[發明專利]一種基于錐形螺旋流管無閥壓電泵的陀螺

有效

• 申請號: 201110167553.2
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102252666A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 張建輝;王景山
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;F04B43/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種陀螺，尤其涉及一種基于無閥壓電泵的陀螺。

背景技術

陀螺的原意為高速旋轉的剛體，而現在一般將能夠測量相對慣性空間的角速度和角位移的裝置稱為陀螺。由于陀螺具有自主導航能力的特性，所以自問世以來，就引起人們極大關注，一直是各國重點發展的技術之一。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件，即可作為信號傳感器。根據需要，陀螺儀能提供準確的方位、水平等信號，以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行，而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的導航中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制。作為穩定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風浪中的搖擺，能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射等提供準確的方位基準。由此可見，陀螺技術的應用范圍是相當廣泛的，它在現代化的國防建設和國民經濟建設中均占重要的地位。

雖然陀螺的誕生至今已有100多年的歷史，但目前由于受到成本、技術等因素的限制，陀螺儀大多應用于艦艇、導彈、飛機等大型高性能的導航與制導系統，用在民用運載工具方面的應用卻很少，因此，發明制作一種技術簡單、成本低廉、可以大量應用在民用運載工具上的陀螺儀是十分必要的。

發明內容

技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種加工制作簡單，成本低廉，并具有較好精度的一種基于錐形螺旋流管無閥壓電泵的陀螺。克服了現有的陀螺技術復雜、成本高、不能大量應用在民用運載工具上的缺點。

技術方案

為了解決上述的技術問題，本發明的基于錐形螺旋流管無閥壓電泵的陀螺包括由上蓋和下蓋密封組成的泵體，泵體內設有容納有壓電振子的泵腔，上蓋上固定設置有錐形臺，錐形臺底端固設在上蓋上；所述的錐形臺的側面設有圍繞在其軸線的錐形螺旋流管槽，錐形臺外套設一錐形罩，錐形罩頂端開口并與錐形臺之間有一間隙，錐形臺中設有連通所述間隙和上蓋上通孔的第一直流管，所述的通孔與泵腔連通；所述的錐形罩與錐形臺之間為過盈配合，錐形罩將錐形螺旋流管槽的開口密封形成錐形螺旋流管；錐形臺還設有與第一直流管連通的第二直流管；錐形螺旋流管槽一端與間隙連通，另一端通過上蓋上的連通孔與泵腔連通；錐形臺頂端固定有一壓電薄膜傳感器，所述的壓電薄膜傳感器固定安裝在間隙和第一直流管之間，將第一直流管與間隙隔開而不連通，從而形成壓電泵的兩個流道，并且向錐形罩外引出導線；錐形罩頂端開口處固定有與間隙連通的第一導管，第二直流管與第二導管相連通，第一導管和第二導管為本發明的陀螺的兩個流體進出口，第一導管與第二導管相互平行設置，并且可根據需要進行彎折，使其開口端與錐形臺的軸線相平行或者相垂直。本發明中，上蓋、下蓋、泵腔、壓電振子、刻有錐形流槽的錐形臺、錐形罩以及壓電薄膜傳感器構成一個具有測量壓差功能的錐形流管無閥壓電泵，即陀螺。其中，泵的工作原理是：把壓電陶瓷片和金屬片作為兩極，向壓電振子施加交流電壓，壓電振子在逆壓電效應下產生軸向振動，引起泵腔容積變化，驅動流體在沿錐形螺旋管道、直流管往返流動；流體在沿錐形螺旋管道往返流動的時候，由于受到地球自轉、泵體受擾動而產生角速度的影響以及流體自身沿錐形螺旋流管運動時，都會產生科氏力，對沿逆時針和順時針方向旋轉的流體產生不同作用，從而使流體在通過螺旋流槽的往返方向上流動受到的阻力不同，使得整個周期內會有凈流量從泵腔流入和流出，當壓電振子連續振動時，流體在宏觀上就會表現為單向流動，實現泵的功能。

所述的螺旋流管槽通過一過渡槽與上蓋上的連通孔相連通，使該螺旋流管槽與泵腔之間平滑連通。

一般地，第一直流管與泵體上蓋相垂直，第二直流管又與第一直流管相互垂直；第二直流管的軸線應當位于錐形螺旋流管槽相鄰的兩段流槽之間，而從錐形臺內部延伸至外部。

上蓋上設有定位螺孔和圓形凹坑，錐形臺的底面上設有與所述的定位螺孔位置相對應的螺紋孔，定位螺孔與螺紋孔相配合將圓固定在圓形凹坑內。

錐形罩上與第二直流管開口相對應的位置有一圓形開孔，該圓形開孔使得第二直流管從錐形臺內部延伸至外部。

第一導管通過錐形罩上的圓形通孔與間隙連通，錐形罩上設有一微孔，壓電薄膜傳感器延伸出的導線從該微孔中穿出。

為降低加工難度，所述的錐形螺旋流管槽截面呈矩形。