專利名稱：一種壓電薄膜式流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵，特別涉及一種壓電薄膜式流體泵。
背景技術(shù)：
流體泵種類繁多，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用極為廣泛。
現(xiàn)有的流體泵有各種形式的水泵，建筑、加工、農(nóng)用、民用等工業(yè)用流體泵；各種化學(xué)、化工、飲食、染料涂料等行業(yè)中的專用流體泵；近期發(fā)展起來的人工心臟用泵，胰島素泵，除栓泵，注射泵，分離泵，化療泵等人體醫(yī)學(xué)泵以及用于生物科學(xué)試驗方面的蠕動泵，恒流泵，柱塞泵等生物試驗泵。
歸納起來，現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)流體泵，其基本結(jié)構(gòu)均包括動力源(如旋轉(zhuǎn)電機(jī)等)、機(jī)械傳動部分(齒輪變速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu))和泵頭(渦輪、葉片、推進(jìn)槽桿等構(gòu)成的泵頭部分)；為了使流體通過泵頭部分輸出，動力源和機(jī)械傳動部分是不可缺少的。但是在空間科學(xué)或生物學(xué)領(lǐng)域中，這種結(jié)構(gòu)泵存在下述缺欠①有轉(zhuǎn)動慣量存在。這是不希望的；②增加了無用的體積和重量，降低了效率。在實(shí)際應(yīng)用中是要盡量減少的；③生物細(xì)胞材料在通過泵頭時，大多存在碾壓、剪切的作用，容易影響它的活性。這在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免的；④難以解決微小流量的生物流體輸送問題，以及多種流體工質(zhì)可分別控制的同時輸送問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)流體泵存在的不足，而提供一種能滿足空間科學(xué)或生物學(xué)領(lǐng)域需要的壓電薄膜式流體泵。本發(fā)明可以1.解決能適用于空間微重力環(huán)境下科學(xué)實(shí)驗所需的微小流量輸送并且對生物細(xì)胞材料無損傷問題。
2.能適應(yīng)空間環(huán)境對無轉(zhuǎn)動慣量、無磁、省電、輕重量、長壽命等各種需求。
3.能滿足生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等系統(tǒng)中所需的多種類型流體的分別輸送問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的壓電薄膜式流體泵，包括一空心圓臺型泵體1，其空心圓腔體內(nèi)設(shè)有直徑大于該圓腔體直徑的上、下圓臺，其上圓臺的外端面上安裝有上彈性支撐墊15，上彈性支撐墊15的外表面上貼覆有上壓電陶瓷片2；其下圓臺的外端面上安裝有下彈性支撐墊151，下彈性支撐墊151的外表面上貼覆有下壓電陶瓷片21；所述上彈性支撐墊15與下彈性支撐墊151之間形成一流體腔11；所述空心圓臺型泵體1的徑向設(shè)有與所述流體腔11相通的流體入口通道12和流體出口通道13；還包括安裝在流體入口通道12內(nèi)的流體入口單向閥；和安裝在流體出口通道13內(nèi)的流體出口單向閥；所述入口單向閥與出口單向閥為控制流體單向流動的單向閥；所述上壓電陶瓷片2和下壓電陶瓷片21分別與激勵電源相連接。所述的激勵電源為50-350V的脈沖電源。
所述的入口單向閥為安裝在流體入口通道12內(nèi)與所述流體腔11相通的入口緩沖室31內(nèi)流體入口端的硅橡膠彈性閥片33。
所述的出口單向閥為安裝在流體出口通道13內(nèi)與所述流體腔11相通的出口緩沖室41內(nèi)的流體入口端的硅橡膠彈性閥片44。
本發(fā)明的壓電薄膜式流體泵可以由多個壓電薄膜式流體泵并聯(lián)成一體使用，以實(shí)現(xiàn)多種流體的輸送或?qū)崿F(xiàn)不同流量的目的。
本發(fā)明的壓電薄膜式流體泵也可以由多個壓電薄膜式流體泵串連成一體使用，以提高其輸出壓頭。
