CN110425149A - 一种两级夹心式行波压电离心泵及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两级夹心式行波压电离心泵及其驱动方法,两级夹心式行波压电离心泵包含底座、定子、壳体、上转子、下转子、连接轴、正闭式叶轮、反闭式叶轮、第一连接管件、第二连接管件和四个压电陶瓷模块。工作时,激励四个压电陶瓷模块使驱动环形齿内侧质点作微幅椭圆运动,同时带动上转子、下转子进而带动正反闭式叶轮沿相同方向旋转,流体经过下边闭式叶轮第一次获得能量,随后经过管道进入上边闭式叶轮第二次获得能量,完成流体两次增压。本发明结构简单紧凑,易于密封小型化、能够精确控制流量、响应快、噪音小、不产生电磁也不受电磁干扰、能够断电自锁;相较于常规压电泵,具有流量大,输出流体压力大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械领域,尤其涉及一种两级夹心式行波压电离心泵及其驱动方法。
背景技术
传统离心泵工作时需要外设电机进行驱动,这样电机和离心泵相分离,因此结构复杂,体积较大不易小型化;而且离心泵流体控制精度不高,无法供应小流量,在运转过程中还会产生较大噪声;此外,传统电机的运转会产生电磁污染,这会限制其在医疗、卫生等对磁场敏感等领域的直接应用。
常规的压电泵利用压电材料的逆压电效应使压电片产生变形从而使泵的腔体容积产生变化,实现液体传输,存在着输出压力低,输出流量少等问题,使得其适用范围收受到了极大限制,因此提高压电泵的的输出流量和输出流体压力是当前压电泵所面临的一项难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对技术背景中所涉及到的缺陷,提供一种方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
本发明公开了一种两级夹心式行波压电离心泵,包含底座、定子、壳体、上转子、下转子、连接轴、正闭式叶轮、反闭式叶轮、第一连接管件、第二连接管件和四个压电陶瓷模块;
所述底座为长方体,其上端面中心设有呈圆柱状的第一凹槽,且底座在上端面上设有第一圆环形凸台,所述第一圆环形凸台内壁的半径和第一凹槽的截面半径相同且第一圆环形凸台和第一凹槽同轴;
所述定子包含驱动盘、四个矩形梁和四个圆柱梁;
所述驱动盘的上端面中心设有呈圆柱状的第二凹槽、下端面中心设有呈圆柱状的第三凹槽,且驱动盘在上端面上设有第二圆环形凸台、在下端面上设有第三圆环形凸台;所述第二圆环形凸台内壁的半径、第二凹槽的截面半径相同,第三圆环形凸台内壁的半径、第三凹槽的截面半径相同,且第二圆环形凸台、第三圆环形凸台、第二凹槽、第三凹槽同轴;所述第二圆环形凸台、第三圆环形凸台上都均匀设有若干驱动齿;所述驱动盘在中心处设有联通第二凹槽和第三凹槽的通孔;
所述四个矩形梁的一端分别和四个圆柱梁的一端对应同轴固连、另一端分别和所述驱动盘的侧壁固连,使得四个矩形梁和四个圆柱梁均匀分布在驱动盘外侧、定子关于驱动盘中心对称;
所述壳体呈圆柱状,其下端面中心设有呈圆柱状的第四凹槽;
所述定子通过四个压电陶瓷模块固定在所述底座上,使得驱动盘压在第一圆环形凸台上、和第一圆环形凸台密闭,第一凹槽将第三圆环形凸台包含在内;所述壳体通过第一连接管件、第二连接管件固定在所述底座上,使得所述壳体下端压在所述驱动盘上、和驱动盘密闭,第四凹槽将第二圆形凸起包含在内;
所述上转子呈倒立圆台状,其上端面设置在第四凹槽内、下端面设置在第二凹槽内、锥面和所述第二圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述下转子呈圆台状,其上端面设置在第三凹槽内、下端面设置在第一凹槽内、锥面和所述第三圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述连接轴一端和所述上转子的下端面中心固连、另一端穿过驱动盘中心的通孔和所述下转子上端面的中心固连;
