双腔泵的制作方法

双腔泵的制作方法
【专利摘要】本发明披露了一种双腔泵，该双腔泵具有大体上椭圆形的一个泵体，该泵体包括在每一端由端板(12，13)闭合的一个圆柱形壁(11)。该泵(10)进一步包括一对盘形内板(14，15)，这对盘形内板由附着到该泵体的该圆柱形壁的一个环形隔离物(30)支撑于该泵内。圆柱形壁(11)的内表面、端板(12)、内板(14)以及环形隔离物(30)在该泵内形成一个第一空腔(16)。该圆柱形壁(11)的内表面、该端板(13)、该内板(15)以及该环形隔离物(30)在该泵内形成一个第二空腔(17)。该第一空腔(16)的内表面包括一个侧壁(18)，该侧壁为在两端由端壁(20，22)闭合的该圆柱形壁(11)的内表面的一个第一部分，其中该端壁(20)为该端版(12)的内表面并且该端壁(22)包括该内板14的内表面和该隔离物(30)的一个第一侧面。这些内板(14，15)共同形成一个致动器(40)，该致动器通过内板(22，23)以可操作方式与这些端壁(22，23)的中心部分相关联。该双腔泵的说明性实施例具有三个阀，这些阀包括位于该泵的这些空腔之间的一个共有端壁内的一者。
【专利说明】双腔泵
相关申请
[0001]本发明依据35USC§ 119(e)要求2011年9月21日申请的名称为“盘泵和阀结构(DISC PUMPAND VALVE STRUCTURE) ”的美国临时专利申请序列号61 / 537，431的申请的权益，该申请出于所有目的通过引用结合在此。
发明背景
1.发明领域
[0002]本发明的说明性实施例总体而言涉及一种用于流体的泵，并且更确切地说涉及一种泵送空腔为大体上圆柱形状的泵，该泵具有端壁和一个在其之间的侧壁，其中这些端壁之间布置有一个致动器。本发明的说明性实施例更确切地说涉及一种盘泵，该盘泵具有一个安装在致动器中的阀和至少一个安装在端壁中的一者中的额外阀。
2.相关技术说明
[0003]密闭空腔中高幅压力振荡的产生已经在热声学和泵型压缩机领域中受到大量关注。非线性声学方面的新近发展已经允许具有比先前认为可能的振幅高的振幅的压力波的产生。
[0004]已知使用声共振来实现从所界定的入口和出口泵送的流体。这可使用一端具有一个声学驱动器的一个圆 柱形空腔来实现，该声学驱动器驱动一个声学驻波。在这类圆柱形空腔中，声压波具有有限振幅。变化的横截面空腔(如锥形、角锥形、球形)已被用于实现高幅压力振荡，由此显著提高泵送效果。在这些高幅波中，伴随能量耗散的非线性机制已被抑制。然而，高幅声共振直到最近仍未被用于径向压力振荡被激发的盘形空腔内。公开为W02006 / 111775的国际专利申请号PCT / GB2006 / 001487披露一种泵，该泵具有一个纵横比(即空腔的半径与空腔的高度的比率)较高的大体上盘形的空腔。
[0005]这类泵具有一个大体上圆柱形的空腔，该圆柱形的空腔包括一个在每一端由端壁闭合的侧壁。该泵还包括一个致动器，该致动器驱动端壁中的任一者以沿大体上垂直于被驱动端壁的表面的一个方向振荡。被驱动端壁的运动的空间特征被描述为与空腔内的流体压力振荡的空间特征相匹配，一种在本文中被描述为模式匹配的状态。当该泵为模式匹配的时，致动器对空腔中的流体所进行的作用跨越被驱动端壁表面有利地增加，由此增强该空腔中压力振荡的振幅并且传递较高泵效率。一个模式匹配泵的效率取决于被驱动端壁与侧壁之间的界面。希望通过以下方法维持此泵的效率:建构该界面使得它不会减小或抑制被驱动端壁的运动，由此减缓空腔内流体压力振荡的振幅方面的任何减小。
[0006]上述泵的致动器引起被驱动端壁的一种沿大体上垂直于端壁或大体上平行于圆柱形空腔的纵向轴线的一个方向的振荡运动(“位移振荡”)，在下文中被称为该空腔内被驱动端壁的“轴向振荡”。该被驱动端壁的轴向振荡在空腔内产生流体的大体上成比例的“压力振荡”，从而产生接近如国际专利申请号PCT / GB2006 / 001487中所描述的第一类的贝塞耳函数(Bessel function)的一种径向压力分布,该申请通过引用结合在此,这些振荡在下文中被称为该空腔内流体压力的“径向振荡”。致动器与侧壁之间的被驱动端壁的一部分提供一个具有泵的侧壁的界面，该界面减小位移振荡的阻尼，从而减缓空腔内压力振荡的任何减小，该部分在下文中被称为一种“隔离物”，如美国专利申请号12 / 477，594中更确切地描述，该申请通过引用结合在此。隔离物的说明性实施例以可操作方式与被驱动端壁的外围部分相关联，从而降低该位移振荡的阻尼。
[0007]这些泵还要求一个或多个用于控制穿过该泵的流体的流动的阀，以及更确切地说能够以较高频率操作的阀。常规阀典型地针对多种应用以小于500Hz的低频率操作。举例来说，许多常规压缩机典型地以50Hz或60Hz操作。本领域中已知的线性共振压缩机在150Hz与350Hz之间操作。然而，包括医疗装置的许多便携式电子装置需要用于传递正压或提供真空的泵，这些泵尺寸相对较小并且有利的是这些泵在操作中是听不见的，以便提供分散操作。为了实现这些目标，这些泵必须以极高频率操作，这些极高频率需要能够以约20kHz和更高的频率操作的阀。为了以这些高频率操作，该阀必须对可以被校正以产生穿过该泵的流体的净流动的高频振荡压力作出响应。
[0008]这类阀更确切地描述于国际专利申请号PCT / GB2009 / 050614中，该申请通过引用结合在此。阀可被布置在第一或第二孔或两个孔中，以便控制穿过泵的流体的流动。每个阀都包括一个第一板，该第一板具有大体延伸垂直穿过其的孔；以及一个第二板，该第二板也具有大体延伸垂直穿过其的孔，其中该第二板的孔大体上偏离该第一板的孔。该阀进一步包括一个布置在第一和第二板之间的侧壁，其中该侧壁围绕第一和第二板的周界闭合，以形成一个在第一与第二板之间、与第一和第二板的孔处于流体联通的空腔。该阀进一步包括一个布置于并且可移动于第一与第二板之间的瓣，其中该瓣具有大体上偏离第一板的孔并且大体上对准该第二板的孔的孔。瓣响应于沿跨越阀的流体差压的方向的变化而在该第一与第二板之间被促动。
概述
[0009]本发明披露了一种用于一种致动器安装阀的设计，其适合于控制流体在位于上述泵空腔的被驱动端壁内时在其于操作期间所经历的振动下的高频率流动。
[0010]一种适合于以高频率操作的阀的大体构造描述于相关国际专利申请号PCT /GB2009 / 050614中，该申请通过引用结合在此。本发明的说明性实施例涉及一种盘泵，该盘泵具有一个双空腔结构，该双空腔结构包括一个在该泵的空腔之间的共有内壁。
