一种静音变容积式泵的设计方法、压电陶瓷泵与流程

本发明属于泵领域，具体地涉及一种静音变容积式泵的设计方法、压电陶瓷泵。

背景技术：

泵是输送流体或使流体增压的机械；生产生活当中流体一般包括气体和液体。变容积式泵由于存在机械运动，且运动机械部件和‘与空气直接接触的部件’之间存在固定连接，导致机械运动被传导到空气中，所以一般存在震动噪音。

技术实现要素：

1、一种静音变容积式泵的设计方法，其特征在于：基于容腔（qt）、体积变体（pz）、流入通道、流出通道、入口阀（f1）、出口阀（f2）；

容腔（qt）的壁（wk）具有固定形状；

体积变体（pz）的体积能够受控制的变化；

将体积变体（pz）装置于容腔（qt）内；

使流入通道的出口端与容腔（qt）相通，流出通道的入口端与外界相通；（外界指一种静音变容积式泵的设计方法所设计的泵以外的空间或事物）

使流出通道的入口端与容腔（qt）相通，流出通道的出口端与外界相通；

体积变体（pz）与容腔（qt）的壁（wk）采用弹性连接（m）。

流入通道上具有入口阀（f1）；

流出通道上具有出口阀（f2）；

建立如下的固定的状态关系，当体积变体（pz）膨胀时入口阀（f1）闭塞，出口阀（f2）开放；

建立如下的固定的状态关系，当体积变体（pz）收缩时入口阀（f1）开放，出口阀（f2）闭塞。

进一步的：体积变体（pz）的体积变化的驱动方式为压电效应驱动或电磁效应驱动或热力驱动或磁流体驱动或光驱动或化学驱动或静电驱动或磁力驱动或机械驱动或流体驱动或电热驱动。

进一步的：弹性连接（m）为弹性物质连接或弹性结构连接。

进一步的：入口阀（f1）和出口阀（f2）为单向阀。

进一步的：入口阀（f1）或出口阀（f2）为具有运动实体的单向阀。比如但不限于瓣膜单向阀、薄膜单向阀、球形单向阀、。

进一步的：入口阀（f1）或出口阀（f2）为无运动实体的单向阀。比如但不限于特斯拉阀以及利用流体性质的其他没有运动实体结构的正反方向流体阻力不同的阀。

进一步的：容腔（qt）为球形腔或方形腔或圆柱形腔或椭球形腔或异形腔。

进一步的：入口阀（f1）和出口阀（f2）均为控制阀，入口阀（f1）的状态控制信号与体积变体（pz）的控制信号之间具有固定关系，出口阀（f2）的状态控制信号与体积变体（pz）的控制信号之间具有固定关系。

2、压电陶瓷泵，其特征在于：包括容腔（qt）、体积变体（pz）、流入通道、流出通道、入口阀（f1）、出口阀（f2）；

容腔（qt）的壁（wk）具有固定形状；

体积变体（pz）的体积能够受控制的变化；

体积变体（pz）装置于容腔（qt）内；

使流入通道的出口端与容腔（qt）相通，流出通道的入口端与外界相通；

使流出通道的入口端与容腔（qt）相通，流出通道的出口端与外界相通；

体积变体（pz）与容腔（qt）的壁（wk）之间具有弹性连接（m）。

流入通道的流体路径上具有入口阀（f1）；

流出通道的流体路径上具有出口阀（f2）；

体积变体（pz）的体积变化的驱动方式为压电效应驱动;

入口阀（f1）为单向阀，出口阀（f2）为单向阀。

进一步的：弹性连接（m）为弹性材料制成或弹性结构制成。

进一步的：体积变体（pz）包括空心柱（pz-z）、第一压电陶瓷片（pz-y1）;空心柱（pz-z）一端开放，另一端封闭；第一压电陶瓷片（pz-y1）封盖在空心柱（pz-z）的开放端，使空心柱（pz-z）得内腔封闭。

