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鐵電泵的制作方法

文檔序號:5450479閱讀:345來源:國知局
專利名稱:鐵電泵的制作方法
對相關(guān)申請的交叉引用本申請與下述未獲授權(quán)的相同申請人的PCT專利申請相關(guān),申請?zhí)朹_,于1998年_月_日提交,名稱是“鐵電流體流量控制閥”。本發(fā)明的由來在此處描述的發(fā)明是美國政府職員研制的并且為實(shí)現(xiàn)政府目標(biāo)可以進(jìn)行免費(fèi)的實(shí)施和使用。
與銅線圈相關(guān)聯(lián)的熱損失和渦流電流的磁損失是降低使用運(yùn)動(dòng)機(jī)械部分的常規(guī)泵的效率的原因之一。如果有一種能夠滿足傳統(tǒng)泵的流動(dòng)速率和壓力但可以減少熱損失的泵將會是很有利的。減小尺寸和減低構(gòu)造復(fù)雜性也是所希望的,這樣可以降低制造成本。另外,運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件數(shù)量的減少將降低磨損和污染并且增加可靠性。
很多現(xiàn)有的泵使用壓電器件來替代常規(guī)的活塞、隔膜等等。兩個(gè)壓電部件的相互作用在美國專利第3,963,380和4,842,493號中被披露,Thomase等人的美國專利No.3963380號披露了一種微型泵,它有一個(gè)可變的容積室,由一個(gè)或兩個(gè)市場上可買到的固定在裝配環(huán)上的圓盤形彎片式壓電換能器(disk bender)構(gòu)成。該圓盤形彎片式壓電換能器由一個(gè)用環(huán)氧樹脂粘結(jié)到一個(gè)稍大的圓形黃銅墊塊上的壓電部件的薄片組成。當(dāng)出現(xiàn)外加電壓時(shí),該壓電薄片在其平面內(nèi)沿直徑方向膨脹或收縮。由于薄片被粘接到黃銅片上而使得薄片的圓周不能改變直徑,因而由此產(chǎn)生了一個(gè)在中央膨脹形成球狀表面的運(yùn)動(dòng),Nilsson的第4,842493號美國專利披露了一種壓電泵,其中壓電部件被以這樣一種方式安排,以使其長度、寬度和高度的變化協(xié)同產(chǎn)生所要求的泵排量。由于常規(guī)的小位移壓電元件被使用,因此對于一個(gè)需要組合零件的復(fù)雜部件的泵就需要一個(gè)相對較長的泵槽來提供適當(dāng)?shù)谋萌莘e。
可以確信的是在Okuyamae等人.的美國專利第4,939,405號中披露的概念僅僅適用于泵壓一個(gè)小流體壓頭,比方說泵壓被泵送的流體的微小背壓。該概念還建立在通過將薄片懸掛在一個(gè)彈性膜片上并以諧振頻率驅(qū)動(dòng)該薄片來提高薄片的有限的振幅。上述概念的缺點(diǎn)是壓力輸出較小以及與這樣的一個(gè)共振系統(tǒng)相關(guān)的小流體壓頭容量。該概念也需要一個(gè)組合零件的復(fù)雜部件。
美國專利第4,944,659和5,094,594號都使用了壓電圓盤作為與泵的可變形室壁連接的一種變形裝置。Abbe等人的美國專利第4,944,659號有關(guān)一種具有遙指命令控制邏輯電路的可植入式泵是可信的,這種泵針對一個(gè)小流體壓頭提供相對小流體量。泵是通過一個(gè)被粘貼到用來彎曲該壓電盤的膜片上的壓電圓盤來進(jìn)行工作的。Brennan的美國專利第5,094,594號關(guān)于一種與電泳部件結(jié)合使用以便提供精確的高重復(fù)性的流體的微微升量級的泵。該可變?nèi)萘渴野ㄒ粋€(gè)粘貼到一個(gè)較大的圓形墊塊上的小壓電部件薄片。因?yàn)楸还潭ㄔ趫A盤上,所以薄片的圓周不能改變直徑,從而,當(dāng)外加電壓存在時(shí),由此產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)就是在中央部分的膨脹。
