一种双入口伞状膜片浮动阀压电泵

技术领域

本发明属于微流体机械领域，具体涉及一种双入口伞状膜片浮动阀压电泵。

背景技术

压电泵是一种利用压电材料在通电状态下的逆压电效应产生机械形变，从而改变泵腔内的压强，利用压强差驱动液体或气体流动的流体输送装置。压电泵以压电元件为驱动源，把腔体、驱动部分和传动部分结合在一起，减少了传统泵传动零件过多的毛病，而且还具有结构简单、体积小、耗能低、重量轻、抗电磁干扰强、无噪声、易于装配、易于微型化和流量可控等优点，被广泛应用于生物医疗、器件散热、燃料电池和航天航空等领域。球阀压电泵和伞阀压电泵是两种常用的有阀压电泵，但球阀压电泵的球阀开启压力较大导致其输出性能较差，而伞阀压电泵的伞阀由于反复变形易于疲劳失效，因此有必要设计一种输出性能好且阀体不易疲劳失效的压电泵。

发明内容

本发明的目的是提供一种双入口伞状膜片浮动阀压电泵，该泵结合伞状膜片浮动阀上下浮动的工作方式和双入口结构能增大入口流道横截面积的特点，使其输出流量大且输出压力佳，同时有效避免了因阀体反复变形而引起的阀疲劳失效问题。

为实现上述目的，本发明专利的技术方案是：

一种双入口伞状膜片浮动阀压电泵，其特征在于：包含螺栓、泵盖、橡胶密封圈、压电振子、出口孔板、入口格栅、伞状膜片浮动阀、泵体和螺母；

所述泵盖设有上螺栓孔和用于固定压电振子的上环形凸缘结构，所述压电振子包含铍青铜金属基底和作为驱动元件的压电陶瓷片；

所述出口孔板包含用于通水的出口孔板圆孔、用于伞状膜片浮动阀轴向上浮限位的出口孔板挡板，以及用于限制伞状膜片浮动阀径向位移的出口孔板凸缘结构；

所述入口格栅包含若干个用于通水的入口格栅细孔、用于伞状膜片浮动阀轴向上浮限位的入口格栅十字挡板，以及用于限制伞状膜片浮动阀径向位移的入口格栅凸缘结构，所述伞状膜片浮动阀包含伞状膜片和伞柄；

所述泵体包含两个入口流道、两个入口内流道上台阶、两个入口内流道下台阶、两个入口内流道空心圆柱、一个出口流道、一个出口内流道空心圆柱、一个出口内流道台阶、下环形凸缘结构和下螺栓孔，所述入口内流道上台阶用于放置入口格栅，所述入口内流道下台阶用于伞状膜片浮动阀的轴向下浮限位，所述入口内流道空心圆柱和出口内流道空心圆柱用于放置伞状膜片浮动阀的伞柄，所述出口内流道台阶用于放置出口孔板，所述入口流道包含直径略大的入口外流道、直径较小的入口中间流道以及用于放置入口内流道空心圆柱的入口内流道，入口中间流道用于防止入口流管插入到入口内流道内部，所述出口流道包含直径略大的出口外流道、直径较小的出口中间流道以及用于放置出口内流道空心圆柱的出口内流道，出口中间流道用于防止出口流管插入到出口内流道内部；

所述橡胶密封圈为用于固定和密封压电振子的两个相同环形橡胶材质密封圈，一个放置在上环形凸缘结构和压电振子之间，另一个放置在下环形凸缘结构和压电振子之间，所述螺栓和螺母通过螺纹连接的方式用于实现对泵盖和泵体的紧密装配。

所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵包括吸入和排出两个工作过程：

吸入过程：压电振子在正向交变电压作用下产生向上的形变时，腔内体积增大，压强变小，入口内流道的伞状膜片浮动阀在大气压强的作用下，向上浮动至入口格栅处，液体从入口流道流入后经入口格栅的入口格栅细孔流入泵腔内；出口内流道的伞状膜片浮动阀在大气压强的作用下向上浮动至出口孔板处，将出口内流道的伞状膜片浮动阀与出口孔板之间的间隙闭合，并堵住出口孔板圆孔，防止液体从出口流道流入。至此，双入口伞状膜片浮动阀压电泵完成从入口流道吸入液体的过程；