[0011]更确切地说，该泵的一个优选实施例包括一个泵体，该泵体具有一个由两个端壁闭合的大体上椭圆形的侧壁，以及一对彼此邻近并且由侧壁支撑的内板，从而在所述泵体内形成用于容纳流体的两个空腔。每个空腔具有高度(h)和半径(r)，其中半径(r)与高度(h)的比率大于约12。
[0012]此泵还包括一个由内板形成的致动器，其中这些内板中的一者以可操作方式与另一内板的一个中心部分相关联并且被适配成用于引起振荡运动，由此在空腔中的每一者内产生流体的径向压力振荡，这些径向压力振荡包括至少一个响应于在使用时施加到该致动器上的一个驱动信号的环状压力节点。
[0013]该泵进一步包括一个第一孔，该第一孔延伸穿过致动器以使流体能够从一个空腔流动到另一空腔，该另一空腔具有一个布置在所述第一孔中的第一阀以控制穿过该第一孔的流体的流动。该泵进一步包括一个第二孔，该第二孔延伸穿过端壁中的第一者，以使流体使能够流过邻近端壁中的第一者的空腔，该空腔具有一个布置在第二孔中的第二阀以控制穿过该第二孔的流体的流动。[0014]该泵进一步包括一个第三孔，该第三孔延伸穿过端壁中的第二者以使流体能够流过邻近端壁中的第二者的空腔，由此流体在使用时流入一个空腔并且流出另一个空腔。该泵可进一步包括一个第三阀，该第三阀布置在第三孔中以在使用时控制穿过第三孔的流体的流动。
[0015]说明性实施例的其他目标、特征以及优点在此被披露并且参考以下附图和详细描述将变得更加显而易见。
附图简要说明
[0016]图1A展示根据本发明的一个说明性实施例的第一泵的示意性横截面图。
[0017]图1B展示图1A的第一泵的示意性透视图。
[0018]图1C展示沿图1A中线1C-1C截取的图1A的第一泵的示意性横截面图。
[0019]图2A展示根据本发明的一个说明性实施例的第二泵的示意性横截面图。
[0020]图2B展示根据本发明的一个说明性实施例的第三泵的示意性横截面图。
[0021]图3展示根据本发明的一个说明性实施例的第四泵的示意性横截面图。
[0022]图4A展示图1A的第一泵的致动器的基本弯曲模式的轴向位移振荡的曲线图。
[0023]图4B展示响应于图4A中所示弯曲模式的图1A的第一泵的空腔内的流体的压力振荡的曲线图。
[0024]图5A展示图1A的第一泵的示意性横截面图，其中三个阀由图7A-7D中所示的单个阀表示。
[0025]图5B展示图7A-7D的阀的中心部分的示意性横截面分解视图。
[0026]图6展示如图4B中所示的图5A的第一泵的空腔内的流体的压力振荡的曲线图，以说明如虚线表示的跨越图5A的阀施加的压差。
[0027]图7A展示处于一个闭合位置的阀的一个说明性实施例的示意性横截面图。
[0028]图7B展示沿图7D中线7B-7B截取的图7A的阀的分解截面视图。
[0029]图7C展示图7B的阀的示意性透视图。
[0030]图7D展示图7B的阀的示意性俯视图。
[0031]图8A展示处于打开位置的图7B中的阀在流体流过该阀时的示意性横截面图。
[0032]图8B展示在闭合之前处于打开与闭合位置之间的过渡的图7B中的阀的示意性横截面图。
[0033]图SC展示处于一个闭合位置的图7B的阀在流体流量被该阀阻断时的示意性横截面图。
[0034]图9A展示根据一个说明性实施例的跨越图5B的阀施加的振荡差压的压力曲线图。
[0035]图9B展示处于打开和闭合位置之间的图5B的阀的操作周期的流体流动曲线图。
[0036]图1OA和IOB展示图3的第四泵的示意性横截面图，其包括阀的中心部分的分解视图和分别施加于空腔内的振荡压力波的正的和负的部分的曲线图；
[0037]图11展示第四泵的阀的打开和闭合状态，并且图1lA和IlB分别展示在第四泵处于自由流动模式时所得的流动和压力特征；
[0038]图12展示第四泵在该泵达到停止条件时所提供的最大差压的曲线图；
[0039]图13A和13B展示图2B的第三泵的示意性横截面图，其包括阀的中心部分的分解视图和分别施加于两个空腔内的振荡压力波的正的和负的部分的曲线图；
[0040]图14展示第三泵的阀的打开和闭合状态，并且图14A和14B分别展示在第三泵处于自由流动模式时所得的流动和压力特征；
[0041]图15展示第三泵在该泵达到停止条件时所提供的最大差压的曲线图；以及
[0042]图16、16A以及16B展示第三泵的阀的打开和闭合状态，以及第三泵在接近停止条件下操作时所得的流动和压力特征。
实施方案的详细说明
[0043]在若干说明性实施例的以下详细描述中，参看形成其一部分附图，并且其中借助于图示展示了本发明可被实践的特定优选实施例。这些实施例足够详细地被描述以使本领域的普通技术人员能够实践本发明，并且应理解可以采用其他实施例，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下做出逻辑结构、机械、电学以及化学变化。为了避免使本领域的普通技术人员能够实践此处描述的实施方案所不必要的细节，描述可能省略本领域的普通技术人员已知的某些信息。因此以下详细描述没有限制的意思，并且这些说明性实施例的范围仅由所附权利要求界定。
[0044]图1A为根据本发明的的一个说明性实施例的泵10的示意性横截面图。另外参看图1B和1C，泵10包括泵体，该泵体具有大体上椭圆形的形状，该椭圆形形状包括在每一端由端板12，13闭合的圆柱形壁11。泵10进一步包括一对盘形内板14，15，这对盘形内板由附着于泵体的圆柱形壁11的环形隔离物30支撑于泵10内。圆柱形壁11的内表面、端板
12、内板14以及环形隔离物30在泵10内形成第一空腔16，并且圆柱形壁11的内表面、端板13、内板15以及环形隔离物30在泵10内形成第二空腔17。第一空腔16的内表面包括侧壁18，该侧壁为在两端由端壁20，22闭合的圆柱形壁11的内表面的第一部分，其中端壁20为端板12的内表面并且端壁2`2包括内板14的内表面和隔离物30的第一侧。端壁22因此包括对应于内板14的内表面的中心部分和对应于环形隔离物30的内表面的外围部分。第二空腔17的内表面包括侧壁19，该侧壁为在两端由端壁21，23密闭的圆柱形壁11的内表面的第二部分，其中端壁21为端壁13的内表面并且端壁23包括内板15的内表面和隔离物30的第二侧。端壁23因此包括对应于内板15的内表面的中心部分和对应于环形隔离物30的内表面的外围部分。尽管泵10和其组件的形状大体上为椭圆形，但此处所披露的具体实施例为一种圆形、椭圆形形状。
