一种谐振型压电隔膜泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于压电共振装置，更具体地说是一种带有轮毂式弹簧钢片的谐振型压电隔膜泵。
【背景技术】
[0002]最早的压电泵研宄可以追溯到二十世纪七十年代。1978年，美国Sandia国家实验室I J.Spenser等人率先提出了电控压电胰岛素泵；1980年，Standora大学的Snits提出了压电液体蠕动泵；1983年，荷兰的Twente大学利用硅微加工及薄膜技术研制了多个压电驱动微型泵。随着电子技术的发展，人们利用逆压电效应开发的压电泵实现了对流体的驱动，压电振子与壳体之间形成了泵腔，通过压电振子的弯曲变形来改变泵腔容积，实现对流体连续的减压吸入和加压排出。
[0003]但是，目前国内外对压电泵的研宄多数还是基于压电晶片驱动的压电薄膜泵，它主要由压电振子、两个单向阀、泵体构成。当给压电振子施加交变的激励信号时，压电振子随即会产生振动变形，并传递给与之相连的泵膜，泵膜的变形随之会影响泵腔的容积变化。当泵膜的弯曲变形向下时，泵腔内压力小于外界压力，泵腔容积增大，迫使入口阀打开，出口阀被关闭，流体流入泵腔；当泵膜的弯曲变形向上时，泵腔内压力大于外界压力，泵腔容积减小，迫使出口阀打开，入口阀被关闭，流体流出泵腔。由压电泵的工作原理可知，压电泵的输出性能不仅取决于泵腔容积的大小，还取决于压电振子的振动变形能力。为了提高压电泵的输出性能，近年来，各国研宄人员提出了很多不同结构的压电泵，例如压电叠堆泵、压电超声泵等。
[0004]本实用新型提出了一种带有轮毂式弹簧钢片的谐振型压电隔膜泵，该压电泵以轮毂式弹簧钢片与环形压电陶瓷片构成的压电振子作为激励源，压电振子与传振杆、套筒、隔膜构成激振系统，在共振状态下实现流体的连续输出。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是为了提高压电泵的输出性能，采用压电振子、传振杆、套筒与隔膜构成激振系统，提出一种带有轮毂式弹簧钢片的谐振型压电隔膜泵装置，用以解决目前压电泵输出压力低、流量小的问题。
[0006]本实用新型的一种谐振型压电隔膜泵，其特征在于，工作腔位于泵体中部，泵上壳体、泵中间体、泵下壳体一、泵下壳体二之间通过螺栓固定连接，处在泵腔内的隔膜，其上、下两端通过密封圈一与密封圈二固定支撑，在泵腔入口与出口处分别固定连接入口伞形阀与出口伞形阀，入口与出口分别位于泵上壳体上，压电振子是由轮毂式弹簧钢片与环形压电陶瓷片粘接而成，压电振子通过传振杆与隔膜连接，套筒位于压电振子和隔膜之间并与传振杆间隙配合。采用压电振子作为驱动力源，当给压电振子施加正弦交变的激励信号时，压电振子的振动变形将通过传振杆传递到隔膜并作用于流体，从而形成对流体的定向驱动。
[0007]本实用新型的压电振子采用的是轮毂式弹簧钢片与环形压电陶瓷片的组合结构，压电振子应用本身具有的逆压电效应将交变电压转化为交变变形，以此通过振动激励系统。
[0008]本实用新型的激振系统主要由压电振子、传振杆、套筒、隔膜组成，激振系统是为了放大压电振子的交变变形，使得放大后的交变变形作用于被驱动流体上。
[0009]本实用新型优点在于:可利用压电振子共振提高压电隔膜泵的流量和压力输出能力；所设计的激振系统可放大压电振子的弯曲变形能力，提高泵的工作效率；结构新颖、使用方便，易于微型化。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型谐振隔膜泵结构示意图；
[0011]图2是本实用新型谐振隔膜泵激振系统结构示意图；
[0012]图3是本实用新型图1的A-A剖面示意图；
[0013]图4是本实用新型图1的B-B剖面示意图；
[0014]图5是本实用新型谐振隔膜泵结构俯视图；
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图给出的实施例对本实用新型的结构及原理作进一步阐述。