排出过程：压电振子在逆向交变电压作用下发生向下的形变时，泵腔内体积减小，压强增大，在腔内压强的作用下，入口内流道的伞状膜片浮动阀下沉远离入口格栅，抵至入口内流道下台阶并与之贴合，防止液体从入口流道流出；出口内流道的伞状膜片浮动阀在腔内压强的作用下下沉远离出口孔板，与出口孔板产生间隙，腔内液体通过出口孔板圆孔后从出口流道流出。至此，双入口伞状膜片浮动阀压电泵完成从泵腔内向出口流道排出液体的过程。

所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵在正弦交变电压的反复作用下，通过伞状膜片浮动阀的上下浮动实现入口流道和出口流道的开启和关闭，从而实现了液体的单向流动。

本发明专利的突出优点为：

1.本发明所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵利用伞状膜片浮动阀的上下浮动来工作，由于伞状膜片浮动阀具有好的反向截止性能和低的开启压力，同时双入口结构在不增大泵体尺寸的前提下增大了入口流道横截面积，使得该泵输出流量大且输出压力佳。

2.本发明所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵的伞状膜片浮动阀运动形式为上下浮动而非依靠阀体变形，有效避免了因阀体反复变形而引起的阀疲劳失效问题。

附图说明

图1是本发明的双入口伞状膜片浮动阀压电泵爆炸图；

图2是本发明的泵盖示意图；

图3是本发明的压电振子示意图；

图4是本发明的泵体示意图；

图5是本发明的泵体剖视图；

图6是本发明的出口孔板示意图；

图7是本发明的入口孔栅示意图；

图8是本发明的伞状膜片浮动阀示意图；

图中标记：1为螺栓、2为泵盖、2-1为上螺栓孔、2-2为上环形凸缘结构、3为橡胶密封圈、4为压电振子、4-1为铍青铜金属基底、4-2为压电陶瓷片、5为出口孔板、5-1为出口孔板圆孔、5-2为出口孔板挡板、5-3为出口孔板凸缘结构、6为入口格栅、6-1为入口格栅细孔、6-2为入口格栅十字挡板、6-3为入口格栅凸缘结构、7为伞状膜片浮动阀、7-1为伞状膜、7-2为伞柄、8为泵体、8-1为入口流道（其中8-1-1为入口外流道、8-1-2为入口中间流道、8-1-3为入口内流道）、8-2为出口流道（其中8-2-1为出口外流道、8-2-2出口中间流道、8-2-3出口内流道）、8-3为下螺栓孔、8-4为入口内流道上台阶、8-5为入口内流道下台阶、8-6为入口内流道空心圆柱、8-7为出口内流道空心圆柱、8-8为出口内流道台阶、8-9为下凸缘环形结构、9为螺母。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明专利保护的范围；本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

参阅图1-8，本发明实施例包括：

一种双入口伞状膜片浮动阀压电泵，其特征在于：包含螺栓（1）、泵盖（2）、橡胶密封圈（3）、压电振子（4）、出口孔板（5）、入口格栅（6）、伞状膜片浮动阀（7）、泵体（8）和螺母（9）；

所述泵盖（2）设有上螺栓孔（2-1）和用于固定压电振子（4）的上环形凸缘结构（2-2），所述压电振子（4）包含铍青铜金属基底（4-1）和作为驱动元件的压电陶瓷片（4-2）；

所述出口孔板（5）包含用于通水的出口孔板圆孔（5-1）、用于伞状膜片浮动阀（7）轴向上浮限位的出口孔板挡板（5-2），以及用于限制伞状膜片浮动阀（7）径向位移的出口孔板凸缘结构（5-3）；

