[发明专利]多源驱动可控式合成射流泵系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种多源驱动可控式合成射流泵系统，其包括泵体、第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、活塞、活塞套、压缩腔、射流腔、进流口、射流孔、出流口、流量传感器和控制器；第一压电振子驱动活塞移动，实现压缩腔容积大小的调整；第二压电振子和第三压电振子在外界交变电压的驱动下协同振动，且二者各自形成的压缩腔容积变化量相互叠加，进而实现较大的压缩腔容积变化量，并且驱动气体在射流孔处形成高速射流，实现气体由进流口流入再由出流口流出；本发明采用多个压电振子协同驱动与控制的方案，能增大射流泵的气体驱动性能，且无单向控制阀，具有结构紧凑和系统驱动控制可靠性高的特点。

技术领域

本发明属于流体输送设备技术领域，特别涉及一种多源驱动可控式合成射流泵系统及其控制方法。

背景技术

合成射流激励器是一种流场主动控制装置，其利用非连续射流进行流体流动控制。利用合成射流原理研制的合成射流泵无需单向阀结构，近些年得到广泛研究。根据驱动单元的不同，合成射流泵能分为压电驱动式、电磁驱动式、热驱动式和形状记忆合金驱动式等。其中压电驱动式合成射流泵的结构简单且驱动控制方便，已研制出了不同类型的压电合成射流泵，如双振子单腔式、单振子单腔式和单振子双腔式等。由于单个压电振子的形变能力有限，使上述压电合成射流泵很难获得较大的泵腔容积变化量，射流孔处的气体射流速度、强度很难进一步提高。同时，压电合成射流泵的流体驱动性能易受外界负载等因素干扰，存在工作性能稳定性差等问题。

为了提升压电合成射流泵的流体驱动性能，使其适应于大流量的应用场合，研究人员尝试通过增大驱动电压来提高压电致动器的输出位移，进而获得较大的泵腔容积变化量，但过高的驱动电压往往会降低压电致动器的工作寿命。

因此，在现有技术中，压电合成射流泵的气体驱动能力较低而限制其应用的情况，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题本发明提供一种多源驱动可控式合成射流泵系统，其能有效解决上述现有技术存在的问题，使压电合成射流泵能够获得较大的泵腔容积变化量，能增大射流泵的气体驱动性能，且无单向控制阀，提高压电合成射流泵的自适应能力。

本发明的技术方案是提供一种多源驱动可控式合成射流泵系统，其包括泵体、第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、活塞和控制器；

泵体包括上泵体、中间泵体和下泵体；所述上泵体、中间泵体和下泵体顺次安装，且所述上泵体、中间泵体和下泵体的外侧面相平齐；所述第一压电振子与所述上泵体相抵接；所述中间泵体套设在活塞套的外部；所述下泵体与所述活塞套的端面相抵接，所述第一压电振子固定安装在所述泵体内，且与所述活塞的第一端相抵接，所述活塞套固定安装在所述泵体内；

所述活塞的第二端能滑动地安装在所述活塞套内，且所述活塞的第二端与所述第二压电振子相抵接；所述活塞与所述活塞套采用动密封配合安装；所述第三压电振子设置在所述第二压电振子远离所述活塞的第二端的方向上，且与所述活塞套相抵接；所述第二压电振子和所述第三压电振子相对设置且二者之间具有间隙，所述活塞套、所述活塞、所述第二压电振子和所述第三压电振子围成的空腔为压缩腔；所述第三压电振子与所述泵体之间的空腔为射流腔，且所述第三压电振子设置有射流孔；所述第一压电振子、第二压电振子和第三压电振子均分别包括基板和压电陶瓷片；所述第一压电振子的压电陶瓷片向上布置；所述第二压电振子的压电陶瓷片向上布置；所述第三压电振子的压电陶瓷片向下布置；所述射流腔通过设置进流口和出流口，实现所述射流腔与外部相通；所述流量传感器安装在所述出流口处；

所述第一压电振子的基板为弹性镂空基板，在弹性镂空基板上安装压电陶瓷片；所述第二压电振子的基板为弹性圆形基板，在弹性圆形基板上安装压电陶瓷片；所述第三压电振子包括圆形第三基板和安装在圆形第三基板上的第三压电陶瓷片，所述射流孔与所述压缩腔相连通；以及所述控制器分别与第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子和流量传感器相连，实现所述控制器根据流量传感器传输的信号向所述第一压电振子、第二压电振子和第三压电振子输出控制信号；