現(xiàn)有壓電泵的缺點(diǎn)在于其較小的流動(dòng)速率和壓力能力。而且,它們通常需要一個(gè)組合零件的復(fù)雜部件。所以,就需要設(shè)計(jì)一種新的壓電泵,該泵在保持現(xiàn)有壓電泵的可靠性、運(yùn)行效率、較小尺寸、以及較低成本的同時(shí)還能提供高于現(xiàn)有壓電泵的流動(dòng)速率和壓力。同時(shí)也需要一種不用組合零件的復(fù)部件的壓電泵。許多市場都能從這樣的泵當(dāng)中受益。它們可以被應(yīng)用于軍事和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及在噴墨印刷機(jī)和滴定程序當(dāng)中。它們也可以被用來作燃料泵和小型供給泵。
本發(fā)明的綜述因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種比現(xiàn)有壓電泵尺寸小的泵,但在相同大小的情況下與現(xiàn)有壓電泵相比可以保持或提高的流動(dòng)速率和加壓能力。
另外一個(gè)目的是提供一種沒有移動(dòng)機(jī)械零件的泵。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種不需要有粘接構(gòu)件的復(fù)雜部件的泵。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是為了提供一種利用一個(gè)或多個(gè)圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器的泵,每一個(gè)致動(dòng)器都有一個(gè)隨著外加在該致動(dòng)器的內(nèi)外表面之間的電壓變化而變化的曲率和圓頂高度。
本發(fā)明的再一個(gè)的目的是為了提供一種利用一個(gè)或多個(gè)圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器的泵,每一個(gè)致動(dòng)器都有一個(gè)隨著外加在該致動(dòng)器的內(nèi)外表面之間的電壓變化而變化的曲率和圓頂高度;每個(gè)致動(dòng)器都有一個(gè)安裝結(jié)構(gòu),將致動(dòng)器與泵內(nèi)介質(zhì)隔離,還提供有用于將電壓施加到該鐵電致動(dòng)器的路徑,以及使鐵電致動(dòng)器能響應(yīng)于外加電壓而整個(gè)位移時(shí)也能確定地抑制(positively contain)鐵電致動(dòng)器。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供單向連續(xù)的泵壓液體和氣體的泵。
還有一個(gè)目的是提供一種能夠?qū)怏w進(jìn)行周期性壓縮的泵。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將在后續(xù)的附圖和說明書中體現(xiàn)出來。
該泵在一個(gè)外殼內(nèi)有一個(gè)或者多個(gè)可變?nèi)萘康脑鰤菏?pumpingchamber)。每個(gè)增壓室有至少一個(gè)包含有隨著外加在該致動(dòng)器的內(nèi)外表面之間的電壓變化而變化的曲率和圓頂高度的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式致動(dòng)器的壁。泵壓的媒質(zhì)響應(yīng)于該鐵電致動(dòng)器的位移而流入和流出每一個(gè)泵室。鐵電致動(dòng)器被安裝到每一個(gè)壁內(nèi),并將每一個(gè)鐵電致動(dòng)器與泵壓的媒質(zhì)隔離開,還為每個(gè)鐵電致動(dòng)器提供一條施加電壓的路徑,以及給每個(gè)鐵電致動(dòng)器提供確定抑制同時(shí)使每個(gè)鐵電致動(dòng)器能響應(yīng)于外加電壓而完全位移。
圖2是一個(gè)有閥門的單室泵。
圖3是一個(gè)有流體閥門的單室泵。
圖4是一個(gè)表示用于提供正弦變化的電壓波形的適當(dāng)?shù)碾娮与娐肥疽鈭D。
