[發明專利]梭形壓電噴流推進器

在審

• 申請號: 201711075033.2
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107664114A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 何麗鵬;黃勇;張邦成;趙達;李威
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于噴流推進技術領域，涉及一種噴流推進器，具體地說，是一種梭形壓電噴流推進器。

背景技術

在噴水推進技術中，泵因其結構簡單，輸出力大而作為動力源被廣泛的運用，目前噴水推進裝置中采用的推進泵主要是軸流泵、混流泵和離心泵，此種動力泵存在功率密度低、抗干擾能力差、結構復雜等缺點，在當前微機電液系統等領域中難以應用。而20世紀70年代發展起來的壓電泵，作為微小型驅動裝置的代表，具有易于微型化、動態響應快、抗電磁干擾等特點，以壓電泵作為動力源實現裝置推進的研究值得深入研究。

壓電噴流推進器是利用逆壓電效應使壓電振子產生變形，讓泵腔的容積產生變化出現壓差，進而實現流體輸出的，再由反作用力產生推進力，實現裝置運動的微小型推進器。同傳統機械式推進泵相比，壓電噴流推進器具有結構簡單、無電場干擾、動態響應快等諸多優勢，在微量噴射、軍事探測、水下機器人等方面具有廣泛的應用前景。

中國實用新型專利《微型噴水推進泵》，授權公告號為CN200989293Y，授權公告日為2007年12月12日，公開的一種微型噴水推進泵，主要由泵體、泵腔、壓電振子組成，以壓電振子為驅動元件，壓電振子由其周邊的彈性元件支撐在泵體與封蓋之間構成的腔體內，泵體上設有入口流道和出口流道，入口流道對應的閥腔軸線與出口流道軸線處于同一平面且相互垂直，入口處采用橡膠截止閥作為入口閥，出口即是噴口，噴口處不設閥，與外界常通，由泵腔、閥腔和噴口組成的泵內腔體為不封閉腔體；中國實用新型專利《壓電噴水推進裝置》，授權公告號為CN202574604U，授權公告日為2012年05月07日，公開的一種壓電噴水推進裝置，其上蓋和泵體固定連接，壓電振子周邊用上彈性橡膠圈、下彈性橡膠圈支撐，并與上蓋形成泵腔，該上蓋與泵體間有密封圈，泵體上設有入水口一和入水口二，在壓電振子與兩個入水口間設有閥腔，在入水口一和入水口二處分別固定連接傘形橡膠閥一和傘形橡膠閥二，兩個入水口間開有噴流噴口，噴流噴口與外界直接相連。

上述幾種實現方式的壓電噴水推進裝置，其雖能在一定激勵電信號作用下，通過流體的吸入與噴出過程實現裝置的推進運動輸出，但該實現方式的壓電噴水推進裝置存在驅動密度低、結構利用率低等技術問題，限制了其在微驅動技術領域的應用與發展，難以實現市場化應用，開發小體積高效率的壓電噴流推進器是解決問題的關鍵。

針對于推進器動力源壓電泵的輸出性能，在結構上選擇多腔壓電泵是實現較高性能輸出的直接有效做法。當前，多腔壓電泵腔室間通常采用串聯或并聯的方式連接，在結構上類似于將多個單腔壓電泵堆疊組合在一起，雖然提升了輸出性能，但明顯存在著體積較大的現象，背離了推進裝置微小型化的設計初衷。設計一種具有腔間高關聯協同及壓電振子利用率的壓電噴流推進泵是實現裝置較高性能推進的有效做法。

發明內容

為了解決當前壓電噴水推進裝置存在驅動力小、功率密度低等技術問題，本發明公開了梭形壓電噴流推進器。

本發明所采用的技術方案是：所述梭形壓電噴流推進器，包括錐形頭、圓形壓電振子、密封圈、旋緊環、側腔體、單向閥、矩形雙晶片壓電振子、上下腔體、噴流體。

所述錐形頭內部設置有減阻流道、導線孔及螺紋結構；側腔體設置有流道以及吸水口，同時所述側腔體在端部設有螺紋結構，內部設置有內腔結構；所述上下腔體設置有流道，側面設置有吸水口，端部設置有螺紋結構，所述上下腔體內部設置有內腔結構；所述噴流體端部設有噴水口，在圓周面上設置有螺紋。

所述的矩形雙晶片壓電振子與側腔體內腔以及上下腔體內腔構成該壓電泵的四個呈圓周布置的吸水腔，各吸水腔分別布置有單向閥；側腔體及上下腔體裝配組成推進器驅動體后，驅動體一側與錐形頭通過螺紋機構和旋緊環旋緊連接，另一側與噴流體通過螺紋機構旋緊連接；所述呈圓周布置的矩形雙晶片壓電振子及放置在錐形頭與旋緊環之間的圓形壓電振子圍成壓電噴流推進器的噴流腔，吸水腔與噴流腔通過腔體流道相連。

所述的錐形頭、噴流體與側腔體及上下腔體裝配組成的驅動體通過螺紋旋緊密封連接，當推進泵整體完成裝配后，壓電推進器呈梭形結構；所述的矩形雙晶片壓電振子既作為吸水腔的側壁又作為噴流腔的圓周壁，圓形壓電振子作為噴流腔側壁配合周部矩形雙晶片壓電振子共同組成噴流腔的驅動部分。