作用下，具有一定压力的流体经用于进流的流体管道63到达第二过流孔62，再依次经小过流孔22顶起阀体12，压力流体经阀体12四周的间隙流通至大过流孔21，进而流通至泵腔34；

出气时，在压电元件4的作用下，泵腔34内的流体经小过流孔22顶起另一个阀体12，压力流体经过阀体12四周的间隙流通至大过流孔21，再流通至用于出流的流体管道63，被输送至目的地。

实施例二

如图15所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，本实施例的压板2上设置有预紧件23，以对阀体12提供预紧力。具体地，预紧件23呈环形，预紧件23设置在压板2的靠近阀体12的端面上，且绕小过流孔22的端口设置。预紧件23为两个，靠近两个小过流孔22设置，分别为两个阀体12提供预紧力。

实施例三

如图16所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，流体输送装置中包括至少两个微型压电泵，至少两个微型压电泵并联设置。对应地，安装座6上的两个流体管道63呈分叉状，分别与两个微型压电泵连通。

实施例四

如图17所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，流体输送装置中包括至少两个微型压电泵，至少两个微型压电泵串联设置。对应地，安装座6上还开有中间管道67，中间管道67用于将相邻两个微型压电泵中位于上游的微型压电泵输出的流体输送至下游的微型压电泵的输入端。

除此之外，还可以根据需要设置多个微型压电泵按需串联和并联，构成所需的流体输送装置。

实施例五

如图18所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，安装座6可以是设备外壳，通过在设备外壳上开有两个流体管道63，一个流体管道63与设备外壳内部连通，另一个流体管道63与设备外壳外部连通，当微型压电泵安装在设备外壳上时，在微型压电泵的作用下，可将设备外壳内部的流体输出至设备外壳的外部，反向操作亦可。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。