專利名稱：自帶傳感器的壓電疊堆泵的制作方法
技術領域：
本發明屬于微流體傳輸與控制領域應用微小型壓電液壓泵，具體涉及一種自帶傳感器的精密型壓電疊堆泵。
背景技術：
利用壓電疊堆，也稱疊堆型壓電振子在電場作用下產生的伸縮變形，人們提出了多種結構的疊堆型壓電液壓泵，簡稱壓電疊堆泵，如中國專利200810050240. 7、中國專利 200810064461. X及中國專利200910146813. 0等。同傳統的機械式液壓泵相比，壓電疊堆泵具有結構簡單、體積小、無電磁干擾、流量/壓力可控性好等諸多優勢，因此在醫療、化學分析、航空航天、汽車發動機燃料供給、微機電液系統等方面具有廣泛的應用前景。由于壓電疊堆泵每個工作周期輸出的流體量即為泵腔的容積變化量，因此可實現精量流體輸送。但在實際應用中，流體粘度及輸出壓力變化都直接影響壓電疊堆的變形量，從而影響泵輸出流量的準確性。因此，在精密的微量流體輸送與控制應用中如藥品輸送、微型精密液壓驅動系統等，常需采用額外的流量及壓力測量儀器進行實時監測，這不僅增加了系統使用成本，也增加了系統的體積和復雜程度，嚴重地阻礙了壓電疊堆泵在微機電系統及便攜類產品中的推廣應用。
發明內容
本發明提供一種自帶傳感器的壓電疊堆泵，以解決壓電疊堆泵的輸出精度和可控性差、系統的體積復雜的問題。本發明采取的技術方案是用于驅動的壓電疊堆和用于測量的壓電傳感器安裝于泵體內部；所述泵體一端安裝有擰緊螺釘，擰緊螺釘通過防扭擋片將壓電傳感器及壓電疊堆擠壓在頂塊上；所述頂塊通過螺釘與泵腔隔膜及活塞連接；泵腔隔膜再通過螺釘與泵體及泵蓋連接；泵蓋上安裝有進口閥和出口閥；活塞以及安裝于所述活塞上的密封圈、泵蓋、 進口閥和出口閥共同構成泵腔；所述的壓電傳感器和壓電疊堆分別通過導線與控制電源相連。當所述控制電源開啟后，壓電疊堆受電壓(輸入電壓0 — )作用開始伸長，并推動頂塊、泵腔隔膜及活塞運動，從而使泵腔容積減小(流體壓力增
加)、出口閥開啟、進口閥關閉，泵腔內流體經出口閥排出；同時，壓電傳感器因受壓電疊堆
的反作用力而縮短，并產生電壓(0—4)。當控制電源的輸出電壓換向后…一0)，壓電疊
堆受泵腔隔膜的反作用力而收縮，致使泵腔容積增加、出口閥關閉，流體由進口閥進入；與
此同時，壓電傳感器所受壓力隨壓電疊堆的縮短而減小、輸出電壓開始下降(& — 0)。當控
制電源的輸出電壓降至0時，壓電疊堆及壓電傳感器的受力狀態、活塞5的位置均恢復至初始狀態，至此完成一個工作循環。在本發明中，壓電傳感器的輸出電壓經導線組傳至控制電源，并被轉換成壓電泵的輸出流量和壓力。眾所周知，在頻率及驅動電壓確定時，壓電泵輸出流量和輸出壓力之間存在較好的線性關系，壓力為零時壓電疊堆形量(泵腔容積變化量或流量)最大，傳感器輸出的電壓最大；相反，輸出壓力最大時，壓電疊堆變形量(泵腔容積變化量或流量)最小，傳感器輸出的電壓最小。因此，本發明采用壓電傳感器的輸出電壓來表征壓電泵的輸出壓力及流量。對于給定的輸入電壓
G及頻車本發明中壓電泵的輸出壓力P和流量β可通過壓電傳感器的輸出電
權利要求
1.自帶傳感器的壓電疊堆泵，其特征在于用于驅動的壓電疊堆和用于測量的壓電傳感器安裝于泵體內部；所述泵體一端安裝有擰緊螺釘，擰緊螺釘通過防扭擋片將壓電傳感器及壓電疊堆擠壓在頂塊上；所述頂塊通過螺釘與泵腔隔膜及活塞連接；泵腔隔膜再通過螺釘與泵體及泵蓋連接；泵蓋上安裝有進口閥和出口閥；活塞以及安裝于所述活塞上的密封圈、泵蓋、進口閥和出口閥共同構成泵腔；所述的壓電傳感器和壓電疊堆分別通過導線與控制電源相連。
2.根據權利要求1所述的自帶傳感器的壓電疊堆泵，其特征在于，其輸出壓力P和流量β可通過壓電傳 感器細出電壓4求甸，即
3.根據權利要求1所述的自帶傳感器的壓電疊堆泵，其特征在于，泵腔隔膜的剛度與壓電疊堆-壓電傳感器串聯后的等效剛度相等，即泵腔隔膜厚度~及頂塊半徑b應滿足如 下關系
全文摘要
本發明涉及一種自帶傳感器的壓電疊堆泵，屬于微流體傳輸與控制領域應用領域。用于驅動的壓電疊堆和用于測量的壓電傳感器安裝于泵體內部，泵體一端安裝有擰緊螺釘，擰緊螺釘通過防扭擋片將壓電傳感器及壓電疊堆擠壓在頂塊上，頂塊通過螺釘與泵腔隔膜及活塞連接，泵蓋上安裝有進口閥和出口閥，壓電傳感器和壓電疊堆分別通過導線與控制電源相連。利用內置的壓電式壓力傳感器檢測壓電疊堆的變形量信息、并將其轉換成泵流量及壓力，無需其它的壓力及流量測量儀器即可實現壓電泵輸出性能的在線監測，易于獲得精確的輸出流量與壓力。
文檔編號F04B49/06GK102192135SQ20111017393
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者卓越, 張忠華, 沈黃橋, 程光明, 詹卓斌, 闞君武 申請人:浙江師范大學