一種多振子壓電泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多振子壓電泵，包括：泵體(1)、壓電振子(2)、入口閥(31)、出口閥(32)、入口管(4)和出口管(5)，其中泵體(1)與多個(gè)壓電振子(2)形成腔體，腔體的一端通過模塊連接孔與入口閥(31)連接，入口閥(31)外側(cè)與入口管(4)連接，腔體的另一端通過模塊連接孔與出口閥(32)連接，出口閥(32)外側(cè)與出口管(5)連接，特點(diǎn)在于所述腔體由多個(gè)壓電振子(2)與泵體(1)所形成的多個(gè)局部腔體構(gòu)成；各壓電振子(2)在交變電壓驅(qū)動(dòng)下發(fā)生彎曲變形，各局部腔體體積同時(shí)增加或減小，流體經(jīng)入口閥(31)流入，從出口閥(32)流出，具有泵腔體積變化量大，閥工作效率高，單個(gè)周期輸出流量大的特點(diǎn)。
【專利說明】一種多振子壓電栗

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于流體輸送領(lǐng)域，具體涉及一種多振子壓電泵裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓電隔膜泵是一種由壓電振子驅(qū)動(dòng)的容積泵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于大批量生產(chǎn)、體 積小便于微型化、便于數(shù)字化控制且壽命成等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、檢測(cè)設(shè)備及機(jī)械電子領(lǐng)域 有廣泛的應(yīng)用前景。目前壓電泵調(diào)整流量的主要方式是通過改變驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)頻率實(shí) 現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)電壓受到壓電陶瓷電學(xué)特性影響存在極限值，驅(qū)動(dòng)頻率受到閥的響應(yīng)頻率和系統(tǒng) 慣性的限制一般低于300Hz。提高壓電泵性能主要通過多個(gè)泵串聯(lián)或并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。由于壓電 泵的驅(qū)動(dòng)原件壓電振子的位移量很小，一般不超過〇.3mm，引起的容積變化很小，對(duì)于其匹 配的閥要求高，即要求閥泄露小、響應(yīng)速度高。目前壓電泵中閥效率低，是影響壓電泵性能 的主要因素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決目前壓電泵腔體體積變化量小、閥效率低的問題，提出了一種多振子壓 電泵裝置，其出入口閥之間的腔體由多個(gè)振子與支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成，腔體內(nèi)的振子可同時(shí)工作， 也可部分作為預(yù)留，在需要時(shí)啟用。在其工作時(shí)，由于多個(gè)振子同時(shí)變形，泵腔的體積變化 量增加，有利于閥的開啟與關(guān)閉，可提高閥的工作效率，同時(shí)增加單個(gè)周期輸出流體的能 力。同時(shí)由于其可布置備用振子，當(dāng)需要增加流量時(shí)，可通過增加啟用壓電振子數(shù)量的方式 實(shí)現(xiàn)，也為輸出控制提供了更大的區(qū)間。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
[0005] 本實(shí)用新型一種多振子壓電泵，包括泵體與多個(gè)壓電振子形成的腔體、單向閥及 附屬管路。共有N個(gè)壓電振子構(gòu)成，其中N>2,每個(gè)壓電振子通過密封件與泵體裝配所形成 的密封空間構(gòu)成一個(gè)局部腔體，每個(gè)局部腔體通過一個(gè)局部入口和一個(gè)局部出口，所有腔 體通過局部入口和局部出口連接后構(gòu)成一個(gè)多個(gè)壓電振子形成的腔體，最終與入口管和出 口管連接，入口管處布置入口單向閥，在出口管處布置出口單向閥。
[0006] 各局部腔體的布置方式可分為三種：串聯(lián)布置、并聯(lián)布置和混連布置，其中Μ個(gè)腔 串聯(lián)布置如圖1所示，第k個(gè)局部腔體與第k+Ι個(gè)局部腔體通過內(nèi)部管道相連，其中2 < k < Μ，入口管與第一個(gè)局部腔體連接，入口處安裝入口閥，出口與第Μ個(gè)腔體連接，出口處安 裝出口閥；Μ個(gè)局部腔體并聯(lián)布置，如圖2所示，第k個(gè)局部腔體的各局部入口管與入口管 連接，同時(shí)各局部出口管與出口管連接，其中2 < k < Μ ;混連布置情況下，多個(gè)局部腔體串 聯(lián)布置或并聯(lián)布置構(gòu)成基本連接模塊，其包括一個(gè)局部出口和一個(gè)局部入口，單個(gè)局部腔 體是基本連接模塊的一種特殊形式，多個(gè)所述基本連接模塊之間串聯(lián)或并聯(lián)形成混合連接 模塊，多個(gè)所述混合連接模塊之間可以再次進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接形成新的混合連接模塊， 串聯(lián)布置和并聯(lián)布置是混合布置的特殊情況對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)分類，最終形成的混合連接模塊 的局部入口與入口管連接，局部出口與出口管連接。
[0007] 特點(diǎn)在于入口管與出口管或局部入口管與局部出口管與局部腔體的連接截面區(qū) 域在腔體的同一直徑方向上，以便在工作過程中腔體內(nèi)氣泡的排出。
