【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及流體機(jī)械，具體涉及一種仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、壓電泵是一種利用壓電振子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合流阻差結(jié)構(gòu)的新型流體傳輸裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作噪聲小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于微流控、化學(xué)分析、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。根據(jù)“閥門”類型，可以將壓電泵分為有閥壓電泵和無閥壓電泵。有閥壓電泵存在可移動(dòng)閥體，通過閥門的開啟與閉合實(shí)現(xiàn)液體的單向流動(dòng)。有閥壓電泵通常流量較大、無回流現(xiàn)象，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率較高時(shí)，壓電泵會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，泵流量會(huì)快速下降至零，出現(xiàn)“泵閥滯后性”。
2、無閥壓電泵內(nèi)部不存在實(shí)體閥結(jié)構(gòu)，可有效避免“泵閥滯后性”，且無閥壓電泵結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、易微型化。根據(jù)流阻結(jié)構(gòu)的不同，可以將無閥壓電泵分為錐形流管無閥壓電泵、y形流管無閥壓電泵、圓弧形流管無閥壓電泵等。但無閥壓電泵存在泵流量低、輸出壓力低以及回流現(xiàn)象，限制了其第一步推廣。
3、仿生學(xué)是最近剛興起的一門學(xué)科，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。仿生學(xué)在無閥壓電泵領(lǐng)域的應(yīng)用已有所涉及，如模仿魚類游動(dòng)專利技術(shù)的仿魚尾無閥壓電泵、模仿魚鱗的仿魚鱗結(jié)構(gòu)無閥壓電泵。但是，目前仿生學(xué)在無閥壓電泵領(lǐng)域的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無閥滿足科技發(fā)展的需求，因此對(duì)仿生學(xué)在無閥壓電泵領(lǐng)域應(yīng)用的研究具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本專利技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)中無閥壓電泵存在泵流量低、輸出壓力低以及回流現(xiàn)象的技術(shù)問題；本專利技術(shù)提供的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵及其控
2、本專利技術(shù)的專利技術(shù)構(gòu)思為通過在進(jìn)、出口流道中間放置一排仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)來形成正、反向流阻差，形成單向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)泵的功能；crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)是指一種名叫青鎖龍的植物葉片結(jié)構(gòu)，仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)兩側(cè)存在凹角，會(huì)形成非均質(zhì)液體彎月面，當(dāng)非均質(zhì)液體彎月面的前邊緣到達(dá)相鄰的crassula?muscosa葉片時(shí)，液體會(huì)在毛細(xì)管力的作用下快速穿過該crassula?muscosa葉片(此時(shí)液體的平均傳輸速度是平時(shí)的20倍)，而在其他方向上液體的流動(dòng)將會(huì)受阻，可促進(jìn)液體的正向流動(dòng)，阻礙液體的方向流動(dòng)，進(jìn)而抑制液體的回流現(xiàn)象，增加無閥壓電泵的流量。
3、本專利技術(shù)提供一種仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，包括泵座，所述泵座上方設(shè)置有泵蓋，泵蓋與泵座之間設(shè)置有墊片；所述墊片與泵蓋之間設(shè)置有壓電振子；所述泵座內(nèi)設(shè)置有仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。泵蓋與泵座可通過3d打印制作而成。墊片放置于泵座上方，用于密封流道；壓電振子放置于墊片上方；所述泵蓋安裝在壓電振子上方，且沉孔面與壓電振子接觸。
4、進(jìn)一步地，所述泵座兩端分別連接有進(jìn)水管與出水管；所述進(jìn)水管與出水管分別與泵座內(nèi)開設(shè)的進(jìn)水口流道與出水口流道連通；所述泵座內(nèi)開設(shè)有泵腔，泵腔兩側(cè)分別與進(jìn)水口流道和出水口流道連通；所述進(jìn)水口流道與出水口流道設(shè)置有仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。
5、進(jìn)一步地，所述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)側(cè)面、結(jié)構(gòu)安裝面與結(jié)構(gòu)底面；所述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)安裝面固定在進(jìn)水口流道以及出水口流道中間。
