專(zhuān)利名稱：一種壓電疊堆泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電泵，尤其涉及一種有閥式壓電疊堆泵。
背景技術(shù)：
壓電泵的研究始于20世紀(jì)80年代，它是基于壓電驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)制造的流體泵。壓電泵不需要附加驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，給壓電疊堆施加交流電信號(hào)，使壓電疊堆產(chǎn)生伸縮，再由伸縮變形產(chǎn)生泵腔容積的變化，配合進(jìn)出口單向閥控制流體方向，從而實(shí)現(xiàn)流體輸送。由于傳統(tǒng)的壓電泵多為壓電雙晶片形式，此類(lèi)形式的壓電泵的優(yōu)點(diǎn)
是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，耗能低，無(wú)電磁干擾且成本低，而被廣泛應(yīng)用到制藥，醫(yī)療，微量試劑配比和化學(xué)分析等領(lǐng)域。但是，壓電片式或壓電雙晶片式的壓電泵輸出壓力小，承載能力弱，不能適應(yīng)于現(xiàn)階段對(duì)壓電泵的更高要求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、輸出性能好的有閥式壓電疊堆泵。技術(shù)方案
為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的壓電疊堆泵包括設(shè)有流體入口和流體出口的泵基座、泵體、泵上蓋和容納于泵體內(nèi)的壓電疊堆，所述的壓電疊堆的一端與泵基座之間設(shè)有一振動(dòng)活塞，壓電疊堆另一端與泵上蓋之間設(shè)有一預(yù)緊活塞；所述的振動(dòng)活塞粘貼在振動(dòng)薄膜上，所述的振動(dòng)薄膜與泵基座間形成工作液腔。所述的泵基座、泵體和泵上蓋形成一個(gè)封閉的空間，壓電疊堆容納于該空間內(nèi)；所述的泵基座上加工有一個(gè)圓形凹腔，振動(dòng)薄膜將該圓形凹腔密封形成工作液腔。所述的振動(dòng)薄膜設(shè)置于壓電疊堆和泵基座之間，為了保證振動(dòng)薄膜與所述圓形凹腔之間的密封性，通過(guò)一固定在另一圓形凹腔內(nèi)的壓環(huán)將振動(dòng)薄膜壓緊。更進(jìn)一步地，所述的泵上蓋上設(shè)置有一對(duì)預(yù)緊活塞施加預(yù)緊力的預(yù)緊螺釘，由于預(yù)緊活塞同時(shí)又與壓電疊堆接觸，所以當(dāng)預(yù)緊螺釘對(duì)預(yù)緊活塞施加預(yù)緊力時(shí)，也即對(duì)壓電疊堆施加預(yù)緊力，通過(guò)預(yù)緊螺釘?shù)奈⒄{(diào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電疊堆預(yù)緊程度的微調(diào)。所述的泵上蓋亦可加工具有一個(gè)圓形凹腔，預(yù)緊活塞位于該圓形凹腔內(nèi)。一般地，本技術(shù)方案的壓電疊堆泵中，泵體為具有圓柱形空腔的中空結(jié)構(gòu)，并且預(yù)緊活塞的直徑略小于泵體的內(nèi)腔直徑和泵上蓋圓形凹腔的直徑，以保證預(yù)緊活塞周向固定但可以上下移動(dòng)。泵體與泵基座和泵上蓋之間都通過(guò)螺釘連接，相互之間的間隙用密封材料進(jìn)行填充以保證壓電泵整體的密封性。為了有利于流體在壓電泵內(nèi)的流動(dòng)，所述的流體入口設(shè)置有入口單向閥，所述的流體出口設(shè)置有出口單向閥。
本技術(shù)方案的壓電疊堆泵中，振動(dòng)薄膜與振動(dòng)活塞粘貼在一起，在外加交流電信號(hào)的作用下，壓電疊堆帶動(dòng)振動(dòng)活塞，振動(dòng)活塞再帶動(dòng)振動(dòng)薄膜運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)薄膜的形變實(shí)現(xiàn)泵腔即工作液腔內(nèi)部容積的變化，從而泵腔內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，由進(jìn)液口單向閥和出液口單向閥控制著液體的進(jìn)出。當(dāng)工作液腔容積減小時(shí)，工作液腔內(nèi)壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，則出液口被動(dòng)閥打開(kāi)，流體流出；當(dāng)工作液腔容積增大時(shí)，工作液腔內(nèi)壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)，則進(jìn)液口被動(dòng)閥打開(kāi)，流體流入，如此循環(huán)以實(shí)現(xiàn)液體的連續(xù)的單向流動(dòng)。
