[发明专利]一种夹心式无阀压电泵及其工作方法

说明书

本发明公开了一种夹心式无阀压电泵及其工作方法，夹心式无阀压电泵包含压电振子和柔性矩形板，压电振子包括U形结构件，连接件、压电陶瓷片和配重块，U形结构件侧面的设置两个通孔，两个U形结构件对称设置在左右两端，压电陶瓷片分布在连接件的连接端部，柔性矩形板上下表面设置矩形凹槽，正面设置进流孔和出流孔；工作时，进流孔充满液体，施加电信号激励压电陶瓷片，使压电振子产生纵振和弯振模态，两个模态耦合成驻波运动，在压电振子框架上部底面与柔性矩形板上凹槽表面配合处形成可移动腔体，将液体从进流孔运输液体至出流孔。本发明结构简单，输出流量高，能够有效减少回流，输出压力大，可实现微型化。

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，具体是指一种夹心式无阀压电泵及其工作方法。

背景技术

与传统泵相比，压电泵以其精确控制微流量、结构简单、无噪声、低功率、没有电磁干扰也不产生电磁干扰等优点，在生物医疗，航空航天、微电子冷却等领域上得到了广泛应用。

压电泵运输液体的动力来自于压电基体的逆压电效应产生的变形；从有无阀片角度，压电泵可以分为有阀压电泵和无阀压电泵，对于使用单向阀的有阀压电泵，存在着结构复杂不易小型化的问题，以及在高频率工况下，单向阀工作不能跟踪动作导致无法输送液体；无阀压电泵易于小型化，也不存在高频工况无法跟踪动作的问题；然而无阀压电泵一般存在着输出流量小、输出压力低，回流严重的问题。

国内微机电系统的快速发展，对微型压电泵的设计提出了更高的要求，因此设计出一种输出压力高，易于小型化、减少回流的无阀压电泵具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种夹心式无阀压电泵及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种夹心式无阀压电泵，所述无阀压电泵包括压电振子和柔性矩形板，所述柔性矩形板设置在压电振子内部，所述压电振子包括两个U形结构件、两个连接件、压电陶瓷片和两个配重块，所述U形结构件竖截面为U形且沿竖直对称，所述U形结构件开口相对且分别设置在柔性矩形板两侧，所述U形结构件上下水平段设有贯通的水平通孔，所述连接件竖截面为T形且沿水平对称设置在柔性矩形板上下两侧，所述连接件三个端部均设有螺纹盲孔，上侧连接件上端和下侧连接件下端均连接配重块，所述配重块为长方体且内部设有竖直通孔，所述连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处、连接件竖直端部和配重块连接处均设有压电陶瓷片。

进一步的，所述压电陶瓷片为外方内圆形结构，其中连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处的八片为沿厚度方向极化的两分区压电陶瓷片，极化分界线为直径，形成两个极化方向相反的分区，连接件竖直端部和配重块连接处的四片为沿厚度方向极化的单分区压电陶瓷片，在一个面上极化方向相同。

进一步的，所述柔性矩形板上部沿长度方向设有第一矩形凹槽，下部对称设有第二矩形凹槽，所述柔性矩形板前面板上设置有一个进流孔和一个出流孔，且分别通过L形内部流道与第一凹槽底部连通。

进一步的，所述连接件水平两端分别和U形结构件两端连接处的压电陶瓷片两个设置为一组，共四组，进流孔内部流道的竖直段中心线与左侧两组压电陶瓷片截面的竖直方向的中心线共线，出流孔内部流道的竖直段中心线与右侧两组压电陶瓷片截面的竖直方向的中心线共线。

进一步的，所述压电陶瓷片底部涂上一层用于密封作的环氧树脂胶，用于防止进流口、出流口的液体通过压电陶瓷片之间的缝隙流出。

进一步的，所述压电振子上部梁的部分与第一矩形凹槽卡接配合，压电振子下部梁的部分与第二矩形凹槽卡接配合。

进一步的，所述压电振子上部梁底面两侧端部与第一矩形凹槽两侧端部通过环氧树脂胶粘贴，起到固定和密封的作用。

进一步的，所述U形结构件和连接件之间、连接件和配重块均通过螺栓贯通通孔固连螺纹盲孔。