一种夹心式无阀压电泵制造技术

本实用新型专利技术公开了一种夹心式无阀压电泵，夹心式无阀压电泵包含压电振子和柔性矩形板，压电振子包括U形结构件，连接件、压电陶瓷片和配重块，U形结构件侧面的设置两个通孔，两个U形结构件对称设置在左右两端，压电陶瓷片分布在连接件的连接端部，柔性矩形板上下表面设置矩形凹槽，正面设置进流孔和出流孔；工作时，进流孔充满液体，施加电信号激励压电陶瓷片，使压电振子产生纵振和弯振模态，两个模态耦合成驻波运动，在压电振子框架上部底面与柔性矩形板上凹槽表面配合处形成可移动腔体，将液体从进流孔运输液体至出流孔。本实用新型专利技术结构简单，输出流量高，能够有效减少回流，输出压力大，可实现微型化。

【技术实现步骤摘要】
一种夹心式无阀压电泵
本技术涉及流体机械
，具体是指一种夹心式无阀压电泵。
技术介绍
与传统泵相比，压电泵以其精确控制微流量、结构简单、无噪声、低功率、没有电磁干扰也不产生电磁干扰等优点，在生物医疗，航空航天、微电子冷却等领域上得到了广泛应用。压电泵运输液体的动力来自于压电基体的逆压电效应产生的变形；从有无阀片角度，压电泵可以分为有阀压电泵和无阀压电泵，对于使用单向阀的有阀压电泵，存在着结构复杂不易小型化的问题，以及在高频率工况下，单向阀工作不能跟踪动作导致无法输送液体；无阀压电泵易于小型化，也不存在高频工况无法跟踪动作的问题；然而无阀压电泵一般存在着输出流量小、输出压力低，回流严重的问题。国内微机电系统的快速发展，对微型压电泵的设计提出了更高的要求，因此设计出一种输出压力高，易于小型化、减少回流的无阀压电泵具有非常重要的意义。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种夹心式无阀压电泵。为解决上述技术问题，本技术提供的技术方案为：一种夹心式无阀压电泵，所述无阀压电泵包括压电振子和柔性矩形板，所述柔性矩形板设置在压电振子内部，所述压电振子包括两个U形结构件、两个连接件、压电陶瓷片和两个配重块，所述U形结构件竖截面为U形且沿竖直对称，所述U形结构件开口相对且分别设置在柔性矩形板两侧，所述U形结构件上下水平段设有贯通的水平通孔，所述连接件竖截面为T形且沿水平对称设置在柔性矩形板上下两侧，所述连接件三个端部均设有螺纹盲孔，上侧连接件上端和下侧连接件下端均连接配重块，所述配重块为长方体且内部设有竖直通孔，所述连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处、连接件竖直端部和配重块连接处均设有压电陶瓷片。进一步的，所述压电陶瓷片为外方内圆形结构，其中连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处的八片为沿厚度方向极化的两分区压电陶瓷片，极化分界线为直径，形成两个极化方向相反的分区，连接件竖直端部和配重块连接处的四片为沿厚度方向极化的单分区压电陶瓷片，在一个面上极化方向相同。进一步的，所述柔性矩形板上部沿长度方向设有第一矩形凹槽，下部对称设有第二矩形凹槽，所述柔性矩形板前面板上设置有一个进流孔和一个出流孔，且分别通过L形内部流道与第一矩形凹槽底部连通。进一步的，所述连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处的压电陶瓷片两个设置为一组，共四组，进流孔内部流道的竖直段中心线与左侧两组压电陶瓷片截面的竖直方向的中心线共线，出流孔内部流道的竖直段中心线与右侧两组压电陶瓷片截面的竖直方向的中心线共线。进一步的，所述压电陶瓷片底部涂上一层用于密封作的环氧树脂胶，用于防止进流口、出流口的液体通过压电陶瓷片之间的缝隙流出。进一步的，所述压电振子上部梁的部分与第一矩形凹槽卡接配合，压电振子下部梁的部分与第二矩形凹槽卡接配合。进一步的，所述压电振子上部梁底面两侧端部与第一矩形凹槽两侧端部通过环氧树脂胶粘贴，起到固定和密封的作用。进一步的，所述U形结构件和连接件之间、连接件和配重块均通过螺栓贯通通孔固连螺纹盲孔。本技术与现有技术相比的优点在于：1、能够实现微流量泵出，易于控制，可用于精密计量领域；2、能够有效减少液体回流，提高输出压力；3、结构简单，易于小型化。附图说明图1是本技术中整体结构示意图；图2是本技术中整体结构剖视图示意图；图3是本技术中U形结构件和连接件三维结构示意图；图4是本技术中柔性矩形板三维结构示意图；图5是本技术中压电陶瓷片空间位置及极化方向示意图；图6是本技术中压电陶瓷片施加电信号示意图；图7是本技术中压电振子弯振模态示意图；图8是本技术中压电振子纵振模态示意图；图9是本技术中运输液体工作原理示意图。如图所示：1、压电振子，2、柔性矩形板，3、U形结构件，4、连接件，5、压电陶瓷片，6、配重块，7、进流孔，8、出流孔，9、第一矩形凹槽，10、第二矩形凹槽。具体实施方式本技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本技术的范围。