專利名稱：內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，屬于流體機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓電泵大多屬于容積式泵，根據(jù)泵閥的有無可將壓電泵分為有閥壓電泵和無閥壓電泵，圖1為有閥壓電泵。無閥壓電泵因省去了復(fù)雜的動作閥體，使得壓電泵結(jié)構(gòu)更加簡單，加工制作容易，并且易于向壓電泵的小型化方向發(fā)展；無閥壓電泵自身又無化學(xué)及電磁污染，故在醫(yī)療、衛(wèi)生、保健等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前無閥壓電泵大多是利用互為倒置的錐形流管而制成錐形流管無閥壓電泵，圖2為錐形流管無閥壓電泵。但這種泵外露的兩錐形管增大了泵的整體尺寸，不利于泵的進一步微小化和集成化；同時，兩錐形流管的加工困難、安裝定位不好，另外，錐形流管無閥壓電泵的流量也較小，這些缺陷都嚴重影響了壓電泵的在實際領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述無閥壓電泵的所述缺陷，提供一種能夠進一步減小體積及結(jié)構(gòu)尺寸、增大泵的流量，且具有較好流動特性的內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案。本裝置主要包括有壓電泵上蓋8、壓電泵下蓋6和設(shè)置在壓電泵上蓋8上的壓電振子2、兩個泵出入口14、可旋轉(zhuǎn)四面體嵌塊7和設(shè)置在壓電泵下蓋6上的直流管10，其中，直流管10為在壓電泵下蓋6上面開除的矩形管槽，泵出入口14通過直流管10與泵腔連通。多個四面體嵌塊交錯排列在泵腔內(nèi)并能沿著垂直于泵腔底面的垂線在泵腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)整四面體嵌塊7相對于泵的兩側(cè)出入口14的角度，從而調(diào)整流量。
所述的四面體嵌塊7的底面上固定有突出的圓柱形插頭，在泵腔底面上開有與該圓柱形插頭相配合的圓柱形凹槽15，四面體嵌塊7可以通過圓柱形插頭在該凹槽15內(nèi)轉(zhuǎn)動。
所述的四面體嵌塊7為正四面體。
本發(fā)明提出的內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵的工作原理可以敘述為如圖14所示，當(dāng)把壓電陶瓷片12和金屬片13作為兩極，向壓電振子2通一交流電時，壓電陶瓷片12會產(chǎn)生沿徑向的伸縮變形，由于壓電陶瓷片12和金屬片13粘緊成一體，并且壓電陶瓷片12和金屬片13的徑向伸縮性不同，所以當(dāng)壓電陶瓷片12產(chǎn)生沿徑向的伸縮變形時，金屬片13也會產(chǎn)生伸縮變形，且伸縮方向與壓電陶瓷片12相反，則壓電振子2必然會產(chǎn)生沿軸向(壓電陶瓷片12的法向方向)的往復(fù)變形振動，把壓電振子2作為壓電泵的動力源。如圖4所示，隨著壓電振子2的軸向往復(fù)變形振動，從而導(dǎo)致壓電泵泵腔的體積周期性變化，造成了流體在泵腔內(nèi)的流動。再如圖3所示，對每個四面體嵌塊嵌塊來說，流體從四面體的一個側(cè)面流入從其它兩個側(cè)面形成的四面體棱角的方向流出時的流動阻力是不同于從兩個側(cè)面形成的四面體棱角的方向流入從四面體另外一個側(cè)面流出時的流動阻力，又因為流過流體的體積大小與流動阻力的大小成反比，所以當(dāng)泵腔體積增大時，流體通過兩側(cè)的兩個直流管10以及內(nèi)置于泵腔內(nèi)的一系列交錯排列的四面體嵌塊流進泵腔，此時壓電泵處于吸入階段，但是由于在沿流體流動方向上的四面體一個側(cè)面以及其它兩個側(cè)面形成的四面體棱角這種一系列交錯排列的非對稱結(jié)構(gòu)的存在，使得通過位于泵的兩側(cè)的兩個直流管流進泵腔的流體體積不相同。