一種具有截止閥的壓電振子的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有截止閥的壓電振子，包括：壓電陶瓷、彈性基板和彈性表層，其特點(diǎn)在于還包括至少一個(gè)彈性閥開口，壓電陶瓷與彈性基板粘接，二者相對(duì)應(yīng)位置布置有至少一個(gè)振子通孔，且整個(gè)外表面布置有彈性表層，彈性表層與振子通孔對(duì)應(yīng)位置的一側(cè)布置有閥口凸臺(tái)，另一側(cè)布置有閥口沉孔，在閥口凸臺(tái)一側(cè)布置有彈性閥開口，壓電振子在交變電壓的作用下發(fā)生往復(fù)彎曲振動(dòng)，彈性閥開口在慣性力和兩側(cè)壓差的作用下開啟或關(guān)閉，在具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度容易保證，便于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可以提高閉合狀態(tài)下閥的截止性，并增加開啟狀態(tài)下閥的開度減小工作流阻。
【專利說明】-種具有截止閥的壓電振子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體輸送領(lǐng)域，具體涉及一種具有截止閥的壓電振子。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓電振子是一種由壓電材料構(gòu)成的致動(dòng)器件，在交變電壓作用下可發(fā)生往復(fù)的彎 曲變形。采用壓電振子形成的容積泵稱為壓電泵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于大批量生產(chǎn)、體積小便 于微型化、便于數(shù)字化控制且壽命成等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、檢測(cè)設(shè)備及機(jī)械電子領(lǐng)域有廣泛 的應(yīng)用前景。壓電隔膜泵根據(jù)閥構(gòu)成的不同一般分為兩類，即有閥壓電隔膜泵和無閥壓電 隔膜泵，有閥壓電隔膜泵的性能遠(yuǎn)高于無閥壓電隔膜泵，因此在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。目 前的有閥壓電泵中的單向閥一般安裝在泵體或泵腔位置，在壓電泵微小型化的過程中，閥 的裝配成為制約壓電泵發(fā)展的瓶頸問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決目前壓電泵單向閥尺寸減小帶來的裝配困難及壓電泵效率降低的問題， 提出了 一種具有截止閥的壓電振子，該壓電振子上布置有單向閥，且所述單向閥無需裝配 過程，同時(shí)壓電振子的運(yùn)動(dòng)更有利于閥的開啟與關(guān)閉，該壓電振子便于與設(shè)備集成直接形 成泵送能力，與傳統(tǒng)壓電振子驅(qū)動(dòng)式的壓電泵相比具有集成化程度高、體積緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明一種具有截止閥的壓電振子，包括壓電陶瓷、彈性基板和彈性表層，其特點(diǎn) 在于還包括至少一個(gè)彈閥開口，其中：
[0006] 壓電陶瓷為薄片形結(jié)構(gòu)，粘接在彈性基板上，所述壓電陶瓷與彈性基板的布置方 式可以采用一片壓電陶瓷與彈性基板粘接構(gòu)成的單晶片結(jié)構(gòu)，可以采用兩片壓電陶瓷與 彈性基板粘接構(gòu)成的雙晶片結(jié)構(gòu)，或采用多片壓電陶瓷與多片基板形成的復(fù)合型晶片結(jié) 構(gòu)，所述壓電陶瓷和彈性基板上布置有至少一組對(duì)應(yīng)的振子通孔，即所述壓電陶瓷布置有 至少一個(gè)壓電陶瓷孔，所述彈性基板與壓電陶瓷對(duì)應(yīng)位置有彈性基板孔，所述壓電陶瓷孔 直徑不小于彈性基板孔直徑二者形成振子通孔；所述振子通孔及與其對(duì)應(yīng)布置的彈性閥開 口可以是一個(gè)，或是多個(gè)；彈性表層材料包裹在粘接后的壓電陶瓷和彈性基板結(jié)構(gòu)外部，形 成第一側(cè)振子彈性表面和第二側(cè)振子彈性表面，在第一側(cè)振子彈性表面上每個(gè)與振子通孔 的對(duì)應(yīng)位置，布置一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，稱為閥口凸臺(tái)，在第二側(cè)振子彈性表面上與振子通孔對(duì)應(yīng)位 置，布置一沉孔結(jié)構(gòu)，稱為閥口沉孔，所述閥口沉孔的直徑小于振子通孔的直徑，閥口沉孔 底面位于閥口凸臺(tái)頂面和第一側(cè)振子彈性表面之間；彈性閥開口布置于閥口沉孔底面與第 一側(cè)振子彈性表面之間，所述彈性閥開口將第一側(cè)振子彈性表面一側(cè)區(qū)域和閥口沉孔區(qū)域 連通，彈性閥開口所在平面與閥口凸臺(tái)頂面形成一懸臂梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓電振子發(fā)生彎曲變形 時(shí)所述懸臂梁結(jié)構(gòu)在壓電振子和兩端壓力差的共同作用下發(fā)生彎曲變形或回復(fù)變形，形成 彈性閥開口打開或關(guān)閉；所述每個(gè)閥口凸臺(tái)上可布置一個(gè)彈性閥開口，或布置多個(gè)彈性閥 開口；。
