[發明專利]一種壓電纖維驅動的液體泵及其控制方法

在審

• 申請號: 202210791969.X
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN114962205A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 黃子鍵;陳松;張杰;程文濤;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;F04B49/06;F04B15/02;F04B17/00;F04B53/10
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1.一種壓電纖維驅動的液體泵，其特征在于：從左至右依次連接有左體和右體；所述左體和右體之間設置有壓電振子；所述壓電振子中心相連有輸送管；所述輸送管與左體和右體之間均為間隙滑動配合，并配套設置有第二密封圈和第一密封圈；所述左體內部設置有入口通道，泵送液體從入口通道流入；所述右體內部設置有出口通道，泵送液體從出口通道流出；所述輸送管包括基體和中間通道；所述中間通道位于輸送管內部；所述入口通道、中間通道、出口通道從左至右依次連通；所述壓電振子由驅動用壓電纖維板和金屬基板同心粘接而成；所述驅動用壓電纖維板為環狀；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°；對稱的所述閥板間形成由入口通道向出口通道逐步擴大的擴張口，擴張口的夾角為θ1，且20°θ1 50°。

2.根據權利1所述的壓電纖維驅動的液體泵，其特征在于：所述壓電振子表面同心粘結有傳感用壓電纖維板；所述傳感用壓電纖維板為環狀，傳感用壓電纖維板用于感知壓電振子的振動狀態；工作過程中，當傳感模塊感應到傳感用壓電纖維板的輸出電壓突破設定的閾值，控制系統將通過驅動模塊改變壓電振子的驅動電壓和頻率來提高振動強度，進而獲得液體的泵送。

3.一種控制方法，其特征在于，基于所述權利要求1至2任一項所述壓電纖維驅動的液體泵，包括以下步驟：

第步，壓電振子施加電壓增加到最高值，壓電振子由左向右逐漸凸起并帶動輸送管向右運動，上下對稱的滑塊在慣性作用下相對于輸送管向左運動，進而帶動閥板沿徑向向內擺動，兩個閥板構成的擴張口夾角變為θ2，且θ2θ1，其流阻系數為；

第步，壓電振子施加電壓從最高值降低到最低值，壓電振子帶動輸送管快速向左運動，上下對稱的滑塊在慣性作用下相對于輸送管向右運動，進而帶動閥板沿徑向向外擺動，兩個閥板構成的擴張口夾角變為θ3，且θ3θ1，其流阻系數為；

第步，壓電振子施加交變的電壓信號，第步和第步交替轉變，在流阻差作用下，入口流道中液體由左向右連續泵送。