[0045]圆柱形壁11和端板12，13可为单个组件，该单个组件包括如图1A中所示的泵体或如图2A中所示的泵60的泵体的单独组件，其中端板12由单独衬底12^形成，该单独衬底可以为组装板或印刷线总成(PWA)，泵60被安装到该组合件上。尽管空腔11的形状大体上为圆形，但空腔11的形状还可能更一般地为椭圆形。在图1A和2A中所示的实施例中，界定空腔16，17的端壁被展示为一般为平面的并且平行的。然而，界定空腔16，17的内表面的端壁12，13分别地还可以包括截头圆锥形表面。更确切地参看图2B，泵70包括截头圆锥形表面20'，21’，如W02006 / 111775公开案中更详细地描述，该公开案通过引用结合在此。泵体的端板12，13和圆柱形壁11可由任何合适的刚性材料(包括但不限于金属、陶瓷、玻璃或塑料(包括但不限于注射成型塑料))形成。
[0046]泵10的内板14，15共同形成致动器40，该致动器以可操作方式与分别为空腔16，17的内表面的端壁22，23的中心部分相关联。内板14，15中的一者必须由压电材料形成，该压电材料可以包括展现响应于所施加电信号的应变的任何电学活性物质，例如电致伸缩或磁致伸缩材料等。举例来说，在一个优选实施例中，内板15由展现响应于施加电信号的应变的压电材料形成，即活性内板。内板14，15中的另一者优选地具有与活性内板相似的弯曲硬度并且可由压电材料或电学非活性材料(如金属或陶瓷)形成。在此优选实施例中，内板14具有与活性内板15相似的弯曲硬度并且由电学非活性材料(如金属或陶瓷)形成，即惰性内板。当活性内板15被一股电流激发时,活性内板15沿相对于空腔16，17的纵向轴线的径向方向膨胀并且收缩，使得内板14，15弯曲，由此诱使其对应端壁22，23沿大体上垂直于端壁22,23的方向的轴向偏转(见图4A)。
[0047]在未展示的其他实施例中，隔离物30可取决于泵10的特定设计和定向从顶部或底部表面对内板14，15中的任一者进行支撑，不论是活性还是惰性内板。在另一实施例中，致动器40可由仅与内板14，15中的一者处于力传输关系的装置(例如机械、磁性或静电装置)代替，其中该内板可形成为一个电学非活性或惰性材料层，该层以与上文所描述的相同方式被该装置(未图示)驱动成振荡。
[0048]泵10进一步包括至少一个从空腔16，17中的每一者延伸到泵10外部的孔，这些孔中的至少一者包含阀以控制穿过该孔的流体的流动。尽管这些孔可以位于空腔16，17中的任何位置处，在该位置中致动器40产生一个压差，如下文更详细描述，但图1A-1C中所示的泵10的一个实施例包括入口孔26和出口孔27，每个孔大致位于端板12，13的中心并且穿过端板12，13。孔26，27包含至少一个端阀。在一个优选实施例中，孔26，27包含端阀28，29，这些阀调节沿如箭头所示的方向的流体的流动，使得端阀28充当泵10的入口阀而阀29充当泵10的出口阀。对包括端阀28，29的孔26，27的任何提及都是指端阀28，29外部(即分别在泵10的空腔16，17的外部)的开口的部分。
[0049]泵10进一步包括在空腔16，17之间延伸穿过致动器40的至少一个孔，其中这些孔中的至少一者包含阀以控制穿过该孔的流体的流动。尽管这些孔可以位于空腔16，17之间的致动器40上的任何位置处，在该位置处致动器40产生压差，如下文更详细描述，但图1A-1C中所示的泵10的一个优选实施例包括大致位于内板14,15的中心并且延伸穿过内板14，15的致动器孔31。致动器孔31包含一个致动器阀32，该致动器阀调节如箭头所示的沿空腔16，17之间(在这一实施例中从第一空腔16到第二空腔17)的方向的流体的流动，使得致动器阀32充当来自第一空腔16的出口阀并且充当到达第二空腔17的进口阀。致动器阀32通过加强空腔16，17之间的流体的流动并且如下文更详细描述对入口阀26连同出口阀27的操作进行补充来使泵10的输出量提高。
[0050]此处所描述的空腔16，17的维度应各自优选地满足关于空腔16，17的高度(h)与其半径(r)之间的关系的某些不等式，半径(r)为从空腔16，17的纵向轴线到侧壁18，19的距离。这些等式如下:
r / h>1.2 ;以及 h2 / r>4XKTici 米。
[0051]在本发明的一个实施例中，当空腔16，17内的流体为气体时，空腔半径与空腔高度的比(r / h)在约10与约50之间。在这一实例中，空腔16，17的体积可小于约10ml。另外，若工作流体为与液体相反的气体，则h2 / r比率优选地在约10_6与约10_7米之间的范围内。[0052]另外，此处所披露的空腔16，17中的每一者应优选地满足与空腔半径(r)和工作频率(f)相关的以下不等式，该工作频率(f)为致动器40振动产生端壁22，23的轴向位移所处的频率。该不等式如下:
[0053]V,
[等式I]
其中空腔16，17(c)内工作流体中的声速可在约115m / s的较慢速度(cs)与等于约l，970m / s的较快速度(Cf)之间的范围内，如以上等式中所表示，并且kQ为一个常数(k0=383)。致动器40的振荡运动的频率优选地为约等于空腔16，17中径向压力振荡的最低共振频率，但也可以在该值的20%内。空腔11中径向压力振荡的最低共振频率优选地为大于约500Hz。
[0054]尽管优选的是此处所披露的空腔16，17中的每一者应单独地满足上文所确定的不等式，但空腔16，17的相对尺寸不应限于具有相同高度和半径的空腔。举例来说，空腔16，17中的每一者可具有稍微不同的形状，该形状需要产生不同频率响应的不同半径或高度，使得两个空腔14，15以一种所希望的方式共振，从而产生来自泵10的理想输出量。
[0055]在操作中，泵10可充当邻近出口阀27的正压的源以对负载(未图示)加压或充当邻近入口阀26的负压或减压的源以对负载(未图示)降压，如箭头所示。举例来说，该负载可以为使用负压以便处理的组织处理系统。如此处使用的术语“减压”通常是指小于泵10所处的环境压力的压力。尽管术语“真空”和“负压”可用于描述减压，但实际的压力减小可显著地小于通常与完全真空相关联的压力减小。该压力就其为表压这一意义来说为“负的”，即该压力被减小到环境大气压以下。除非另外说明，否则此处所说的压力值是表压。对减压的增加的提及典型地是指绝对压力的减小，而减压的减小典型地是指绝对压力的增加。
[0056]如上文所指出，泵10包括至少一个致动器阀32和至少一个端阀，即端阀28，29中的一者。举例来说，栗70可包括端阀28, 29中的仅一者，使孔26,27中的另一者打开。另夕卜，端壁12，13中的任一者可被完全移除以消除空腔16，17中的一者连同端阀28，29中的一者。更确切地参看图3，泵80包括仅一个端壁和空腔，即端壁13和空腔17，以及仅一个端阀，即出口孔27内所容纳的端阀29。在这一实施例中，致动器阀32充当泵80的入口，使得延伸穿过致动器40的孔充当入口孔33，如箭头所示。泵80的致动器40被定向，使得在内板14布置于空腔17内部的情况下内板14,15的位置颠倒。然而,若泵80布置于任何衬底(例如，印刷电路板81)上，那么二级空腔16'可在其中布置有活性内板15的情况下形成。
