一种利用轻质球阀的压电驱动泵制造技术

本发明专利技术公开了一种利用轻质球阀的压电驱动泵，包括压电陶瓷片、压电振子、连接器、橡胶膜、PDMS薄膜和七层正方形的亚克力板，其中第三亚克力板、第四亚克力板、第五亚克力板均设有流体通道，第四亚克力板上的流体通道中设有小球，所述小球随着下泵腔腔体体积的减小或增大而上浮或下沉，使得小球在流体通道中起到单向球阀的作用。在泵进出水口位置设置缓冲腔，减小流体因惯性力而带来的能量损耗，从而实现泵的高频工作，发挥压电陶瓷的高频高功率密度特性，提升泵的性能。所述小球采用聚苯乙烯材料制作，构成压电泵腔体的亚克力板用PMMA材料构成，结构简单，有利于在一次性、经济性的压电泵使用。

A piezoelectric driving pump using light ball valve

The invention discloses a piezoelectric driving pump using a lightweight ball valve, which comprises a piezoelectric ceramic sheet, a piezoelectric vibrator, a connector, a rubber film, a PDMS film and a seven-layer square acrylic plate, wherein the third acrylic plate, the fourth acrylic plate and the fifth acrylic plate are all provided with a fluid channel, and the fourth acrylic plate has a fluid channel. A small ball is arranged in the pump chamber, and the ball floats or sinks with the reduction or increase of the volume of the pump chamber, so that the ball acts as a one-way ball valve in the fluid passage. A buffer cavity is set at the inlet and outlet of the pump to reduce the energy loss caused by inertia force, so as to realize the high-frequency operation of the pump, give full play to the high-frequency and high-power density characteristics of piezoelectric ceramics, and improve the performance of the pump. The pellet is made of polystyrene material, and the acrylic plate which constitutes the cavity of the piezoelectric pump is made of PMMA material. The structure of the pellet is simple, and is favorable for the use of the piezoelectric pump with one-off and economic characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种利用轻质球阀的压电驱动泵
本专利技术属于压电泵领域，具体的说，它涉及一种利用轻质球阀的压电驱动泵。
技术介绍
压电泵是一种新型流体驱动器。大流量、高背压、经济型微型泵在化学分析、燃料电池和水冷循环系统等微机电设备中具有很大的需求。近几十年，已经出现多种微型泵，其中压电泵是最典型的一种，具有显著的优点，如结构简单和无电磁干扰等。现有的压电泵驱动频率受到阀的响应频率和系统惯性的限制，很难实现较高的工作频率，如超过1kHz，就难以实现压电陶瓷的高频高功率密度特性。
技术实现思路
