[发明专利]一种压电叠堆驱动式常闭微流体阀

说明书

本发明设计一种压电叠堆驱动式微流体阀,包括:桥式微位移放大机构（1）、压电叠堆（2）、阀盖（3）、柔性阀塞（4）和阀座（5），其中：所述桥式微位移放大机构为八边形薄板结构,在薄板转接处的两侧均加工圆弧凹槽；所述桥式微位移放大机构位于下方的水平薄板的中心处粘贴有所述柔性阀塞，两侧竖直薄板之间固定有所述压电叠堆。当压电叠堆未通电时，柔性阀塞阻断流体流经阀体；当压电叠堆通电时，沿水平方向伸长，桥式微位移放大机构沿竖直方向收缩，带动柔性阀塞上移，达到开阀的目的；桥式微位移放大机构将压电叠堆的水平位移放大，提升了阀的流量调节范围，且阀结构简单，易于微型化。

技术领域

本发明属于流体驱动与控制领域的流量阀，具体涉及一种压电叠堆驱动式常闭微流体阀。

背景技术

在整个液、气压系统及相关应用设备中，阀作为该系统中的重要元件，实现对流体压力、流量和流向的控制，直接影响着液、气压系统的整个工作过程和工作性能。传统应用领域中对阀的要求主要是适合高压、大流量输出和精确控制。然而在过去的二十年中，伴随着微（纳）机电系统（MEMS/NEMS）的迅速发展，产生了一个新的领域被称为微（纳）流体。微流体技术中，往往需要微小型的器械甚至是微纳米级的控制和输出元件，如微（纳）流体阀、微（纳）流体泵、微（纳）压缩器等。由于压电驱动器具有响应速度快、无电磁干扰、精度高等诸多优势而被用于阀上。目前将压电驱动器应用于阀中大多大都是直接驱动阀芯运动，由于压电叠堆在电压作用下的变形量很小，仅微米级别，因此导致压电叠堆式阀在低入口压力下，对阀的流量调节范围有了很大的限制，且阀芯结构结构相对复杂，不利于阀的微型化。

发明内容

为了解决现有压电叠堆驱动式微流体阀中压电叠堆输出位移小导致的阀的流量调制范围有限和结构相对复杂不利于微型化的问题，提出了一种压电叠堆驱动式常闭微流体阀，该压电叠堆驱动式常闭微流体阀由桥式微位移放大机构（1）、压电叠堆（2）、阀盖（3）、柔性阀塞（4）和阀座（5）组成，当压电叠堆未通电时，阀为常闭式的，流体入口在柔性阀塞的作用下阻止流体流通。当压电叠堆通入交变电压，会带动压电叠往复伸缩运动，后经过桥式微位移放大机构将压电叠堆输出的水平方向位移放大并转化为竖直方向的位移输出，最终带动与其相连的柔性阀塞的上下往复运动，达到开闭阀的目的。利用压电叠堆结合桥式微位移放大机构作为驱动结构，一方面，压电叠堆输出力大，可以保证阀的密封性能，另一方面，桥式微位移放大机构将压电叠堆的输出位移进行放大，可以提升阀的流量调节范围，且阀结构简单，易于微型化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种压电叠堆驱动式常闭微流体阀，包括：桥式微位移放大机构（1）、压电叠堆（2）、阀盖（3）、柔性阀塞（4）和阀座（5），其中，所述阀座（5）上布置有流体入口（51）和流体出口（52），所述流体入口位于所述阀座（5）的中心位置；所述阀盖（3）与所述阀座（5）直径相同且与所述阀座（5）连接形成密封腔体；所述桥式微位移放大机构（1）为八边形薄板结构,在薄板转接处的两侧均加工圆弧凹槽；所述桥式微位移放大机构（1）水平方向上的长度大于竖直方向上的长度；所述桥式微位移放大机构（1）位于上方的水平薄板粘贴于所述阀盖（3）的中心位置；所述桥式微位移放大机构（1）位于下方的水平薄板的中心处粘贴有所述柔性阀塞（4）；所述桥式微位移放大机构（1）的两侧竖直薄板之间固定有所述压电叠堆（2）。

所述柔性阀塞（4）为锥形，在常态下，其插入所述流体入口（51）内。

使用时，给压电叠堆通入交变电压，会带动压电叠往复伸缩运动，后经过桥式微位移放大机构将压电叠堆输出的水平方向位移放大并转化为竖直方向的位移输出，最终带动与其相连的柔性阀塞的上下往复运动，达到开闭阀的目的。利用压电叠堆结合桥式微位移放大机构作为驱动结构，一方面，压电叠堆输出力大，可以保证阀的密封性能，另一方面，桥式微位移放大机构将压电叠堆的输出位移进行放大，可以提升阀的流量调节范围，且阀结构简单，易于微型化。

附图说明