圖5是一個(gè)表示用于提供以固定頻率正弦變化的電壓波形的適當(dāng)?shù)碾娮与娐肥疽鈭D,圖6是該鐵電致動(dòng)器裝置的分解圖。
圖7是一個(gè)電接接觸環(huán)。
該致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓可以是任何波形的,當(dāng)然正弦式的是較好的。在正弦波驅(qū)動(dòng)電壓的正半周期內(nèi),該致動(dòng)器彼此相向運(yùn)動(dòng),閥門44和46打開而閥門42和48閉合。液體流入部件32和36并且流出部件34。在該正弦波驅(qū)動(dòng)電壓的負(fù)半周期內(nèi),致動(dòng)器彼此相背運(yùn)動(dòng)。閥門44和46現(xiàn)在閉合而閥門42和48打開。液體流入部件34并且流出部件32和36。來自泵壓媒質(zhì)源54的泵壓媒質(zhì)是通過入口流管50流入到每一個(gè)室里的。一個(gè)泵壓的媒質(zhì)供給入口52被連接到泵壓的媒質(zhì)源54上。那些位于每個(gè)室入口處的室供給入口50是供給入口52的接口(interfaced)。該泵壓媒質(zhì)通過出口流管56流出室。位于供給入口52和內(nèi)腔入口50之間的單向液流閥門42和44響應(yīng)于該致動(dòng)器使泵壓媒質(zhì)進(jìn)入到每一個(gè)增壓室中同時(shí)防止泵壓媒質(zhì)的回流。出口的結(jié)構(gòu)類似于入口,具有一個(gè)室排放出口、一個(gè)媒質(zhì)排放出口和單向液流閥46和48。在

圖1所示的結(jié)構(gòu)中,增壓室32和36的容積處于減小狀態(tài)從而將泵壓媒質(zhì)向外排。閥門44防止了當(dāng)增壓室32和36的體積減小時(shí)候產(chǎn)生的回流,同時(shí)閥門48允許來自容積減小的增壓室的液流排出。增壓室34的容積在圖示狀態(tài)下是增大的,從而液流進(jìn)入該室。閥門42打開以允許泵壓媒質(zhì)進(jìn)入增壓室34內(nèi)而閥門46關(guān)閉以防止泵壓媒質(zhì)的回流。增壓室和液流閥門以及管系的構(gòu)造種類很多。圖1所示的僅僅是這些構(gòu)造當(dāng)中的一種。單室的可以被使用或多于三室的也可以使用。無論常規(guī)閥門或者鐵電閥門都可以使用,如于1998年4月提交的PCT專利申請第__號,“鐵電流體流量控制閥”中提到的鐵電閥門也可以用,這里列出以供參考。閥門的布置也可以是任何適當(dāng)?shù)男问?。例如,入口和出口閥門可以被設(shè)置在增壓室的兩個(gè)相對側(cè)或是相同的一側(cè)。一個(gè)簡單的單室泵如圖2所示,其工作過程與前述的三室泵大體相當(dāng)。泵壓媒質(zhì)通過閥門62在入口60處流入并且通過閥門72在出口70處流出。增壓室64由兩個(gè)鐵電致動(dòng)器66構(gòu)成。密封件68和閥門62和72可以是任何可能的排列方式。一個(gè)孔口74可以用來防止在致動(dòng)器66的運(yùn)動(dòng)過程中造成的負(fù)壓。圖3也顯示了一個(gè)單室泵的實(shí)施例,然而,本實(shí)施例使用了一個(gè)流體閥門構(gòu)造76,從而避免了任何運(yùn)動(dòng)的部件???7的直徑小于閥門出口78的直徑。容積室79是圓柱形的。泵壓媒質(zhì)通過入口75進(jìn)入然后通過孔77進(jìn)入增壓室64。從孔77流出出口78外的泵壓媒質(zhì)液流由于液流成霧沫狀被帶走而有一個(gè)速度矢量,這樣的速度矢量和液流的霧沫在入口75是不存在的。