本专利技术为了提高压电泵的工作频率及其输出性能，解决传统压电泵难以实现压电陶瓷高频高功率密度特性的问题，专利技术提供了一种利用轻质球阀的压电驱动泵。一种利用轻质球阀的压电驱动泵，包括压电陶瓷片1、压电振子2、连接器3、橡胶膜5、PDMS薄膜11和七层正方形的亚克力板。所述电陶瓷片1连接在压电振子2的上平面，压电振子2的下平面中间位置连接连接器3，所述连接器3为圆柱体，压电振子2的下平面的周边位置连接首层亚克力板，首层亚克力板为第一亚克力板4，第一亚克力板4中心设有圆孔形的上泵腔41，连接器3外圆与上泵腔41配合。第一亚克力板4的下平面连接橡胶膜5，橡胶膜5的下侧依次连接第二亚克力板6、第三亚克力板7、第四亚克力板8、第五亚克力板9和第六亚克力板10，第六亚克力板10下侧依次连接PDMS薄膜11和第七亚克力板12。所述第二亚克力板6中心设有圆孔形的下泵腔61，压电振子2在谐振状态下，连接器3在上泵腔41中上下往复运动，带动橡胶膜5上下往复塑性变形，下泵腔61腔体体积呈周期变化。所述第三亚克力板7、第四亚克力板8、第五亚克力板9均分别设有六个流体通道，六个流体通道分为两行排列，每行三个流体通道，第四亚克力板8上的六个流体通道中设有小球82，所述小球82随着下泵腔61腔体体积的减小或增大而上浮或下沉，使得小球82在流体通道中起到单向球阀的作用。第六亚克力板10上设有入水口101和出水口102。所述小球82上浮时下泵腔61吸入流体，所述小球9下沉时下泵腔61排出流体，如此循环，流体连续从入水口101吸入并从出水口102泵出。进一步限定的技术方案如下：所述第三亚克力板7设有一排三个上圆孔71和另一排三个上三瓣孔72，所述上三瓣孔72的结构为圆孔内有人字形筋板隔开成三个孔。所述第四亚克力板8设有两排盛球孔81，每排设三个盛球孔81，所述盛球孔81的结构为圆孔内有人字形筋板隔开成三个孔，且在人字形筋板的中间连接位置被割去，并设有中心圆孔811，所述中心圆孔811内盛放小球82。所述第五亚克力板9设有一排三个下三瓣孔91和另一排三个下圆孔92，所述下三瓣孔91与上三瓣孔72的结构相同。所述下三瓣孔91、盛球孔81、上圆孔71同轴贯通，构成吸入流体通道，所述上三瓣孔72、盛球孔81、下圆孔92同轴贯通，构成泵出流体通道。所述第七亚克力板12设有两个缓冲腔121，所述缓冲腔17为长方形槽，两个缓冲腔121分别至于入水口101、出水口102的下方，所述缓冲腔121减小流体因惯性力而带来的能量损耗。所述小球82为聚苯乙烯材料制作，小球82的直径为1mm～5mm。所述第一亚克力板4、第二亚克力板6、第三亚克力板7、第四亚克力板8、第五亚克力板9第六亚克力板10和第七亚克力板12均为PMMA材料制作。本专利技术的有益技术效果是：(1)使用质量较轻的聚苯乙烯作为小球阀材料，提高小球的动态特性，在泵进出水口位置设置缓冲腔，减小流体因惯性力而带来的能量损耗，从而实现泵的高频工作，发挥压电陶瓷的高频高功率密度特性，提升泵的性能，使压电泵能在超过1KHz下依然具有较好的输出特性。(2)上三瓣孔、盛球孔和下三瓣孔构成压电泵的吸入和泵出的流体通道，当压电振子在谐振状态下向下弯曲时，连接器向上移动，带动橡胶膜向上复塑性变形，下泵腔腔体体积增大，小球被上行的流体带动向上浮起，下圆孔被浮起的小球打开，上圆孔被浮起的小球关闭，流体从下圆孔吸入下泵腔腔体；当压电振子在谐振状态下向上弯曲时，连接器向下移动，带动橡胶膜向下复塑性变形，下泵腔腔体体积减小，小球被下行的流体带动向下沉，上圆孔被下沉的小球打开，下圆孔被下沉的小球关闭，流体从上圆孔泵出下泵腔腔体；由此可见小球在流体通道中起到单向球阀的作用。(3)本专利技术构成腔体的亚克力板是PMMA材料制作，结构简单，有利于在一次性、经济性的压电泵使用。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术结构的爆炸图。图3为本专利技术第三、第四、第五亚克力板结构示意图。图4为本专利技术上三瓣孔结构示意图。图5为本专利技术盛球孔结构示意图。图6为本专利技术小球上浮状态示意图。图7为本专利技术小球下沉状态示意图。图中序号：压电陶瓷片1、压电振子2、连接器3、第一亚克力板4、上泵腔41、橡胶膜5、第二亚克力板6、下泵腔61、第三亚克力板7、上圆孔71、上三瓣孔72、第四亚克力板8、盛球孔81、中心圆孔811、小球82、第五亚克力板9、下三瓣孔91、下圆孔92、第六亚克力板10、入水口101、出水口102、PDMS薄膜11、第七亚克力板12、缓冲腔121。具体实施方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一参见图1～图2，一种利用轻质球阀的压电驱动泵，包括压电陶瓷片1、压电振子2、连接器3、橡胶膜5、PDMS薄膜11和七层正方形的亚克力板。所述电陶瓷片1连接在压电振子2的上平面，压电振子2的下平面中间位置连接连接器3，所述连接器3为圆柱体，压电振子2的下平面的周边位置连接首层亚克力板，首层亚克力板为第一亚克力板4，第一亚克力板4中心设有圆孔形的上泵腔41，连接器3外圆与上泵腔41配合。第一亚克力板4的下平面连接橡胶膜5，橡胶膜5的下侧依次连接第二亚克力板6、第三亚克力板7、第四亚克力板8、第五亚克力板9和第六亚克力板10，第六亚克力板10下侧依次连接PDMS薄膜11和第七亚克力板12。所述第二亚克力板6中心设有圆孔形的下泵腔61。参见图3～图5，所述第三亚克力板7设有一排三个上圆孔71和另一排三个上三瓣孔72，所述上三瓣孔72的结构为圆孔内有人字形筋板隔开成三个孔。