双腔压电气体泵.pdf

本发明涉及一种双腔压电气体泵，包括外壳、进气阀和出气阀，外壳包括上壳和下壳，进气阀包括与外界连通的上进气阀和下进气阀，出气阀包括上出气阀和下出气阀，上出气阀与上出气管道连通，下出气阀与下出气管道连通，上壳和下壳之间设有双面压电陶瓷振子，双面压电陶瓷振子与上壳和下壳之间分别设有密封圈，双面压电陶瓷振子与上进气阀、上出气阀及上壳之间形成密封的上气腔，双面压电陶瓷振子与下进气阀、下出气阀及下壳之间形成密封的下气腔，双面压电陶瓷振子的一端设有电极，电极与电源线连接。本发明的气体泵使用单振子驱动双腔结构，气量和压力大幅提高到两倍以上，更轻薄，功耗更低，噪声低，响应快，抗干扰。

权利要求书
1.  双腔压电气体泵，包括外壳、进气阀和出气阀，其特征在于，所述外壳包括上壳和下壳，所述上壳和下壳通过固定柱连接，所述进气阀包括与外界连通的上进气阀和下进气阀，所述出气阀包括上出气阀和下出气阀，所述上进气阀和上出气阀分别固定于上壳上，所述下进气阀和下出气阀分别固定于下壳上，所述上出气阀与上出气管道连通，所述下出气阀与下出气管道连通，所述上壳和下壳之间设有双面压电陶瓷振子，双面压电陶瓷振子与上壳和下壳之间分别设有密封圈，所述双面压电陶瓷振子与上进气阀、上出气阀及上壳之间形成密封的上气腔，所述双面压电陶瓷振子与下进气阀、下出气阀及下壳之间形成密封的下气腔，所述双面压电陶瓷振子的一端设有电极，所述电极与电源线连接。

2.  根据权利要求1所述的双腔压电气体泵，其特征在于，所述进气阀和出气阀结构相同但安装方向相反，均为帽型结构，周围一圈帽檐作为固定，中间为半圆球型，半圆球上留有切口，进气阀的切口朝向双面压电陶瓷振子，出气阀的切口朝向外壳并与出气管道连通。

