CN118327943A - 一种压电微型泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压电微型泵，泵本体，所述泵本体带有方形空腔；振动隔离片，所述振动隔离片水平设置在方形空腔的中间位置，将所述方形空腔分隔形成上下两个独立的腔体，上下两个所述腔体的端壁上分别贯穿开设两个孔，其中一个孔开设在腔体的端壁居中位置；单向阀，所述单向阀设置在腔体的其中一个孔上；致动器，所述致动器与振动隔离片的其中一个面贴合，并在贴合面上形成电连接；变形片，所述变形片设置在振动隔离片的另一个面上。本发明方形空腔能够为致动器提供更大的制动面积，从而带来振动幅度的增加，使得形成的气体压强增大，带来更大的流体压力与流量。

Description

一种压电微型泵

技术领域

本发明涉及微型泵技术领域，具体涉及一种压电微型泵。

背景技术

压电微型泵一般运用于一些便捷式电子设备，例如一些便捷式血压计、头戴式按摩器等，是一种尺寸相对较小的用于输送正压或提供真空的泵。为了实现小尺寸、高效率和无声运行的预期目标，此类泵必须在非常高的频率下运行，通常约为20kHz或更高。为了在高频下运行，泵配备的阀门必须对高频振荡压力做出响应，该振荡压力可以被整流以产生通过泵的净流体流量。

现有技术的压电微型泵存在振动腔面积有限的问题，致动器的制动面积小，从而导致振动幅度不足，使得形成的气体压强较小，进而会影响流体压力与流量，因此，亟需一种新的压电微型泵，以解决现有技术存在的一些问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电微型泵，以解决现有技术存在的一些问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种压电微型泵，包括：

泵本体，所述泵本体带有方形空腔；

振动隔离片，所述振动隔离片水平设置在方形空腔的中间位置，将所述方形空腔分隔形成上下两个独立的腔体，上下两个所述腔体的端壁上分别贯穿开设两个孔，其中一个孔开设在腔体的端壁居中位置；

单向阀，所述单向阀设置在腔体的其中一个孔上；

致动器，所述致动器与振动隔离片的其中一个面贴合，并在贴合面上形成电连接；

变形片，所述变形片设置在振动隔离片的另一个面上。

进一步地，所述振动隔离片采用弹性材料制成。

进一步地，所述振动隔离片是聚氨酯薄膜或PET薄膜，或所述振动隔离片采用聚氨酯薄膜与金属薄板的复合材料制成，或所述振动隔离片采用PET薄膜与金属薄板的复合材料制成。

进一步地，所述振动隔离片与致动器贴合的平面区域上具有压力节点处，该压力节点处呈不规则的环形，且所述压力节点处的压力趋向为零，所述压力节点处两边的压力呈相反方向。

进一步地，所述单向阀是带泄压功能的薄膜阀门。

进一步地，所述单向阀包括：

间隔件，所述间隔件带有贯穿其上下两端的阀门区域、泄气区域，所述泄气区域设置在阀门区域的旁侧，且所述泄气区域通过连通区域与阀门区域相连通；

板，所述板设置两块，两块所述板分别设置在间隔件的上下侧，两块所述板位于阀门区域的位置分别垂直贯穿开设相对应的第一孔，其中一块板位于泄气区域的位置垂直贯穿开设第三孔；

瓣膜，所述瓣膜设置在间隔件与开设有第三孔的板之间，所述瓣膜与开设有第三孔的板位于阀门区域的位置分别垂直贯穿开设相对应的第二孔，所述第二孔偏离所述第一孔设置。

进一步地，所述致动器采用压电材料制成。

进一步地，所述致动器是方形致动器、多边形致动器或圆形致动器中的任意一种。

进一步地，所述致动器的上下两个面分别布置有电极，所述致动器与振动隔离片的贴合面上设置有多个电极，与所述振动隔离片的多个电极形成电连接；

其中，所述致动器与振动隔离片的贴合面外侧设置一个环形电极，所述环形电极通过侧边电连接处与致动器另一面的电极连通。

采用上述技术方案后，相较于现有的技术具有以下有益效果：方形空腔能够为致动器提供更大的制动面积，从而带来振动幅度的增加，使得形成的气体压强增大，带来更大的流体压力与流量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明的爆炸结构示意图；

