阅读说明：本技术 一种十字形压电振子驱动微流体阀 (Cross piezoelectric vibrator drives microfluid valve ) 是由 吴越 刘江伟 于 2018-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种十字形压电振子驱动微流体阀,包括：阀座(1)、柔性支架(2)、阀盖(3)、压电振子(4)、弹性悬架(5)和柔性阀塞(6),其中：所述四个柔性支架布置于阀座的上表面；所述压电振子为十字形,粘接在四个柔性支架的上端面；所述柔性支架内侧均布置有凹槽；所述弹性悬架为十字形,布置于柔性支架上的凹槽内；所述弹性悬架的中心部分布置有柔性阀塞安装孔,将柔性阀塞固定于柔性阀塞安装孔内；当压电振子通电时,在水平方向产生伸缩运动,带动柔性支架上半部分向内侧弯曲变形,经弹性悬架传递到柔性阀塞,引起其沿竖直方向上下运动,达到开闭阀的目的,同时,将压电振子的水平伸缩位移进行了放大,提升了阀的流量调节范围。(The invention relates to a cross piezoelectric vibrator driven microfluid valve, which comprises: disk seat (1), flexible support (2), valve gap (3), piezoelectric vibrator (4), elastic suspension (5) and flexible valve plug (6), wherein: the four flexible supports are arranged on the upper surface of the valve seat; the piezoelectric vibrators are in a cross shape and are bonded to the upper end faces of the four flexible supports; grooves are uniformly distributed on the inner side of the flexible support; the elastic suspension is in a cross shape and is arranged in a groove on the flexible support; a flexible valve plug mounting hole is formed in the central part of the elastic suspension, and the flexible valve plug is fixed in the flexible valve plug mounting hole; when the piezoelectric vibrator is electrified, telescopic motion is generated in the horizontal direction, the upper half part of the flexible support is driven to bend and deform towards the inner side, and the upper half part of the flexible support is transmitted to the flexible valve plug through the elastic suspension to cause the flexible valve plug to move up and down in the vertical direction, so that the purpose of opening and closing a valve is achieved, meanwhile, the horizontal telescopic displacement of the piezoelectric vibrator is amplified, and the flow regulation range of the valve is expanded.)

一种十字形压电振子驱动微流体阀

技术领域

本发明属于流体驱动与控制领域的流量阀，具体涉及一种十字形压电振子驱动微流体阀。

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。目前压电驱动器应用在微流体中主要集中在微小型的截止阀或开关阀上。压电振子的频响高、输出精度高、功耗小，但其输出位移小，对阀的流量的调制范围有了很大的限制。

发明内容

为了解决目前压电驱动式微流体阀中压电振子输出位移小导致的阀的流量调制范围有限的问题，提出了一种十字形压电振子驱动微流体阀，该十字形压电振子驱动微流体阀由阀座（1）、柔性支架（2）、阀盖（3）、压电振子（4）、弹性悬架（5）和柔性阀塞（6）构成，当压电振子通电时，其往复振动的同时，会在水平方向产生伸缩运动，带动四个柔性支架上半部分向内侧弯曲变形，经弹性悬架传递到柔性阀塞，引起其沿竖直方向上下运动，达到开闭阀的目的，同时，将压电振子的水平伸缩位移进行了放大，提升了阀的流量调节范围，且相对单矩形压电振子而言，输出力大，提升了阀的密封性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀，包括阀座（1）、柔性支架（2）、阀盖（3）、压电振子（4）、弹性悬架（5）和柔性阀塞（6），其中：

所述阀座（1）上布置有流体入口（11）和流体出口（12），所述流体入口（11）位于所述阀座（1）的中心位置；所述阀盖（3）与所述阀座（1）直径相同且与所述阀座（1）连接形成密封腔体；所述四个柔性支架（2）均为长方体，高度方向的长度大于长度方向的长度大于宽度方向的长度，且在以长、高组成的两侧面均布置有圆弧凹槽（21）和（22）；所述四个柔性支架（2）均布置有矩形凹槽（23），且所述矩形凹槽（23）位于圆弧凹槽（22）的圆弧面的上半部分位置；所述四个柔性支架（2）布置于所述阀座（1）的上表面，以所述阀座（1）中心轴线为阀中心线，圆弧凹槽（22）朝向阀中心线，圆弧凹槽（21）远离阀中心线，且所述四个柔性支架（2）沿圆周方向相间90°均布；所述压电振子（4）为十字形，粘接在所述四个柔性支架（2）的上端面；所述弹性悬架（5）为十字形，布置于所述四个柔性支架（2）上的矩形凹槽（23）内；所述弹性悬架（5）的中心部分布置有柔性阀塞安装孔（51），将所述柔性阀塞（6）固定于所述柔性阀塞安装孔（51）内。

所述压电振子（4）采用由4片压电薄片材料（41）粘贴在十字形的弹性基板（42）上形成的压电振子。

使用时，给压电振子通入交变电压时，其往复振动的同时，会在水平方向产生伸缩运动，带动四个柔性支架上半部分向内侧弯曲变形，经弹性悬架传递到柔性阀塞，引起其沿竖直方向上下运动，达到开闭阀的目的，同时，将压电振子的水平伸缩位移进行了放大，提升了阀的流量调节范围，且相对单矩形压电振子而言，输出力大，提升了阀的密封性能。

附图说明

图1是本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀剖开阀盖时的等轴侧视图。

图2是本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀的弹性悬架的俯视图。

图3是本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀的柔性支架的正视图。

图4是本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀的弹性悬架的等轴侧视图。

图5是本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀的压电振子的等轴侧视图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明一种十字形压电振子驱动微流体阀是由阀座（1）、柔性支架（2）、阀盖（3）、压电振子（4）、弹性悬架（5）和柔性阀塞（6）构成，其中：

所述阀座（1）上布置有流体入口（11）和流体出口（12），所述流体入口（11）位于所述阀座（1）的中心位置；所述阀盖（3）与所述阀座（1）直径相同且与所述阀座（1）连接形成密封腔体；所述四个柔性支架（2）均为长方体，高度方向的长度大于长度方向的长度大于宽度方向的长度，且在以长、高组成的两侧面均布置有圆弧凹槽（21）和（22）；所述四个柔性支架（2）均布置有矩形凹槽（23），且所述矩形凹槽（23）位于圆弧凹槽（22）的圆弧面的上半部分位置；所述四个柔性支架（2）布置于所述阀座（1）的上表面，以所述阀座（1）中心轴线为阀中心线，圆弧凹槽（22）朝向阀中心线，圆弧凹槽（21）远离阀中心线，且所述四个柔性支架（2）沿圆周方向相间90°均布；所述压电振子（4）为十字形，粘接在所述四个柔性支架（2）的上端面；所述弹性悬架（5）为十字形，布置于所述四个柔性支架（2）上的矩形凹槽（23）内；所述弹性悬架（5）的中心部分布置有柔性阀塞安装孔（51），将所述柔性阀塞（6）固定于所述柔性阀塞安装孔（51）内。

所述压电振子（4）采用由4片压电薄片材料（41）粘贴在十字形的弹性基板（42）上形成的压电振子。

使用时，给压电振子通入交变电压时，其往复振动的同时，会在水平方向产生伸缩运动，带动四个柔性支架上半部分向内侧弯曲变形，经弹性悬架传递到柔性阀塞，引起其沿竖直方向上下运动，达到开闭阀的目的，同时，将压电振子的水平伸缩位移进行了放大，提升了阀的流量调节范围，且相对单矩形压电振子而言，输出力大，提升了阀的密封性能。