[0016]如图1、图2所示，所述的谐振型压电隔膜泵是由泵体、流道、激振系统构成，泵体是由泵上壳体2、泵中间体3、泵下壳体一 16、泵下壳体二 17、密封圈一 4、密封圈二 14构成，泵中间体3与泵下壳体一 16都开有环形槽，密封圈一 4套在泵中间体3环形槽内，密封圈二 14套在泵下壳体一 16环形槽内。隔膜7周边通过密封圈一 4与密封圈二 14固定连接，密封圈一 4位于泵中间体3与隔膜7之间，密封圈二 14位于泵下壳体一 16与隔膜7之间。流道是由入口 6、入口伞形阀5、出口 11、出口伞形阀12构成，入口伞形阀5和出口伞形阀12分别与泵中间体3固定连接，入口 6和出口 11分别位于泵上壳体2上。激振系统由隔膜7、套筒8、传振杆9、环形压电陶瓷片13、轮毂式弹簧钢片15组成。如图3、图4所示，轮毂式弹簧钢片15与环形压电陶瓷片13构成压电振子，且压电振子通过传振杆9与隔膜7粘结，套筒8位于压电振子和隔膜7之间并与传振杆9间隙配合。如图5所示，泵上壳体2、泵中间体3、泵下壳体一 16、泵下壳体二 17通过螺栓I固定连接。
[0017]以本实用新型谐振压电隔膜泵的工作方式为例，当给压电振子施加正弦交变的激励信号时，环形压电陶瓷片将产生收缩或伸长变形，使得粘结在下端的弹簧钢片产生交替的弯曲变形，通过传振杆与套筒把振动传递到隔膜上。当给压电振子施加的激励频率与激振系统的一阶频率接近时，振动系统产生共振，从而使隔膜上下往复振动。此时，谐振压电隔膜泵的振动性能最优、输出性能最好。当隔膜的弯曲变形向下时，泵腔容积增大，泵腔内压力小于外界压力，迫使入口伞形阀打开，出口伞形阀关闭，流体流入泵腔；当隔膜的弯曲变形向上时，泵腔容积减小，泵腔内压力大于外界压力，迫使出口伞形阀打开，入口伞形阀关闭，流体流出泵腔，从而形成流体的定向驱动。
【主权项】
1.一种谐振型压电隔膜泵，其特征在于，泵体中部为工作腔，泵体由泵上壳体、泵中间体、泵下壳体一和泵下壳体二组成，四者之间通过螺栓固定连接，隔膜设在泵腔内，其上、下两端通过密封圈一与密封圈二固定支撑，在泵腔入口与出口处分别固定连接入口伞形阀与出口伞形阀，入口与出口分别位于泵上壳体上，压电振子是由轮毂式弹簧钢片与环形压电陶瓷片粘接而成，压电振子通过传振杆与隔膜连接，压电振子周边固定连接在下壳体一与下壳体二之间，套筒位于压电振子和隔膜之间并与传振杆间隙配合。
2.根据权利要求1所述的谐振型压电隔膜泵，其特征在于，轮毂式弹簧钢片与环形压电陶瓷片构成压电振子。
3.根据权利要求2所述的谐振型压电隔膜泵，其特征在于，压电振子与传振杆、套筒、隔膜构成激振系统。
【专利摘要】本实用新型涉及一种谐振型压电隔膜泵，属于压电共振装置。其特征在于，轮毂式弹簧钢片15与环形压电陶瓷片13构成新型压电振子，新型压电振子通过下壳体一16与下壳体二17周边固定支撑，传振杆9下端与新型压电振子中心通孔固定连接，传振杆9上端与隔膜7通过环氧树脂粘结，传振杆9上设有套筒8，隔膜7通过密封圈一4与密封圈二14固定支撑，入口伞形阀5和出口伞形阀12分别与泵中间体3固定连接，入口6和出口11分别位于泵上壳体2上，泵上壳体2、泵中间体3、泵下壳体一16、泵下壳体二17通过螺栓1固定连接。本实用新型优点在于：该谐振型压电隔膜泵工作在共振状态，提高了压电泵的输出流量和压力，而套筒质量的大小将改变系统的刚度，进而改变激振系统共振频率，此结构紧凑、易于微型化、输出能力强，可应用于化学分析与检测、药物输送及燃料供给等领域。
【IPC分类】F04B53-00, F04B43-04
【公开号】CN204402805
【申请号】CN201420698443
【发明人】程光明, 郭和平, 温建明, 嵇佳, 邢春美, 曾平
【申请人】浙江师范大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年11月13日