所述正闭式叶轮设置在第四凹槽内上转子的上端面上,所述反闭式叶轮设置在第一凹槽内下转子的下端面上;
所述底座的侧壁上设有底座进流口、底座出流口;所述底座的上端面上设有连接出流口、连接进流口;所述壳体的侧壁上设有壳体进流口、壳体出流口;所述第一凹槽下端面的中心设有第一腔体进流口;所述第四凹槽上端面的中心设有第二腔体进流口;其中,所述底座在底座进流口和第一腔体进流口之间设有联通的通道;所述第一凹槽的内壁上设有和所述反闭式叶轮相配合的第一蜗壳型流道,且底座在所述第一蜗壳型流道的出口和所述连接出流口之间设有联通的通道;所述第一连接管件一端和所述连接出流口相连、另一端和所述壳体进流口相连;所述第四凹槽内壁上设有和所述正闭式叶轮相配合的第二蜗壳型流道,且壳体在所述第二蜗壳型流道的出口和所述壳体出流口之间设有联通的通道;所述第二连接管件一端和所述壳体出流口相连、另一端和所述连接进流口相连;所述底座在连接进流口和底座出流口之间设有联通的通道;
所述定子的四个圆柱梁在其远离驱动盘的端面中心均设有螺纹孔,所述四个压电陶瓷模块分别和定子的四个圆柱梁一一对应相连;
所述压电陶瓷模块包含配重块、第一固定块、第二固定块、第一薄壁梁、第二薄壁梁、固定螺栓、第一至第四陶瓷片、以及第一至第三电极片;
所述配重块呈圆柱状,其轴线上设有供所述固定螺栓穿过的通孔;
所述第一至第四陶瓷片均为沿厚度方向极化的两分区圆环形陶瓷片,其极化分界线为直径,形成两个极化方向相反的分区;
所述第一至第三电极片均呈圆环状;
所述固定螺栓穿过配重块的通孔后、依次穿过第四陶瓷片、第三电极片、第三陶瓷片、第二电极片、第二陶瓷片、第一电极片、第一陶瓷片后和其对应圆柱梁上的螺纹孔螺纹连接;
所述第一薄壁梁、第二薄壁梁对称设置在所述配重块两侧,其中,所述第一薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第一固定块固连,所述第二薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第二固定块固连;
所述第一固定块、第二固定块均和所述底座上端面固连;
所述第一和第二陶瓷片的极化分界线均平行于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反;所述第三和第四陶瓷片的极化分界线均垂直于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反。
作为本发明一种两级夹心式行波压电离心泵进一步的优化方案,所述正闭式叶轮包含上盖板和若干呈弧线形的上叶片;
所述上盖板中心设有用于进流的通孔;
所述若干上叶片设置在上转子的上端面和上盖板之间,分别和上转子、上盖板固连;且该若干上叶片圆周均布,使得上转子的上端面和上盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
作为本发明一种两级夹心式行波压电离心泵进一步的优化方案,所述反闭式叶轮包含下盖板和若干呈弧线形的下叶片;
所述下盖板中心设有用于进流的通孔;
所述若干下叶片设置在下转子的下端面和下盖板之间,分别和下转子、下盖板固连;且该若干下叶片圆周均布,使得下转子的下端面和下盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
本发明还公开了一种该两级夹心式行波压电离心泵的驱动方法,包含以下步骤:
所述四个压电陶瓷模块分别位于两条对角线上,对其中一条对角线上的两个压电陶瓷模块分别施加Usin(ωt)和- Usin(ωt)电信号,U为电信号峰值,ω为角频率,t为时间,同时对另一条对角线上两个压电陶瓷模块分别施加Ucos(ωt)和-U cos(ωt)电信号,使得两条对角线上定子的矩形梁和圆柱梁上同时产生弯曲振动,激发出定子驱动盘上两个同形、正交的面外弯曲振动模态,在定子驱动盘上耦合出旋转方向一致的弯曲行波,从而使定子上各个驱动齿的质点做微幅椭圆运动,在预压力作用下通过摩擦作用驱动上转子和下转子转动,进而带动正闭式叶轮和反闭式叶轮转动,将流体由底座进流口泵至底座出流口。