當(dāng)泵腔體積減小時，流體通過內(nèi)置于泵腔內(nèi)的一系列交錯排列的四面體嵌塊以及兩側(cè)的兩個直流管10流出泵腔，此時壓電泵處于排出階段，但是由于在沿流體流動方向上的的四面體一個側(cè)面以及其它兩個側(cè)面形成的四面體棱角這種一系列交錯排列的非對稱結(jié)構(gòu)的存在，使得通過位于泵的兩側(cè)的兩個直流管流出泵腔的流體體積不相同。分析從兩流管在壓電泵處于吸入和排出階段時，流入和流出的流體體積的量的大小可以概括為在壓電泵處于吸入階段時流進流體體積多的，則在壓電泵處于排出階段時流出流體體積少；在壓電泵處于吸入階段時流進流體體積少的，則在壓電泵處于排出階段時流出流體體積多；從宏觀上看，壓電泵總是使流體從一流管流入，從另一流管流出，從而實現(xiàn)了流體的單向流動。
與傳統(tǒng)的錐形流管無閥壓電泵相比，本發(fā)明中使用的四面體嵌塊結(jié)構(gòu)，拋棄了傳統(tǒng)的非對稱兩圓錐形流管，內(nèi)置于泵腔內(nèi)的若干組交錯排列的四面體嵌塊使得泵腔內(nèi)幾何結(jié)構(gòu)的非對稱變化更加明顯，從而能夠使該內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵獲得更大的流量。而且還可以通過對內(nèi)置于泵腔的四面體嵌塊的數(shù)量，每個四面體嵌塊在泵腔內(nèi)沿垂直于泵腔底面的垂線旋轉(zhuǎn)時所處的位置等這一系列控制參數(shù)的調(diào)整來實現(xiàn)對泵內(nèi)液體的流向和流量大小控制與調(diào)節(jié)，從而使該泵擁有的更加廣闊的實際應(yīng)用前景。


圖1有閥壓電泵示意圖。
圖2錐形流管無閥壓電泵示意圖。
圖3內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵整體結(jié)構(gòu)主視圖。
圖4內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵整體結(jié)構(gòu)A-A剖視圖。
圖5內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵上蓋主視圖。
圖6內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵上蓋B-B剖視圖。
圖7內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵下蓋主視圖。
圖8內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵下蓋C-C剖視圖。
圖9彈性墊片主視圖。
圖10彈性墊片D-D剖視圖。
圖11四面體嵌塊俯視圖。
圖12四面體嵌塊主視圖。
圖13四面體嵌塊斜軸側(cè)14單側(cè)型壓電振子示意圖。
圖15雙側(cè)型壓電振子示意圖。
圖中1、泵體，2、壓電振子，3、吸入閥，4、吐出閥，5、錐形流管，6、壓電泵下蓋，7、四面體嵌塊，8、壓電泵上蓋，9、彈性墊片，10、直流管，11、螺栓孔，12、壓電陶瓷片，13、金屬片，14、泵出入口，15、圓柱形槽。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
參見圖3～13。
本裝置包括有壓電泵上蓋8、壓電泵下蓋6，二者配合形成泵腔。在該泵腔內(nèi)設(shè)置有交錯排列的四面體塊7，如圖3、4所示，四面體嵌塊7的個數(shù)為13個。單個四面體嵌塊7的結(jié)構(gòu)參見圖11～13，是在底面上有一凸出的小的圓柱形插頭的四面體銅制嵌塊，這一系列嵌塊通過圓柱形插頭安放在泵腔的下底面上所開出的如圖7所示的一系列小的圓柱形槽15內(nèi)，配合為間隙配合。還包括有直流管10，直流管10為在壓電泵下蓋6上面開出的矩形管槽，其與壓電泵下蓋6成為一整體。泵腔通過兩側(cè)的兩個直流管10與泵出入口14連通，壓電振子2是由壓電陶瓷片12和金屬片13粘緊在一塊組成，具體結(jié)構(gòu)參見圖13、14，壓電振子2與壓電泵上蓋8中間的階梯狀通孔的階梯處粘結(jié)固定在一起，參見圖6。彈性墊片9放在壓電泵上蓋8與壓電泵下蓋6之間，起到防止泵滲漏的作用。壓電泵上蓋8、彈性墊片9和壓電泵下蓋6通過周圍的螺栓孔11使用六個螺栓聯(lián)接在一起。