6、進(jìn)一步地，所述結(jié)構(gòu)側(cè)面與進(jìn)水口流道和出水口流道的底面夾角為θ1；結(jié)構(gòu)底面與進(jìn)水口流道和出水口流道的底面夾角為θ2；所述進(jìn)水口流道和出水管流道各設(shè)置有4個(gè)仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)，且安裝方向保持一致；每個(gè)仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)之間的間距為d。
7、進(jìn)一步地，所述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)的高度小于進(jìn)水口流道和出水管流道的深度。
8、進(jìn)一步地，所述墊片上開設(shè)有墊片通孔與墊片螺孔；泵蓋上開設(shè)有泵蓋螺孔與泵蓋通孔；所述泵座上設(shè)置有泵座螺孔；泵蓋、墊片與泵座之間通過螺絲與螺母連接；螺絲穿過泵蓋螺孔、墊片螺孔與泵座螺孔。泵體上泵腔的中心、墊片上墊片通孔的中心、壓電振子的中心、墊圈的中心、泵蓋上沉孔和泵蓋通孔的中心在同一位置；所述螺絲穿過泵座螺栓孔、墊片螺絲孔、泵蓋螺絲孔與螺母裝配，起到夾緊作用；所述金屬環(huán)位于泵蓋和螺絲之間，起到保護(hù)泵蓋的作用。
9、進(jìn)一步地，所述泵蓋上設(shè)置有泵蓋沉孔，所述泵蓋沉孔內(nèi)設(shè)置有壓電振子。泵蓋安裝在壓電振子上方，且沉孔面與壓電振子接觸；所述墊圈位于壓電振子和泵蓋之間，起到密封作用。
10、進(jìn)一步地，所述壓電振子包括壓電陶瓷、基片；所述壓電陶瓷的直徑小于基片的直徑；所述壓電振子用于在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的激勵(lì)下產(chǎn)生形變，引起泵腔容積的變化，使液體產(chǎn)生單向流動(dòng)。所述壓電陶瓷與基片之間可通過ab膠粘接、固定。
11、本專利技術(shù)還提供一種基于上述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵的控制方法，包括如下步驟：
12、s1：驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增加，壓電振子由平衡位置逐漸向上彎曲運(yùn)動(dòng)至極限位置，此時(shí)泵腔容積也在逐漸增大，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，液體分別從進(jìn)水口流道和出水口流道流入泵腔；
13、s2：驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小，壓電振子逐漸由上極限位置向平衡位置運(yùn)動(dòng)，泵腔容積逐漸減小，內(nèi)部壓強(qiáng)逐漸增大，液體分別從進(jìn)水口流道和出水口流道流出泵腔；
14、s3：驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增加，壓電振子由平衡位置逐漸向下彎曲運(yùn)動(dòng)至極限位置，泵腔容積繼續(xù)減小，內(nèi)部壓強(qiáng)繼續(xù)增加，液體繼續(xù)分別從進(jìn)水口流道和出水口流道流出泵腔；
15、s4：驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小，壓電振子由下極限位置向平衡位置運(yùn)動(dòng)，泵腔容積逐漸減小，內(nèi)部壓強(qiáng)逐漸增大，液體分別從進(jìn)水口流道和出水口流道流入泵腔。
16、在上述技術(shù)方案中，本專利技術(shù)提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：
17、1.專利技術(shù)提出仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)的無閥壓電泵，通過在進(jìn)、出口流道中間放置一排仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)來形成正、反向流阻差，形成單向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)泵的功能。
18、2.本專利技術(shù)所提出的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵其流道中的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)可依靠?jī)蓚?cè)凹角處會(huì)形成非均質(zhì)液體彎月面，并以此來促進(jìn)液體從進(jìn)水口流道流入泵腔，阻礙液體從出水口流道流入泵腔，阻礙液體從進(jìn)水口流道流出泵腔，促進(jìn)液體從出水口流道流出泵腔；據(jù)此，可有效的抑制液體的回流，并結(jié)合構(gòu)仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)的流阻差作用，增加壓電泵的流量。
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1.一種仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，包括泵座(8)，所述泵座(8)上方設(shè)置有泵蓋(3)，泵蓋(3)與泵座(8)之間設(shè)置有墊片(6)；所述墊片(6)與泵蓋(3)之間設(shè)置有壓電振子(5)；所述泵座(8)內(nèi)設(shè)置有仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述泵座(8)兩端分別連接有進(jìn)水管(80)與出水管(85)；所述進(jìn)水管(80)、出水管(85)分別與泵座(8)內(nèi)開設(shè)的進(jìn)水口流道(81)與出水口流道(84)連通；所述泵座(8)內(nèi)開設(shè)有泵腔(82)，泵腔(82)兩側(cè)分別與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)連通；所述進(jìn)水口流道(81)與出水口流道(84)設(shè)置有仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)側(cè)面(70)、結(jié)構(gòu)安裝面(71)和結(jié)構(gòu)底面(72)；所述仿Crassula?muscos