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:
本发明将驱动装置和离心泵集成为一体,,具有结构简单,体积小、易于密封,可以提供小流量,底座设计易于集成安装等优点;驱动部分同时驱动两个转子带动两个闭式叶轮工作,实现流体两次增压,提高了压电离心泵的流量和输出流体压力;此外驱动部分运行平稳、噪音低、不产生磁场也不受磁场干扰、断电自锁等优点,进一步拓宽了离心泵的应用范围。
附图说明
图1是本发明中两级夹心式行波压电离心泵的三维结构示意图;
图2是本发明中两级夹心式行波压电离心泵的剖面示意图;
图3是本发明中底座的四分之一剖三维结构示意图;
图4是本发明中定子、上转子、下转子相配合的三维结构示意图;
图5是本发明中壳体内部流道结构的剖面示意图;
图6是本发明中壳体的三维结构示意图;
图7(a)、图7(b)分别是本发明中正闭式叶轮、反闭式叶轮的三维结构示意图;
图8是本发明中压电陶瓷模块中第一至第四陶瓷片的极化方向和分布示意图;
图9是本发明中一条对角线上两个压电陶瓷模块施加电信号和弯曲振动示意图;
图10是本发明中另一条对角线上两个压电陶瓷模块施加电信号和弯曲振动示意图;
图11是本发明中定子驱动盘面外弯曲振动模态A示意图;
图12是本发明中定子驱动盘面外弯曲振动模态B示意图。
其中,1-底座,2-定子,3-第一陶瓷片,4-配重块,5-第一固定块,6-壳体,7-上转子,8-下转子,9-连接轴,10-第一薄壁梁,11-第一电极片,12-第一腔体进流口,13-第二腔体进流口,14-第一圆环形凸台,15-底座进流口,16-底座出流口,17-壳体进流口,18-壳体出流口,19-第一蜗壳型流道,20-第二蜗壳型流道,21-上盖板,22-叶片,23-矩形梁,24-圆柱梁,25-驱动盘,26-驱动齿,27第一连接管件,28-第二连接管件,29-正闭式叶轮,30-反闭式叶轮,31-连接出流口,32-连接进流口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当认为限于这里所述的实施例。相反,提供这些实施例以便使本公开透彻且完整,并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中,为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2、图3所示,本发明公开了一种两级夹心式行波压电离心泵,包含底座、定子、壳体、上转子、下转子、连接轴、正闭式叶轮、反闭式叶轮、第一连接管件、第二连接管件和四个压电陶瓷模块;
所述底座为长方体,其上端面中心设有呈圆柱状的第一凹槽,且底座在上端面上设有第一圆环形凸台,所述第一圆环形凸台内壁的半径和第一凹槽的截面半径相同且第一圆环形凸台和第一凹槽同轴;
如图2、图4所示,所述定子包含驱动盘、四个矩形梁和四个圆柱梁;
所述驱动盘的上端面中心设有呈圆柱状的第二凹槽、下端面中心设有呈圆柱状的第三凹槽,且驱动盘在上端面上设有第二圆环形凸台、在下端面上设有第三圆环形凸台;所述第二圆环形凸台内壁的半径、第二凹槽的截面半径相同,第三圆环形凸台内壁的半径、第三凹槽的截面半径相同,且第二圆环形凸台、第三圆环形凸台、第二凹槽、第三凹槽同轴;所述第二圆环形凸台、第三圆环形凸台上都均匀设有若干驱动齿;所述驱动盘在中心处设有联通第二凹槽和第三凹槽的通孔;
所述四个矩形梁的一端分别和四个圆柱梁的一端对应同轴固连、另一端分别和所述驱动盘的侧壁固连,使得四个矩形梁和四个圆柱梁均匀分布在驱动盘外侧、定子关于驱动盘中心对称;
所述壳体呈圆柱状,其下端面中心设有呈圆柱状的第四凹槽;