[0057]图4A展示说明对应空腔16，17的被驱动端壁22，23的轴向振荡的一个可能的位移特征。实心曲线和箭头表示一点处被驱动端壁23随时间的位移，并且虚短划曲线表示半个周期后被驱动端壁23的位移。如此图和其他图中所示的位移被夸大。因为致动器40未刚性地安装在其外围，而是由环形隔离物30悬挂，所以致动器40以基谐模式围绕其质心自由振荡。在此基谐模式中，致动器40的位移振荡的振幅在环状位移节点42处大体上为零，该环状位移节点位于被驱动端壁22，23的中心与侧壁18，19之间。端壁12上其他点处的位移振荡的振幅大于零，如垂直箭头所表示。中心位移波腹43靠近致动器40的中心而存在，并且外围位移波腹43’靠近致动器40的外围而存在。中心位移波腹43在半个周期后由虚曲线表示。
[0058]图4B展示说明由图4A中所示的轴向位移振荡产生的空腔16，17中的各者内压力振荡的一个可能的压力振荡特征。实曲线和箭头表示一个点处的随时间的压力。在此模式和更高阶模式中，压力振荡的振幅具有靠近空腔17的中心的正的中心压力波腹45和靠近空腔16的侧壁18的外围压力波腹45'。压力振荡的振幅在中心压力波腹45与外围压力波腹45'之间的环状压力节点44处大体上为零。同时，如由虚线表示的压力振荡的振幅具有靠近空腔16的中心的负的中心压力波腹47和外围压力波腹47’以及相同环状压力节点44。对于圆柱形空腔来说，空腔16，17中压力振荡的振幅的径向相关性可通过第一类贝塞耳函数来近似。上述压力振荡是由空腔16，17中流体的径向移动引起，并且因此将被称作空腔16，17内流体的“径向压力振荡”，如与致动器40的位移振荡区分。
[0059]另外参看图4A和4B，可见致动器40的轴向位移振荡的振幅的径向相关性(致动器40的“模式-形状”)应接近第一类贝塞耳函数，以便更接近地与空腔16，17中的每一者中所希望的压力振荡的振幅的径向相关性(压力振荡的“模式-形状”)匹配。通过未刚性地将致动器40在其周界处安装并且允许其围绕其质心更自由地振动，位移振荡的模式-形状大体上与空腔16，17中压力振荡的模式-形状匹配，因此实现模式-形状匹配或更简单地说，模式匹配。尽管模式匹配在这方面可能并非是始终完美的，但致动器40的轴向位移振荡和空腔16，17中的相应压力振荡具有跨越致动器40的整个表面的大体上相同的相对相位，其中空腔16，17中压力振荡的环状压力节点44的径向位置和致动器40的轴向位移振荡的环状位移节点42的径向位置为大体上一致的。
[0060]因为致动器40围 绕其质心振动，所以当致动器40以图4A中所示的基谐弯曲模式振动时，环状位移节点42的径向位置将必然位于致动器40的半径内。因此，为了确保环状位移节点42与环状压力节点44 一致，致动器的半径(raet)应优选地大于环状压力节点44的半径以优化模式匹配。再次假定空腔16，17中的压力振荡接近第一类贝塞耳函数，环状压力节点44的半径将为从端壁22，23的中心到侧壁18，19的半径(即空腔16，17的半径(“r”))的约0.63，如图1A中所示。因此，致动器40的半径(raet)应优选地满足以下不等式:rart ≥ 0.63r0
[0061]环形隔离物30可以为一种柔性膜，该柔性膜通过响应于如图4Α中外围位移波腹43'处的位移所示的致动器40的振动弯曲和拉伸而使致动器40的边缘能够如上文所述更自由地移动。该柔性膜通过在泵10的致动器40与圆柱形壁11之间提供低机械阻抗支撑物而克服致动器40上侧壁18，19的潜在阻尼效应，由此减小致动器40的外围位移波腹43'处的轴向振荡的阻尼。基本上，该柔性膜使从致动器40转移到侧壁18，19的能量减到最小，并且柔性膜的外部外围边缘保持大体上静止。因此，环状位移节点42将保持大体上与环状压力节点44对准，以便维持泵10的模式匹配条件。因此，被驱动端壁22，23的轴向位移振荡持续有效地产生从中心压力波腹45，47到侧壁18，19处的外围压力波腹45' AT的在空腔16，17内的压力的振荡，如图4Β中所示。
[0062]参看图5Α，图1A的泵10被展示具有阀28，29，32，所有这些阀在结构上大体上相似，如例如图7A-7D中所示并且具有图5Β中所示的中心部分111的阀110所展现。关于图5-9的以下描述全部都是基于可被布置于泵10或泵60，70或80的孔26，27，31中的任一者的一个单个阀110的功能。图6展示如图4Β中所示的泵10内的流体的压力振荡的曲线图。阀110允许流体仅沿如上文所述的一个方向流动。阀110可为一个止回阀或允许流体仅沿一个方向流动的任何其他阀。一些阀类型可通过在一个打开与闭合位置之间转换来调节流体流动。对于以由致动器40产生的高频率操作的这些阀来说，阀28，29，32必须具有一个极快的响应时间，使得它们能够以比压力变化的时间尺度明显短的一个时间尺度打开和闭合。阀28，29，32的一个实施例通过采用一个极轻的瓣阀来实现这一点，该瓣阀具有较低惯性并且因此能够响应于跨越该阀结构的相对压力的变化快速移动。
[0063]参看图7A-D和5B，根据一个说明性实施例，上文所提及的阀110为泵10的这类瓣阀。阀110包括一个大体上圆柱形的壁112,该圆柱形壁为环形并且在一端由一个固位板114闭合并且在另一端由一个密封板116闭合。壁112的内表面、固位板114以及密封板116在阀110内形成一个空腔115。阀110进一步包括一个大体上圆形的瓣117，该大体上圆形的瓣被布置在固位板114与密封板116之间，但邻近密封板116。圆形瓣117在一个替代实施例中可邻近固位板114被布置，如下文中将更详细描述，并且在这个意义上，瓣117被视为相对于密封板116或固位板114中的任一者“偏置”。瓣117的外围部分被包夹在密封板116与环形壁112之间，使得瓣117的运动被限制在大体上垂直于瓣117的表面的平面中。在一个替代实施例中，在该平面中的瓣117的运动还可由直接附接到密封板116或壁112的瓣117的外围部分限制，或由为环形壁112内的一个紧配合的瓣117限制。瓣117的其余部分为足够可挠的并且在沿大体上垂直于瓣117的表面的一个方向中为可移动的，使得施加于瓣117的任一表面的一个力将在密封板116与固位板114之间促动瓣117。