有益效果
本發(fā)明的壓電疊堆中，所有的部件都能夠集中到泵體中，節(jié)省了設(shè)計(jì)所需的空間，非常緊湊，且各個(gè)部件裝配方便，易于加工，工作液腔嚴(yán)格封閉，有效防止泄漏，提高了輸出功率，克服了雙晶片式壓電泵輸出壓力小，承載能力相對(duì)較弱的問(wèn)題，輸出壓力可達(dá)5bar，最大輸出流量可達(dá)350ml/min。綜合本發(fā)明的輸出壓力大,體積小,承載能力大的優(yōu)點(diǎn),本發(fā) 明的壓電疊堆泵可廣泛應(yīng)用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是航空航天領(lǐng)域，當(dāng)其連接上液壓缸之類(lèi)的作動(dòng)器，便能將壓力流體輸出轉(zhuǎn)化為力輸出，推動(dòng)飛行器舵面運(yùn)動(dòng)。
說(shuō)明書(shū)附圖

圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵基座結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵上蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，本實(shí)施例的壓電疊堆泵包括設(shè)有流體入口 13和流體出口 12的泵基座11、泵體6、泵上蓋3和容納于泵體6內(nèi)的壓電疊堆5，流體入口 13設(shè)有入口單向閥13，流體出口 12處設(shè)有出口單向閥12 ;泵體6具有圓柱形空腔，壓電疊堆5容納在該圓柱形空腔內(nèi)，相應(yīng)地，壓電疊堆5也呈圓柱形。壓電疊堆5的一端與泵基座11之間設(shè)有一振動(dòng)活塞8，壓電疊堆5另一端與泵上蓋3之間設(shè)有一預(yù)緊活塞4 ;所述的振動(dòng)活塞8粘貼在振動(dòng)薄膜10上，所述的振動(dòng)薄膜10與泵基座11間形成工作液腔14。具體地，所述的振動(dòng)薄膜10設(shè)置于振動(dòng)活塞8與泵基座11之間，并且通過(guò)一壓環(huán)9壓緊固定。本實(shí)施例中，泵基座11上加工有兩個(gè)圓形凹腔，其中一個(gè)圓形凹腔直徑為35mm，高度為O. 5mm，振動(dòng)薄膜10覆蓋該圓形凹腔的開(kāi)口處從而將這個(gè)腔體密封形成工作液腔，即工作液腔14為由振動(dòng)薄膜10和泵基座11上的圓形凹腔封密組成，并且與流體出入口相連通，工作液腔的高度即為圓形凹腔的高度。另一個(gè)圓形凹腔直徑為43 mm，高度為5mm，壓環(huán)9與這個(gè)圓形凹腔配合而將振動(dòng)薄膜10壓緊，所述工作液腔與這個(gè)圓形凹腔之間填充密封材料如生料帶。如圖I所示，泵體6下端與泵基座11通過(guò)四個(gè)M6X25內(nèi)六角圓柱頭螺釘7相連。如圖I、圖3所示，所述的泵上蓋3上設(shè)置有一個(gè)對(duì)預(yù)緊活塞4施加預(yù)緊力的M10X20內(nèi)六角圓柱頭螺釘，即預(yù)緊螺釘1，通過(guò)預(yù)緊螺釘I的微調(diào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電疊堆5預(yù)緊程度的微調(diào)，從而得到不同的泵工作參數(shù)。相應(yīng)地，如圖2所示，泵上蓋3設(shè)有供預(yù)緊螺釘I貫穿的開(kāi)孔31，泵上蓋3朝向泵體6的一側(cè)為一圓形凹腔32，用于容納預(yù)緊活塞4，預(yù)緊活塞4直徑略小于泵體的直徑，即預(yù)緊活塞4的整體位置通過(guò)預(yù)緊螺釘I和壓電疊堆5的配合而相對(duì)固定，但又可以因振動(dòng)活塞8的作用而軸向運(yùn)動(dòng)。泵上蓋3通過(guò)兩個(gè)M6X30內(nèi)六角圓柱頭螺釘2與泵體連接。本實(shí)施例中，壓電疊堆5直徑為IOmm,長(zhǎng)度為90mm,工作時(shí)電源可調(diào)電壓為
