[发明专利]压电陶瓷驱动式超微型气泵

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种微型气泵，尤其是指一种压电陶瓷驱动式超微型气泵(简称压电泵)。

二、背景技术

现有技术中的微型气泵，工作介质为气态，主要用于气体采样、气体循环、真空吸附、真空保压、抽气、打气、增压、加氧等多种用途的气体输送装置。

微型气泵按用途分为：微型负压泵，微型真空泵，微型气体循环泵，微型气泵，微型加氧泵，微型气体采样泵，微型打气泵，微型抽气泵，微型抽气打气两用泵，微型气水混合泵等。

微型气泵其工作原理分为，隔膜式、电磁式、叶轮式、活塞式等。其工作原理决定了泵的体积较大，(约100*60*20mm)重量大(130g-350g)，噪音大，功耗大(5W-20W)，有电磁干扰。其结构由工作泵腔及机械传动两大部分组成泵体，结构复杂，维护不便，不能实现机电一体化和泵体超微型化。

隔膜泵简介：隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动、电动和液动三种，其功能和特性分类很多，结构也多种多样，一般来说泵阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。隔膜泵是由变频电机驱动，工作原理近似于柱塞泵，其特点是：在泵的两个对称工作腔中各装有一块隔膜，由中心联杆将其连结成一体。压缩空气从泵的进气口进入配气阀，一旦到达行程终点，配气机构自动将压缩空气引入另一工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，从而使两个隔膜连续同步地往复运动，介质被挤压排出。

电磁泵简介：电磁泵是利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体(气体)受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体(气体)运动的一种装置。电磁泵按电源形式可分为交流泵和直流泵。按液态金属中电流馈给的方式可分为传导式(电导式)电磁泵和感应式电磁泵。电导式电磁泵用直流或交流电。它有一根非磁性难熔金属制的管，管周围是磁铁，磁力线与管垂直。当通入与管和磁力线均垂直的电流时，根据左手定则，产生机械力把导电流体压送出管。传导式电磁泵中，电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属。感应泵中，感应式使用多相交流电。电流则由交变磁场感应产生。电磁泵类似普通电磁阀，它以交流电为工作动力，电流通过电磁绕组形成交变固定磁场，与可运动的泵体形成交互作用，带动泵体振动，推动液体(气体)输出。

活塞泵简介：活塞泵又叫电动往复泵，从结构分为单缸和多缸，活塞泵靠活塞往复运动，使得泵腔工作容积周期变化，实现吸入和排出液体(气体)。由泵腔、活塞、进出气阀、连杆和传动装置组成。靠动力带动活塞在泵腔内作往复运动。当活塞向上运动时，液体(气体)阀开启，液体(气体)进入泵腔，同时活塞上的液体(气体)阀关闭，活塞上部的液体(气体)随活塞向上提升；当活塞向下运动时，液体(气体)阀关闭，活塞上的阀门开启，同时泵腔的液体(气体)压入泵腔，如此反复进液(气体)和提升，使液体(气体)不断排出。

叶轮式(离心泵)简介：叶轮式(离心)泵的工作原理是，由高速旋转的电机驱动叶轮(叶片)带动水转动，将水甩出，从而达到输送的目的。

离心气泵的工作原理是，借助离心水泵的工作原理，不同的是在泵腔中分别设置两个或多个单项截止阀，由电机带动偏心凸轮高速旋转，挤压泵腔膜片的凹凸变化，在单项阀的配合作用下，截止气体流动，使进入泵腔的气体定向挤压排出，从而达到输送的目的。

综上所述，传统的微气泵(包括隔膜式、电磁式、叶轮式、活塞式等)其工作原理决定了泵体由多部分组成，其核心趋动器件必须使用矽钢片叠压，电磁铁、铜线绕组组成，且泵腔和机械传动器件均为独立、分散设置，不易集成，因而结构复杂，体积较大，不能实现泵体微型化和机电一体化。

在现有技术中，本专利申请入在2005年申请了名称为“一种用于制造微型泵的压电陶瓷片和微型气泵”的专利，申请号：200510012575.6，授权公告号：CN100365278C，该泵存在着流量小、结构松散，泵阀设计欠缺，泵的负载压力小，工作效率低问题，其造成的主要原因是：