所述入口格栅（6）包含若干个用于通水的入口格栅细孔（6-1）、用于伞状膜片浮动阀（7）轴向上浮限位的入口格栅十字挡板（6-2），以及用于限制伞状膜片浮动阀（7）径向位移的入口格栅凸缘结构（6-3），所述伞状膜片浮动阀（7）包含伞状膜片（7-1）和伞柄（7-2）；

所述泵体（8）包含两个入口流道（8-1）、两个入口内流道上台阶（8-4）、两个入口内流道下台阶（8-5）、两个入口内流道空心圆柱（8-6）、一个出口流道（8-2）、一个出口内流道空心圆柱（8-7）、一个出口内流道台阶（8-8）、下环形凸缘结构（8-9）和下螺栓孔（8-3），所述入口内流道上台阶（8-4）用于放置入口格栅（6），所述入口内流道下台阶（8-5）用于伞状膜片浮动阀（7）的轴向下浮限位，所述入口内流道空心圆柱（8-6）和出口内流道空心圆柱（8-7）用于放置伞状膜片浮动阀（7）的伞柄（7-2），所述出口内流道台阶（8-8）用于放置出口孔板（5），所述入口流道（8-1）包含直径略大的入口外流道（8-1-1）、直径较小的入口中间流道（8-1-2）以及用于放置入口内流道空心圆柱（8-6）的入口内流道（8-1-3），入口中间流道（8-1-2）用于防止入口流管插入到入口内流道（8-1-3）内部，所述出口流道（8-2）包含直径略大的出口外流道（8-2-1）、直径较小的出口中间流道（8-2-2）以及用于放置出口内流道空心圆柱（8-7）的出口内流道（8-2-3），出口中间流道（8-2-2）用于防止出口流管插入到出口内流道（8-2-3）内部；

所述橡胶密封圈（3）为用于固定和密封压电振子（4）的两个相同环形橡胶材质密封圈，一个放置在上环形凸缘结构（2-2）和压电振子（4）之间，另一个放置在下环形凸缘结构（8-9）和压电振子（4）之间，所述螺栓（1）和螺母（9）通过螺纹连接的方式用于实现对泵盖（2）和泵体（8）的紧密装配。

所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵包括吸入和排出两个工作过程：

吸入过程：压电振子在正向交变电压作用下产生向上的形变时，腔内体积增大，压强变小，入口内流道（8-1-3）的伞状膜片浮动阀（7）在大气压强的作用下，向上浮动至入口格栅（6）处，液体从入口流道（8-1）流入后经入口格栅（6）的入口格栅细孔（6-1）流入泵腔内；出口内流道（8-2-3）的伞状膜片浮动阀（7）在大气压强的作用下向上浮动至出口孔板（5）处，将出口内流道（8-2-3）的伞状膜片浮动阀（7）与出口孔板（5）之间的间隙闭合，并堵住出口孔板圆孔（5-1），防止液体从出口流道（8-2）流入。至此，双入口伞状膜片浮动阀压电泵完成从入口流道（8-1）吸入液体的过程；

排出过程：压电振子在逆向交变电压作用下发生向下的形变时，泵腔内体积减小，压强增大，在腔内压强的作用下，入口内流道（8-1-3）的伞状膜片浮动阀（7）下沉远离入口格栅（6），抵至入口内流道下台阶（8-5）并与之贴合，防止液体从入口流道（8-1）流出；出口内流道（8-2-3）的伞状膜片浮动阀（7）在腔内压强的作用下下沉远离出口孔板（5），与出口孔板（5）产生间隙，腔内液体通过出口孔板圆孔（5-1）后从出口流道（8-2）流出。至此，双入口伞状膜片浮动阀压电泵完成从泵腔内向出口流道（8-2）排出液体的过程。

所述双入口伞状膜片浮动阀压电泵在正弦交变电压的反复作用下，通过伞状膜片浮动阀（7）的上下浮动实现入口流道（8-1）和出口流道（8-2）的开启和关闭，从而实现了液体的单向流动。