夹心式无阀压电泵的工作方法，包括以下步骤：S1、工作状态下进流孔内部管道注满液体，给压电陶瓷片施加电信号，激发出压电振子上的两个模态；S2、在压电振子和第一矩形凹槽的配合下，产生可移动空腔，将液体运输至出流孔处；S3、当可移动空腔从进流孔运动至出流孔时，压电振子上部中间向内凸起的部分与第一矩形凹槽配合将进流孔与出流孔分隔开，有效减少了液体回流；S4、出流孔处腔体体积在密闭的状态下迅速减小，将液体挤压出去，该处作用能够提高输出液体压力；S5、随着可移动空腔的不断形成，液体不断地从进流孔处被运输至出流孔处；S6、根据输入电信号的大小可以改变压电振子表面的振幅大小，改变压电振子与第一矩形凹槽配合处空腔大小，进而调节流量的大小。具体的如图1所示，本技术公开了一种夹心式无阀压电泵，包括压电振子1和柔性矩形板2，所述压电振子1包括U形结构件3，压电连接件4、陶瓷片5和配重块6。如图2、图3、图4所示，所述柔性矩形板2嵌入压电振子1框架里面，第一矩形凹槽9与压电振子1框架上部卡接配合，并压紧柔性矩形板2；所述压电振子1上部梁底面两侧端部与第一矩形凹槽9两侧端部通过环氧树脂胶粘贴，起到固定和密封的作用，第二矩形凹槽10与下部卡接配合；所述进流孔7和出流孔8对称分布在柔性矩形板2两侧。所述U形结构件3对称分布在压电振子1两侧，所述连接件4上下对称分布在压电振子1两侧，四个螺栓穿过U形结构件3和两分区压电陶瓷片与连接件固连，另外两个螺栓穿过配重块6、单分区陶瓷片与连接件4固连。工作液体从进流孔7流入，经过流道进入第一矩形凹槽9，经过压电振子1工作状态下与柔性矩形板2配合产生的腔体，从出流孔8流出。如图5所示，为压电陶瓷片5空间位置示意图，在水平方向上为八片外方内圆两分区压电陶瓷片，两片设为一组，共四组；每组相邻两片陶瓷片分区极化方向相反的在同一侧。在竖直方向上为四片外方内圆单分区陶瓷片，两片设为一组；每组相邻两片极化方向相同的陶瓷片相接触。如图6、图7、图8所示，图7为所述压电振子1的弯振模态的两种状态，图8为所述压电振子1的纵振模态的两种状态；如图6所示，给所述六组压电陶瓷片5施加相同频率，相同电压的sin(ωt)信号、-sin(ωt)、cos(ωt)信号和-cos(ωt)，同时激发出压电振子1的弯振模态和纵振模态，这两个模态在压电振子1框架上部内侧耦合形成驻波，在与第一矩形凹槽9的配合下形成可移动腔体，将液体从进流孔7运输至出流孔8；通过改变施加电信号的大小，可以改变压电振子1的振幅，进而改变压电振子1与第一矩形凹槽9的配合形成的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹心式无阀压电泵，其特征在于：所述无阀压电泵包括压电振子(1)和柔性矩形板(2)，所述柔性矩形板(2)设置在压电振子(1)内部，所述压电振子(1)包括两个U形结构件(3)、两个连接件(4)、压电陶瓷片(5)和两个配重块(6)，所述U形结构件(3)竖截面为U形且沿竖直对称，所述U形结构件(3)开口相对且分别设置在柔性矩形板(2)两侧，所述U形结构件(3)上下水平段设有贯通的水平通孔，所述连接件(4)竖截面为T形且沿水平对称设置在柔性矩形板(2)上下两侧，所述连接件(4)三个端部均设有螺纹盲孔，上侧连接件(4)上端和下侧连接件(4)下端均连接配重块(6)，所述配重块(6)为长方体且内部设有竖直通孔，所述连接件(4)水平两端分别和U形结构件(3)两端连接处、连接件(4)竖直端部和配重块(6)连接处均设有压电陶瓷片(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种夹心式无阀压电泵，其特征在于：所述无阀压电泵包括压电振子(1)和柔性矩形板(2)，所述柔性矩形板(2)设置在压电振子(1)内部，所述压电振子(1)包括两个U形结构件(3)、两个连接件(4)、压电陶瓷片(5)和两个配重块(6)，所述U形结构件(3)竖截面为U形且沿竖直对称，所述U形结构件(3)开口相对且分别设置在柔性矩形板(2)两侧，所述U形结构件(3)上下水平段设有贯通的水平通孔，所述连接件(4)竖截面为T形且沿水平对称设置在柔性矩形板(2)上下两侧，所述连接件(4)三个端部均设有螺纹盲孔，上侧连接件(4)上端和下侧连接件(4)下端均连接配重块(6)，所述配重块(6)为长方体且内部设有竖直通孔，所述连接件(4)水平两端分别和U形结构件(3)两端连接处、连接件(4)竖直端部和配重块(6)连接处均设有压电陶瓷片(5)。


2.根据权利要求1所述的一种夹心式无阀压电泵，其特征在于：所述压电陶瓷片(5)为外方内圆形结构，其中连接件(4)水平两端分别和U形结构件(3)两端连接处的八片为沿厚度方向极化的两分区压电陶瓷片，极化分界线为直径，形成两个极化方向相反的分区，连接件(4)竖直端部和配重块(6)连接处的四片为沿厚度方向极化的单分区压电陶瓷片，在一个面上极化方向相同。


3.根据权利要求1所述的一种夹心式无阀压电泵，其特征在于：所述柔性矩形板(2)上部沿长度方...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹永康，王亮，金家楣，刘瑞，王方一，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32