所述定子通过四个压电陶瓷模块固定在所述底座上,使得驱动盘压在第一圆环形凸台上、和第一圆环形凸台密闭,第一凹槽将第三圆环形凸台包含在内;所述壳体通过第一连接管件、第二连接管件固定在所述底座上,使得所述壳体下端压在所述驱动盘上、和驱动盘密闭,第四凹槽将第二圆形凸起包含在内;
所述上转子呈倒立圆台状,其上端面设置在第四凹槽内、下端面设置在第二凹槽内、锥面和所述第二圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述下转子呈圆台状,其上端面设置在第三凹槽内、下端面设置在第一凹槽内、锥面和所述第三圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述连接轴一端和所述上转子的下端面中心固连、另一端穿过驱动盘中心的通孔和所述下转子上端面的中心固连;
所述正闭式叶轮设置在第四凹槽内上转子的上端面上,所述反闭式叶轮设置在第一凹槽内下转子的下端面上;
如图2、图5、图6所示,所述底座的侧壁上设有底座进流口、底座出流口;所述底座的上端面上设有连接出流口、连接进流口;所述壳体的侧壁上设有壳体进流口、壳体出流口;所述第一凹槽下端面的中心设有第一腔体进流口;所述第四凹槽上端面的中心设有第二腔体进流口;其中,所述底座在底座进流口和第一腔体进流口之间设有联通的通道;所述第一凹槽的内壁上设有和所述反闭式叶轮相配合的第一蜗壳型流道,且底座在所述第一蜗壳型流道的出口和所述连接出流口之间设有联通的通道;所述第一连接管件一端和所述连接出流口相连、另一端和所述壳体进流口相连;所述第四凹槽内壁上设有和所述正闭式叶轮相配合的第二蜗壳型流道,且壳体在所述第二蜗壳型流道的出口和所述壳体出流口之间设有联通的通道;所述第二连接管件一端和所述壳体出流口相连、另一端和所述连接进流口相连;所述底座在连接进流口和底座出流口之间设有联通的通道;
所述定子的四个圆柱梁在其远离驱动盘的端面中心均设有螺纹孔,所述四个压电陶瓷模块分别和定子的四个圆柱梁一一对应相连;
所述压电陶瓷模块包含配重块、第一固定块、第二固定块、第一薄壁梁、第二薄壁梁、固定螺栓、第一至第四陶瓷片、以及第一至第三电极片;
所述配重块呈圆柱状,其轴线上设有供所述固定螺栓穿过的通孔;
所述第一至第四陶瓷片均为沿厚度方向极化的两分区圆环形陶瓷片,其极化分界线为直径,形成两个极化方向相反的分区;
所述第一至第三电极片均呈圆环状;
所述固定螺栓穿过配重块的通孔后、依次穿过第四陶瓷片、第三电极片、第三陶瓷片、第二电极片、第二陶瓷片、第一电极片、第一陶瓷片后和其对应圆柱梁上的螺纹孔螺纹连接;
所述第一薄壁梁、第二薄壁梁对称设置在所述配重块两侧,其中,所述第一薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第一固定块固连,所述第二薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第二固定块固连;
所述第一固定块、第二固定块均和所述底座上端面固连;
所述第一和第二陶瓷片的极化分界线均平行于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反;所述第三和第四陶瓷片的极化分界线均垂直于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反。
所述第一蜗壳型流道的轴线和底座上端面平行,且直径由起点至连接出流口逐渐变大;流体从底座进流口进入第一凹槽,经下转子旋转在离心力作用下被甩出进入第一蜗壳型流道,流体部分动能转化为静压能,完成流体第一次增压。所述第二蜗壳型流道的轴线和底座上端面平行,且直径由起点至壳体出流口逐渐变大;壳体进流口接收来自底座连接出流口口泵出的流体,通过第一管件进入上转子内部被甩出,完成第二次增压,接着流体从壳体出流口流出,进入底座连接进流口,最终从底座出流口流出;如图5所示,所述壳体的第二蜗壳型流道(第一蜗壳型流道与此相同)为凹陷的、沿壳体圆周内部分布的渐扩式流道,其出口高度和闭式叶轮流道出流口相同,从闭式叶轮被甩出的流体进入蜗壳型流道,将流体的部分动能转化成静压能,实现流体增压。