[0007] 工作時(shí)，壓電振子在交變電壓的作用下發(fā)生往復(fù)彎曲變形，當(dāng)發(fā)生中心指向第一 側(cè)振子彈性表面的變形時(shí)，懸臂梁結(jié)構(gòu)受到的慣性力指向關(guān)閉彈性閥口的方向，第一側(cè)振 子彈性表面一側(cè)的腔體壓力增加，第二側(cè)振子彈性表面一側(cè)的腔體壓力減小，懸臂梁受到 兩側(cè)壓力的方向都指向關(guān)閉彈性閥口方向，閥口關(guān)閉后具有優(yōu)于傳統(tǒng)布置方式時(shí)單向閥的 截止性能；當(dāng)發(fā)生中心指向第二側(cè)振子彈性表面的變形時(shí)，懸臂梁結(jié)構(gòu)受到的慣性力指向 開啟彈性閥口的方向，第一側(cè)振子彈性表面一側(cè)的腔體壓力減小，第二側(cè)振子彈性表面一 側(cè)的腔體壓力增加，懸臂梁受到兩側(cè)壓力的方向都指向開啟彈性閥口方向，由于受到共同 力的作用，彈性閥口的開度和開啟速度都優(yōu)于傳統(tǒng)方式布置的閥。且本專利中單向閥的形 成無需裝配過程，有助于解決壓電泵為小型化中遇到的單向閥精度難以保證的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明一種具有截止閥的壓電振子的示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 參照?qǐng)D1和圖2,本發(fā)明的具有截止閥的壓電振子包括壓電陶瓷1、彈性基板2和 彈性表層3,其特點(diǎn)在于還包括一個(gè)彈性閥開口 4,其中：
[0011] 壓電陶瓷1為薄片形結(jié)構(gòu)，粘接在彈性基板2上，在彈性基板2 -側(cè)粘貼有第一 壓電陶瓷11，另一側(cè)粘貼有第二壓電陶瓷12,且第一壓電陶瓷11和第二壓電陶瓷12的極 化方向相反，形成壓電雙晶片結(jié)構(gòu)；所述壓電陶瓷11的中心布置有第一壓電陶瓷中孔111， 壓電陶瓷12的中心布置有第二壓電陶瓷中孔121，在彈性基板2中心布置有彈性基板中孔 21，所述三個(gè)中孔的中心重合，所述第一壓電陶瓷中孔111與第二壓電陶瓷中孔121直徑相 同且不小于彈性基板中孔21的直徑，所述三個(gè)中孔形成振子通孔5 ;整個(gè)粘接后的壓電雙 晶片結(jié)構(gòu)外表面布置有彈性表層3,形成第一側(cè)振子彈性表面301和第二側(cè)振子彈性表面 302,在所述第一側(cè)振子彈性表面301中心與振子通孔5對(duì)應(yīng)位置布置一閥口凸臺(tái)31，所述 閥口凸臺(tái)31的徑向尺寸大于振子通孔5的徑向尺寸，在所述第二側(cè)振子彈性表面302中心 與振子通孔5對(duì)應(yīng)位置布置一閥口沉孔32,所述閥口沉孔32的徑向尺寸小于彈性基板中孔 21的徑向尺寸，閥口沉孔32的底面位于閥口凸臺(tái)31頂面33與第一側(cè)振子彈性表面301之 間；彈性閥開口 4布置于閥口沉孔32底面與第一側(cè)振子彈性表面301之間。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有截止閥的壓電振子，包括：壓電陶瓷、彈性基板和彈性表層，其特點(diǎn)在于還 包括至少一個(gè)彈性閥開口，其中： 壓電陶瓷為薄片形結(jié)構(gòu)，粘接在彈性基板上；所述壓電陶瓷布置有至少一個(gè)壓電陶瓷 孔，所述彈性基板與壓電陶瓷對(duì)應(yīng)位置有彈性基板孔，所述壓電陶瓷孔直徑不小于彈性基 板孔直徑二者形成振子通孔；整個(gè)壓電陶瓷與彈性基板粘接后的外表面布置有彈性表層， 形成第一側(cè)振子彈性表面和第二側(cè)振子彈性表面，在所述第一側(cè)振子彈性表面與振子通孔 對(duì)應(yīng)位置布置閥口凸臺(tái)，所述閥口凸臺(tái)的徑向尺寸大于振子通孔的徑向尺寸，在所述第二 側(cè)振子彈性表面與振子通孔對(duì)應(yīng)位置布置閥口沉孔，所述閥口沉孔的徑向尺寸小于彈性基 板孔的徑向尺寸，閥口沉孔的底面位于閥口凸臺(tái)頂面與第一側(cè)振子彈性表面之間；彈性閥 開口布置于閥口沉孔底面與第一側(cè)振子彈性表面之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有截止閥的壓電振子，其特征在于：所述振子通孔及與其 對(duì)應(yīng)布置的彈性閥開口可以是一個(gè)，或是多個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有截止閥的壓電振子，其特征在于：所述每個(gè)閥口凸臺(tái)上 可布置一個(gè)彈性閥開口，或布置多個(gè)彈性閥開口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有截止閥的壓電振子，其特征在于：所述壓電陶瓷與彈性 基板的布置方式可以采用一片壓電陶瓷與彈性基板粘接構(gòu)成的單晶片結(jié)構(gòu)，可以采用兩片 壓電陶瓷與彈性基板粘接構(gòu)成的雙晶片結(jié)構(gòu)，或采用多片壓電陶瓷與多片基板形成的復(fù)合 型晶片結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H03H9/19GK203896319SQ201420320713
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】吳越, 董景石, 楊志剛, 李新波, 楊陽, 劉維帥 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)