图3是本发明的局部结构示意图；

图4是本发明中振动隔离片2的局部结构示意图；

图5是本发明的压力图；

图6是本发明的致动器4为方形时的局部结构示意图；

图7是本发明的致动器4为多边形时的局部结构示意图；

图8是本发明的致动器4为圆形时的局部结构示意图；

图9是本发明中单片阀3的其中一种结构示意图；

图10是本发明瓣膜34与第二板33贴合时的局部结构示意图；

图11是本发明瓣膜34与第一板32贴合时的局部结构示意图；

图12是本发明中单片阀3的另一种结构示意图。

附图标记说明：1、泵本体；11、上泵壳；12、下泵壳；13、上腔体；14、下腔体；141、第四孔；142、第五孔；15、出气孔；16、泄气孔；2、振动隔离片；21、电接驳输入端；22、压力节点处；3、单向阀；31、间隔件；311、挡板；312、阀门区域；313、泄气区域；314、连通区域；32、第一板；33、第二板；34、瓣膜；35、第一孔；36、第二孔；37、第三孔；4、致动器；41、环形电极；411、侧边电连接处；42、圆形电极；5、变形片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种压电微型泵，下面结合附图对本发明作详细的描述。

参看图1-图11所示，本具体实施方式采用的技术方案是：一种压电微型泵，包括泵本体1、振动隔离片2、单向阀3、致动器4、变形片5，所述泵本体1包括上泵壳11与下泵壳12，所述上泵壳11与下泵壳12连接形成一个方形空腔或近似方形空腔，用于容纳流体，所述的空腔的边长与高度的之间的比大于2.5。

在所述空腔的中间位置设置有振动隔离片2，所述振动隔离片2将方形空腔或近似方形空腔分隔形成上腔体13、下腔体14，两个腔体分别独立。具体地，所述振动隔离片2大体呈现方形结构，其边缘与上泵壳11、下泵壳12的壳体端部压合，将空腔分成上下两个独立的部分。所述振动隔离片2的其中一侧向泵本体1外部延伸形成一个细条状体，其细条状体的尾端为电接驳输入端21。

需要具体说明的是，上腔体13与下腔体14的端壁居中位置分别贯穿开设有第四孔141，所述上腔体13与下腔体14的端壁上还分别贯穿开设有第五孔142，该第五孔142设置在端壁中除第四孔141位置之外的任何位置处。在第四孔141或第五孔142的其中一个位置上安装有单向阀3，以使得流体在使用时能够流过腔体。

所述振动隔离片2设置在致动器4与变形片5之间，所述致动器4与振动隔离片2的贴合面上形成电连接。具体地，所述致动器4的上下两个面分别设置有电极，其中，所述致动器4与振动隔离片2的贴合面上至少设置有两个电极，致动器4与振动隔离片2的两个电极或多个电极在贴合面形成电连接。

其中，在致动器4与振动隔离片2的贴合面外侧设置有一个环形电极41，该环形电极41通过侧边电连接处411与致动器4另一面的电极相连通，环形电极41与振动隔离片2的多个导电轨道中的至少一个形成电接触。此时，致动器4位于环形电极41的内侧设置一个圆形电极42。

优选地，所述致动器4采用压电材料制成，可以是方形致动器、近似方形致动器、多边形致动器或圆形致动器。在给致动器4电极施加电压后，致动器4会因压电效应产生涨大或缩小，由于致动器4与振动隔离片2、变形片5贴合为一个整体，变形片5在致动器4涨大或缩小而产生形变，通过给致动器4输入交变电压，变形片5会带动振动隔离片2产生振动。