3.  根据权利要求1所述的双腔压电气体泵，其特征在于，所述上出气管道和下出气管道与三通的总出气口连接，所述三通套设于上出气管道和下出气管道一端的外壳上。

4.  根据权利要求1-3任一所述的双腔压电气体泵，其特征在于，所述外壳的一端设有电源线尾卡，电源线穿过电源线尾卡与电极焊接连接。

5.  根据权利要求1所述的双腔压电气体泵，其特征在于，所述上壳和下壳通过五个固定柱过盈固定连接。

说明书双腔压电气体泵
技术领域
本发明属于气体泵技术领域，具体涉及一种双腔压电气体泵。
背景技术
压电气体泵较传统气泵有着体积小，重量轻，响应快，低噪声，低功耗，抗干扰等优点。这些优点让压电气体泵的应用越来越广泛，但是在应用中也暴露出了不足，比如流量小，出气压力小，寿命短，衰减快等缺点。出现这些缺点的原因在于，压电气体泵的驱动源是压电陶瓷驱动片(以下简称压电振子)。压电振子的性能很大程度上决定了压电气体泵的性能。目前技术条件下压电气体泵使用的压电振子为单面工作的压电振子，由压电陶瓷片和金属片粘贴制成，难以双面密封，一个振子只能密封一个气腔，或者多个振子密封一个气腔，也不能长期承受较高电压。所以压电振子的性能较差，导致压电气体泵整体性能上出现流量小，出气压力小，寿命短，衰减快等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以单振子作为驱动源的双腔压电气体泵。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：双腔压电气体泵，包括外壳、进气阀和出气阀，所述外壳包括上壳和下壳，所述上壳和下壳通过固定柱连接，所述进气阀包括与外界连通的上进气阀和下进气阀，所述出气阀包括上出气阀和下出气阀，所述上进气阀和上出气阀分别固定于上壳上，所述下进气阀和下出气阀分别固定于下壳上，所述上出气阀与上出气管道连通，所述下出气阀与下出气管道连通，所述上壳和下壳之间设有双面压电陶瓷振子，双面压电陶瓷振子与上壳和下壳之间分别设有密封圈，所述双面压电陶瓷振子与上进气阀、上出气阀及上壳之间形成密封的上气腔，所述双面压电陶瓷振子与下进气阀、下出气阀及下壳之间形成密封的下气腔，所述双面压电陶瓷振子的一端设有电极，所述电极与电源线连接。
具体地，所述进气阀和出气阀结构相同但安装方向相反，均为帽型结构，周围一圈帽檐作为固定，中间为半圆球型，厚度约0.5mm，半圆球上留有切口，进气阀的切口朝向双面压电陶瓷振子，出气阀的切口朝向外壳并与出气管道连通。气体由半圆球内可向外流动，但不能由半圆球外向内流动，以此可以形成气体流动的单向限制。
具体地，所述上出气管道和下出气管道与三通的总出气口连接，所述三通套设于上出气管道和下出气管道一端的外壳上。三通是软胶材质，可以起到很好的密封效果，这样上下两部分气量汇集到一起由总出气口流出，成倍提高了出气流量和出气压力。
具体地，所述外壳的一端设有电源线尾卡，电源线穿过电源线尾卡与电极焊接连接。
具体地，所述上壳和下壳通过五个固定柱过盈固定连接。
具体地，所述双面压电陶瓷振子由两只压电陶瓷片粘贴组成。
本发明的双腔压电气体泵以单个双面压电陶瓷振子为驱动源，通过密封圈将压电振子上下两个面都密封成气腔。而以往的压电气体泵一个振子只能密封一个气腔，或者多个振子密封一个气腔，从未出现气腔数多于振子数的情况。这种一个压电振子带动两个气腔的结构一方面减掉了压电振子电极焊接面封装所占用的壳体空间从而减小气泵体积，另一方面大大提高了总体的输出气量和输出压力。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明使用双面压电陶瓷振子，双面压电陶瓷振子由两只压电陶瓷片粘贴组成，可以承担更大的电压，使压电气体泵具有更持久的抗衰减性能和更长的寿命，同时避免了金属片的被动振动，提高了能量转化效率。
2、本发明在气体泵的壳体结构上突破性使用单振子驱动双腔结构，可以将双面压电陶瓷振子的两个驱动面的流体驱动效果同时导出，再经过三通结构合一，从而达到气量和压力大幅提高到两倍以上的目的。
3、本发明的压电气体泵较现有产品更为轻薄，功耗更低，同时兼有低噪声，响应快，抗干扰的特点。
经过严密的实验对比，已有压电气体泵的输出流量约为500ml/min，输出压力约10kPa，到明显衰减时寿命约4000h，而在其它参数完全相同的条件下，本发明的双腔压电气体泵输出流量约为1500ml/min，输出压力约25kPa，寿命超过8000h。
附图说明
图1是本发明实施例1的气体泵的结构示意图。
图2是本发明实施例2的气体泵的结构示意图。