當(dāng)電壓被加到致動(dòng)器上的時(shí)候,每個(gè)致動(dòng)器都會發(fā)生位移。通過控制這個(gè)變化電壓的振幅和頻率,泵的運(yùn)行以及泵流速率都可以受到控制。流動(dòng)速率可以在最大流率的百分之幾到最大流率之間的范圍內(nèi)以很高的精度調(diào)節(jié)。圖4是一個(gè)用于提供正弦變化電壓波形的適當(dāng)?shù)碾娮舆壿嬰娐贩娇驁D。該電路包括一個(gè)產(chǎn)生使泵運(yùn)行的正弦波的波形發(fā)生器80、一個(gè)根據(jù)致動(dòng)器的需要將電壓和電流放大到所需大小的電壓放大器82和一個(gè)為波形發(fā)生器80和電壓放大器82提供直流電壓的直流電源84。這個(gè)電路能夠提供峰峰值最大為1000伏、頻率范圍從1Hz到20kHz的正弦波輸出電壓和幾百毫安的電流。對于波形發(fā)生器80,一種專門的集成電路芯片,如XR2206,帶有少數(shù)的附加電阻、電容和電位器,可以產(chǎn)生所需要的正弦波形,其幅度從0到峰峰值為6伏、頻率從1Hz到20kHz.之間變化。這個(gè)低能級正弦波信號被連接到固定增益電壓放大器82的輸入端,該放大器能提供的電壓幅度的放大最大為200倍。一個(gè)實(shí)用的放大器設(shè)計(jì)采用兩個(gè)以推挽式構(gòu)造連接的高電壓運(yùn)算放大器,它能提供單一運(yùn)算放大器兩倍的輸出。對于該電路的設(shè)計(jì),高壓運(yùn)算放大器可以選擇高電壓中等電流輸出或中等電壓高電流輸出。適當(dāng)?shù)耐仆焓诫娐方Y(jié)構(gòu)采用兩個(gè)由Apex Microtechnolagy公司制造的Apex PA89運(yùn)算放大器,加上少數(shù)幾個(gè)外部元件很容易做成,以提供推動(dòng)致動(dòng)器所需的電壓和電流。直流電源為波形發(fā)生器80和放大器電路82提供直流電壓。標(biāo)準(zhǔn)電源為波形發(fā)生器和放大器電路提供12V的直流電。兩個(gè)直流-直流轉(zhuǎn)換器將12Vdc放大成為放大器電路中的高電壓運(yùn)算放大器所需要的+500和-500Vdc。
在圖5中示出了另外一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮与娐罚怨潭ǖ?0Hz的頻率提供一個(gè)正弦變化電壓。它包括一個(gè)可變比變壓器90,其輸入可連接到任何標(biāo)準(zhǔn)的117Vac的電源上。為了操作人員的安全,該可變比變壓器90的輸出可連接到一個(gè)1∶1轉(zhuǎn)化比的隔離變壓器92上。該變壓器92的輸出連在電源的其余兩個(gè)部分上。一部分是一個(gè)全波橋式整流器94,它包括一用于在電子電路的輸出端提供正直流偏壓的濾波器電容器96。另外一個(gè)部分是一個(gè)升壓變壓器98,用于提供致動(dòng)器所需的更高的電壓。該升壓變壓器98的輸出被串聯(lián)到正直流偏壓上。通過適當(dāng)選擇升變壓器98和調(diào)整可變比變壓器90的控制,這個(gè)電路提供的輸出電壓可以從0到1000伏的峰峰值。由于正直流偏壓,典型的電壓最大輸出是峰值+600伏和峰值-400伏。響應(yīng)電壓值較高的正壓高是致動(dòng)器的固有性質(zhì)。因此,為了使致動(dòng)器發(fā)生最大位移,需要使用正直流偏壓。
致動(dòng)器被如此安裝以使安裝構(gòu)造能讓每一個(gè)致動(dòng)器都與泵壓媒質(zhì)隔離,還為施加在每個(gè)致動(dòng)器外加電壓提供一條路徑,以及在允許每個(gè)致動(dòng)器響應(yīng)于外加電壓完全位移的同時(shí)為每個(gè)致動(dòng)器提供確定的抑制。圖6是泵殼體與增壓室的一個(gè)實(shí)施例的分解圖。一個(gè)絕緣泵殼體100圍住三個(gè)增壓室102、104、和106。一個(gè)壁組件在每一個(gè)室之間構(gòu)成一隔壁。每個(gè)壁由兩個(gè)密封墊108、兩個(gè)電絕緣體110、兩個(gè)電接接觸環(huán)112、一個(gè)致動(dòng)器墊片114、以及一個(gè)致動(dòng)器116組成。墊片114與致動(dòng)器116的厚度最好相同。致動(dòng)器116在墊片114的內(nèi)部被如此定位以使致動(dòng)器116的周邊與墊片114的內(nèi)周邊相接觸。