【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电气体微泵，具体涉及一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵及其工作方法。
技术介绍
1、传统的压电微泵通常受限于阀门设计的复杂性和性能限制，用于控制进气和泄气的阀门系统往往需要复杂的机械结构或者精密的控制电路，并且在控制进气和泄气方面存在一些局限性，例如阀门设计复杂、操作不灵活、响应速度慢等问题。现有技术中应用压电微泵的血压计一般需要设置两个单向阀，一个用于控制进气，一个用于控制泄气，结构较为复杂，且双阀存在于两个不同的腔室，易造成气体泄露到其他腔室而无法完全泄出的可能。这极大地限制了其在微流控制领域的应用。
2、同时，为了保证压电微泵能够进行单向的流体流动，在微泵内部也需要有控制流体流动的结构。考虑到在微泵的出口部分已经存在用于进气和泄气的阀门结构，因此在微泵内部的流体控制结构往往采用无阀的形式。然而现有技术中，利用孔柱配合实现的单向导流的结构需要多层的结构堆叠完成，这极大地加大了装配的难度，从而影响整个微泵的性能。现有结构中，例如文献号为cn116677591a的中国专利技术专利公开了一种抑制内部涡流的压电微泵，需要在载有压电陶瓷的振动基板层上设置凸台来堵塞进气口以达到预期效果，但振动基板层作为压电微泵的振动部件，对压电微泵整体的性能和寿命起着决定性作用。因此对振动基板层进行蚀刻形成凸台等操作不仅良率低，而且对微泵影响较大。
3、为了克服传统压电微泵的局限性，本专利技术提出了一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵结构。与传统的阀门结构相比，轮式阀由隔膜和阀座组成，通过阀膜配合来改变进气和泄气通
4、基于轮式阀的压电微泵装置具有广泛的应用潜力，包括但不限于微流体控制、血压测量、药物输送、气体传感器等领域。其简单可靠的设计和优化的控制能力使其在市场上具有竞争优势，有望成为未来微泵技术的主流发展方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出了一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，结合压电微泵，以在血压测量等应用中实现更稳定和可靠的进气和泄气功能。通过特定的结构和操作方式，本专利技术可以在压电微泵的作用下，确保液体只在一种方向上流动，避免逆流或泄漏，从而提高了血压计的测量准确性和性能。
2、第一方面，本专利技术提供一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其包括驱动部件和进气泄气部分；驱动部件依次层叠的有封闭层、阻挠层、振动基板层、供电层；进气泄气部分包括顶盖，以及设置在顶盖内并依次层叠的阀座层和隔膜层。顶盖与振动基板层固定。振动层固定在振动基板层中心振动部上。供电层用于为振动层供电。所述的阻挠层靠近振动基板层的侧面蚀刻形成有环形凹槽；环形凹槽的外直径大于或等于振动基板层中心振动部的直径；环形凹槽的深度为15 μm～23μm。环形凹槽的中部未被蚀刻的位置形成圆形凸台；圆形凸台上开设有中心通孔。振动基板层的中心振动部的底面为未经过蚀刻的平整面。
3、所述的阀座层上设置有进气区和封堵区。阀座层的进气区上设有第一流通孔和圆形台柱。多个第一流通孔环绕在圆形台柱周围。所述第一流通孔的形状为圆形小孔（51a）、长条通孔（51b）中的一种或多种。阀座层的封堵区上设有第二流通孔。
4、所述的隔膜层上设有与阀座层上的进气区和封堵区分别对齐的第一活动部和第二活动部；第一活动部上开设有与圆形台柱对齐的第三流通孔。圆形台柱的直径大于隔膜层上第三流通孔的直径。初始状态下，隔膜层上第三流通孔的边缘处与圆形台柱的顶面贴合。
5、所述的顶盖的内腔是通过在底面两次蚀刻形成的两级阶梯槽结构；第一级槽体、第二级槽体之间的阶梯面与隔膜层之间通过胶层粘接固定；所述的第二级槽体包括相互连通的输出区和环形回流区。输出区上开设有的形成筛网的多个出气孔。出气孔的位置与隔膜层上的第三流通孔错开。环形回流区中部未被第二次蚀刻的区域形成环形突出部。环形突出部的中心位置开设有泄气孔。环形突出部与隔膜层的第二活动部对齐。
