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CN114992098A - 一种谐振激励压电泵 - Google Patents

一种谐振激励压电泵 Download PDF

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CN114992098A
CN114992098A CN202210659810.2A CN202210659810A CN114992098A CN 114992098 A CN114992098 A CN 114992098A CN 202210659810 A CN202210659810 A CN 202210659810A CN 114992098 A CN114992098 A CN 114992098A
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CN
China
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piezoelectric
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liquid outlet
valve
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CN202210659810.2A
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刘国君
王猛
刘晓鹏
李星奇
沈望皓
曹帅启
傅镪
刘增浩
王哲
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Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
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    • F04B53/102—Disc valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种谐振激励压电泵，它包括：质量块、压电振子、逆止阀和泵体，其特征在于：所述的压电振子包括：压电陶瓷、金属基板，质量块固定压电陶瓷上，质量块和压电泵组成谐振系统；调整质量块的质量，使压电泵在理想的谐振频率下振动；增加压电泵的输出性能。所述的进液流道和出液流道倾斜，呈八字形设置，相对于压电泵中轴线左右对称，压电泵的输出更流畅；与金属基板下弯时的弧度相应。采用弧形泵腔和质量块，压电振子泵腔一端弯曲变形时，与泵腔可以完全贴合，减少死角容积，增加压电泵的输出性能。