进一步的：体积变体（pz）包括空心柱（pz-z）、第一压电陶瓷片（pz-y1），第二压电陶瓷片（pz-y2）；空心柱（pz-z）的两端均为开放的，第一压电陶瓷片（pz-y1）封盖在空心柱（pz-z）的第一端，第二压电陶瓷片（pz-y2）封盖在空心柱（pz-z）的第二端，使空心柱（pz-z）得内腔封闭。

更进一步的：第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2），是同一型号的压电陶瓷片；第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）被加电压驱动时，二者变形方向均为使体积变体（pz）体积增大。

更进一步的：第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2），是同一型号的压电陶瓷片；第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）被加电压驱动时，二者变形方向均为使体积变体（pz）体积缩小。（第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）二者的运动方向刚好相反，使得体积变体（pz）上的震动相互抵消，起到了降噪的效果）。

技术原理：体积变体（pz）在容腔（qt）内体积变化，导致体积变体（pz）与容腔（qt）之间的有效容积发生变化，驱动流体运动。

技术效果：1、本发明将体积变体（pz）弹性连接在在定容积的容腔（qt）内，达成了改变容积驱动流体的功能，为容积式泵的设计提供了一条新的技术思路。

2、本发明的体积变体（pz）虽然具有机械运动，但体积变体（pz）和‘与外界接触的部件’之间为弹性连接（m），弹性连接（m）降低了，机械运动传递到‘与外界接触的部件’的能力，起到了降低机械噪音的效果，所以本发明具有‘降低噪音’的有益效果。

3、本发明的第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）二者的运动方向刚好相反，使得体积变体（pz）上的震动相互抵消，起到了降噪的效果，所以本发明具有，所以本发明具有‘降低噪音’的有益效果。

4、本发明的第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）二者的运动方向刚好相反，使得体积变体（pz）上的震动相互抵消，起到了降低震动的效果，可以增强寿命，寿命长。

5、本发明结构简单、成本低廉、适于推广。

附图说明

图1为实施例1的示意图。

图2为实施例1的示意图，此时体积变体（pz）膨胀，流体经由出口阀（f2）流出容腔（qt）。

图3为实施例1的示意图，此时体积变体（pz）收缩，流体经由入口阀（f1）流入容腔（qt）。

图4为实施例2的示意图。

图5为实施例3的示意图。

图6为实施例4的结构示意图。

图7为实施例4的状态关系图，其中t为时间，v为第一电极（in1）、第二电极（in2）之间的电压，s为体积变体（pz）的体积。

图8为实施例5的结构示意图。

图9为实施例6的结构示意图。

具体实施方式

实施例1、如图1-3所示，一种静音变容积式泵的设计方法，其特征在于：基于容腔（qt）、体积变体（pz）、流入通道、流出通道、入口阀（f1）、出口阀（f2）；

容腔（qt）的壁（wk）具有固定形状；

体积变体（pz）的体积能够受控制的变化；

将体积变体（pz）装置于容腔（qt）内；

使流入通道的出口端与容腔（qt）相通，流出通道的入口端与外界相通；（外界指一种静音变容积式泵的设计方法所设计的泵以外的空间或事物）

使流出通道的入口端与容腔（qt）相通，流出通道的出口端与外界相通；

体积变体（pz）与容腔（qt）的壁（wk）采用弹性连接（m）。

流入通道上具有入口阀（f1）；

流出通道上具有出口阀（f2）；

建立如下的固定的状态关系，当体积变体（pz）膨胀时入口阀（f1）闭塞，出口阀（f2）开放；

建立如下的固定的状态关系，当体积变体（pz）收缩时，有效容腔的容积变大，此时入口阀（f1）开放，出口阀（f2）闭塞。

体积变体（pz）的体积变化的驱动方式为压电效应驱动或电磁效应驱动或热力驱动或磁流体驱动或光驱动或化学驱动或静电驱动或磁力驱动或机械驱动或流体驱动或电热驱动。

实施例2、如图4所示，在实施例1的基础上，入口阀（f1）、出口阀（f2）均为单向阀。

实施例3、如图5所示，在实施例1的基础上，入口阀（f1）、出口阀（f2）均为控制阀，入口阀（f1）的状态控制信号与体积变体（pz）的控制信号之间具有固定关系，出口阀（f2）的状态控制信号与体积变体（pz）的控制信号之间具有固定关系，控制信号由控制模块处理。