[0064]固位板114和密封板116两者分别具有孔118和120,这些孔延伸穿过每个板。瓣117还具有一般来讲与固位板114的孔118对准的孔122，以提供一个流体可穿过的通道，如图5B和8A中的虚线箭头124所示。瓣117中的孔122还可与固位板114中的孔118部分对准，即具有仅一个部分的重叠。尽管孔118，120，122被展示为大体上均匀大小和形状，但在不限制本发明的范围的情况下它们可为不同直径的或甚至不同形状的。在本发明的一个实施例中，孔118和120形成一个跨越板表面的交替图案，如图7D中的实线和虚线圆圈分别所示。在其他实施例中，孔118，120，122可以不同图案安排，而不实现阀110关于单独的成对孔118，120，122 (如单独成组虚线箭头124)的功能的操作。孔118，120，122的图案可被设计以增加或减少孔的数目，从而根据需要控制穿过阀110的流体的总流动。举例来说，孔118，120，122的数目可被增加以减小阀110的流动阻力，从而提高阀110的总流速。
[0065]还参看图8A-8C，阀110的中心部分111展示当一个力施加于瓣117的任一表面时瓣117如何在密封板116与固位板114之间被促动。当没有力施加于瓣117的任一表面以克服瓣117的偏置时，阀110处于“常闭”位置，因为瓣117邻近密封板116被布置，其中该瓣的孔122偏离或未对准密封板116的孔118。在这一“常闭”位置中，穿过密封板116的流体的流动大体上被如图7A和7B中所示的瓣117的未穿孔部分阻断或覆盖。当压力被施加于克服瓣117的偏置并且促动瓣117离开密封板116朝向固位板114(如图5B和8A中所示)的瓣117的任一侧时，阀110历经一个时间段(即一个打开时间延迟(Ttl))从常闭位置移动到一个“打开”位置，使流体沿虚线箭头124所示的方向流动。当压力改变方向(如图SB中所示)时，瓣117将被反向促动朝向密封板116到常闭位置。当这发生时，流体将沿如虚线箭头132所示的相反方向流动一个较短时间段，即一个闭合时间延迟(T。)，直到瓣117将密封板116的孔120密封以大体上阻断穿过密封板116的液体流动，如图8C中所示。在本发明的其他实施例中，瓣117可相对固位板114偏置，其中孔118，122对准在一个“常开”位置。在这一实施例中，相对于瓣117施加正压将为促动瓣117进入“闭合”位置所必需的。应注意此处所用关于阀操作的术语“密封”和“阻断”打算包括以下情况:发生大体性(但不完全)密封或阻断，使得阀的流动阻力在“闭合”位置中比在“打开”位置中大。
[0066]阀110的操作为沿跨越阀110的流体的差压(ΛΡ)的方向的变化的一个函数。在图8B中，该差压已经被指定为一个负值(-ΛΡ)，如指向下的箭头所示。当该差压具有一个负值(_△?时，固位板114的外表面处的流体压力大于密封板116的外表面处的流体压力。这一负差压(-ΛΡ)驱使瓣117进入如上文所述的完全闭合位置，其中瓣117被相对于密封板116按压以阻断密封板116中的孔120，由此大体上防止穿过阀110的流体的流动。当跨越阀110的差压逆转变成如图8A中指向上的箭头所示的一个正差压(+ΛΡ)时，瓣117被促动离开密封板116并且朝向固位板114进入打开位置。当该差压具有一个正值(+ΛΡ)时，密封板116的外表面处的流体压力大于固位板114的外表面处的流体压力。在打开位置中，瓣117的移动使密封板116的孔120解除阻断，使得流体能够流过其并且分别与瓣117和固位板114的孔122和118对准，如虚线箭头124所示。
[0067]当跨越阀110的差压从一个正差压(+ΛΡ)变回如图SB中指向下的箭头所示的一个负差压(-ΛΡ)时，流体开始沿如虚线箭头132所示的穿过阀110的相反方向流动，该流动迫使瓣117回到图8C中所示的闭合位置。在图8B中，瓣117与密封板116之间的流体压力小于瓣117与固位板114之间的流体压力。因此，瓣117经历箭头138所示的一个净力，该力使瓣117加速朝向密封板116以闭合阀110。以这种方式，改变差压使阀110基于跨越阀110的差压的方向(即正的或负的)在闭合与打开位置之间循环。应理解，当没有差压被跨越阀110施加时，瓣117可相对于处于一个打开位置的固位板114偏置，即阀110将随后处于一个“常开”位置。
[0068]当跨越阀110的差压逆转变成如图5B和8A中所示的一个正差压(+ΛΡ)时，偏置瓣117相对于固位板114被促动离开密封板116进入打开位置。在这一位置中，瓣117的移动使密封板116的孔120解除阻断，使得流体被允许流过其并且与固位板114的孔118和瓣117的孔122对准，如虚线箭头124所示。当差压从正差压(+ΛΡ)变回负差压(-ΛΡ)时，流体开始沿穿过阀110的相反方向流动(参见图8B),该流动迫使瓣117回到闭合位置(参见图8C)。因此，因为空腔16，17中的压力振荡使阀110在常闭位置与打开位置之间循环，所以泵10在阀110处于打开位置时每半个循环提供减压。
[0069]如上文所指出，阀110的操作为沿跨越阀110的流体的差压(ΛΡ)的方向的变化的一个函数。假定差压(ΛΡ)跨越固位板114的整个表面为大体上均匀的，因为(I)固位板114的直径相对于空腔115中的压力振荡的波长较小,和(2)阀110位于靠近空腔16,17的中心处，其中正的中心压力波腹45的振幅相对较恒定，如图6中所示的正的中心压力波腹45的正的正方形部分55和负的中心压力波腹47的负的正方形部分65所示。因此，跨越阀110的中心部分111的压力中几乎不存在空间变化。
[0070]图9进一步展示阀110在其经受随时间在正值(+ΛΡ)与负值(-ΛΡ)之间变化的差压时的动态操作。尽管实际上跨越阀110的差压的时间相关性可为大致正弦的，但跨越阀Iio的差压的时间相关性被近似为如图9A中所示的以正方形波形变化以有助于解释阀的操作。正差压55历经正压时间段(tP+)跨越阀110被施加，并且负差压65历经方波的负压时间段(tp-)跨越阀110被施加。图9B展示响应于这一随时间变化的压力的瓣117的运动。随着差压(ΛΡ)从负的65转变成正的55，阀110开始打开并且历经打开时间延迟(T0)持续打开，直到阀瓣117与固位板114相接，也如上文所述并且如图9B中的曲线图所示。随着差压(ΛΡ)随后从正差压55转变回负差压65，阀110开始闭合并且历经闭合延迟(Tc)持续闭合，也如上文所述并且如图9B中所示。