Description

一种谐振激励压电泵
技术领域
本发明涉及一种压电泵，特别涉及一种谐振激励压电泵。
背景技术
压电泵的研究从 20 世纪 70 年代至今得到了世界各地科研机构的持续研究与广泛关注。随着科技的发展和新材料及新工艺的出现，压电泵技术已经逐渐趋于成熟，并在各个领域渗透。但目前为止压电泵还是有很多问题存在：
1. 目前压电泵截止性较差，导致压力难以提升。
2. 目前压电泵存在死角容积，导致压电泵性能输出不稳定。
发明内容
本发明目的是为了解决上述问题，而提供了一种谐振激励压电泵；
一种谐振激励压电泵，它包括：质量块1、压电振子、逆止阀和泵体，所述的压电振子包括：压电陶瓷21、金属基板22，质量块1，质量块1固定压电陶瓷21上，组成谐振系统；
所述的逆止阀为一体式阀片体5；所述的泵体包括：下泵体31、上泵体32；下泵体31上端设有嵌装槽311；上泵体32嵌装在嵌装槽311中；一体式阀片体5设在下泵体31和上泵体32剖分面之间；上泵体32上端面设有凹槽322；压电振子封装在凹槽322处，构成泵腔4；
所述的下泵体31上设有进液流道313、出液阀室314、进液口、出液口；上泵体32上还设有进液阀室323、出液流道324；进液流道313与进液阀室323相对；出液流道324与出液阀室314相对；
所述的一体式阀片体5上设有第一阀片521、第二阀片522；第一阀片521位于进液流道313与出液阀室314之间；第二阀片522位于出液流道324与出液阀室314之间。
所述的进液流道313和出液流道324倾斜，呈八字形设置，相对于压电泵中轴线左右对称。
所述的凹槽322为弧形，与金属基板22下弯时的弧度相应。
所述的阀片为柔性薄膜材料。
所述的阀片为悬臂梁阀。
本发明提供了一种谐振激励压电泵，它包括：质量块1、压电振子、泵体、一体式阀片体5；泵体包括：下泵体31、上泵体32；上泵体32嵌装在下泵体31中；一体式阀片体5设在下泵体31和上泵体32剖分面之间；上泵体32上端面设有凹槽322；压电振子封装在凹槽322处，构成泵腔4；下泵体31上设有进液流道313、出液阀室314、进液口、出液口；上泵体32上还设有进液阀室323、出液流道324；进液流道313与出液阀室314相对；出液流道324与出液阀室314相对；一体式阀片体5上设有第一阀片521、第二阀片522；第一阀片521位于进液流道313与进液阀室323之间；第二阀片522位于出液流道324与出液阀室314之间；质量块和压电泵构成谐振系统，使压电泵在理想的谐振频率下振动；增加压电泵的输出性能。
本发明的有益效果：
本发明提供的处于谐振状态下激励的新型压电泵结构新颖，尤其是凹球面弧形泵腔和质量块。压电振子泵腔一端弯曲变形时，与泵腔可以完全贴合，减少死角容积，增加压电泵的输出性能。质量块和压电泵组成谐振系统，可以通过改变质量块的质量来改变整个谐振系统的谐振状态，进而改变压电泵谐振频率，使压电泵在理想的谐振频率下振动。压电泵出入水口斜面关于压电泵中心轴线对称，流体进入泵腔会形成镜面反射的效果如图四α=β，增加压电泵的输出性能，压电泵的输出更流畅。
附图说明
图1为本发明一种谐振激励压电泵的进液口和出液口设在底部的结构示意图；
图2为本发明一种谐振激励压电泵的进液口和出液口设在两侧的结构示意图；
图3为本发明一种谐振激励压电泵谐振系统原理示意图。
图4为本发明一种谐振激励压电泵的阀片工作原理示意图；
图5为传统压电泵的工作原理示意图；
图中：质量块1，压电陶瓷21，金属基板22，下泵体31，上泵体32，嵌装槽311，定位凸缘312，进液流道313，出液阀室314，定位槽321，凹槽322，进液阀室323，出液流道324，泵腔4，一体式阀片体5，定位凹口51，第一阀片521、第二阀片522。
具体实施方式
实施例1一种谐振激励压电泵
参见图1所示，一种谐振激励压电泵，它包括：质量块1、压电振子、泵体、一体式阀片体5；
所述的压电振子包括：压电陶瓷21、金属基板22；压电陶瓷21与金属基板22粘接；
所述的质量块1焊接在压电振子的压电陶瓷上，构成谐振系统；
所述的泵体包括：下泵体31、上泵体32；下泵体31上设有进液口和出液口；进液口和出液口位于下泵体31下端面；
泵体上设有进液流道、进液阀室、出液流道、出液阀室，上述各个流道和阀室分别设在下泵体31和上泵体32的剖分面上；
所述的下泵体31上端设有嵌装槽311；嵌装槽311一侧设有定位凸缘312；
所述的上泵体32下端面一侧设有定位槽321；上泵体32嵌装在嵌装槽311中，定位凸缘312与定位槽321对接；上泵体32的外立面和底端端面可与嵌装槽311的内立面和上端端面紧密接触，即上泵体32与嵌装槽321过盈配合；
所述的一体式阀片体5一端设有定位凹口51；一体式阀片体5设在嵌装槽321内端面上，并通过定位凹口51定位；
所述的上泵体32上端面设有凹槽322；金属基板22封装在凹槽322处，构成泵腔4；
所述的凹槽322为弧形，与金属基板22下弯时的弧度相应。
所述的一体式阀片体5上端面与上泵体32下端面紧密接触；一体式阀片体5下端面与嵌装槽311内的上端面紧密接触；
所述的一体式阀片体5上设有至少2个阀片；两个阀片分别为：第一阀片521、第二阀片522，第一阀片521和第二阀片522均为柔性薄膜材料的悬臂梁阀；
所述的下泵体31内设有进液流道313、出液阀室314；上泵体32上还设有进液阀室323、出液流道324；进液口与进液流道313连通；出液口与出液阀室314连通；
所述的进液流道313与进液阀室323相对，第一阀片521位于进液流道313与进液阀室323之间；第一阀片521可完全封堵进液流道313；
所述的进液流道313和出液流道324倾斜，呈八字形设置，相对于压电泵中心轴线左右对称。
所述的出液流道324与出液阀室314相对，第二阀片522位于出液流道324与出液阀室314之间；第二阀片522可完全封堵出液流道324。
实施例2一种谐振激励压电泵
参见图2所示，一种谐振激励压电泵，它包括：质量块1、压电振子、泵体、一体式阀片体5；
所述的质量块1、压电振子和一体式阀片体5与实施例1所述的质量块1、压电振子和一体式阀片体5相同；
所述的压电振子包括：压电陶瓷21、金属基板22；压电陶瓷21与金属基板22粘接；质量块1焊接在压电振子的压电陶瓷上，构成谐振系统；
所述的泵体包括：下泵体31、上泵体32；下泵体31上设有进液口和出液口；进液口和出液口位于下泵体31两侧端面；
所述的下泵体31内还设有进液流道313、出液阀室314；上泵体32上还设有进液阀室323、出液流道324；进液口与进液流道313连通；出液口与出液阀室314连通；进液口、进液流道313、出液阀室314和出液口在同一轴线上；
所述的进液流道313和出液流道324倾斜，呈八字形设置，相对于压电泵中心轴线左右对称。
所述的凹槽322为弧形，与金属基板22下弯时的弧度相应。
所述的下泵体31内设有进液流道313、出液阀室314；上泵体32上还设有进液阀室323、出液流道324；进液口与进液流道313连通；出液口与出液阀室314连通；
所述的下泵体31上端设有嵌装槽311；嵌装槽311一侧设有定位凸缘312；
所述的上泵体32下端面一侧设有定位槽321；上泵体32嵌装在嵌装槽311中，定位凸缘312与定位槽321对接；上泵体32的外立面和底端端面可与嵌装槽311的内立面和上端端面紧密接触，即上泵体32与嵌装槽321过盈配合；
所述的一体式阀片体5一端设有定位凹口51；一体式阀片体5设在嵌装槽321内端面上，并通过定位凹口51定位；
所述的上泵体32上端面设有凹槽322；金属基板22封装在凹槽322处，构成泵腔；
所述的一体式阀片体5上端面与上泵体32下端面紧密接触；一体式阀片体5下端面与嵌装槽311内的上端面紧密接触；
所述的一体式阀片体5上设有至少2个阀片；两个阀片分别为：第一阀片521、第二阀片522，第一阀片521和第二阀片522均为柔性薄膜材料的悬臂梁阀；
所述的进液流道313与进液阀室323相对，第一阀片521位于进液流道313与进液阀室323之间，第一阀片521可完全封堵进液流道313；
所述的出液流道324与出液阀室314相对，第二阀片522位于出液流道324与出液阀室314之间，第二阀片522可完全封堵出液流道324。
工作原理：
一种谐振激励压电泵，当外电场的正电压作用于压电振子时，压电振子向上方弯曲，泵腔4容积增大；第一阀片521向进液阀室323内弯曲，打开进液流道313与进液阀室521之间的液体流通通路，液体从进液口流入泵腔4；同时，第二阀片522闭合堵塞出液流道324，出液流道324与出液阀室314液体流动截止；完成液体泵入；当外电场的负电压作用于压电振子时，压电振子向下方弯曲；泵腔4容积变小；第一阀片521闭合堵塞进液流道313，进液流道313与进液阀室323液体流动截止；第二阀片522打开堵塞出液流道324，打开出液流道324与出液阀室314液体流通通路，泵腔4里液体从出液口泵出；
一种谐振激励压电泵，压电振子持续受正负电压激励，液体从进液口引入泵腔4中，并持续从出液口迸出。

