[發明專利]一種壓電疊堆驅動的液體泵及其控制方法

在審

• 申請號: 202210791920.4
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN114962204A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 程文濤;陳松;張杰;黃子健;董文文;羅罕平
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F04B19/00
• 分類號: F04B19/00;F04B17/00;F04B49/06;F04B15/02;F04B23/04;F04B53/10
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1.一種壓電疊堆驅動的液體泵，其特征在于：包括殼體、第一驅動單元和第二驅動單元；所述殼體內部從左至右依次設置有第一驅動單元和第二驅動單元；所述殼體內部設置有入口流道、腔體以及出口通道，泵送液體從入口流道流入、泵送液體從出口流道流出；所述第一驅動單元內部設置有第一中間流道；所述第二驅動單元內部設置有第二中間流道；所述入口流道、第一中間流道、腔體、第二中間流道、出口流道從左至右依次連通；所述第一驅動單元和第二驅動單元結構一致；所述第一驅動單元和第二驅動單元均包含壓電疊堆、輸送管和壓縮彈簧；所述輸送管與殼體為間隙滑動配合，并配套設置有第二密封圈和第一密封圈；所述輸送管設置有連接塊和基體；所述連接塊位于輸送管的徑向外圍；所述第一中間流道和所述第二中間流道位于所述輸送管的內部；所述壓電疊堆左右兩端分別連接有連接塊和殼體；所述壓電疊堆為圓環管狀；所述連接塊左部連接有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧用于輸送管的復位；所述輸送管內部上下對稱設置有兩組慣性裝置，所述慣性裝置由依次相連的第一柔性鉸鏈、閥板、第二柔性鉸鏈、連桿、第三柔性鉸鏈、滑塊組成；所述第一柔性鉸鏈連接閥板和基體；所述輸送管內部設置有滑道；所述滑塊固定在滑道內且與輸送管滑動配合；所述滑塊為高密度金屬材料加工而成；所述滑塊的質量為，第一柔性鉸鏈、閥板、第二柔性鉸鏈、連桿、第三柔性鉸鏈質量之和為，且；所述滑塊右部與基體間連接有拉伸彈簧，所述拉伸彈簧的拉力用于滑塊的復位；所述滑塊為初始位置時，第三柔性鉸鏈位于第二柔性鉸鏈的左部，所述閥板與連桿之間的夾角為β，且30°β45°；對稱的兩個閥板之間形成由左向右逐步擴大的擴張口，擴張口的夾角為θ1，且20°θ1 50°；對稱的兩個閥板距離最短處形成閥口，閥口不完全關閉。

2.一種控制方法，其特征在于，基于所述權利要求1所述壓電疊堆驅動的液體泵，包括以下步驟：

第步，第一驅動單元中壓電疊堆施加正電壓、第二驅動單元中壓電疊堆施加負電壓，第一驅動單元中壓電疊伸長并帶動輸送管向左運動、第二驅動單元中壓電疊堆縮短并帶動輸送管向右運動，在慣性作用下，第一驅動單元中滑塊帶動閥板沿徑向向外擺動、閥口變大，第二驅動單元中滑塊帶動閥板沿徑向向內擺動、閥口變小，同時腔體體積增大、壓力變小，腔體吸入流體，在不同流阻作用下，腔體吸入流體中從入口流道流入的體積大于出口流道；

第步，第一驅動單元中壓電疊堆施加負電壓、第二驅動單元中壓電疊堆施加正電壓，第一驅動單元中壓電疊堆縮短并帶動輸送管向右運動、第二驅動單元中壓電疊堆伸長并帶動輸送管向左運動，在慣性作用下，第一驅動單元中滑塊帶動閥板沿徑向向內擺動、閥口變小，第二驅動單元中滑塊帶動閥板沿徑向向外擺動、閥口變大，同時腔體體積變小、壓力變大，腔體排出流體，在不同流阻作用下，腔體排出流體中出口流道獲得的流體體積大于入口流道；

第步，第一驅動單元和第二驅動單元中的壓電疊堆均施加交變電壓信號，第步和第步交替轉變，進而實現入口流道中的液體持續向出口流道泵送。