[0071]固位板114和密封板116应足够坚固以承受其所经历的流体压力振荡而无显著机械变形。固位板114和密封板116可由任何合适的刚性材料(如玻璃、硅、陶瓷或金属)形成。固位板114和密封板116中的孔118，120可通过任何合适的方法(包括化学蚀刻、激光机械加工、机械钻孔、粉末喷砂以及冲压)形成。在一个实施例中，固位板114和密封板116由在100与200微米厚之间的片钢形成，并且其中的孔118，120通过化学蚀刻形成。瓣117可由任何轻质材料(如一种金属或聚合物膜)形成。在一个实施例中，当20kHz或大于20kHz的流体压力振荡存在于阀110的固位板侧或密封板侧上时，瓣117可由一个厚度在I微米与20微米之间的薄聚合物片材形成。举例来说，瓣117可由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或一种厚度约3微米的液晶聚合物膜形成。
[0072]现参看图1OA和10B，展示两阀泵80的一个分解视图，该两阀泵使用阀110作为阀29和32。在这一实施例中，致动器阀32对泵80的入口孔33与空腔17之间的空气流232进行门控(图10A)，而端阀29对泵80的空腔17与出口孔27之间的空气流进行门控(图10B)。这些图中的每一者还显示了当致动器40振荡时而在空腔17中产生的压力。阀29和32两者都位于靠近空腔17的中心处，其中分别地正的和负的中心压力波腹45和47的振幅相对较恒定，如分别地正的和负的正方形部分55和65 (如上文所述)所示。在这一实施例中，阀29和32两者都被偏置在如瓣117所示的闭合位置中并且在瓣117被促动到如瓣117'所示的打开位置时如上文所述那样操作。这些图还显示中心压力波腹45，47的正的和负的正方形部分55，65和其对阀29，32两者的操作以及通过每一者产生的分别地对应空气流229和232的同步影响的一个分解视图。
[0073]另外参看图11，IlA已经IlB的相关部分，阀29和32的打开和闭合状态(图11)和每一者的所得流动特征(图11A)被展示为与空腔17中的压力相关(图11B)。当泵80的入口孔33和出口孔27都处于环境压力下并且致动器40开始振动以如上文所述在空腔17内产生压力振荡时，空气开始交替地流过阀29，32，使得空气从入口孔33流到泵80的出口孔27，即泵80开始以一种“自由流动”模式操作。在一个实施例中，泵80的入口孔33可具有环境压力下的空气，而泵80的出口孔27气动耦合到一个负载(未图示)，该负载通过泵80的作用而变得加压。在另一实施例中，泵80的入口孔33可气动耦合到一个负载(未图示)，该负载通过泵80的作用变得减压以在该负载(如一个伤口敷料)中产生一个负压。
[0074]更确切参看图1OA和图11，IlA以及IlB的相关部分，正的中心压力波腹45的正方形部分55在如上文所述的泵循环的一半期间通过致动器40的振动在空腔17内产生。当泵80的入口孔33和出口孔27都在环境压力下时，正的中心波腹45的正方形部分55产生跨越端阀29的一个正差压和跨越致动器阀32的一个负差压。因此，致动器阀32开始闭合并且端阀29开始打开，使得致动器阀32阻断空气流232x穿过入口孔33，而端阀29打开以将空气从空腔17内释放，使空气流229离开空腔17穿过出口孔27。随着致动器阀32闭合并且端阀29打开(图11)，泵80的出口孔27处的空气流229取决于端阀29的设计特征上升到一个最大值(图11A)。打开的端阀29使空气流229离开泵空腔17 (图11B)而致动器阀32为闭合的。当跨越端阀29的正差压开始减小时，空气流229开始下降直到跨越端阀29的差压达到零。当跨越端阀29的差压降到零以下时，端阀29开始闭合，允许穿过端阀29的空气的一些回流329，直到端阀29为完全闭合的，从而阻断如图1OB中所示的空气流 229x。
[0075]更确切参看图1OB和图11，IlA以及IlB的相关部分，负的中心压力波腹47的正方形部分65在如上文所述的泵循环的第二半期间通过致动器40的振动在空腔17内产生。当泵80的入口孔33和出口孔27都在环境压力下时，负的中心波腹47的正方形部分65产生跨越端阀29的一个负差压和跨越致动器阀32的一个正差压。因此，致动器阀32开始打开并且端阀29开始闭合，使得端阀29阻断穿过出口孔27的空气流229x，而致动器阀32打开，使空气流入空腔17中，如穿过入口孔33的空气流232所示。随着致动器阀32打开并且端阀29闭合(图11)，泵80的出口孔27处的空气流除如上文所述的少量回流329外大体上为零(图11A)。打开的致动器阀32使空气流232进入泵空腔17中(图11B)而端阀29为闭合的。当跨越致动器阀32的正差压开始减小时，空气流232开始下降直到跨越致动器阀32的差压达到零。当跨越致动器阀32的差压上升到零以上时，致动器阀32再次开始闭合，允许穿过致动器阀32的空气的一些回流332，直到致动器阀32为完全闭合的，从而阻断如图1OA中所示的空气流232x。该循环随后自身重复，如上文参看图1OA所描述。因此，随着泵80的致动器40在上文参看图1OA和IOB所描述的两个半循环期间振动，跨越阀29和32的差压致使空气从入口孔33流到泵80的出口孔27，如空气流232，229分别所示。
[0076]在80泵的入口孔33保持在环境压力下并且泵80的出口孔27气动耦合到通过泵80的作用而变得加压的一个负载的情况下，泵80的出口孔27处的压力开始增加，直到泵80的出口孔27达到一个最大压力，此时从入口孔33到出口孔27的空气流为可忽略的，即“停止”条件。图12展示当泵80处于停止条件时入口孔33和出口孔27处空腔17内和空腔17外的压力。更确切地说，空腔17中的平均压力在入口压力以上约IP (即环境压力以上1P)，并且空腔17的中心处的压力在约环境压力与约环境压力以上2P之间变化。在该停止条件下，不存在时间点使空腔17中的压力振荡产生跨越入口阀32或出口阀29的一个足够正差压以显著打开任何阀以使任何空气流穿过泵80。因为泵80使用两个阀，所以上述两个阀29，32的协同作用能够使出口孔27与入口孔33之间的差压增加到2P的最大差压(单个阀泵的差压的两倍)。因此，在前一段中所描述的条件下，当泵80达到停止条件时，两阀泵80的出口压力从自由流动模式中的环境提高到约环境以上2P的压力。