使用時，流體由流體入口端12經(jīng)入口單向閥進(jìn)入流體腔11；在流體腔11內(nèi)，由于電源對壓電晶體薄膜片供電特別重要的是，這樣連接的結(jié)果使這種形式的流體泵可以使流體的輸入和輸出同步完成，而不是分為兩步進(jìn)行。從而它可以工作在密閉的流體管路中，形成流體的連續(xù)循環(huán)，因此成為真正實(shí)用的循環(huán)泵。如在人體血液循環(huán)中心臟所起的作用一樣。的激勵，壓電晶體薄膜片產(chǎn)生定向運(yùn)動，而使得流體腔11的容積產(chǎn)生改變，推動流體由出口單向閥而輸送出去。
本發(fā)明集動力、傳動、輸送為一體。動力的產(chǎn)生是靠壓電晶體薄膜片在電激勵下產(chǎn)生的往復(fù)震動；流體的由流體入口端12向流體出口端13的定向輸送是靠兩個單向閥(即入口單向閥和出口單向閥)來保證的；優(yōu)點(diǎn)在于1.從電能直接轉(zhuǎn)換成推動流體的機(jī)械能，無機(jī)械轉(zhuǎn)動、傳動、變速等結(jié)構(gòu)。集電激勵、流體推動、流向控制等為一體，集合成超薄型的新型泵體，成為新一代的泵體。從目前資料尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)報道。
2.除壓電晶體片和外表固定螺釘之外，再無金屬材料。與流體接觸的結(jié)構(gòu)面也無金屬表面?？蛇m用于多種生物流體。
3.流量可以從小至每小時毫升級直至每小時百毫升級方便調(diào)節(jié)，無需特殊附加機(jī)構(gòu)。因而特別適用于寬范圍調(diào)節(jié)的微、小流量情況使用以及研究實(shí)驗適用。
4.可方便級聯(lián)做到多通道流體同時輸送。各通道流體的流量可以做到分別調(diào)節(jié)。通用的流體泵難以達(dá)到。
5.單體泵的壓頭雖低，但是通過級聯(lián)的方式，可以適當(dāng)?shù)靥岣咻敵鰤侯^，以適應(yīng)在要求較高壓頭的環(huán)境中使用，乃至通常地面環(huán)境下的應(yīng)用。
6.結(jié)構(gòu)簡單。小體積、輕重量、低能耗、無轉(zhuǎn)動慣量，特別適用于空間環(huán)境應(yīng)用。是通用流體泵難以媲美的，也是難以同時兼得的。
7.是一種無電磁轉(zhuǎn)換的泵體，使用中沒有磁場的輻射和泄露，對于要求沒有磁性的場合有專門的用途。未來空間環(huán)境和生物體體內(nèi)環(huán)境下，都可能有潛在的前景。
8.長壽命。通常很容易做到連續(xù)使用壽命5000～10000小時以上。基本取決于壓電晶體片的壽命。目前使用市場上購買的普通芯片。若通過與廠家的合作還可望能有更長壽命的芯片出現(xiàn)。
總之，本發(fā)明集動力、傳動、輸送為一體；且結(jié)構(gòu)簡單；小體積、輕重量、低能耗、無轉(zhuǎn)動慣量；適用于空間和生物環(huán)境應(yīng)用；從電能直接轉(zhuǎn)換成推動流體的機(jī)械能，無機(jī)械轉(zhuǎn)動、傳動、變速結(jié)構(gòu)；與流體接觸無金屬；可以串聯(lián)和并聯(lián)使用(可達(dá)到多通道流體同時輸送并可調(diào)；串聯(lián)使用可提高其輸出壓頭)。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為出口單向閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附及其實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明附圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；由圖可知，本發(fā)明提供的壓電薄膜式流體泵，一空心圓臺型泵體1，其空心圓腔體內(nèi)設(shè)有直徑大于該圓腔體直徑的上、下圓臺，其上圓臺的外端面上安裝有上彈性支撐墊15，上彈性支撐墊15的外表面上貼覆有上壓電陶瓷片2；其下圓臺的外端面上安裝有下彈性支撐墊151，下彈性支撐墊151的外表面上貼覆有下壓電陶瓷片21；所述上彈性支撐墊15與下彈性支撐墊151之間形成一流體腔11；所述空心圓臺型泵體1的徑向設(shè)有與所述流體腔11相通的流體入口通道12和流體出口通道13；還包括安裝在流體入口通道12內(nèi)的流體入口單向閥；和安裝在流體出口通道13內(nèi)的流體出口單向閥；所述入口單向閥與出口單向閥為控制流體單向流動的單向閥；所述上壓電陶瓷片2和下壓電陶瓷片21分別與激勵電源(圖中未示)相連接。所述的激勵電源為50-350V的脈沖電源。
所述的入口單向閥為安裝在流體入口通道12內(nèi)與所述流體腔11相通的入口緩沖室31內(nèi)流體入口端的硅橡膠彈性閥片33。
