用于调节盘泵空腔的共振频率的系统和方法_2

文档序号:8227362阅读:来源:国知局
流体的压力振荡的曲 线图;
[0021] 图4示出了盘粟的截面视图,其中该粟的两个阀由图5中的单一阀代表;
[0022] 图5示出了一个盘粟阀的截面分解视图;
[0023] 图6示出了盘粟空腔内流体的压力振荡的曲线图,W展示在图5的阀上施加的压 差,如由虚线所指示的;
[0024] 图7A示出了处于打开位置的阀在流体流过该阀时的截面视图;
[0025] 图7B示出了阀在闭合之前的打开位置与闭合位置之间的过渡状态下的截面视 图;
[0026] 图7C示出了处于闭合位置的阀在流体流被阀瓣阻挡时的截面视图;
[0027] 图8A示出了根据一个展示性实施例在图5的阀上施加的振荡差压的压力曲线 图;
[0028] 图8B示出了阀在打开位置与闭合位置之间的一个操作周期的流体流动曲线图;
[0029] 图9是曲线图,展示了一种展示性的PZT陶瓷压电致动器材料的共振频率的温度 依赖性、粟空腔的共振频率的温度依赖性、W及该粟空腔的共振频率的大小依赖性;并且
[0030] 图10是一个框图,示出了一个展示性的盘粟系统。 展示性实施方式的详细说明
[0031] 在W下展示性实施例的详细说明中参考了附图,该些附图形成了该详细说明的一 部分。通过展示,该些附图中示出了可W实践本发明的具体的优选实施例。该些实施例足 够详细地被描述w使本领域的技术人员能够实践本发明,并且应理解的是可w采用其他实 施例,并且可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下做出逻辑结构、机械、电学W及化学 方面的变化。为了避免对于使得本领域的技术人员能够实践在此所描述的该些实施例来说 所不必要的细节,本说明可能省略了本领域的技术人员已知的某些信息。因此,W下详细说 明不应被视为限制性的,并且该些展示性实施例的范围仅由所附权利要求书限定。
[0032] 图1A至图1E示出了具有可变空腔大小的盘粟系统100的一个展示性实施例。盘 粟系统100包括被安装在基底28上的一个盘粟10,该基底具有流体连接至一个负载W向该 负载供应正压或负压的一个开口 18。盘粟10包括一个盘粟体,该盘粟体具有大体上楠圆形 形状、包括在一端处被一个端板12封闭的圆柱形壁11。该盘粟体还包括从圆柱形壁11总 体上纵向地延伸的一个圆柱形支腿结构19。圆柱形支腿结构19联接至基底28上W形成安 装至基底28上的一个闭合的基座。基底28的被圆柱形支腿结构19所覆盖的那部分形成 了一个端板13,该端板封闭了盘粟10的另一端,除了开口 18之外。基底28可W是一个印 刷电路板或另一种适合的刚性或半刚性材料。盘粟10进一步包括一对盘形内板14、15,该 对盘形内板由附着到盘粟体的圆柱形壁11上的一个隔离物30支撑于盘粟10内。隔离物 30具有面向端板12的第一侧W及面向端板13的第二侧。隔离物30包括一种柔性材料并 且可W是总体上环形的。端板12的内表面形成了一个端壁20,而内板14的内表面和隔离 物30的第一侧形成了一个端壁22。端壁22因此包括对应于内板14的内表面的一个中也 部分W及对应于环形隔离物30的内表面的一个外围部分。尽管盘粟10和其部件的形状大 体上是楠圆形,但在此所披露的具体实施例是总体上圆形的。
[0033] 盘粟10进一步包括具有可变直径的一个内部侧壁,该内部侧壁被布置在粟体内 并且更确切地被布置在圆柱形壁11内。该内部侧壁可W例如是具有主弹黃的外观的一个 平坦线圈40的内壁17,其中线圈40具有外壁41,该外壁的直径受到圆柱形壁11的大小所 限制。线圈40的内壁17与端壁20、22形成了空腔16,从而使得空腔16也具有可变直径。 在图1A中,空腔16在环境温度下具有一个初始直径(成)。线圈40进一步包括第一端42 和第二端44,其中当粟10处于环境温度下时,线圈40的邻近于第二端44的那部分40'与 内壁17的邻近于线圈40的第一端42的那部分重叠了一个初始圆周长度(xi)。可W将线 圈40的第一端42固定在位W使得它不在空腔16内环圆周地移动。一个圆周沟槽38在端 板12中邻近于圆柱形侧壁11形成,其中线圈40被定位在该圆周沟槽中。圆周沟槽38足 够宽W适应线圈40的变化直径。应理解的是,线圈40的邻近于第一端42的那部分可W与 第二端44重叠,该第二端可W被固定在位W使得它不在空腔16内环圆周地移动。