图中，1、上壳，2、下壳，3、固定柱，4、双面压电陶瓷振子，5、密封圈，6、电极，7、电源线尾卡，8、上进气阀，9、上出气阀，10、上出气管道，11、三通，12、总出气口，13、上气腔，14、下进气阀，15、下出气阀，16、下气腔，17、下出气管道。
具体实施方式
现结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，双腔压电气体泵，包括外壳、进气阀和出气阀，所述外壳的一端设有电源线尾卡7，所述外壳包括上壳1和下壳2，所述上壳1和下壳2通过固定柱3连接，所述进气阀包括与外界连通的上进气阀8和下进气阀14，所述出气阀包括上出气阀9和下出气阀15， 所述上进气阀8和上出气阀9分别固定于上壳1上，所述下进气阀14和下出气阀15分别固定于下壳2上，所述上出气阀9与上出气管道10连通，所述下出气阀15与下出气管道17连通，所述上壳1和下壳2之间设有双面压电陶瓷振子4，双面压电陶瓷振子4与上壳1和下壳2之间分别设有密封圈5，所述双面压电陶瓷振子4与上进气阀8、上出气阀9及上壳1之间形成密封的上气腔13，所述双面压电陶瓷振子4与下进气阀14、下出气阀15及下壳2之间形成密封的下气腔16，所述双面压电陶瓷振子4的一端设有电极6，所述电极6与穿过电源线尾卡7的电源线焊接连接。
具体地，所述进气阀和出气阀结构相同但安装方向相反，均为帽型结构，周围一圈帽檐作为固定，中间为半圆球型，半圆球上留有切口，进气阀的切口朝向双面压电陶瓷振子4，出气阀的切口朝向外壳并与出气管道连通。
具体地，所述上壳1和下壳2通过五个固定柱3过盈固定连接。
上气腔13内的气体由上出气管道10流出，下气腔16内的气体由下出气管道17流出，这种新型双腔压电气体泵可实现双管道出气。
实施例2
如图2所示，双腔压电气体泵，包括外壳、进气阀和出气阀，所述外壳的一端设有电源线尾卡7，所述外壳包括上壳1和下壳2，所述上壳1和下壳2通过固定柱3连接，所述进气阀包括与外界连通的上进气阀8和下进气阀14，所述出气阀包括上出气阀9和下出气阀15，所述上进气阀8和上出气阀9分别固定于上壳1上，所述下进气阀14和下出气阀15分别固定于下壳2上，所述上出气阀9与上出气管道10连通，所述下出气阀15与下出气管道17连通，所述上壳1和下壳2之间设有双面压电陶瓷振子4，双面压电陶瓷振子4与上壳1和下壳2之间分别设有密封圈5，所述双面压电陶瓷振子4与上进气阀8、上出气阀9及上壳1之间形成密封的上气腔13，所述双面压电陶瓷振子4与下进气阀14、下出气阀15及下壳2之间形成密封的下气腔16，所述双面压电陶瓷振子4的一端设有电极6，所述电极6与穿过电源线尾卡7的电源线焊接连接。
具体地，所述进气阀和出气阀结构相同但安装方向相反，均为帽型结构，周围一圈帽檐作为固定，中间为半圆球型，半圆球上留有切口，进气阀的切口朝向双面压电陶瓷振子4，出气阀的切口朝向外壳并与出气管道连通。
具体地，所述上出气管道13和下出气管道17与三通11的总出气口12连接，所述三通11套设于上出气管道13和下出气管17道一端的外壳上。
具体地，所述外壳的一端设有电源线尾卡7，电源线穿过电源线尾卡7与电极6焊接连接。
具体地，所述上壳1和下壳2通过五个固定柱3过盈固定连接。
上下壳各有一只密封圈，上下壳夹紧的同时，密封圈将双面压电陶瓷振子固定，双面压电陶瓷振子两个表面分别与上下壳及壳上固定的进气阀和出气阀形成密封的气腔。双面压电陶瓷振子的电极与电源线焊接。外加交流电压时，双面压电陶瓷振子产生不断的上下弯曲振动。当双面压电陶瓷振子向上弯曲振动时，上气腔体积减小，内部气体压力增大，上进气阀关闭，上出气阀打开，有气体向外流出；此时，下气腔体积增大，内部气压减小，下出气阀关闭，下进气阀打开，有气体进入下气腔。当双面压电陶瓷振子向下弯曲振动时，上气腔体积增大，内部气压减小，上出气阀关闭，上进气阀打开，有气体进入上气腔；此时下气腔体积减小，内部气体压力增大，下进气阀关闭，下出气阀打开，有气体向外流出。两个气腔同时受到双面压电陶瓷振子振动产生的压力差驱动各自形成气体流动，互不影响。
当需要单管道出气时，将三通套在上下两个出气管道口上，三通是软胶材质，可以起到很好的密封效果，这样上下两部分气量汇集到一起由总出气口流出，成倍提高出气流量和出气压力。
本发明的压电气体泵不局限于以上描述的单振子驱动双腔结构，还包括双振子驱动三腔、双振子驱动四腔等腔体数多于振子数的类似结构。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。