[0077]现参看图13A和13B，展示使用阀110作为阀28，29以及32的3阀泵70的一个分解视图。在这一实施例中，端阀28对泵70的入口孔26与空腔16之间的空气流228进行门控，而端阀29对泵70的空腔17与出口孔27之间的空气流229进行门控(图13A)。致动器阀32被布置在空腔16，17之间并且对这些空腔之间的空气流232进行门控(图13B)。阀28，29以及32全部被偏置在如瓣117所示的闭合位置中，并且在瓣117被促动到如瓣IlT所示的打开位置时如上文所述那样操作。在操作中，3阀泵70的致动器40在空腔16和17中的每一者中产生压力振荡，包括致动器40的一侧上的空腔17内的一个一级压力振荡和致动器40的另一侧上的空腔16内的一个互补压力振荡。空腔17,16内的一级和互补压力振荡为彼此约180°的异相，如图13A，13B以及14B中分别地实曲线和虚曲线所示。阀28，29以及32中的全部三个都位于靠近空腔16和17的中心处，其中(i)空腔17中分别地一级正的和负的中心压力波腹45和47的振幅为相对较恒定的，如正的和负的正方形部分55和65(如上文所述)分别所示，和(ii)空腔16中分别地互补的正的和负的中心压力波腹46和48的振幅也为相对较恒定的，如分别地正的和负的正方形部分56和66所示。这些图还展示泵70的一个分解视图，该分解视图展示(i)空腔17内正的和负的正方形部分55，65对端阀29和致动器阀32的操作的影响，该端阀和致动器阀包括通过其两者产生的并且离开出口孔27的分别地对应气流229和232，和(i)空腔16内正的和负的正方形部分56，66对端阀28和致动器阀32的操作的影响，该端阀和致动器阀包括通过其两者产生的来自入口孔26的分别地对应空气流228和232。
[0078]更确切地参看图14，14A以及14B的相关部分，端阀28，29以及致动器阀32的打开和闭合状态(图14)，以及每一者的所得流动特征(图14A)被展示为与空腔16，17中的压力相关(图14B)。当泵70的入口孔26和出口孔27都处于环境压力下并且致动器40开始振动以如上文所述在空腔16，17产生压力振荡时，空气开始交替地流过端阀28，29，并且致动器阀32致使空气从入口孔26流到泵70的出口孔27，即泵70开始以如上文所述的一种“自由流动”模式操作。在一个实施例中，泵70的入口孔26可具有环境压力下的空气，而泵70的出口孔27气动耦合到一个负载(未图示)，该负载通过泵70的作用而变得加压。在另一实施例中，泵70的入口孔26可气动耦合到一个负载(未图示)，该负载通过泵70的作用变得减压以产生一个负压。
[0079]更确切地参看图13A和图14，14A以及14B的相关部分，一级正的中心压力波腹45的正的正方形部分55在如上文所述的泵循环的一半期间通过致动器40的振动在空腔17内产生，而同时互补负的中心压力波腹48的互补负的正方形部分66在空腔16内的致动器40的另一侧上产生。当入口孔26和出口孔27都处于环境压力下时，正的中心波腹45的正的正方形部分55产生跨越端阀29的一个正差压，并且负的中心波腹48的负的正方形部分66产生跨越端阀28的一个正差压。一级正的正方形部分55与互补的负的正方形部分66的组合作用产生跨越阀32的一个负差压。因此，致动器阀32开始闭合并且端阀28，29同步开始打开，使得致动器阀32阻断空气流232x，而端阀28，29打开以(i)将空气从空腔17内释放，使空气流229穿过出口孔27离开空腔17，和(ii)将空气抽入空腔16，使空气流228穿过入口孔26进入空腔16。随着致动器阀32闭合并且端阀28，29打开(图14)，泵70的出口孔27处的空气流229取决于端阀29的设计特征上升到一个最大值(图14A)。打开的端阀29使空气流229离开泵空腔17 (图11B)而致动器阀32为闭合的。当跨越端阀28，29的正性差压开始减小时，空气流228，229开始下降，直到跨越端阀28，29的差压达到零。当跨越端阀28，29的差压降到零以下时，端阀28，29开始闭合，允许穿过端阀28，29的空气的一些回流328，329，直到它们为完全闭合的，从而阻断如图13B中所示的空气流228x，229x。
[0080]更确切地参看图13B和图14，14A以及14B的相关部分，一级负的中心压力波腹47的一级负的正方形部分65在泵循环的第二半期间通过致动器40的振动在空腔17内产生，而同时互补正的中心压力波腹46的互补正的正方形部分56通过致动器40的振动在空腔16内产生。当入口孔26和出口孔27都处于环境压力下时，一级负的中心波腹47的一级负的正方形部分65产生跨越端阀29的负差压，并且互补正的中心波腹46的互补正的正方形部分56产生跨越端阀28的负差压。一级负的正方形部分65与互补的正的正方形部分56的组合作用产生跨越阀32的一个负差压。因此，致动器阀32开始打开并且端阀28，29开始闭合，使得端阀28，29阻断分别地穿过入口孔26和出口孔27的空气流228x，229x,而致动器阀32打开以使空气流232从空腔16进入空腔17。随着致动器阀32打开并且端阀28，29闭合(图14)，泵70的入口孔26和出口孔27处的空气流除穿过每个阀的少量回流328，329外大体上为零(图14A)。当跨越致动器阀32的正差压开始减小时，气流232开始下降直到跨越致动器阀32的差压达到零。当跨越致动器阀32的差压上升到零以上时，致动器阀32再次开始闭合，允许穿过致动器阀32的空气的一些回流332，直到致动器阀32为完全闭合的，从而阻断如图13A中所示的气流232x。该循环随后自身重复，如上文参看图13A所描述。因此，随着泵70的致动器40在上文参看图13A和13B所描述的两个半循环期间振动，跨越阀28，29以及32的差压致使空气从入口孔26流到泵70的出口孔27，如空气流228，232以及229所示。
[0081]在泵70的入口孔26保持在环境压力下并且泵70的出口孔27气动耦合到通过泵70的作用而变得加压的一个负载的情况下，泵70的出口孔27处的压力开始增加，直到泵70达到一个最大压力，此时出口孔27处的空气流为可忽略的，即停止条件。图15展示当泵70处于停止条件时空腔16，17内、入口孔26处的空腔16外以及出口孔27处的空腔17外的压力。更确切地说，空腔16中的平均压力在入口压力以上约IP (即环境压力以上1P)，并且空腔16的中心处的压力在约环境压力与约环境压力以上2P之间变化。同时，空腔17中的平均压力在入口压力以上约3P，并且空腔17的中心处的压力在约环境压力以上2P与约环境压力以上4P之间变化。在这一停止条件下，不存在时间点使空腔16，17中的压力振荡产生跨越阀28，29或32中的任一者的一个足够正差压以显著打开任何阀以使任何空气流穿过泵70。
[0082]因为泵70使用具有两个空腔的三个阀，所以泵70能够使泵70的入口孔26与出口孔27之间的差压增加到4P的最大差压(单个阀泵的差压的四倍)。因此，在前一段中所描述的条件下，当泵达到停止条件时，两空腔三阀泵70的出口压力从自由流动模式中的环境增加到4P的最大差压。