電接接觸環(huán)112被定位在墊片114的每個(gè)側(cè)面與墊片114接觸并且為致動(dòng)器116提供電接觸。一個(gè)電絕緣體110位于各個(gè)接接觸環(huán)112的外表面與接接觸環(huán)112接觸并且與致動(dòng)器116同心。絕緣體110應(yīng)該與泵壓媒質(zhì),例如乳液。能共處并且有一定彈性。一種非導(dǎo)電液體,如硅液體,被用在致動(dòng)器116和絕緣體110之間。該液體對其他材料應(yīng)該具有化學(xué)穩(wěn)定性并且還要有一定的粘性以便將絕緣體110和致動(dòng)器116保持相對固定。這樣就消除了氣袋從而提高了效率和容量。一個(gè)具有一個(gè)與接觸環(huán)112孔同心的孔的密封墊108被定位在緊靠每個(gè)絕緣體110。該密封墊108由諸如橡膠這樣的絕緣材料制成。壁裝置用一種諸如定位螺絲的緊固件連接在殼體部件之間。所需的固緊力僅僅是將其保持在適當(dāng)位置所需力的最小值。不需要預(yù)壓力了。
該裝置并不限制致動(dòng)器的的任何數(shù)量、厚度或大小。每個(gè)具體的應(yīng)用都應(yīng)當(dāng)考慮該裝置的部件參數(shù),例如,致動(dòng)器位移的量和致動(dòng)器力的大小。
一根電源引線118經(jīng)外殼100上的一個(gè)鉆孔進(jìn)入外殼100內(nèi)。該導(dǎo)線118與一個(gè)置于外殼100上的定位螺絲彈簧120接觸。該定位螺絲120與電接接觸環(huán)112接觸以便為該環(huán)112提供外加電壓。該接接觸環(huán)112與墊片和致動(dòng)器的一部分重疊。如圖7所示,接觸環(huán)112有一部分130與致動(dòng)器重疊,它是一個(gè)諸如鋁箔這樣的導(dǎo)電體。與致動(dòng)器接觸的環(huán)的外部132是帶有一個(gè)與調(diào)節(jié)螺釘彈簧接觸的導(dǎo)電部分134的非導(dǎo)電材料。膠紙帶是合適的非導(dǎo)電材料的一個(gè)實(shí)例。雖然圓形的致動(dòng)器和其他配套的圓形裝配零件是首選的,但是其他形狀也是可以的。
外加在致動(dòng)器上的正負(fù)電壓級將隨厚度,隨過高電壓產(chǎn)生的電弧而變化。
泵的效率和功率還能夠通過使用能夠使用高頻響應(yīng)的閥門來進(jìn)一步提高。如果諸如這里引入供參考的PCT專利申請第___號,于1998年四月提交的“鐵電流體液流控制閥門”中提到的鐵電閥門被使用的話,流體液流功率將會成倍提高。
與常規(guī)排量泵對比,由于不使用機(jī)械可動(dòng)部件而使得本發(fā)明的泵具有更高的可靠性和更低的成本。本發(fā)明的泵也具有高于常規(guī)泵的機(jī)械效率。現(xiàn)有裝置中與鍍銅線圈相關(guān)聯(lián)的熱損失以及來自渦流電流的磁損失現(xiàn)在都完全避免了。相對于現(xiàn)有壓電泵,由于不需要進(jìn)行很多壓電盤之間的搭接/組裝,本發(fā)明的泵也就具有了更高的可靠性,更低的成本,較低的復(fù)雜性,以及較小的尺寸。目前只有通過壓電盤裝置才能獲得的相同的壓力和排量也能夠得到了。另外,該裝置構(gòu)造允許響應(yīng)于外加電壓的每個(gè)致動(dòng)器的完全位移。
顯然,根據(jù)上面給出的技術(shù)教導(dǎo),很多對本發(fā)明的附加限定和改進(jìn)都是可能的。