实施例4、如图6、7所示，压电陶瓷泵，其特征在于：包括容腔（qt）、体积变体（pz）、流入通道、流出通道、入口阀（f1）、出口阀（f2）；容腔（qt）的壁（wk）具有固定形状；

体积变体（pz）的体积能够受控制的变化；

体积变体（pz）装置于容腔（qt）内；

使流入通道的出口端与容腔（qt）相通，流出通道的入口端与外界相通；

使流出通道的入口端与容腔（qt）相通，流出通道的出口端与外界相通；

体积变体（pz）与容腔（qt）的壁（wk）之间具有第一弹性连接膜（m-1），第一弹性连接膜（m-1）上具有第一通气孔（m-1-k1）和第二通气孔（m-1-k2）。

流入通道的流体路径上具有入口阀（f1）；

流出通道的流体路径上具有出口阀（f2）；

体积变体（pz）的体积变化的驱动方式为压电效应驱动;

入口阀（f1）为单向阀，出口阀（f2）为单向阀。

弹性连接（m）为弹性材料制成。

体积变体（pz）包括空心柱（pz-z）、第一压电陶瓷片（pz-y1）;空心柱（pz-z）一端开放，另一端封闭；第一压电陶瓷片（pz-y1）封盖在空心柱（pz-z）的开放端，使空心柱（pz-z）得内腔封闭。第一电极（in1）与第一压电陶瓷片（pz-y1）的第一电学极之间具有电学连接，第二电极（in2）与第一压电陶瓷片（pz-y1）的第二电学极之间具有电学连接，

实施例5、如图8所示，与实施例4不同的是体积变体（pz）包括空心柱（pz-z）、第一压电陶瓷片（pz-y1），第二压电陶瓷片（pz-y2）；空心柱（pz-z）的两端均为开放的，第一压电陶瓷片（pz-y1）封盖在空心柱（pz-z）的第一端，第二压电陶瓷片（pz-y2）封盖在空心柱（pz-z）的第二端，使空心柱（pz-z）得内腔封闭。

第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2），是同一型号的压电陶瓷片；第一压电陶瓷片（pz-y1）、第二压电陶瓷片（pz-y2）被加电压驱动时，二者变形方向均为使体积变体（pz）体积增大或缩小，要么都是使体积变体（pz）体积增大，要么都是使体积变体（pz）体积缩小。

第一电极（in1）与第一压电陶瓷片（pz-y1）的第一电学极之间具有电学连接，第二电极（in2）与第一压电陶瓷片（pz-y1）的第二电学极之间具有电学连接，

第一导电弹簧（pz-t1）将第一压电陶瓷片（pz-y1）的第一电学极、第二压电陶瓷片（pz-y2）的第一电学极短路。

第二导电弹簧（pz-t2）将第一压电陶瓷片（pz-y1）的第二电学极、第二压电陶瓷片（pz-y2）的第二电学极短路。

体积变体（pz）与容腔（qt）的壁（wk）之间具有还具有第二弹性连接膜（m-2），第二弹性连接膜（m-2）上具有第三通气孔（m-2-k1）和第四通气孔（m-2-k2）。

实施例6、与实施例4不同，体积变体（pz）的体积变化为电磁力驱动，体积变体（pz）包括空心柱（pz-z）、弹性膜（pz-txm）、线圈（pz-xq）、磁铁（ct）;空心柱（pz-z）一端开放，另一端封闭；弹性膜（pz-txm）封盖在空心柱（pz-z）的开放端，使空心柱（pz-z）得内腔封闭。线圈（pz-xq）与弹性膜（pz-txm）固定相连；磁铁（ct）与空心柱（pz-z）的封闭端固定相连。第一电极（in1）与线圈（pz-xq）的第一端相连，第二电极（in2）与线圈（pz-xq）的第二端相连。