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)側(cè)面(70)與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)的底面的夾角為θ1；結(jié)構(gòu)底面(72)與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)底面的夾角為θ2；所述進(jìn)水口流道(81)和出水管(85)流道各設(shè)置有4個(gè)仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)，且安裝方向保持一致；每個(gè)仿Crassulamuscosa葉片結(jié)構(gòu)之間的間距為d。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)的高度小于進(jìn)水口流道(81)或出水管(85)流道的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述墊片(6)中心開設(shè)有墊片通孔(61)，墊片通孔(61)四周設(shè)置有墊片螺孔(60)；泵蓋(3)中心處開設(shè)有泵蓋通孔(32)，泵蓋通孔(32)四周設(shè)置有泵蓋螺孔(30)；所述泵座(8)上設(shè)置有泵座螺孔(83)；泵蓋(3)、墊片(6)與泵座(8)之間通過螺絲(1)與螺母(9)連接；螺絲(1)穿過泵蓋螺孔(30)、墊片螺孔(60)與泵座螺孔(83)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述螺絲(1)與泵蓋頂部之間設(shè)置有金屬環(huán)(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述泵蓋上設(shè)置有泵蓋沉孔(31)，所述泵蓋沉孔(31)內(nèi)設(shè)置有壓電振子(5)；壓電振子(5)與泵蓋(3)之間設(shè)置有墊圈(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述壓電振子(5)包括壓電陶瓷(50)、基片(51)；所述壓電陶瓷(50)的直徑小于基片(51)的直徑；所述壓電振子(5)用于在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的激勵(lì)下產(chǎn)生形變，引起泵腔(82)容積的變化，使液體產(chǎn)生單向流動(dòng)。
10.一種基于權(quán)利要求1至9任一所述的仿Crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，包括泵座(8)，所述泵座(8)上方設(shè)置有泵蓋(3)，泵蓋(3)與泵座(8)之間設(shè)置有墊片(6)；所述墊片(6)與泵蓋(3)之間設(shè)置有壓電振子(5)；所述泵座(8)內(nèi)設(shè)置有仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述泵座(8)兩端分別連接有進(jìn)水管(80)與出水管(85)；所述進(jìn)水管(80)、出水管(85)分別與泵座(8)內(nèi)開設(shè)的進(jìn)水口流道(81)與出水口流道(84)連通；所述泵座(8)內(nèi)開設(shè)有泵腔(82)，泵腔(82)兩側(cè)分別與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)連通；所述進(jìn)水口流道(81)與出水口流道(84)設(shè)置有仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)側(cè)面(70)、結(jié)構(gòu)安裝面(71)和結(jié)構(gòu)底面(72)；所述仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)安裝面(71)固定在進(jìn)水口流道(81)與出水口流道(84)的中間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)無閥壓電泵，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)側(cè)面(70)與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)的底面的夾角為θ1；結(jié)構(gòu)底面(72)與進(jìn)水口流道(81)和出水口流道(84)底面的夾角為θ2；所述進(jìn)水口流道(81)和出水管(85)流道各設(shè)置有4個(gè)仿crassula?muscosa葉片結(jié)構(gòu)，且安裝方向保持一致；每個(gè)仿crassulamuscosa葉片結(jié)構(gòu)之間的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)秋鋒，劉志玲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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