因此可以理解的是,在不脫離下述權(quán)利要求的范圍內(nèi),本發(fā)明可以不按照此處的具體限定形式進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種鐵電泵,包括一個(gè)泵殼體;在所述殼體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)可變?nèi)萘康脑鰤菏?,其中每個(gè)所述的增壓室都有至少一個(gè)包括具有曲率的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器的壁,所述的圓頂形致動(dòng)器有一邊和一個(gè)頂點(diǎn),并且從通過所述邊的平面到所述頂點(diǎn)度量的圓頂高度隨加在圓頂形致動(dòng)器內(nèi)外表面之間的外加電壓變化而變化;一個(gè)供響應(yīng)于所述致動(dòng)器位移的泵壓媒質(zhì)流入每個(gè)所述的增壓室的入口裝置;一個(gè)供響應(yīng)于所述致動(dòng)器位移的泵壓媒質(zhì)流出每個(gè)所述的增壓室的出口裝置;安裝裝置,用于將每一個(gè)所述的致動(dòng)器安裝在所述壁內(nèi)并將其與泵壓媒質(zhì)隔離開,還用于提供一個(gè)將所述電壓加到所述的每一個(gè)致動(dòng)器上的路徑,以及在允許響應(yīng)于所述電壓的每個(gè)所述的致動(dòng)器完全位移的同時(shí)提供給每一個(gè)所述的致動(dòng)器以確定的抑制;以及為所述的致動(dòng)器提供電壓的電壓裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的進(jìn)口裝置包括連接到一個(gè)泵壓媒質(zhì)源的至少一個(gè)泵壓媒質(zhì)入口;一個(gè)在每個(gè)所述室上的室供給入口,以及位于所述泵壓媒質(zhì)入口和每個(gè)所述室供給入口之間的單向閥門裝置,因而所述泵壓媒質(zhì)響應(yīng)于每個(gè)所述致動(dòng)器的所述位移進(jìn)入每個(gè)所述增壓室并且不希望的泵壓媒質(zhì)的回流也可以防止。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的出口裝置包括一個(gè)在每個(gè)所述室的室排放出口;至少一個(gè)泵壓媒質(zhì)排放出口;設(shè)置每個(gè)所述室排放出口與所述泵壓媒質(zhì)排放出口之間的單向閥門裝置,所述泵壓媒質(zhì)響應(yīng)于每個(gè)所述致動(dòng)器的所述位移通過該閥門流出每個(gè)所述增壓室并且不希望的泵壓媒質(zhì)的回流可以通過該閥門防止。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的安裝裝置包括一個(gè)有第一平表面和第二平表面并且有一個(gè)供放置所述致動(dòng)器的中心孔的墊片,所述致動(dòng)器位于其內(nèi),以使所述致動(dòng)器的外部邊界與所述的孔邊界相接觸;兩個(gè)電觸層,每一個(gè)觸層都有一個(gè)中心孔,第一所述觸層與所述的第一墊片平表面的一部分接觸,第二所述觸層與所述的第二墊片平表面的一部分接觸,并且為所述的致動(dòng)器提供電接觸;兩個(gè)電絕緣體,每個(gè)所述絕緣體都有一個(gè)第一平表面和一個(gè)第二平表面,第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與所述的觸層的第一外表面的一部分相接觸并且置于所述致動(dòng)器的中部上方,第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與第二所述的觸層的外表面的一部分相接觸且置于所述致動(dòng)器的中部上方;一種在所述致動(dòng)器和每個(gè)所述絕緣體之間的不導(dǎo)電的流體,該流體有適當(dāng)?shù)恼承裕詫⑺鼋^緣體和所述制動(dòng)器保持在一起;兩個(gè)絕緣密封墊,每個(gè)密封墊有一個(gè)中心孔,位于相應(yīng)接觸層孔上方中央,并且被設(shè)置在與每一個(gè)相應(yīng)的所述的絕緣體的第二平表面相接觸的位置,以及將所述墊片、所述接觸層、所述絕緣體和所述密封墊固定到所述外殼上的緊固裝置。