Claims (7)

1.一种谐振激励压电泵，它包括：质量块（1）、压电振子、逆止阀和泵体，其特征在于：所述的压电振子包括：压电陶瓷（21）、金属基板（22）和质量块（1），质量块（1）固定压电陶瓷（21）上，组成谐振系统。
2.根据权利要求1所述的一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的逆止阀为一体式阀片体（5）；所述的泵体包括：下泵体（31）、上泵体（32）；下泵体（31）上端设有嵌装槽（311）；上泵体（32）嵌装在嵌装槽（311）中；一体式阀片体（5）设在下泵体（31）和上泵体（32）剖分面之间；上泵体（32）上端面设有凹槽（322）；压电振子封装在凹槽（322）处，构成泵腔（4）；
所述的下泵体（31）上设有进液流道（313）、出液阀室（314）、进液口、出液口；上泵体（32）上还设有进液阀室（323）、出液流道（324）；进液流道（313）与进液阀室（323）相对；出液流道（324）与出液阀室（314）相对；
所述的一体式阀片体（5）上设有第一阀片（521）、第二阀片（522）；第一阀片（521）位于进液流道（313）与进液阀室（323）之间；第二阀片（522）位于出液流道（324）与出液阀室（314）之间。
3.根据权利要求2所述的一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的凹槽（322）为弧形，与金属基板（22）下弯时的弧度相应。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的泵体进液流道（313）和出液流道（324）倾斜，呈八字形设置，相对于压电泵中心轴线左右对称。
5.根据权利要求4所述的一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的进液口与进液流道（313）连通；出液口与出液阀室（314）连通；进液口、进液流道（313）、出液阀室（314）和出液口在同一轴线上。
6.根据权利要求5所述一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的阀片为柔性薄膜材料。
7.根据权利要求6所述一种谐振激励压电泵，其特征在于：所述的阀片为悬臂梁阀。
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