优选地，振动隔离片2采用具有弹性特征的材料，可是聚氨酯薄膜，也可以是PET薄膜，还可以是采用聚氨酯薄膜或PET薄膜与金属薄板的复合材料制成。

如图5所示，所述致动器4与变形片5在交变电场作用下产生波形振动，在振动隔离片2与致动器4贴合的平面区域存在一个压力节点处22，该压力节点处22呈现不规则的环形，且该处的压力趋向为零，压力节点处22两边的压力呈相反方向，由此形成两个波峰区域，一个在压力节点处22的内侧，另一个在压力节点处22的外侧，在压力作用下，带动流体单向流动。

所示致动器4的驱动频率超过20KHz，超过人耳听力所能感知的区域外，振动的效果接近静音。

优选地，单向阀3是一种带泄压功能的单向阀，兼具出气与泄压功能，能够解决现有的压电微型泵不带泄压功能而导致应用设备需要单独配置泄压的阀门的问题，能够很好地节省应用设备的内部空间，减小设备体积并降低成本，使用更加方便。

需要具体说明的是，单向阀3包括间隔件31、第一板32、第二板33、瓣膜34，所述间隔件31带有纵向贯穿其上下两端的空心区域，所述空心区域内水平延伸有挡板311，将所述空心区域分隔形成阀门区域312、泄气区域313，所述阀门区域312与泄气区域313之间通过连通区域314相连通。所述第一板32与第二板33分别设置在所述间隔件31的上下两侧，所述第一板32与第二板33位于阀门区域312的位置处分别垂直贯穿开设第一孔35，所述第一板32上的第一孔35与第二板33上的第一孔35对应设置。

所述瓣膜34设置在第二板33与间隔件31之间，所述第二板33与瓣膜34位于阀门区域312的位置处分别垂直贯穿开设第二孔36，所述第二板33上的第二孔36与瓣膜34上的第二孔36相对应，且所述第二孔36偏离第一孔35设置。

需要具体说明的是，所述第二板33位于泄气区域313的位置处垂直贯穿开设有第三孔37，工作时，泵本体1的出气孔15、第二板33上的第二孔36、第三孔37、泵本体的泄气孔16依次连通，形成泄气通道。

具体地，所述连通区域314设置在挡板311的延伸端口处，所述挡板311的区域面积大于连通区域314的区域面积。优选地，所述阀门区域312与泄气区域313之间的挡板311设置两块，且两块挡板311相对对称设置，连通区域314设置在两块挡板311的相对延伸端口之间。

优选地，所述阀门区域312设置在间隔件31的中心位置，且其面积大于泄气区域313的面积。所述泄气区域313的面积约为阀门区域312面积的五分之一。

另外，所述阀门区域312可以是整片式区域或由多片式相互连通的区域构成。

需要具体说明的是，所述泄气区域313可设置两个，两个所述泄气区域313对称设置在阀门区域312的相对两侧位置。实际上，所述泄气区域313的具体设置数量不限于一个或者两个，可以根据实际设计需求作出调整。

单向阀3安装于泵本体1的内部，致动器4工作时，致动器4的振动能够带来腔体内区域气流压力变化，同输入的频率同步，单向阀3在两侧气压的变化下，同频上下振动，当瓣膜34贴近第二板33时，第一板32的第一孔35与第二板33的第二孔36连通，此时泵腔内气体压强大于气道内，气泵处于排气状态；当瓣膜34贴着第一板32时，气道内压强大于泵腔内，阀门处于关闭状态，气泵此时处于停止泵气状态；此时，由于瓣膜34上下振动与致动器是同频高频动作，动作时间非常短，此时瓣膜34动作区域仅在间隔件31中间区域内上下动作，第三孔37由瓣膜34封闭一直处于闭合状态；