所述第四亚克力板8设有两排盛球孔81，每排设三个盛球孔81，所述盛球孔81的结构为圆孔内有人字形筋板隔开成三个孔，且在人字形筋板的中间连接位置被割去，并设有中心圆孔811，所述中心圆孔811内盛放小球82。所述第五亚克力板9设有一排三个下三瓣孔91和另一排三个下圆孔92，所述下三瓣孔91与上三瓣孔72的结构相同。所述下三瓣孔91、盛球孔81、上圆孔71同轴贯通，构成吸入流体通道，所述上三瓣孔72、盛球孔81、下圆孔92同轴贯通，构成泵出流体通道。所述七层正方形的亚克力板均为PMMA材料制作，使用胶接密封固定，使用DP460胶按1：2比例配置，均匀涂抹于泵体边缘，放入烤箱在60℃烤制60min。连接器4与压电振子2通过粘接剂粘接。所述小球82的直径为2mm,流道入口直径为1.3mm，小球81起到单向阀的作用。本专利技术的工作原理如下：参见图6和图7，将信号发生器输出信号的+/-两极分别于压电片1和压电振子2的两极相连，对压电振子2输入驱动激励信号通入正弦波，压电振子2会周期性的上下弯曲振动，通过连接器3使橡胶膜5发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用轻质球阀的压电驱动泵，其特征在于：包括压电陶瓷片(1)、压电振子(2)、连接器(3)、橡胶膜(5)、PDMS薄膜(11)和七层正方形的亚克力板；所述压电陶瓷片(1)连接在压电振子(2)的上平面，压电振子(2)的下平面中间位置连接连接器(3)，所述连接器(3)为圆柱体，压电振子(2)的下平面的周边位置连接首层亚克力板，首层亚克力板为第一亚克力板(4)，第一亚克力板(4)中心设有圆孔形的上泵腔(41)，连接器(3)外圆与上泵腔(41)配合；第一亚克力板(4)的下平面连接橡胶膜(5)，橡胶膜(5)的下侧依次连接第二亚克力板(6)、第三亚克力板(7)、第四亚克力板(8)、第五亚克力板(9)和第六亚克力板(10)，第六亚克力板(10)下侧依次连接PDMS薄膜(11)和第七亚克力板(12)；所述第二亚克力板(6)中心设有圆孔形的下泵腔(61)，压电振子(2)在谐振状态下，连接器(3)在上泵腔(41)中上下往复运动，带动橡胶膜(5)上下往复塑性变形，下泵腔(61)腔体体积呈周期变化；所述第三亚克力板(7)、第四亚克力板(8)、第五亚克力板(9)均分别设有六个流体通道，六个流体通道分为两行排列，每行三个流体通道，第四亚克力板(8)上的六个流体通道中设有小球(82)，所述小球(82)随着下泵腔(61)腔体体积的减小或增大而上浮或下沉，使得小球(82)在流体通道中起到单向球阀的作用；第六亚克力板(10)上设有入水口(101)和出水口(102)；所述小球(82)上浮时下泵腔(61)吸入流体，所述小球(9)下沉时下泵腔(61)排出流体，如此循环，流体连续从入水口(101)吸入并从出水口(102)泵出。...

【技术特征摘要】
2018.01.09 CN 20181001923491.一种利用轻质球阀的压电驱动泵，其特征在于：包括压电陶瓷片(1)、压电振子(2)、连接器(3)、橡胶膜(5)、PDMS薄膜(11)和七层正方形的亚克力板；所述压电陶瓷片(1)连接在压电振子(2)的上平面，压电振子(2)的下平面中间位置连接连接器(3)，所述连接器(3)为圆柱体，压电振子(2)的下平面的周边位置连接首层亚克力板，首层亚克力板为第一亚克力板(4)，第一亚克力板(4)中心设有圆孔形的上泵腔(41)，连接器(3)外圆与上泵腔(41)配合；第一亚克力板(4)的下平面连接橡胶膜(5)，橡胶膜(5)的下侧依次连接第二亚克力板(6)、第三亚克力板(7)、第四亚克力板(8)、第五亚克力板(9)和第六亚克力板(10)，第六亚克力板(10)下侧依次连接PDMS薄膜(11)和第七亚克力板(12)；所述第二亚克力板(6)中心设有圆孔形的下泵腔(61)，压电振子(2)在谐振状态下，连接器(3)在上泵腔(41)中上下往复运动，带动橡胶膜(5)上下往复塑性变形，下泵腔(61)腔体体积呈周期变化；所述第三亚克力板(7)、第四亚克力板(8)、第五亚克力板(9)均分别设有六个流体通道，六个流体通道分为两行排列，每行三个流体通道，第四亚克力板(8)上的六个流体通道中设有小球(82)，所述小球(82)随着下泵腔(61)腔体体积的减小或增大而上浮或下沉，使得小球(82)在流体通道中起到单向球阀的作用；第六亚克力板(10)上设有入水口(101)和出水口(102)；所述小球(82)上浮时下泵腔(61)吸入流体，所述小球(9)下沉时下泵腔(61...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘巧生，王凯伦，苗恩铭，戴继勇，张莉，姜海洋，黄梓良，郑梦玲，马龙，冯冲，
申请(专利权)人：合肥工业大学，安徽省质量和标准化研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34