矩形压电振子式主动阀压电泵的研究

发布时间：2020-06-11 10:17

【摘要】： 压电泵是近年来发展起来的一种新型流体泵,它是基于逆压电效应原理工作的新型驱动器,与传统流体泵相比,压电泵具有自身的许多优点,它在微机电系统和微流量控制方面有着广阔的应用前景。为此世界各国和科研机构都在大力进行压电泵技术的研究,本文概述了国内外各种压电泵的工作原则和最新研究进展,阐述了压电泵的应用前景,指出了今后压电泵的发展趋势。 本文在充分分析现有类型压电泵的基础上,设计制作了矩形压电振子式主动阀压电泵样机,并进行相关的理论分析与试验研究。 本文具体研究内容如下: 1.从理论和试验两方面对两种支撑方式下的阀腔压电振子进行了分析研究,找出压电振子的变形规律,为主动阀和压电泵的设计提供理论依据。 2.利用矩形压电振子构建了两种结构形式的主动阀,对它们的静、动态特性进行了测试分析,分析了腔体内流体压力分布规律;根据两端夹持式主动阀的理论流量计算公式,剖析了流量的影响因素,优化了阀的结构。 3.基于两端夹持式主动阀设计制作了矩形压电振子式主动阀压电泵,通过试验研究了泵在工作时阀腔压电振子与泵腔压电振子之间的最佳相位差,测试了阀腔压电振子在不同电压、频率和驱动信号作用下压电泵的输出特性,确定使矩形压电振子式主动阀压电泵有效工作的控制方式。同时,对主动阀压电泵的双向泵送能力进行了比较分析。最后,对矩形压电振子式主动阀压电泵实测流量与理论流量之间的差别进行了分析。
【图文】：

[5]等，如图1-1所示为一个双金属悬臂梁致动的微机械薄膜泵的结构图，这种典型的往复运动式薄膜微机械泵可产生110kPa(11m2H O )的静水压力，流速可达到大约1ml/min[6]。薄膜泵的主要问题是输入和输出止回阀的泄漏，薄膜泵要得到满意的性能，这些止回阀的泄漏速率必须与泵的流速相比足够小，这一性能要求在薄膜泵的原理样机上已经达到，但如果长期使用，颗粒沉积和磨损都会降低阀的性能，造成泄漏。此外，薄膜泵的背压低，无法实现气体的驱动。1993年瑞典斯德哥尔摩Chaliners大学的Stemme E.和Stemme G等人[7]提出一种无阀微机械泵，图1-2所示为该泵的工作原理图

[7]提出一种无阀微机械泵，图1-2所示为该泵的工作原理图，在这种微泵中，薄膜式微泵的止回阀被扩散器/喷嘴单元代替，扩散器/喷嘴单元在两个方向上的流阻不同，可以产生单方向的净流量。这种无阀微机械泵产生的最大压力接近75kPa，最大流速为16ml/min。这种微泵有两个优点:一是既适用于液体，也适用于气体；二是泵腔内的最小缝隙相对较大(80-100um)，薄膜泵的颗粒问题在无阀泵中不会遇到，但这种无阀微泵在关闭时没有流动阻力，，所以当存在反向压力时
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH38

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本文编号：2707757