5.一種鐵電泵包括一個(gè)泵外殼;在所述外殼內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)可變?nèi)萘吭鰤菏?,其中每個(gè)所述的室都有至少一個(gè)包含有曲率的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器的壁,所述的圓頂形致動(dòng)器有一邊和一個(gè)頂點(diǎn),并且從通過所述邊的平面到所述頂點(diǎn)度量的圓頂高度隨加在圓頂形致動(dòng)器內(nèi)外表面之間的外加電壓變化而變化;一個(gè)流體閥門裝置,通過該裝置泵壓媒質(zhì)流能夠相應(yīng)于所述制動(dòng)器的位移而流進(jìn)或流出每一個(gè)所述的增壓室;安裝裝置,用于將每一個(gè)所述的致動(dòng)器安裝在所述壁內(nèi)并將其與泵壓媒質(zhì)隔離開,還用于提供一個(gè)將所述電壓外加到所述的每一個(gè)致動(dòng)器上去的路徑,以及在允許響應(yīng)于所述電壓的每個(gè)所述的致動(dòng)器完全位移的同時(shí)提供給每一個(gè)所述的致動(dòng)器確定的抑制;以及為所述的致動(dòng)器提供電壓的電壓裝置。
6.一種安裝鐵電致動(dòng)器的方法,包括下列步驟用一個(gè)有一個(gè)第一平表面和一個(gè)第二平表面以及一個(gè)中心孔的墊片來定位致動(dòng)器,使所述制動(dòng)器的外部邊界與所述孔的邊界相接觸;定位兩個(gè)電氣接觸層,每個(gè)接觸層都有一個(gè)中心孔,從而第一所述接觸層被定位于與所述的第一墊片平表面的一部分相接觸,第二所述觸層被定位于與所述的第二墊片平表面的一部分相接觸,以便為所述的致動(dòng)器提供電接觸;定位兩個(gè)電絕緣體,每個(gè)所述絕緣體都有一個(gè)第一平表面和一個(gè)第二平表面,從而第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與第一所述的接觸層的外表面的一部分相接觸的位置,并且置于所述致動(dòng)器的中部上方,第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與第二所述的觸層的外表面的一部分相借助的位置,并且置于所述致動(dòng)器的中部上方;在所述致動(dòng)器和每個(gè)所述絕緣體之間放置一種不導(dǎo)電的流體,該流體有適當(dāng)?shù)恼承?,以將所述絕緣體和所述制動(dòng)器保持在一起;定位兩個(gè)絕緣密封墊,每個(gè)密封墊有一個(gè)中心孔,位于相應(yīng)接觸層孔上方并且被設(shè)置在與每一個(gè)所述的絕緣體的相應(yīng)的第二平表面相接觸的位置;以及提緊固裝置,并將所述墊片、所述觸層、所述絕緣體和所述密封墊固定到所述外殼上。
7.一種鐵電致動(dòng)器的安裝裝置,包括一個(gè)有一個(gè)第一平表面和一個(gè)第二平表面以及一個(gè)來定位致動(dòng)器的中心孔的墊片,所述制動(dòng)器位于其內(nèi)并使所述制動(dòng)器的外部邊界與所述的孔口邊界相接觸;兩個(gè)電接觸層,每個(gè)接觸層都有一個(gè)中心孔,第一所述觸層被定位于與所述的第一墊片平表面的一部分相接觸的位置,第二所述觸層被定位于與所述的第二墊片平表面的一部分相接觸的位置,以便為所述的致動(dòng)器提供電接觸;兩個(gè)電絕緣體,每個(gè)所述絕緣體都有一個(gè)第一平表面和一個(gè)第二平表面,第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與第一所述的觸層的外表面的一部分相接觸的位置,并且置于所述致動(dòng)器的中部上方,第一個(gè)所述的第一絕緣體平表面居中在與第二所述接觸層的外表面的一部分相接觸的位置,并且置于所述致動(dòng)器的中部上方;一種在所述致動(dòng)器和每個(gè)所述絕緣體之間的不導(dǎo)電流體,該流體有適當(dāng)?shù)恼承裕詫⑺鼋^緣體和所述制動(dòng)器保持在一起;兩個(gè)不導(dǎo)電的密封墊,每個(gè)密封墊有一個(gè)中心孔,位于相應(yīng)接觸層孔上方并且被設(shè)置在與每一個(gè)所述的絕緣體的相應(yīng)的第二平表面相接觸的位置;以及將所述墊片、所述觸層、所述絕緣體、和所述密封墊固定到所述外殼上的緊固裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的電壓裝置包括一個(gè)用于發(fā)生供所述泵工作所需的波形的波形發(fā)生器;一個(gè)將所述波形發(fā)生器輸出的電壓和電流放大到所述致動(dòng)器所需的量級的電壓放大器;以及一個(gè)為所述波形發(fā)生器和所述電壓放大器提供直流電壓的直流電源。