所述的出口單向閥為安裝在流體出口通道13內(nèi)與所述流體腔11相通的出口緩沖室41內(nèi)的流體入口端的硅橡膠彈性閥片44。
本發(fā)明的壓電薄膜式流體泵可以由多個壓電薄膜式流體泵并聯(lián)成一體使用，以實(shí)現(xiàn)多種流體的輸送或?qū)崿F(xiàn)不同流量的目的。
本發(fā)明的壓電薄膜式流體泵也可以由多個壓電薄膜式流體泵串連成一體使用，以提高其輸出壓頭。
本發(fā)明的壓電薄膜式流體泵中的出口單向閥和入口單向閥結(jié)構(gòu)和作用正如前所述?？梢詾榘惭b在流體入口通道12內(nèi)與所述流體腔11相通的入口緩沖室31內(nèi)流體入口端的硅橡膠彈性閥片33；和安裝在流體出口通道13內(nèi)與所述流體腔11相通的出口緩沖室41內(nèi)的流體入口端的硅橡膠彈性閥片44。其具體安裝制做如圖2(以出口單向閥為例)在出口通道的上下開槽，在流體出口通道13內(nèi)的流體入口端設(shè)置硅橡膠彈性閥片44，再在所述槽內(nèi)分別安裝上槽蓋板441和下槽蓋板442，所述上槽蓋板441和下槽蓋板442與出口通道之間形成出口緩沖室41。所述硅橡膠彈性閥片44設(shè)置在出口緩沖室41內(nèi)的流體出口端。
權(quán)利要求
1.一種壓電薄膜式流體泵，其特征在于，包括一空心圓臺型泵體(1)，其空心圓腔體內(nèi)設(shè)有直徑大于該圓腔體直徑的上、下圓臺，其上圓臺的外端面上安裝有上彈性支撐墊(15)，上彈性支撐墊(15)的外表面上貼覆有上壓電陶瓷片(2)；其下圓臺的外端面上安裝有下彈性支撐墊(151)，下彈性支撐墊(151)地外表面上貼覆有下壓電陶瓷片(21)；所述上彈性支撐墊(15)與下彈性支撐墊(151)之間形成一流體腔(11)；所述空心圓臺型泵體(1)的徑向設(shè)有與所述流體腔(11)相通的流體入口通道(12)和流體出口通道(13)；還包括安裝在流體入口通道(12)內(nèi)的流體入口單向閥；和安裝在流體出口通道(13)內(nèi)的流體出口單向閥；所述入口單向閥與出口單向閥為控制流體單向流動的單向閥；所述上壓電陶瓷片(2)和下壓電陶瓷片(21)分別與激勵電源相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的壓電薄膜式流體泵，其特征在于，所述的激勵電源為50-350V的脈沖電源。
3.按權(quán)利要求1所述的壓電薄膜式流體泵，其特征在于，所述的入口單向閥為安裝在流體入口通道(12)內(nèi)與所述流體腔(11)相通的入口緩沖室(31)內(nèi)流體入口端的硅橡膠彈性閥片(33)。
4.按權(quán)利要求1所述的壓電薄膜式流體泵，其特征在于，所述的出口單向閥為安裝在流體出口通道(13)內(nèi)與所述流體腔(11)相通的出口緩沖室(41)內(nèi)的流體入口端的硅橡膠彈性閥片(44)。
5.按權(quán)利要求所述的壓電薄膜式流體泵，其特征在于，該壓電薄膜式流體泵為多個壓電薄膜式流體泵并聯(lián)成一體。
6.按權(quán)利要求所述的壓電薄膜式流體泵，其特征在于，該壓電薄膜式流體泵為多個壓電薄膜式流體泵串連成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及的壓電薄膜式流體泵，包括一空心圓臺型泵體，其內(nèi)設(shè)有直徑大于圓腔體直徑的上、下圓臺，其圓臺外端面上分別裝彈性支撐墊，支撐墊外表面上分別貼覆壓電陶瓷片；支撐墊之間形成流體腔；泵體的徑向設(shè)有與流體腔相通的流體入口通道和流體出口通道；安裝在流體入口通道內(nèi)的入口單向閥和安裝在流體出口通道內(nèi)的出口單向閥；壓電陶瓷片分別與激勵電源相連接。本發(fā)明集動力、傳動、輸送為一體；且結(jié)構(gòu)簡單；小體積、輕重量、低能耗、無轉(zhuǎn)動慣量；適用于空間和生物環(huán)境應(yīng)用；從電能直接轉(zhuǎn)換成推動流體的機(jī)械能，無機(jī)械轉(zhuǎn)動、傳動、變速結(jié)構(gòu)；與流體接觸無金屬；并聯(lián)使用可達(dá)到多通道流體同時輸送并可調(diào)；串聯(lián)使用可提高其輸出壓頭。
文檔編號F04B43/02GK1840903SQ20051005971
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者劉文喜, 張志遠(yuǎn), 馮學(xué)章, 蔣遠(yuǎn)大 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心