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大振子压电泵设计理论与试验研究

发布时间:2020-08-04 13:33
【摘要】: 现有的压电泵大都以微小型为主,所采用的压电振子直径一般都在三十五毫米以下。虽然微小型压电泵凭借其流量和压力可以精确控制的优点得以较为广泛的应用,但亦有其局限性。在某些需要较大流量的场合,比如计算机水冷,溶液、药剂的配置等,微小型压电泵显然是不适合的。本文着重研究以直径为65mm的大振子所驱动的单腔体压电泵,设计并制作了一系列被动阀压电泵试验样机,并利用压电学和流体力学等理论对压电泵的一些主要相关参数进行了分析,同时对样机进行了试验得出了这些主要影响参数对大振子单腔体压电泵工作性能的影响规律并获得了相应各参数的最佳值。 具体研究内容如下: 1.根据薄板的振动理论,分析了电压驱动下压电陶瓷和金属板构成的两层复合圆形薄板的振动模式,给出了压电振子的几何方程、压电振子本构方程。 2.对压电振子变形位移进行试验测试,分析研究了压电振子中心点和中心线的变形位以及有无负载对压电振子变形位移的影响规律,并据此推导了压电振子变形体积计算的理论公式。 3.运用流体力学和相关的压电理论,探讨了影响大振子压电泵性能的一些影响因素,如腔高,孔径,孔距,压电振子陶瓷厚度等对压电泵性能的影响。 4.制作了一系列压电泵样机,并进行单因素对比试验(包括不同腔高,不同孔径,不同孔距,不同陶瓷厚度的振子,不同橡胶阀厚度等)得出了不同因素对大振子压电泵性能的影响规律并获得相应各参数的最佳值。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH38
【图文】:

结构图,无阀压电泵,流管,结构图


1.“Y”形流管无阀压电泵驱动器[46]图1.2 是南京航空航天大学机密驱动研究所在2008年研制的“Y”形流管无阀压电泵(VPPYT)。该泵亦属微小型压电泵,由一个压电片(图1.2 (a) 所示)和两个“Y”形流管(图1.2 (b) 所示)无阀结构构成。此泵是一种新型结构的压电泵,其目的在于减小压电泵工作时其内部的湍流与涡流且实现了内部流体速度和压力的流畅变化。此研究亦为其他类型压电泵的优化设计和制作提供了实用性的参考。此泵可用于医疗,健康卫生等领域,用来传输血液流体。2.非对称群峰无阀压电泵[47]图1.3是由北京联合大学夏齐霄和雷红,南京航天航空大学精密驱动研究所张建辉和成伟,中国科学院长春光学精密机械及物理研究所王守印所制作的非对称群峰无阀压电泵的结构。该压电泵亦属微小型泵,其利用泵底的空间,沿泵的出入口轴线方向开发出非对称群峰结构,从而在泵腔内部形成串联的渐扩/渐缩流道,替代了传统的安装在泵腔外的渐扩/渐缩流管。当泵工作时

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2.非对称群峰无阀压电泵[47]图1.3是由北京联合大学夏齐霄和雷红,南京航天航空大学精密驱动研究所张建辉和成伟,中国科学院长春光学精密机械及物理研究所王守印所制作的非对称群峰无阀压电泵的结构。该压电泵亦属微小型泵,其利用泵底的空间,沿泵的出入口轴线方向开发出非对称群峰结构,从而在泵腔内部形成串联的渐扩/渐缩流道,替代了传统的安装在泵腔外的渐扩/渐缩流管。当泵工作时,非对称群峰结构能驱使流体向单一方向流动。“非对称群峰”是为了产生大漩涡,多个倾斜面的累加能够产生(a) (b)图 1.2 “Y”形流管无阀压电泵结构图

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无阀压电泵压电泵没有运动阀体,因此它可以输送带有悬浮颗工程系的 Ling- Sheng Jiang 等研制一种固定阀亦称为无移动阀泵(no-moving-parts valve pump),它的单向流动。为有别于其它形式的无阀压电泵,本.6 是 T45/4x2 型异型管无阀压电泵结构图,图中黑色(直径最小处)是压电振子(直径为 5mn)、灰色区域是动方向。试验表明,它可以输送直径为 3 .1~20.3μ的密度高达 9000 粒/μl时仍然能够正常工作,不堵塞微球以 0 .6ml/min 的速度从泵中流过。此泵亦属微小

【引证文献】

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1 吴迪;液体混合用多入口压电泵的研究[D];吉林大学;2012年



本文编号:2780614

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