0-150V，頻率范圍40-200HZ交流電。以水為實(shí)驗(yàn)工作介質(zhì)，泵的輸出壓力最大可達(dá)500Kpa。本實(shí)施例中的泵體6、泵基座11和泵上蓋3使用鋁或有機(jī)玻璃加工而成，各部件之間的間隙均進(jìn)行密封；振動(dòng)薄膜10為厚度O. 2mm、直徑43mm銅片，亦可以采用其它類(lèi)型的彈性材料制成。本實(shí)施例的壓電疊堆泵工作時(shí)，在外加交流電信號(hào)的作用下，壓電疊堆5的疊堆帶動(dòng)振動(dòng)活塞8，振動(dòng)活塞8帶動(dòng)振動(dòng)薄膜10上下運(yùn)動(dòng)使振動(dòng)薄膜10產(chǎn)生形變，實(shí)現(xiàn)工作 液腔內(nèi)部容積的變化，從而泵體6內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，由進(jìn)液口單向閥和出液口單向閥控制著液體的進(jìn)出。當(dāng)工作液腔容積減小時(shí)，工作液腔內(nèi)壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，則流體出口 12的被動(dòng)閥打開(kāi)，流體流出；當(dāng)工作液腔容積增大時(shí)，工作液腔內(nèi)壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)，則流體進(jìn)口 13的被動(dòng)閥打開(kāi)，流體流入，如此循環(huán)以實(shí)現(xiàn)液體的連續(xù)的單向流動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種壓電疊堆泵，包括設(shè)有流體入口(13)和流體出口(12)的泵基座(11)、泵體(6)、泵上蓋(3)和容納于泵體(6)內(nèi)的壓電疊堆(5)，其特征在于，壓電疊堆(5)的一端與泵基座(11)之間設(shè)有一振動(dòng)活塞(8)，壓電疊堆(5)另一端與泵上蓋(3)之間設(shè)有一預(yù)緊活塞(4);所述的振動(dòng)活塞(8)粘貼在振動(dòng)薄膜(10)上，所述的振動(dòng)薄膜(10)與泵基座(11)間形成工作液腔(14)。
2.如權(quán)利要求I所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的振動(dòng)薄膜(10)設(shè)置于振動(dòng)活塞(8)與泵基座(11)之間，并且通過(guò)一壓環(huán)(9)壓緊固定。
3.如權(quán)利要求I所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的泵上蓋(3)上設(shè)置有一對(duì)預(yù)緊活塞(4 )施加預(yù)緊力的預(yù)緊螺釘(I)。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的泵體(6)為具有圓柱形空腔的泵體。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的預(yù)緊活塞(4)直徑小于泵體(6)內(nèi)腔直徑。
6.如權(quán)利要求I所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的泵體(6)與泵基座(11)和泵上蓋(3)之間通過(guò)螺釘連接。
7.如權(quán)利要求I所述的壓電疊堆泵，其特征在于，所述的流體入口(13)設(shè)置有入口單向閥，所述的流體出口( 12 )設(shè)置有出口單向閥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種壓電疊堆泵，包括設(shè)有流體入口和流體出口的泵基座、泵體、泵上蓋和容納于泵體內(nèi)的壓電疊堆，壓電疊堆的一端與泵基座之間設(shè)有一振動(dòng)活塞，壓電疊堆另一端與泵上蓋之間設(shè)有一預(yù)緊活塞；所述的振動(dòng)活塞粘貼在振動(dòng)薄膜上，所述的振動(dòng)薄膜與泵基座間形成工作液腔。本發(fā)明的壓電疊堆泵中所有部件都集中到泵體中，節(jié)省了空間，各個(gè)部件裝配方便，易于加工，工作液腔嚴(yán)格封閉，有效防止泄漏，提高了輸出功率?？蓮V泛應(yīng)用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給及機(jī)器人領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F04B43/04GK102817817SQ20121016300
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者裘進(jìn)浩, 黃成志, 季宏麗 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)