采用電聲陶瓷材料衍生改進(jìn)制作出高性能壓電振子。具有較強(qiáng)的散熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度高、韌性好、抗斷裂性能好、彈性模量大、抗氧化性強(qiáng)諸多優(yōu)點(diǎn),且材料的電氣參數(shù)具有Kp大,機(jī)電轉(zhuǎn)換率高,交流電容抗大,介電常數(shù)高,徑向振動(dòng)大等特點(diǎn)本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、體積小、無噪音、壓力大、揚(yáng)程高、不瀉壓、無污染、安裝使用方便等特點(diǎn)
壓電泵工作原理
壓電泵由壓電振子、泵閥和泵體組成。工作中,當(dāng)壓電振子兩端施加交流電源U時(shí),壓電振子在電場(chǎng)作用下徑向壓縮,內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,從而使壓電振子彎曲變形。當(dāng)壓電振子正向彎曲時(shí),壓電振子伸長(zhǎng),泵腔容積增大,腔內(nèi)流體壓力減小,泵閥打開,液體進(jìn)入泵腔;當(dāng)壓電振子向反向彎曲時(shí),壓電振子收縮,泵腔容積減小,腔內(nèi)流體壓力增大,泵閥關(guān)閉,泵腔液體被擠壓排出,形成平緩的連續(xù)不斷的定向流動(dòng)。
工作原理圖(1)--(2)
壓電泵是微型泵制造技術(shù)的革命性產(chǎn)品,它將帶動(dòng)和影響基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。鑒于壓電泵有廣泛的應(yīng)用前景,世界上許多國家(美國、日本、德國、瑞典、荷蘭、新加坡等)都在進(jìn)行這方面的研究工作,在中國壓電泵863計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。中國第一部壓電泵企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與2007年5月由亞通泵業(yè)有限公司首次制定。壓電泵是新一代的工業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于小型移動(dòng)設(shè)備、CPU及顯示卡、游戲機(jī)控制板、筆記本電腦、刀片服務(wù)器、光生伏打電池、LED燈、家電、醫(yī)療器械、石化設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)、汽車和航空電子設(shè)備等水冷技術(shù)方案的產(chǎn)品配套,它高效、節(jié)能、環(huán)保,將有效促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命,提高產(chǎn)品配套能力,積極推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的形成和發(fā)展,社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益極其顯著
如果能將傳統(tǒng)泵的驅(qū)動(dòng)源部分、傳動(dòng)部分及泵體三者合為一體,可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、耗能低、無噪聲、無電磁干擾,可根據(jù)施加電壓或頻率控制輸出微小流量。盡管它的發(fā)明與發(fā)展僅20多年的歷史,但在航空航天器、機(jī)器人、汽車、醫(yī)療器械、生物基因工程、微型機(jī)械等領(lǐng)域里得到成功的應(yīng)用。
膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類,有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等膜的孔徑大約 0.1~10μm,其操作壓力在0.01-0.2MPa左右。過程操作分死端過...
方氏提銀技術(shù)成熟、先進(jìn)、易操作,并且投資少、見效快。方氏提銀最大特點(diǎn)是當(dāng)場(chǎng)加入化工原料,幾分鐘即可產(chǎn)生沉淀,然后把沉淀物帶回家提純,徹底解決了廢水分散不便運(yùn)輸?shù)碾y題。化工原料在當(dāng)?shù)氐尼t(yī)藥公司或化學(xué)試劑...
技術(shù)特點(diǎn):◎不需用電源,不受遠(yuǎn)距閥門限制,在帶壓的情況下工作,特別適用煤礦井下作業(yè).◎在管路正常運(yùn)行條件下,由于連接部分有密封圈,不會(huì)造成漏水,漏油等污染環(huán)境.◎適用于地下工程,化工,自來水,井下各種...