四面體嵌塊7可以在泵腔內(nèi)作任意角度的旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)節(jié)泵的流量。當(dāng)四面體嵌塊7一個側(cè)面面對泵的一個出入口，另兩個側(cè)面所形成的棱角面對泵的另一個出入口，此時，在四面體嵌塊7的底面上，其中一個側(cè)面的底線在底面上對應(yīng)的高線與泵的兩側(cè)出入口14的連線所成的角度為0度，如圖3所示位置泵的流量最大。由于四面體嵌塊7可以在泵腔中做任意位置的旋轉(zhuǎn)，其中當(dāng)四面體嵌塊7如圖3所示的側(cè)面底線在底面上對應(yīng)的高線與泵的兩側(cè)出入口14的連線所成的角度為30度，90度，150度，210度，270度，和330度的六種特殊情況除外，因為在上述的六種特殊情況中泵腔中沿流體流動方向上嵌塊的結(jié)構(gòu)是左右嚴格對稱的，從理論上分析泵不能夠形成流量。
本實施例采用220V，50Hz交流電壓，也可使用其它頻率的電壓；使用單側(cè)型壓電振子，把交流電加于壓電振子2的兩極——壓電子陶瓷片12和金屬片13上面，使壓電振子產(chǎn)生周期性的軸向彎曲變形，從而驅(qū)動壓電泵的工作。
本實施中，壓電泵下蓋6和壓電泵上蓋8采用有機玻璃加工制造，一系列交錯排列的四面體嵌塊7采用銅塊加工制造。壓電振子采用市售件，直徑為30mm，壓電陶瓷和金屬片厚均為0.1mm，金屬片13，材料為黃銅。彈性墊片9，選用彈性高分子材料，如采用橡膠或硅膠材料。
權(quán)利要求
1.內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，主要包括有壓電泵上蓋(8)、壓電泵下蓋(6)和設(shè)置在壓電泵上蓋(8)上的壓電振子(2)，其特征在于還包括有兩個泵出入口(14)、四面體嵌塊(7)和設(shè)置在壓電泵下蓋(6)上的直流管(10)，其中，泵出入口(14)通過直流管(10)與泵腔連通；四面體嵌塊(7)交錯排列在泵腔內(nèi)并能繞著垂直于泵腔底面的垂線在泵腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，其特征在于所述的四面體嵌塊(7)的底面上固定有突出的圓柱形插頭，在泵腔底面上開有與該圓柱形插頭相配合的圓柱形槽(15)，四面體嵌塊(7)可以通過圓柱形插頭在該凹槽(15)內(nèi)轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，其特征在于所述的四面體嵌塊(7)為正四面體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，其特征在于四面體嵌塊(7)能夠沿著垂直于泵腔底面的垂線在0～360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置可旋轉(zhuǎn)多嵌塊無閥壓電泵，屬于流體機械領(lǐng)域。本發(fā)明通過在泵腔內(nèi)設(shè)置有四面體嵌塊(7)，使從兩個泵出入口(14)流入或流出的流體所受的阻力不相同，進而形成壓力差，實現(xiàn)了單向流動的目的。本裝置主要包括有壓電泵上蓋(8)、壓電泵下蓋(6)和設(shè)置在壓電泵上蓋(8)上的壓電振子(2)、兩個泵出入口(14)、四面體嵌塊(7)和設(shè)置在壓電泵下蓋(6)上的直流管(10)，其中，泵出入口(14)通過直流管(10)與泵腔連通。四面體嵌塊(7)交錯排列在泵腔內(nèi)并能沿著垂直于泵腔底面的垂線旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)整泵的流量。本發(fā)明具有體積小、流量大，流動特性好的優(yōu)點。
文檔編號F04B43/02GK1948754SQ20061011452
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者張建輝, 李洪, 趙淳生 申請人:北京工業(yè)大學(xué)