[发明专利]一种压电螺杆泵及其工作方法

说明书

本发明公开了一种新型压电螺杆泵及其工作方法，新型压电螺杆泵包含橡胶衬套和压电螺杆。橡胶衬套为中空圆柱，其内壁设有螺纹；压电螺杆包括螺杆、第一至第二垫片、第一至第四压电陶瓷片、第一至第三电极片和螺栓；螺杆和橡胶衬套螺纹连接且密封啮合；螺杆沿其中轴线在两端分别开有盲孔和螺纹通孔；螺栓依次穿过第一垫片、第一压电陶瓷片、第一电极片、第二压电陶瓷片、第二电极片、第三压电陶瓷片、第三电极片、第二垫片后和螺纹通孔螺纹连接，将第一至第二垫片、第一至第四压电陶瓷片、第一至第三电极片固定在盲孔内。通过激励第一至第四压电陶瓷片，使螺杆与橡胶衬套之间产生沿一个方向螺旋运动的腔体，实现腔体中液体的泵输。

技术领域

本发明涉及压电泵和流体机械领域，尤其涉及一种新型压电螺杆泵及其工作方法。

背景技术

传统的单螺杆泵是通过外设电机带动偏心螺杆进行工作，螺杆和电机的分离会使泵的结构复杂、体积大，使其不容易小型化。电机断电后没有自锁能力，这使传统的单螺杆泵无法实现液体的精确泵输。电机运转会产生电磁污染，在一些对电磁干扰敏感的领域，传统的单螺杆泵无法直接应用。通常，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，这限制了螺杆泵的灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供过一种新型压电螺杆泵。

本发明为解决所述技术问题采用以下技术方案：

一种新型压电螺杆泵，包括橡胶衬套和压电螺杆；

所述橡胶衬套为中空圆柱，其内壁设有螺纹；

所述压电螺杆包括螺杆、第一至第二垫片、第一至第四压电陶瓷片、第一至第三电极片和螺栓；

所述螺杆外壁设有和所述橡胶衬套内壁螺纹相匹配的螺纹，螺杆和橡胶衬套螺纹连接且密封啮合；

所述螺杆沿其中轴线在两端分别开有盲孔和螺纹通孔；所述盲孔、螺纹通孔均和所述所述螺杆同轴，盲孔的半径大于螺纹通孔的半径，且盲孔和螺纹通孔相联通；

所述第一至第二垫片、第一至第四压电陶瓷片、第一至第三电极片均呈圆环状；

所述螺杆依次穿过第一垫片、第一压电陶瓷片、第一电极片、第二压电陶瓷片、第二电极片、第三压电陶瓷片、第三电极片、第二垫片后和所述螺纹通孔螺纹连接，将所述第一至第二垫片、第一至第四压电陶瓷片、第一至第三电极片固定在所述盲孔内；

所述第一至第四压电陶瓷片均沿其厚度方向极化，均形成极化分界线为其直径、极化方向相反的两个分区；所述第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的极化分界线平行，同一侧分区的极化方向相反；所述第二压电陶瓷片和第三压电陶瓷片的极化分界线相互垂直；所述第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片的极化分界线平行，同一侧分区的极化方向相反；

所述第二电极片接地，第一电极片、第三电极片分别接外部激励信号。

作为本发明一种新型压电螺杆泵进一步的优化方案，所述第一至第四压电陶瓷片的两侧均由环氧树脂材料绝缘处理。

本发明还公开了一种基于该新型压电螺杆泵的工作方法，包含以下步骤：

通过在第一电极片、第三电极片上分别施加时间相位上相差π/2的正弦信号，使得螺杆产生时间和空间上都具有π/2相位差的两个同形弯振模态，两个模态的耦合使螺杆呈现旋转弯曲振动从而使其与橡胶衬套之间产生沿一个方向螺旋运动的腔体，实现腔体中液体的泵输；

通过改变第一电极片、第三电极片上施加的正弦信号的时间相位差的先后顺序，改变液体的泵输方向，实现双向泵输。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明使压电螺杆泵结构更紧凑，无电磁干扰，并具备了实现微小流量的精确泵输和双向泵输的能力，提高了灵活性。