壓電泵概念
壓電泵是種新型流體驅(qū)動(dòng)器。它不需要附加驅(qū)動(dòng)電機(jī),而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使壓電振子產(chǎn)生變形,再由變形產(chǎn)生泵腔的容積變化實(shí)現(xiàn)流體輸出或者利用壓電振子產(chǎn)生波動(dòng)來傳輸液體由于壓電泵具有傳統(tǒng)泵所不具備的特點(diǎn),如果能將傳統(tǒng)泵的驅(qū)動(dòng)源部分、傳動(dòng)部分及泵體三者合為一體,可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、耗能低、無噪聲、無電磁干擾,可根據(jù)施加電壓或頻率控制輸出微小流量。盡管它的發(fā)明與發(fā)展僅20多年的歷史,但在航空航天器、機(jī)器人、汽車、醫(yī)療器械、生物基因工程、微型機(jī)械等領(lǐng)域里得到成功的應(yīng)用。
20世紀(jì)70年代美國Sandin國家試驗(yàn)室N.J.Spenser博士就開始對(duì)壓電泵研究,1993年吉林大學(xué)訪問學(xué)者楊志剛博士等人由日本引進(jìn)該技術(shù),在吉林大學(xué)建立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行壓電薄膜泵的研究。該技術(shù)已被列為六項(xiàng)863計(jì)劃,和八項(xiàng)國家科學(xué)自然基金和創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目。亞通泵業(yè)是國內(nèi)最早從事精密壓電泵應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)與生產(chǎn)、銷售的單位,擁有多項(xiàng)壓電泵領(lǐng)域的專利技術(shù)。其產(chǎn)品完全符合中國家用電器的安全標(biāo)準(zhǔn),取得了CE認(rèn)證,產(chǎn)品可以進(jìn)入歐洲市場(chǎng)。臺(tái)灣方面則是研能科技在2006年研發(fā)并制造至今也擁有了五十多篇的專利,客戶遍及全世界。
采用電聲陶瓷材料衍生改進(jìn)制作出高性能壓電振子。具有較強(qiáng)的散熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度高、韌性好、抗斷裂性能好、彈性模量大、抗氧化性強(qiáng)諸多優(yōu)點(diǎn),且材料的電氣參數(shù)具有Kp大,機(jī)電轉(zhuǎn)換率高,交流電容抗大,介電常數(shù)高,徑向振動(dòng)大等特點(diǎn)本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、體積小、無噪音、壓力大、揚(yáng)程高、不瀉壓、無污染、安裝使用方便等特點(diǎn)
20世紀(jì)70年代美國Sandin國家試驗(yàn)室N.J.Spenser博士就開始對(duì)壓電泵研究,1993年吉林大學(xué)訪問學(xué)者楊志剛博士等人由日本引進(jìn)該技術(shù),在吉林大學(xué)建立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行壓電薄膜泵的研究。到目前為止該技術(shù)已被列為六項(xiàng)863計(jì)劃,和八項(xiàng)國家科學(xué)自然基金和創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目。亞通泵業(yè)是國內(nèi)最早從事精密壓電泵應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)與生產(chǎn)、銷售的單位,擁有多項(xiàng)壓電泵領(lǐng)域的專利技術(shù)。其產(chǎn)品完全符合中國家用電器的安全標(biāo)準(zhǔn),取得了CE認(rèn)證,產(chǎn)品可以進(jìn)入歐洲市場(chǎng)。
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評(píng)分: 4.6
為了在振子能力一定的情況下提高壓電泵的效率及輸出性能,提出了一種非對(duì)稱剛度進(jìn)出口閥的優(yōu)化方法。使用FLUNT軟件對(duì)閥開啟高度對(duì)流速場(chǎng)的作用進(jìn)行了仿真,并對(duì)壓電泵吸、排過程的不對(duì)稱現(xiàn)象進(jìn)行了討論。結(jié)合單向閥的受力及位移分析,得出了進(jìn)出口閥位移及回復(fù)時(shí)間的相對(duì)關(guān)系,進(jìn)一步得到了回復(fù)時(shí)間與泄漏量的關(guān)系。引入了泄漏比系數(shù)討論吸排過程泄露的不對(duì)稱性對(duì)壓電泵效率及性能的影響規(guī)律,提出了采用不同剛度進(jìn)出口閥的優(yōu)化方法,從理論上得出了出口閥剛度大于入口閥剛度的最優(yōu)匹配形式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在出口閥剛度大于入口閥剛度的條件下,以直徑27mm壓電振子驅(qū)動(dòng)的單腔泵,在峰峰值為600V的方波激勵(lì)下可達(dá)到635ml/min的輸出流量,是以往相同剛度閥優(yōu)化結(jié)果的1.6倍,證明了該方法的有效性。
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評(píng)分: 4.7
為了闡述壓電泵高頻工作時(shí)其閥的不完全關(guān)閉現(xiàn)象,并更好地利用該狀態(tài)下壓電泵特有的優(yōu)點(diǎn),分析了此條件下泵的出流機(jī)理,從理論上證明了現(xiàn)象的存在性,并得到預(yù)測(cè)依據(jù)。以流體作用在閥上的動(dòng)壓為基礎(chǔ),建立閥在液體中的振動(dòng)力學(xué)模型,得到閥在壓電泵工作狀態(tài)下的頻率響應(yīng),同時(shí)利用流體動(dòng)力學(xué)分析閥在工作液體中的平均受力及位移,通過動(dòng)態(tài)響應(yīng)和平均位移的相對(duì)關(guān)系,得出閥不完全關(guān)閉的充分條件為振幅放大系數(shù)小于0.25。試驗(yàn)結(jié)果表明:80 Hz時(shí)閥處于可完全關(guān)閉狀態(tài);140 Hz時(shí)振幅放大系數(shù)小于0.25,閥的不完全關(guān)閉現(xiàn)象出現(xiàn);隨著頻率升高振幅放大系數(shù)減小,260 Hz時(shí)閥的不完全關(guān)閉現(xiàn)象更加明顯,閥與閥座的最小間距大于30μm。
副題名
外文題名
The design theory and experiment research on piezoelectric cantilever-valve micropump
論文作者
闞君武著
導(dǎo)師
楊志剛,程光明指導(dǎo)
學(xué)科專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)與理論
學(xué)位級(jí)別
d 2003n
學(xué)位授予單位
吉林大學(xué)
學(xué)位授予時(shí)間
2003
關(guān)鍵詞
懸臂梁閥壓電泵 電泵 壓電泵
館藏號(hào)
TH137
唯一標(biāo)識(shí)符
108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002544910
館藏目錄
2004\TH137\1 2100433B