[0083]应理解，阀差压、阀移动以及空气流操作特征在起始自由流动条件与几乎不存在空气流的上述停止条件之间显著变化(图12，15)。参看例如图16，16A以及16B，泵70被展示为处于一个“几乎停止”的条件下，其中泵70正在传递约3P的差压，如图16中所示。如可见，端阀28，29的打开/闭合占空比大体上小于当阀处于自由流动模式时的占空比(图16A)，这大体上减少了来自泵70的出口的空气流，因为总差压增加(图16B)。
[0084]明显的是，根据上述内容，已提供了一个具有显著优势的发明。虽然本发明仅以少量的其形式被展示，但它并非为仅被限制，而是可以在不脱离其精神的情况下易于进行各种变化和修改。
【权利要求】
1.一种泵，其包括: 一个泵体，该泵体具有由两个端壁闭合的一个大体上椭圆形的侧壁，以及彼此邻近并且由该侧壁支撑从而在所述泵体内形成用于容纳流体的两个空腔的一对内板，每个空腔具有高度(h)和半径(r)，其中该半径(r)与该高度(h)的比率大于约1.2 ； 一个由这些内板形成的致动器，其中这些内板中的一者以可操作方式与另一内板的一个中心部分相关联并且被适配成用于引起在频率(f)下的振荡运动，由此在这些空腔中的每一者内产生该流体的径向压力振荡，这些径向振荡运动包括响应于在使用时施加到所述致动器上的一个驱动信号的至少一个环状压力节点； 一个第一孔，该第一孔延伸穿过所述致动器以使该流体能够从一个空腔流动到另一个空腔； 一个第一阀，该第一阀被布置在所述第一孔中以控制穿过所述第一孔的流体的流动； 一个第二孔，该第二孔延伸穿过这些端壁中的第一者以使该流体能够流动穿过邻近这些端壁中的该第一者的空腔； 一个第二阀，该第二阀被布置在所述第二孔中以控制穿过所述第二孔的流体的流动；以及 一个第三孔，该第三孔延伸穿过这些端壁中的第二者以使该流体能够流动穿过邻近这些端壁中的该第二者的 空腔； 由此流体在使用时流入一个空腔并且流出另一个空腔。
2.如权利要求1所述的泵，其进一步包括一个第三阀，该第三阀被布置在所述第三孔中以在使用时控制穿过所述第三孔的流体的流动。
3.如权利要求2所述的泵，其中该阀为瓣阀。
4.如权利要求1所述的泵，其进一步包括一个环状圈，该环状圈被布置在所述致动器与该侧壁之间以降低所述致动器的振荡运动的阻尼。
5.如权利要求1所述的泵，其中每个空腔的高度(h)和每个空腔的半径(r)进一步通过以下等式相关:h2 / rMXlO—1。米。
6.如权利要求1所述的泵，其中所述致动器的半径大于或等于0.63 (r)。
7.如权利要求6所述的泵，其中所述致动器的半径小于或等于该空腔的半径(r)。
8.如权利要求1所述的泵，其中该第二和第三孔被布置与该端壁的中心相距约0.63 (r) ±0.2(r)的距离。
9.如权利要求1所述的泵，其中这些阀允许该流体沿大体上一个方向流过该空腔。
10.如权利要求1所述的泵，其中当这些空腔内的使用流体为一种气体时每个空腔的r / h比率在约10与约50之间的范围内。
11.如权利要求1所述的泵，其中当这些空腔内的使用流体为一种气体时，每个空腔的h2 / r比率在约I(T3米与约10_6米之间。
12.如权利要求1所述的泵,其中每个空腔的体积小于约10ml。
13.如权利要求1所述的泵，其中这些内板中的至少一者为一种压电材料以便引起所述致动器的振荡运动。
14.如权利要求1所述的泵，其中这些内板中的所述至少一者为一种磁致伸缩材料以便提供该振荡运动。
15.如权利要求1所述的泵，其中这些端壁中的一者具有一个截头圆锥形状，其中该空腔的高度(h)从在该侧壁处的一个第一高度到在该端壁的中心周围的一个较小的第二高度之间变化。
16.如权利要求1所述的泵，其中该第二和该第三孔各自大体上位于该每个端壁的中心处。
17.如权利要求1所述的泵，其中该振荡运动在这些空腔内产生该流体的径向压力振荡，引起流体流过所述第一孔、第二孔以及第三孔。
18.如权利要求17所述的泵，其中该径向压力振荡的最低共振频率大于约500Hz。
19.如权利要求17所述的泵，其中该振荡运动的频率约等于该径向压力振荡的最低共振频率。
20.如权利要求17所述的泵，其中该振荡运动的频率在该径向压力振荡的最低共振频率的20%内。
21.如权利要求17所述的泵，其中每个空腔中的振荡运动与该径向压力振荡模式-形状匹配。
22.如权利要求1所述的泵，其进一步包括一个隔离物，该隔离物被布置在所述致动器与该侧壁之间以降低所述致动器的振荡运动的阻尼。
23.如权利要求22所述的泵，其中所述隔离物为一种柔性膜。
24.如权利要求23所述的泵，其中该柔性膜由塑料形成。
25.如权利要求24所述的泵，其中该柔性膜的环宽在约0.5与1.0mm之间，并且该柔性膜的厚度小于约200微米。
26.如权利要求23所述的泵，其中该柔性膜由金属形成。
27.如权利要求26所述的泵，其中该柔性膜的环宽在约0.5与1.0mm之间，并且该柔性膜的厚度小于约20微米。
28.如权利要求1所述的泵，其中每个阀都包括至少两个金属板、一个金属间隔物以及至少一个聚合物层。
29.如权利要求28所述的泵，其中每个阀在被组装时具有总厚度约250微米和直径约7mm的尺寸。
30.一种泵,其包括: 一个泵体，该泵体具有由两个端壁闭合的一个大体上椭圆形的侧壁，以及彼此邻近并且由该侧壁支撑从而在所述泵体内形成用于容纳流体的两个空腔的一对内板，每个空腔具有高度(h)和半径(r)，其中该半径(r)与该高度(h)的比率大于约1.2 ； 一个由这些内板形成的 致动器，其中这些内板中的一者以可操作方式与另一个内板的一个中心部分相关联并且被适配成用于引起振荡运动，由此在这些空腔中的每一者内产生该流体的径向压力振荡，这些径向压力振荡包括响应于在使用时施加到所述致动器上的一个驱动信号的至少一个环状压力节点； 一个第一孔，该第一孔延伸穿过所述致动器以使该流体能够从一个空腔流动到另一个空腔； 一个第一阀，该第一阀被布置在所述第一孔中以控制穿过所述第一孔的流体的流动； 一个第二孔，该第二孔延伸穿过这些端壁中的第一者以使该流体能够流过邻近这些端壁中的该第一者的空腔； 一个第二阀，该第二阀被布置在所述第二孔中以控制穿过所述第二孔的流体的流动；以及 一个第三孔，该第三孔延伸穿过这些端壁中的第二者以使该流体能够流过邻近这些端壁中的该第二者的空腔； 由此流体在使用时流入一个空腔并且流出另一个空腔。
【文档编号】F04B43/04GK103814217SQ201280045505
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年8月22日 优先权日:2011年9月21日
【发明者】克里斯多佛·布赖恩·洛克, 艾丹·马库斯·陶特 申请人:凯希特许有限公司