[发明专利]一种用于精密液体传输的压电螺杆泵

权利要求书

1.一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，包括螺杆泵和驱动机构，所述螺杆泵包括配合传动的螺杆（6）和螺纹管（7），其特征在于：

所述驱动机构包括在同一平面内的一对压电振子，一对压电振子为水平压电振子和垂直压电振子；水平压电振子和垂直压电振子结构相同，压电振子包括一对位移放大件和压电叠堆，所述位移放大件为菱形空心框架件，一对位移放大件依次连接；所述压电叠堆固定设于一个位移放大件内；所述水平压电振子和垂直压电振子分别通过柔性铰链连接着环形铰链（8）的外圆周；环形铰链（8）固定套设在螺纹管（7）上；

所述螺杆（6）和螺纹管（7）之间为矩形螺纹的间隙配合，螺杆（6）和螺纹管（7）两端的配合端面密封；

所述螺纹管（7）的轴向一端管壁上开设有进口（71），螺纹管（7）的轴向另一端管壁上开设有出口（72），所述进口（71）的内端口和出口（72）的内端口分别连通着螺纹管（7）的内管壁；螺杆（6）和螺纹管（7）配合的轴向两端面密封，使螺杆（6）和螺纹管（7）的螺纹配合间隙、进口（71）和出口（72）构成密封的间隙流道（10）；

所述螺杆（6）的材料为光敏树脂；所述螺纹管（7）的材料为硅胶；

在纵振模态下，水平压电振子和垂直压电振子在相同电压、相同频率f、相位差90°的正弦信号作用下，二者的振动合成为环形铰链（8）带动螺纹管（7）在平面内的椭圆运动和螺纹管（7）相对螺杆（6）的椭圆运动，完成液体的传输；在纵振模态下，水平压电振子和垂直压电振子在相同电压、相同频率f、相位差–90°的正弦信号作用下，二者的振动合成为环形铰链（8）带动螺纹管（7）在平面内的反向椭圆运动和螺纹管（7）相对螺杆（6）的反向椭圆运动，完成液体的反向传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述水平压电振子包括第一水平放大件（21）、第二水平放大件（22）和水平压电叠堆（31）；所述垂直压电振子包括第一垂直放大件（23）、第二垂直放大件（24）和垂直压电叠堆（32）；所述第一水平放大件（21）、第二水平放大件（22）、第一垂直放大件（23）和第二垂直放大件（24）结构相同，均为菱形空心框架件。

3.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述菱形空心框架件中的一条对角线为长对角线，另一条对角线为短对角线；两个菱形空心框架件在短对角线方向上依次连接，且一个菱形空心框架件的短对角线方向外部通过柔性铰链固定连接着环形铰链（8），所述压电叠堆固定在另一个菱形空心框架件的长对角线方向上。

4.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述菱形空心框架件的材料为锰钢，菱形空心框架件的长对角线方向的刚度为压电叠堆刚度的十分之一。

5.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述环形铰链（8）的材料为锰钢，环形铰链（8）的外圆周上两个柔性铰链之间的夹角为90°；所述柔性铰链为倒圆角直梁型柔性铰链结构，柔性铰链具有较小的弯曲刚度，使水平压电振子和垂直压电振子在纵振模式下更容易带动环形铰链形成椭圆运动。

6.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述螺纹管（7）材料硅胶的邵氏硬度为40HA。

7.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述螺杆（6）的两端设有长槽，螺栓放置在长槽中分别通过支撑杆（4）和垫片（5）固定在底座（1）上。

8.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述螺杆（6）和螺纹管（7）两端的配合端面用环氧树脂胶水（9）密封；所述环形铰链（8）套设在螺纹管（7）上，用环氧树脂胶水（9）固定。

9.根据权利要求1所述的一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，其特征在于：所述螺纹管公称直径D为10mm-30mm之间，螺纹管和螺杆的矩形螺纹宽d为0.5mm-2mm之间，配合间隙s为0.1-1mm之间，螺杆泵的理论输出流量Q≈π×D×s×d×f×60（ml/min），f为调节驱动信号频率。