[发明专利]一种轴流式微型压电气体压缩机

说明书

本发明属于微型气体压缩机技术领域，具体涉及一种轴流式微型压电气体压缩机，整体由套筒、上盖、上板、中间层、下板、下盖、压电振子、单向阀、冷却套、密封圈构成；上盖与上板之间设置有第一压电振子，上板与中间层之间设置有第二压电振子，中间层与下板之间设置有第三压电振子，下板与下盖之间设置有第四压电振子。四个压电振子的直径依次减小且中心均开设有中心孔，单向阀安装在压电振子中心孔处，单向阀由环形支座、阀片、悬臂组成。冷却套与盖板之间涂有导热胶，冷却套外表面设置有冷却通道，冷却套外侧设置有套筒。特色及优势：可同时实现大流量和高压力输出，能量密度大。

技术领域

本发明属于微型气体压缩机技术领域，具体涉及一种轴流式微型压电气体压缩机。

背景技术

由于微型压缩机体积小、结构紧凑以及高的控制精度等优势，目前已广泛应用于电子冷却、化学合成、气体输送以及航空航天等领域。中国专利CN105321404A提出一种电磁式压缩机，主要包括固定壳体、进气管、出气管、气缸、活塞、传动架、衔铁铁芯和电磁线圈，该电磁式压缩机控制容易，电磁力大；中国专利CN207048923U提出一种单驱动式天然气用微型循环压缩机，采用立式结构进行压缩机结构设计，通过电机驱动，占地面积小，便于维护和搬运。但电机驱动的微型气体压缩机结构复杂、体积大、功耗高且存在电磁干扰，不便用于系统的集成化和微型化。人们又相继提出了气动式和静电驱动式气体压缩机。其中，气动式需要单独气源进行驱动，无法用于便携式或者独立仪器设备；静电驱动式因膜片驱动力小且需要高电压驱动，很难输出高压力气体。

微型压电气体压缩机结构简单、功耗低、能量密度高、无电磁干扰且易于控制，是构造微型气体压缩机的有效方法。然而现有微型压电气体压缩机多为单腔体结构，导致压缩机的压升能力不足，只能达到对流体进行泵送的压力水平，且由于气体的易压缩性和单个压电振子自身驱动能力的限制，其能量密度不高，从而限制了微型压电气体压缩机的实际应用。

发明内容：

针对现有微型压电气体压缩机的不足，本发明提出一种能同时输出高压力/大流量、无电磁干扰、能量密度高、结构简单、成本低的轴流式微型压电气体压缩机(以下简称为轴流式微压缩机)，采用以下技术方案：轴流式微型压电气体压缩机整体由套筒、上盖、上板、中间层、下板、下盖、第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、冷却套和密封圈构成；上盖、上板、中间层、下板、下盖从上至下依次相连；所述上盖设置有气体入口；所述上盖与上板之间设置有第一压电振子，上盖在朝向第一压电振子方向设置有第一泵腔；所述第一泵腔与气体入口连通；所述上板与中间层之间设置有第二压电振子，上板在第一压电振子和第二压电振子之间设置有第二泵腔，第二泵腔连通第一压电振子与第二压电振子，第一压电振子与第二压电振子的变形可驱动第二泵腔；所述中间层与下板之间设置有第三压电振子，中间层在第二压电振子与第三压电振子之间设置有第三泵腔，第三泵腔连通第二压电振子与第三压电振子，第二压电振子与第三压电振子的变形可驱动第三泵腔；所述下板与下盖之间设置有第四压电振子，下板在第三压电振子与第四压电振子之间设置有第四泵腔，第四泵腔连通第三压电振子与第四压电振子，第三压电振子与第四压电振子的变形可驱动第四泵腔；所述下盖在朝向第四压电振子一侧设置有第五泵腔；所述下盖下端设置有气体出口；所述气体出口与第五泵腔连通；所述第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子均由金属基板和压电陶瓷片同心粘接而成；所述第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子在金属基板外周边缘上下两侧均设置有密封圈，以此实现腔体密封；所述第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子的中心都开设有中心孔；所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀分别安装在第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子的中心孔处；所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀的一种较优选择为轮式阀，由环形支座、阀片、悬臂组成，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀工作时，阀片在压差和压电振子振动动能作用下可以实现平动开启；所述第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子的直径从上到下依次减小，第二泵腔、第三泵腔、第四泵腔的体积也依次减小，可以实现轴流式微压缩机的逐级压缩；这里需要说明的是，所述轴流式是指第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第四压电振子按照直径大小从上到下轴向分布，第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀安置于压电振子中心，气体轴向流动。