当致动器4停止工作时，泵腔内压强同外部连通，而出气管道压强长时间大于泵腔，瓣膜34不仅在中央区域贴紧第一板32，在外围泄气孔16区域，由于出气管道压力无法泄压，气体会通过出气孔15外溢到外部区域使瓣膜34贴紧第一板32，从而打开第三孔37，进而实现泄气孔16的打开，将出气管道内气压通过泄气孔16排泄；

当致动器4再次工作时，泵腔压力大于出气管道内，瓣膜34会在压力作用下恢复封闭第三孔37，并恢复高频动作出气状态。

参看图12所示，所述单片阀3的瓣膜34还可以设置在第一板32与间隔件31之间，此时，所述第一板32位于泄压区域313的位置垂直贯穿开设第三孔37。在第一板32的端面存在压力的情况下，所述瓣膜34将第一板32上的第三孔37进行封闭，第一板37上设置第三孔37的作用在于利用气压把瓣膜34顶到第二板33上。

方形或近似方形的空腔能够为致动器4提供更大的制动面积，从而带来振动幅度的增加，使得形成的气体压强增大，带来更大的流体压力与流量，同时兼具出气与泄压功能，应用设备无需另外再单独安装泄压的阀门，能够很好地节省应用设备的内部空间，减小设备体积并降低成本，使用方便，具有很大的推广应用价值。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种压电微型泵，其特征在于，包括：

泵本体，所述泵本体带有方形空腔；

振动隔离片，所述振动隔离片水平设置在方形空腔的中间位置，将所述方形空腔分隔形成上下两个独立的腔体，上下两个所述腔体的端壁上分别贯穿开设两个孔，其中一个孔开设在腔体的端壁居中位置；

单向阀，所述单向阀设置在腔体的其中一个孔上；

致动器，所述致动器与振动隔离片的其中一个面贴合，并在贴合面上形成电连接；

变形片，所述变形片设置在振动隔离片的另一个面上。

2.根据权利要求1所述的压电微型泵，其特征在于，所述振动隔离片采用弹性材料制成。

3.根据权利要求1所述的压电微型泵，其特征在于，所述振动隔离片是聚氨酯薄膜或PET薄膜，或所述振动隔离片采用聚氨酯薄膜与金属薄板的复合材料制成，或所述振动隔离片采用PET薄膜与金属薄板的复合材料制成。

4.根据权利要求1所述的压电微型泵，其特征在于，所述振动隔离片与致动器贴合的平面区域上具有压力节点处，该压力节点处呈不规则的环形，且所述压力节点处的压力趋向为零，所述压力节点处两边的压力呈相反方向。

5.根据权利要求1所述的压电微型泵，其特征在于，所述单向阀是带泄压功能的薄膜阀门。

6.根据权利要求1或5任一项所述的压电微型泵，其特征在于，所述单向阀包括：

间隔件，所述间隔件带有贯穿其上下两端的阀门区域、泄气区域，所述泄气区域设置在阀门区域的旁侧，且所述泄气区域通过连通区域与阀门区域相连通；

板，所述板设置两块，两块所述板分别设置在间隔件的上下侧，两块所述板位于阀门区域的位置分别垂直贯穿开设相对应的第一孔，所述板位于泄气区域的位置垂直贯穿开设第三孔；

瓣膜，所述瓣膜设置在间隔件与任意一块板之间，所述瓣膜与其中一块板位于阀门区域的位置分别垂直贯穿开设相对应的第二孔，所述第二孔偏离所述第一孔设置。

7.根据权利要求1所述的压电微型泵，其特征在于，所述致动器采用压电材料制成。

8.根据权利要求1或7任一项所述的压电微型泵，其特征在于，所述致动器是方形致动器、多边形致动器或圆形致动器中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的压电微型泵，其特征在于，所述致动器的上下两个面分别布置有电极，所述致动器与振动隔离片的贴合面上设置有多个电极，与所述振动隔离片的多个电极形成电连接；

其中，所述致动器与振动隔离片的贴合面外侧设置一个环形电极，所述环形电极通过侧边电连接处与致动器另一面的电极连通。