[0008] 工作時(shí)，各振子在交變電壓的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生往復(fù)變形，各振子的相位相同，即同時(shí)增 加或減小腔體體積，單個(gè)周期內(nèi)入口閥與出口閥之間的體積變化量大于傳統(tǒng)的壓電泵結(jié) 構(gòu)，能夠更好的發(fā)揮單向閥的效果，同時(shí)由于閥的泄漏量占腔體變化量的比例降低，本專利 提出的多振子壓電泵結(jié)構(gòu)具有更高的單次輸出精度和閥的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是局部腔體的串聯(lián)布置方式示意圖。
[0010] 圖2是局部腔體的并聯(lián)布置方式示意圖。
[0011] 圖3是本實(shí)用新型的多振子壓電泵裝置的一個(gè)基本實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 參照?qǐng)D3,本實(shí)用新型的多振子壓電泵是由多個(gè)局部腔體混聯(lián)布置方式形成，由泵 體1，壓電振子2,單向閥3,入口管4和出口管5構(gòu)成。其中泵體1上布置了第一腔體沉槽 111、第二腔體沉槽112、第三腔體沉槽113和第四腔體沉槽114 ;第一壓電振子201與第一 腔體沉槽111通過粘接劑7粘接構(gòu)成第一局部腔體61，第二壓電振子202與第二腔體沉槽 112通過粘接劑7粘接構(gòu)成第二局部腔體62,第三壓電振子23與第三腔體沉槽113通過粘 接劑7粘接構(gòu)成第三局部腔體63,第四壓電振子204與第四腔體沉槽114通過粘接劑7粘 接構(gòu)成第四局部腔體64 ;在第一腔體沉槽111和第四腔體沉槽114之間布置有第一連通孔 121作為兩個(gè)局部腔體的共同局部入口和第二連通孔122作為兩個(gè)局部腔體的共同局部出 口，即第一局部腔體61與第四局部腔體64并聯(lián)布置，構(gòu)成第一基本連接模塊81 ;在第二腔 體沉槽112和第三腔體沉槽113之間布置有第三連通孔123作為兩個(gè)局部腔體的共同局部 入口和第四聯(lián)通孔124作為兩個(gè)局部腔體的共同局部出口，即第二局部腔體61與第三局部 腔體64并聯(lián)布置，構(gòu)成第二基本連接模塊82 ;第一模塊連通孔131 -端與第一連通孔121 連接，另一端與入口閥141連接，作為第一基本連接模塊81的局部入口，第二模塊連通孔 132 -端與第二連通孔122連接，另一端與第三連通孔123連接，作為第一基本連接模塊81 的出口和第二基本連接模塊82的入口將二者連接，實(shí)現(xiàn)第一基本連接模塊81與第二基本 連接模塊82的串聯(lián)布置，第三模塊連通孔133-端與第四連通孔124連接，另一端與出口 閥孔142連接，作為第二基本連接模塊82的出口；入口閥31由腔體1上布置的入口閥孔 141內(nèi)布置入口彈簧311再布置入口彈性球312后，將入口管4裝入入口閥孔141內(nèi)構(gòu)成； 出口閥32由腔體1上布置的出口閥孔142內(nèi)布置出口彈性球322再布置出口彈簧321后， 將出口管5裝入出口閥孔142內(nèi)構(gòu)成。
[0013] 所述壓電振子2由壓電晶片201粘接在彈性基板202上形成，由壓電晶片201粘 接在彈性基板202的一側(cè)所構(gòu)成的單晶片壓電振子；或采兩個(gè)壓電晶片201同時(shí)粘接在彈 性基板202的兩側(cè)所構(gòu)成的雙晶片壓電振子，在形成雙晶片壓電振子時(shí)，兩個(gè)壓電晶片的 不同極性面與彈性基板202粘接。
[0014] 工作時(shí)，至少有一個(gè)壓電之子發(fā)生變形，由第一局部腔體61、第二局部腔體62、第 三局部腔體63和第四局部腔體64構(gòu)成的腔體體積增加或減小，結(jié)合單向閥3即入口閥31 和出口閥32的單向截止性，將流體從入口管4吸入，從出口管5排出，形成泵送流體的能 力，當(dāng)多個(gè)壓電振子工作時(shí)，各振子同時(shí)向腔體增加或減小方向運(yùn)動(dòng)，可增加單個(gè)周期內(nèi)泵 腔的體積變化量，增加閥的效率。
【權(quán)利要求】
1. 一種多振子壓電泵，包括：泵體⑴、壓電振子⑵、入口閥（31)、出口閥（32)、入口 管（4)和出口管（5)，其中泵體（1)與多個(gè)壓電振子（2)形成腔體，腔體的一端通過模塊連 接孔與入口閥（31)連接，入口閥（31)外側(cè)與入口管（4)連接，腔體的另一端通過模塊連接 孔與出口閥（32)連接，出口閥（32)外側(cè)與出口管（5)連接，形成多振子壓電泵，其特征在 于：所述腔體由多個(gè)局部腔體構(gòu)成，所述局部腔體由單個(gè)振子與泵體通過密封件連接構(gòu)成， 多個(gè)腔體通過連通孔進(jìn)行串聯(lián)連接或并聯(lián)連接構(gòu)成基本連接模塊，各基本連接模塊通過模 塊連接孔連接，將各局部腔體連接成為一個(gè)聯(lián)通的腔體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多振子壓電泵，其特征在于：所述腔體包括N個(gè)局部腔體，其 中 N>2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多振子壓電泵，其特征在于：所述泵體布置在一個(gè)整塊材料 上，或布置在多塊材料上且通過管路連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多振子壓電泵，其特征在于：所述壓電振子是一片壓電晶片 (201)粘接在彈性基板（202)上構(gòu)成的單晶片壓電振子，或是兩片壓電晶片（201)異相電極 粘接在彈性基板（202)上構(gòu)成的雙晶片壓電振子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多振子壓電泵，其特征在于：所述各局部腔體底部都布置有 一個(gè)局部入口管和一個(gè)局部出口管，該局部入口管和局部出口管布置在圓柱形腔體的直徑 方向上。
【文檔編號(hào)】F04B43/04GK203892161SQ201420224078
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】吳越, 楊志剛, 董景石, 鄭煒, 李新波 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)