6、作为优选，初始状态下，振动基板层中心振动部与圆形凸台的间距设定为5 μm～10 μm。封闭层背离阻挠层的侧面开设有锥形槽。锥形槽的位置与中心通孔对齐；若装配完成得到的压电微泵中振动基板层中心振动部与圆形凸台的初始间距大于10 μm，则使用与锥形槽形状相匹配的器件挤压锥形槽，使得阻挠层上圆形凸台的位置凸起变形，使得振动基板层中心振动部与圆形凸台的初始间距调整至5 μm～10 μm。
7、作为优选，所述的胶层的厚度为30 μm~60 μm。所述出气孔的直径为0.2 mm～0.5mm。
8、作为优选，所述的阻挠层与封闭层之间形成进气流道；阻挠层与振动基板层之间形成第一过渡腔；振动基板层与阀座层之间形成第二过渡腔；隔膜层与顶盖之间形成出气流道。
9、作为优选，阻挠层背离振动基板层的侧面开设有进气流道；进气流道与圆形凸台的中心通孔连通。阻挠层上的进气流道和环形凹槽通过双面蚀刻加工形成。
10、作为优选，所述环形凹槽的内直径为5.5 mm。
11、作为优选，所述的阻挠层上的环形凹槽上开设有一个或多个长条形通孔。长条形通孔的位置与进气流道的位置错开。
12、作为优选，所述的阀座层与隔膜层之间设有密封件。所述的密封件上设有与阀座层上的进气区和封堵区分别对齐的两个通孔。
13、作为优选，所述的阀座层、密封件和隔膜层均呈外轮廓相同的椭圆状或长圆形。
14、作为优选，所述的第一流通孔同时包括圆形小孔（51a）、长条通孔（51b）两种类型。多个圆形小孔（51a）沿着圆形台柱的周向均布。呈圆弧形的多个长条通孔（51b）沿着圆形台柱的周向均布，且环绕设置在各圆形小孔（51a）的外侧。
15、作为优选，所述的供电层采用柔性电路板，其设有两个电极；两个电极分别固定在振动基板层、振动层的波节（振幅最小处）处。
16、作为优选，所述的振动基板层包括边缘固定部、弹性连接件和中心振动部。边缘固定部的中心孔边缘与中心振动部的外边缘之间通过多个弹性连接件连接。
17、第二方面，本专利技术提供一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵的工作方法，其包括泵气过程和泄压过程。
18、所述的泵气过程如下：振动层通电，带动振动基板层的中心振动部进行振动。当振动层向上运动时，振动基板层的中心振动部与阻挠层上的环形凸台分离，外界的气体通过进气流道、流通孔进入第一过渡腔。当振动层向下运动时，振动基板层中心振动部的底面抵住阻挠层上的环形凸台，封闭流通孔。第一过渡腔中的气体进入第二过渡腔；此时，第二过渡腔的压强大于出气流道的压力，气体压力通过各第一流通孔将隔膜层上的第一活本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，包括驱动部件和进气泄气部分；驱动部件依次层叠的有封闭层（10）、阻挠层（20）、振动基板层（30）、供电层（40）；进气泄气部分包括顶盖（80），以及设置在顶盖（80）内并依次层叠的阀座层（50）和隔膜层（70）；顶盖（80）与振动基板层（30）固定；振动层（32）固定在振动基板层（30）中心振动部上；供电层（40）用于为振动层（32）供电；其特征在于：所述的阻挠层（20）靠近振动基板层（30）的侧面蚀刻形成有环形凹槽（23）；环形凹槽（23）的外直径大于或等于振动基板层（30）中心振动部的直径；环形凹槽（23）的深度为15μm～23μm；环形凹槽（23）的中部未被蚀刻的位置形成圆形凸台（22）；圆形凸台上开设有中心通孔（21）；振动基板层（30）的中心振动部的底面为未经过蚀刻的平整面；
2.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：初始状态下，振动基板层（30）中心振动部与圆形凸台（22）的间距设定为5μm～10μm；封闭层（10）背离阻挠层（20）的侧面开设有锥形槽；锥形槽的位置与中心通孔（21）对
3.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的胶层（74）的厚度为30μm~60μm；所述出气孔（81）的直径为0.2mm～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：阻挠层（20）背离振动基板层（30）的侧面开设有进气流道（910）；进气流道（910）与圆形凸台的中心通孔（21）连通；阻挠层（20）上的进气流道（910）和环形凹槽（23）通过双面蚀刻加工形成。
