[发明专利]一种用于精密液体传输的压电螺杆泵

说明书

本发明公开了一种用于精密液体传输的压电螺杆泵，属于压电螺杆泵和流固耦合技术领域。包括螺杆泵和驱动机构。螺杆泵包括通过矩形螺纹间隙配合的螺杆和螺纹管，在螺纹管上设有进口和出口。驱动机构包括在同一平面内的一对压电振子，即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，位移放大件为菱形空心框架件，一对位移放大件依次连接，压电叠堆固定设于一个位移放大件内。驱动机构通过柔性铰链连接着环形铰链的外圆周；环形铰链固定套设在螺纹管上。给驱动机构通入正向的正弦信号，通过环形铰链使螺纹管相对于螺杆进行椭圆运动，使螺杆和螺纹管之间的间隙产生变化，实现液体的传输。

技术领域

本发明属于压电螺杆泵和流固耦合技术领域，具体涉及一种用于精密液体传输的压电螺杆泵。

背景技术

现有的压电螺杆泵的结构采用压电陶瓷片作为驱动器件，压电陶瓷片输出振幅小，导致压电螺杆泵的输出功率低；螺杆和螺纹管之间采用锥形螺纹啮合传动，且螺杆和螺纹管之间没有配合间隙。压电螺杆泵的输出流量完全由压电陶瓷片的输出振幅决定，不能通过螺杆和螺纹管的结构变化控制压电螺杆泵的输出流量，不能通过理论公式推导螺纹泵的输出流量，很难实现液体的精密传输控制。设计结构中没有固定装置，压电陶瓷工作时，螺杆和螺纹管都会产生振动，螺杆和螺纹管之间产生的间隙具有不确定性，导致压电螺杆泵的工作性能并不可靠，压电陶瓷片的工作效率不能得到有效利用。

传统的螺杆泵是通过电机带动螺杆进行工作的，大部分采用的是电磁电机，电磁电机的结构复杂、体积大，使螺杆泵不容易小型化。电磁电机断电后没有自锁能力，这使传统的螺杆泵无法保证液体传输的精密性。传统的电磁电机会产生电磁污染，在一些电磁干扰敏感的使用场合，传统的螺杆泵无法直接应用。大多数传统的螺杆泵都有固定的转向，只能单方向的泵输液体，无法实现双向泵输。

发明内容

为了实现通过结构的变化改变压电螺杆泵的输出流量，即压电螺杆泵输出流量的可控制，本发明提供一种用于精密液体传输的压电螺杆泵。

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；

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用环氧树脂胶水9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7两端的配合端面用环氧树脂胶水9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6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。

进一步限定的技术方案如下：