[0034] 图2A和图2B示出了处于升高温度下的粟10,其中空腔16由于线圈40的热膨胀 (在粟10的温度已经升高时可能发生)而膨胀。在图2A和图2B中,该空腔的直径已经增 大至大于该第一直径(01)的一个第二直径若)。另外,在升高的温度下,线圈40的该部 分40'与该线圈的第二端44重叠了一个第二圆周长度(X,)。线圈40可W被配置成使得第 二直径(02)受到空腔16的直径所限制并且在该种受限的条件下,该第二圆周长度(X,)是 大于零。
[00巧]参照图1A,一个第一沟槽48延伸穿过端壁20进入端板12并且径向地向外延伸进 入圆柱形壁11中。一个销46被附接至线圈40的第一端42上并且其一端延伸进入第一沟 槽48中从而允许第一端42径向地但不必环圆周地移动。W此方式,线圈40的第一端42可 W被环圆周地固定在位。在销46的一端上可W形成一个倒钩47,而使得该倒钩配合在第一 沟槽48内,其中该个带倒钩的末端延伸进入第一沟槽48的侧壁中W防止销46滑出第一沟 槽48。可W替代地通过使用粘结剂、焊接或其他联接机构将第一端42固定至圆柱形壁11 或端板12上。在空腔16的与第一群组48相反的那侧上的一个第二沟槽49延伸穿过端壁 20进入端板12中并且径向地向外延伸进入圆柱形壁11中。线圈40没有被固定在位并且 是相对于第二沟槽49环圆周地且径向地自由移动的。线圈40还包括用于防止该线圈从第 二沟槽49中滑出一个机构(未示出)。
[0036] 在一个实施例中,偏置构件50、52分别被布置在沟槽48、49内且位于线圈40与圆 柱形侧壁11之间,W便使线圈40在空腔16中居中,该样使得空腔16的中也与致动器60 的中也重合。该些偏置构件50、52可W是弹黃,例如它们各自具有维持空腔16的中也相对 于致动器60的中也的位置的平衡用弹黃常量。更确切地讲,第一沟槽48中的偏置构件50 可W使线圈40的第一端42朝向空腔16的中也偏置,而在空腔16的相反侧上的第二沟槽 49中的相反偏置构件52使线圈40从相反方向朝向空腔16的中也偏置W维持空腔16的 中也的位置与致动器60的中也重合。在该样的实施例中,相应沟槽内的偏置构件50、52、 线圈40 W及圆柱形侧壁11之间的接界可W是几乎无摩擦的,从而使得偏置构件50、52施 加的力可W最小化而不扭曲线圈40的总体上圆形形状。偏置构件50、52所提供的偏置力 之间的平衡使得线圈40的位置发生偏置,从而使得内壁17形成了空腔16的可变圆周,该 空腔具有的中也与致动器60的中也重合。虽然仅示出了两组偏置构件50、52,但是应注意 的是,可W围绕圆柱形壁的周界W更小的间隔布置另外的偏置构件,例如90度、60度、或45 度,W使线圈40朝向粟10的中也偏置。
[0037] 限定空腔16的该个端壁20被示出为总体上截头锥形的,但是在另一个实施例中, 限定空腔16的内表面的该个端壁20可W包括平行于致动器60的一个总体上平坦的表面。 在W0 2006/111775公开中更详细地描述了包括截头锥形表面的盘粟,该文件通过引用结 合在此。盘粟体的端板12、13和圆柱形壁11可W由任何合适的刚性材料形成,该些材料包 括但不限于金属、陶瓷、玻璃或塑料(包括但不限于注塑成型塑料)。
[0038] 盘粟10的内板14、15共同形成一个致动器60,该致动器与端壁22的中也部分 操作性地相关联。内板14、15中的一者是由一种压电材料形成,该压电材料可W包括响应 于所施加的电信号展现出应变的任何电学活性材料,例如一种电致伸缩或磁致伸缩材料。 例如,在一个优选实施例中,内板15是由响应于所施加的电信号展现出应变的压电材料形 成,即活性内板。内板14、15中的另一者优选地具有与该活性内板类似的弯曲刚度、并且可 W由一种压电材料或一种电学非活性材料(如一种金属或陶瓷)形成。在该个优选实施例 中,内板14具有与活性内板15类似的弯曲硬度、并且是由一种电学非活性材料(如一种金 属或陶瓷)形成,即惰性内板。当活
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