5.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的阀座层（50）与隔膜层（70）之间设有密封件（60）；所述的密封件（60）上设有与阀座层（50）上的进气区和封堵区分别对齐的两个通孔。
6.根据权利要求5所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的阀座层（50）、密封件（60）和隔膜层（70）均呈外轮廓相同的椭圆状或长圆形。
7.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的第一流通孔（51）同时包括圆形小孔（51a）、长条通孔（51b）两种类型；多个圆形小孔（51a）沿着圆形台柱（52）的周向均布；呈圆弧形的多个长条通孔（51b）沿着圆形台柱（52）的周向均布，且环绕设置在各圆形小孔（51a）的外侧。
8.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的供电层（40）采用柔性电路板，其设有两个电极（41）；两个电极（41）分别固定在振动基板层（30）、振动层（32）的波节处。
9.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的振动基板层（30）包括边缘固定部、弹性连接件（31）和中心振动部；边缘固定部的中心孔边缘与中心振动部的外边缘之间通过多个弹性连接件（31）连接。
10.如权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵的工作方法，其特征在于：包括泵气过程和泄压过程；
...【技术特征摘要】
1.一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，包括驱动部件和进气泄气部分；驱动部件依次层叠的有封闭层（10）、阻挠层（20）、振动基板层（30）、供电层（40）；进气泄气部分包括顶盖（80），以及设置在顶盖（80）内并依次层叠的阀座层（50）和隔膜层（70）；顶盖（80）与振动基板层（30）固定；振动层（32）固定在振动基板层（30）中心振动部上；供电层（40）用于为振动层（32）供电；其特征在于：所述的阻挠层（20）靠近振动基板层（30）的侧面蚀刻形成有环形凹槽（23）；环形凹槽（23）的外直径大于或等于振动基板层（30）中心振动部的直径；环形凹槽（23）的深度为15μm～23μm；环形凹槽（23）的中部未被蚀刻的位置形成圆形凸台（22）；圆形凸台上开设有中心通孔（21）；振动基板层（30）的中心振动部的底面为未经过蚀刻的平整面；
2.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：初始状态下，振动基板层（30）中心振动部与圆形凸台（22）的间距设定为5μm～10μm；封闭层（10）背离阻挠层（20）的侧面开设有锥形槽；锥形槽的位置与中心通孔（21）对齐；若装配完成得到的压电微泵中振动基板层（30）中心振动部与圆形凸台（22）的初始间距大于10μm，则使用与锥形槽形状相匹配的器件挤压锥形槽，使得阻挠层（20）上圆形凸台（22）的位置凸起变形，使得振动基板层（30）中心振动部与圆形凸台（22）的初始间距调整至5μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式阀的压电微泵，其特征在于：所述的胶层（74）的厚度为30μm~60μm；所述出气孔（81）的直径为0.2mm～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种采用一体加工式轮式...
【专利技术属性】
技术研发人员：轩伟鹏，吕文成，倪嘉锋，孙玲玲，董树荣，金浩，骆季奎，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。