[發(fā)明專利]一種基于諧振差分位移放大壓電泵

有效

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• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112081723B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 張鐵民;楊汶泊
• 申請（專利權）人: 華南農業(yè)大學
• 主分類號: F04B17/00
• 分類號: F04B17/00;F04B19/02;F04B13/00;F04B53/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，包括殼體(15)，殼體(15)兩端通過前端蓋(1)和后端蓋(13)密封，流體從前端蓋(1)一側流入，從后端蓋(13)一側流出；在殼體(15)和兩個端蓋圍成的空間內，第一壓電致動器(4)、活塞(5)、彈簧(6)和活塞缸(7)組成第一彈簧質量阻尼系統(tǒng)，在第一壓電致動器(4)驅動下，迫使第一彈簧質量阻尼系統(tǒng)產生諧振；第二壓電致動器(11)、換能器(9)、活塞缸(7)和活塞(5)組成第二彈簧質量阻尼系統(tǒng)，在第二壓電致動器(11)驅動下，迫使換能器(9)產生諧振，換能器(9)帶動嵌套其內的活塞缸(7)往復運動；第一壓電致動器(4)和第二壓電致動器(11)驅動電壓頻率一致，且驅動電壓相位差為零，使活塞(5)和活塞缸(7)振動頻率一致，產生諧振及差分位移放大；

前端蓋(1)末端通過第二墊片(3)、第一壓電致動器(4)壓緊活塞(5)，活塞(5)與殼體(15)通過彈簧(6)支撐，可通過第一墊片(2)調節(jié)彈簧(6)的預緊力；活塞缸(7)套在換能器(9)內部，活塞缸(7)與換能器(9)扣接或螺紋連接，換能器(9)與殼體(15)通過螺紋連接或者扣接；螺栓(14)與換能器(9)通過螺紋連接在一起，螺栓(14)把第三墊片(12)和第二壓電致動器(11)緊固在換能器(9)一端；活塞(5)與活塞缸(7)之間安裝有第一止回閥(8)，活塞缸(7)和換能器(9)之間安裝有第二止回閥(10)，并通過第一墊片(2)調節(jié)活塞(5)和活塞缸(7)組成泵腔的大小，后端蓋(13)將上述零部件封裝于殼體(15)內部。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，后端蓋(13)處設有螺栓(14)，螺栓(14)與換能器(9)通過螺紋連接在一起，螺栓(14)把第三墊片(12)和第二壓電致動器(11)緊固在換能器(9)一端。

3.根椐權利要求2所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，前端蓋(1)、活塞(5)、活塞缸、換能器、螺栓(14)和后端蓋(13)均設有中心孔，各個部件中心孔的軸線重合，形成一流道，流體從前端蓋(1)一側流入，從后端蓋(13)一側流出，進出口及流道在一條軸線上；所述活塞(5)與活塞缸(7)之間安裝有第一止回閥(8)，活塞缸(7)和換能器(9)之間安裝有第二止回閥(10)。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，所述活塞缸(7)截面為U形，一端開口，U形底部加工有中心孔，且U形底部兩端向外突出。

5.根據(jù)權利要求3所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，第一止回閥(8)和第二止回閥(10)結構相同，頂端為球體面，由三個120度均布的設有柔性鉸鏈的彈性薄片支撐，底部為一個短圓柱，短圓柱內部開設錐形孔，其中彈性薄片與底部短圓柱固定連接。

6.根據(jù)權利要求3所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，所述換能器(9)整體為圓筒形狀，圓筒上開設有若干條螺旋槽，換能器(9)內部設有若干個階梯孔，第二止回閥(10)安裝在其中一個階梯孔內。

7.根據(jù)權利要求3或5所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，施加到第一壓電致動器(4)和第二壓電致動器(11)上的驅動電壓頻率與第一彈簧質量阻尼系統(tǒng)、第二彈簧質量阻尼系統(tǒng)的固有頻率相同或相近，第一止回閥(8)和第二止回閥(10)的固有頻率高于兩個彈簧質量阻尼系統(tǒng)的固有頻率。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，前端蓋(1)末端通過第二墊片(3)、第一壓電致動器(4)壓緊活塞(5)，活塞(5)與殼體(15)通過彈簧(6)支撐。

9.根據(jù)權利要求8所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，在前端蓋(1)和殼體(15)之間設有第一墊片(2)。

10.根據(jù)權利要求1所述的基于諧振差分位移放大壓電泵，其特征在于，活塞缸(7)通過扣接或螺紋連接嵌套在換能器(9)內部，換能器(9)與殼體(15)通過螺紋連接或者扣接；

第一壓電致動器(4)和第二壓電致動器(11)中間為通孔，采用單片壓電陶瓷，或者普通壓電疊堆，或者拔型壓電疊堆，工作時的振動模式為縱向振動。