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的電壓裝置包括一個(gè)可變比變壓器,一個(gè)連接到所述可變比變壓器上的隔離變壓器;一個(gè)連接到所述隔離變壓器上的全波橋式整流器;以及一個(gè)連接到所述隔離變壓器上的升壓變壓器;其中所述的全波橋式整流器和所述的升壓變壓器是串聯(lián)的。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的泵壓介質(zhì)為液體。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的泵壓介質(zhì)為氣體。
12.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其特征在于所述的閥門裝置為鐵電控制閥門,包括一個(gè)有曲率的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器,所述的圓頂形致動(dòng)器有一邊和一個(gè)頂點(diǎn),并且從通過所述邊的平面到所述頂點(diǎn)度量的圓頂高度隨加在圓頂形致動(dòng)器內(nèi)外表面之間的外加電壓變化而變化。
13.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備,其特征在于所述的閥門裝置為鐵電控制閥門,包括一個(gè)有曲率的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電致動(dòng)器,所述的圓頂形致動(dòng)器有一邊和一個(gè)頂點(diǎn),并且從通過所述邊的平面到所述頂點(diǎn)度量的圓頂高度隨加在圓頂形致動(dòng)器內(nèi)外表面之間的外加電壓變化而變化。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于所述的電壓裝置包括位于所述殼體上的電壓引線;和與所述電壓引線接觸的調(diào)節(jié)螺釘,所述的彈簧與所述的安裝裝置接觸。
全文摘要
一種在一個(gè)外殼的內(nèi)部有一個(gè)或多個(gè)可變?nèi)萘康脑鰤菏业蔫F電泵。每個(gè)增壓室有至少一個(gè)包含具有隨加在致動(dòng)器的內(nèi)外表面之間的外加電壓的變化而變化的曲率和圓頂高度的內(nèi)預(yù)應(yīng)力式力鐵電致動(dòng)器的壁。泵壓媒質(zhì)響應(yīng)該鐵電致動(dòng)器的位移而流入和流出每一個(gè)增壓室。鐵電致動(dòng)器被安裝到每一個(gè)壁上,并將每一個(gè)鐵電致動(dòng)器與泵壓媒質(zhì)隔離,還為施加在每個(gè)鐵電致動(dòng)器的外加電壓提供一條路徑,以及在響應(yīng)于外加電壓允許每個(gè)鐵電致動(dòng)器完全位移的同時(shí)為每個(gè)鐵電致動(dòng)器提供確定的抑制。
文檔編號F04B43/02GK1338031SQ98814353
公開日2002年2月27日 申請日期1998年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月11日
發(fā)明者A·小賈林克, R·F·黑爾鮑姆, W·W·羅爾巴克 申請人:美國政府美國國家宇航管理局管理者代表
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