一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵

专利摘要:
本实用新型公开了一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，包括壳体，壳体的一端设有凹槽，凹槽内配合安装有压电陶瓷振子致动器，壳体的腔内设有进口阀门与出口阀门，壳体的两侧分别设有进口管路与出口管路，进口管路与进口阀门连通；泵阀的进出口共用一个管道，最大程度上减小了泵“死区”(即泵腔内压电陶瓷振子致动器活动范围之外的区域)的体积，提升了泵的自吸性能和输出压力，其次，进口阀门和出口阀门采用复合结构的柔性背压止逆阀，有效防止大气压力、输送液体的重力等微小外界压力推开阀门而导致的管道泄漏，确保了上述阀门只有在压电陶瓷振子致动器工作的情况下才能打开，从而微流控系统的稳定性、可靠性和精确性。
公开号:CN214330857U
申请号:CN202022830335.XU
申请日:2020-11-30
公开日:2021-10-01
发明作者:王洋中
申请人:王洋中；
IPC主号:F04B43-04

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，属于微流控技术领域。
[n0002] 压电陶瓷微型泵，用在微流控领域，用以输送极其微小量的流体或气体并加以精确的智能化的控制。
[n0003] 现有的压电陶瓷微型泵存在以下几个缺点：1、结构复杂。泵的壳体往往由4-5个甚至更多零件组成，安装麻烦，不良率高，很难批量生产；2、体积偏大。不符合高科技电子、医疗等产品小型化、精密化的要求；3、传统的悬臂梁式阀门没有预紧力，轻微外界压力(比如大气压力或者输送液体的重力)就能打开，容易泄漏。导致微流控系统流量不精确不可控，甚至产生污染或事故；4、泵阀结构复杂，传统的悬臂梁阀门一般采用粘胶剂粘合在泵的腔体内，容易失效，同时也导致体积无法进一步缩小，粘合层的存在导致悬臂梁阀往往不能完全的贴合在进出口管道口，两者之间的间隙容易产生泄漏，对阀门的平整度和安装精度要求都很高；5、压电振子致动器组件固定方法不当。传统方法一般采用U形密封圈或者胶水固定到泵腔中，U形密封圈由于生产工艺所限，厚度往往在0.5mm以上，远远大于微泵理想的微米级的泵腔深度，造成微泵死区(即泵腔内压电陶瓷振子致动器活动范围之外的区域)的体积过大，使微泵的自吸性能和输出压力大为下降；使用胶水固定的话，胶层的厚度和流动性同样无法精确控制，使泵的腔体大小不一，性能忽好忽坏，无法大规模生产；6、泵腔加工复杂。传统方法一般采用在壳体中加工出微米级的腔体，以期产生足够小的泵腔死区，以获得期望的自吸性能和输出压力。这种结构对泵腔体的加工精度要求非常高，必须采用进口高精密机床，以致成本高昂，加工精度误差造成泵的性能也会存在很大的差异，导致不良率偏高，不适合批量化生产；7、微泵性能不足。由于前述的结构复杂、压电振子固定方法不当以及体积偏大等原因，无法获得尽可能小“死区”的区域，从而也无法获得良好的自吸性能和输出压力。
[n0004] 本实用新型提供一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵用来克服现有技术中压电陶瓷微型泵“死区”过大导致无法获得良好的自吸性能和输出压力的缺陷。
[n0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
[n0006] 本实用新型公开了一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，包括壳体，所述壳体的一端设有凹槽，所述凹槽内配合安装有压电陶瓷振子致动器，所述壳体的腔内设有进口阀门与出口阀门，所述壳体的两侧分别设有进口管路与出口管路，所述进口管路与进口阀门连通，所述出口管路与出口阀门连通。
[n0007] 进一步的，所述进口阀门呈阶梯面设置，出口阀门配合安装于所述进口阀门的台阶处。
[n0008] 进一步的，所述出口阀门上设有过孔，所述过孔与压电陶瓷振子致动器连通。
[n0009] 进一步的，所述进口阀门与所述出口阀门通过粘接剂复合，二者通过粘接剂固定在壳体的腔内。
[n0010] 进一步的，所述进口阀门与所述出口阀门均为柔性背压式止逆阀，实现单向导通，反向截止,并且由于柔性材料的弹性作用，阀门需要给与开启压力才能打开。
[n0011] 进一步的，所述压电陶瓷振子致动器由压电陶瓷片和金属基板复合而成,通过粘接剂固定安装在所述壳体的下表面，且所述压电陶瓷振子致动器与所述壳体的下表面紧密贴合。
[n0012] 本实用新型所达到的有益效果是：
[n0013] (1)该通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，结构大为简化，安装简便，效率高，成本低。
[n0014] (2)该通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，改进压电陶瓷振子致动器的固定方法，采用粘接剂在压电陶瓷振子致动器背面粘接的方法，使压电陶瓷振子致动器能紧密贴合在泵腔表面，以产生高度为零的泵腔，避免了加工高精度微米级泵腔的繁琐和高成本，也避免了胶水粘接时胶层厚度不可控导致的泵腔尺寸忽大忽小、性能不一。极大的提升泵的自吸性能和输出压力，也提高生产制造过程的稳定性和可靠性。
[n0015] (3)该通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，改进泵阀的构造，改为复合式柔性背压止逆阀构造，进口阀门和出口阀门通过粘接、焊接或者二次模塑等方法复合到一起，然后整体通过粘接剂安装到泵腔中。占用空间非常小，最大化减小了泵“死区”的体积，提升了泵的自吸性能和输出压力。其次，阀门组件可以预先加工好然后整体放入泵腔，方便快捷，避免了传统的将多个阀门分别安装到泵腔中而导致的费时费力和容易失效。
[n0016] (4)该通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，进口阀门和出口阀门均为柔性背压式止逆阀，能够实现单向导通，反向截止。并且由于柔性材料的弹性作用，阀门需要一定的开启压力才能打开，防止轻微外界压力将阀门错误打开而导致的泄漏，提升了系统的可靠性和稳定性，也防止意外事故的发生(比如输送烈性药品的时候)。
[n0017] (5)可以通过对复合式柔性背压止逆阀使用不同的材料配方或者开口尺寸来获得不同的背压，以应对微泵在不同应用场合或者输送不同流体(气体)时对开启压力的个性化要求。
[n0018] (6)压电陶瓷振子致动器紧密贴合腔体底面，且通过程序控制使其仅作单向运动(即远离腔体底面方向)，这样就将泵腔高度减小到“零”，大大压缩了死区的体积，极大程度上提升了泵的压力和自吸性能。
[n0019] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
[n0020] 在附图中：
[n0021] 图1是本实用新型的结构示意图；
[n0022] 图2是本实用新型的爆炸示意图。
[n0023] 图中：1、壳体；2、进口阀门；3、出口阀门；4、压电陶瓷振子致动器。
[n0024] 以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0025] 实施例1
[n0026] 如图1-2所示，一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，包括壳体1，所述壳体1的一端设有凹槽，所述凹槽内配合安装有压电陶瓷振子致动器4，所述壳体1的腔内设有进口阀门2与出口阀门3，所述壳体1的两侧分别设有进口管路与出口管路，所述进口管路与进口阀门2连通，所述出口管路与出口阀门3连通。
[n0027] 所述进口阀门2呈阶梯面设置，出口阀门3配合安装于所述进口阀门2的台阶处。
[n0028] 所述出口阀门3上设有过孔，所述过孔与压电陶瓷振子致动器4连通。
[n0029] 所述压电陶瓷振子致动器4由压电陶瓷片和金属基板复合而成,通过粘接剂固定安装在所述壳体1的下表面，且所述压电陶瓷振子致动器4与所述壳体1的下表面紧密贴合。
[n0030] 所述进口阀门2与所述出口阀门3通过粘接剂复合，二者通过粘接剂固定在壳体1的腔内。
[n0031] 所述进口阀门2与所述出口阀门3均为柔性背压式止逆阀，能够实现单向导通，反向截止,并且由于柔性材料的弹性作用，阀门需要给与开启压力才能打开。
[n0032] 工作原理：当压电陶瓷振子致动器4两端施加电源时，压电陶瓷振子致动器4在电场作用下径向压缩，内部产生拉应力，从而使压电陶瓷振子致动器弯曲变形；当压电陶瓷振子致动器正向弯曲时，压电陶瓷振子致动器向下伸长，泵腔容积增大，壳体1腔内压力减小，复合式柔性背压止逆阀的进口阀门2打开，出口阀门3则因为腔体内的负压作用而关闭，外界的流体或气体从左侧进口阀门进入泵腔；当关闭电源时，压电陶瓷振子致动器4向上回弹直至恢复水平状态，泵腔容积减小，壳体1腔内压力增大，进口阀门2则受到腔体内的正向压力而关闭，出口阀门3则在腔体内正压作用下打开，壳体1腔内的流体或气体向右侧出口排出；往复循环这一过程，流体或气体便形成平缓的连续不断的定向流动。
[n0033] 最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，包括壳体，所述壳体的一端设有凹槽，所述凹槽内配合安装有压电陶瓷振子致动器，所述壳体的腔内设有进口阀门与出口阀门，所述壳体的两侧分别设有进口管路与出口管路，所述进口管路与进口阀门连通，所述出口管路与出口阀门连通。
[0002] 2.根据权利要求1所述的通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，所述进口阀门呈阶梯面设置，出口阀门配合安装于所述进口阀门的台阶处。
[0003] 3.根据权利要求1所述的通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，所述出口阀门上设有过孔，所述过孔与压电陶瓷振子致动器连通。
[0004] 4.根据权利要求1所述的通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，所述进口阀门与所述出口阀门通过粘接剂复合，二者通过粘接剂固定在壳体的腔内。
[0005] 5.根据权利要求1所述的通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，所述压电陶瓷振子致动器由压电陶瓷片和金属基板复合而成,通过粘接剂固定安装在所述壳体的下表面，且所述压电陶瓷振子致动器与所述壳体的下表面紧密贴合。
[0006] 6.根据权利要求1所述的通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵，其特征在于，所述进口阀门与所述出口阀门均为柔性背压式止逆阀，实现单向导通，反向截止,并且由于柔性材料的弹性作用，阀门需要给与开启压力才能打开。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022830335.XU|CN214330857U|2020-11-30|2020-11-30|一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵|CN202022830335.XU| CN214330857U|2020-11-30|2020-11-30|一种通过止逆阀控制的压电陶瓷微泵|