图7(a)为正闭式叶轮,正闭式叶轮包含上盖板和若干呈弧线形的上叶片;所述上盖板中心设有用于进流的通孔;所述若干上叶片设置在上转子的上端面和上盖板之间,分别和上转子、上盖板固连;且该若干上叶片圆周均布,使得上转子的上端面和上盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
图7(b)为反闭式叶轮,反闭式叶轮包含下盖板和若干呈弧线形的下叶片;所述下盖板中心设有用于进流的通孔;所述若干下叶片设置在下转子的下端面和下盖板之间,分别和下转子、下盖板固连;且该若干下叶片圆周均布,使得下转子的下端面和下盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
正反闭式叶轮在定子工作时沿顺时针方向旋转;正闭式叶轮内部流道沿逆时针方向由窄变宽,反闭式叶轮内部流道沿顺时针方向由窄变宽;该流道有利于转子在旋转状态下通过离心作用完成对流体的加速。
以其中一个弧线形流道为例示意工作流体的情况,正箭头为工作流体流动示意方向;初始状态弧线形流道浸没在流体中,将电信号施加在压电陶瓷模块上,激发出相应模态驱动转子旋转,弧线形流道内部的工作流体由于相对运动,在离心力作用下,沿弧线形流道外缘的切线方向被甩出,进入第一蜗壳型流道,同时闭式叶轮中心形成低压区;在压差作用下,流体被吸入弧线形流道,依靠转子旋转,流体便能连续地被吸入甩出,不断地完成第一次增压;接着流体通过流道进入上转子内部,由于离心作用再一次被甩出,进入第二蜗壳型流道,完成第二次增压,最终从底座出流口流出。
本发明还公开了一种两级夹心式行波压电离心泵的驱动方法,包含以下步骤:
如图8所示,四组陶瓷片从里到外布置均相同。如图9所示,对一条对角线上的两个压电陶瓷模块施加Usin(ωt)和-U sin(ωt)电信号,U为电信号峰值,ω为角频率,t为时间,使得该对角线上的矩形圆柱梁上产生弯曲振动,该对角线上的弯曲振动激发出定子驱动盘上的面外弯曲振动模态A,如图11所示;如图10所示,向另一条对角线上的两个压电陶瓷模块施加Ucos(ωt)和- Ucos(ωt)电信号,同样在该对角线上的矩形圆柱梁上产生弯曲振动,该弯曲振动激发出定子驱动盘上的面外弯曲振动模态B,如图12所示;模态A和模态B为两个同形、正交的面外弯曲振动模态;对四组陶瓷片同时施加对应电信号,模态A和模态B在定子驱动盘上耦合出旋转方向一致的弯曲行波,从而使定子上各个驱动齿的质点做微幅椭圆运动,在预压力作用下通过摩擦作用驱动两个转子,使两个转子沿顺时针方向旋转;工作状态下液体充满转子内部,上下转子旋转带动闭式叶轮转动将流体甩出,将流体由蜗壳型流道泵至出口。
本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种两级夹心式行波压电离心泵,其特征在于,包含底座、定子、壳体、上转子、下转子、连接轴、正闭式叶轮、反闭式叶轮、第一连接管件、第二连接管件和四个压电陶瓷模块;
所述底座为长方体,其上端面中心设有呈圆柱状的第一凹槽,且底座在上端面上设有第一圆环形凸台,所述第一圆环形凸台内壁的半径和第一凹槽的截面半径相同且第一圆环形凸台和第一凹槽同轴;
所述定子包含驱动盘、四个矩形梁和四个圆柱梁;
所述驱动盘的上端面中心设有呈圆柱状的第二凹槽、下端面中心设有呈圆柱状的第三凹槽,且驱动盘在上端面上设有第二圆环形凸台、在下端面上设有第三圆环形凸台;所述第二圆环形凸台内壁的半径、第二凹槽的截面半径相同,第三圆环形凸台内壁的半径、第三凹槽的截面半径相同,且第二圆环形凸台、第三圆环形凸台、第二凹槽、第三凹槽同轴;所述第二圆环形凸台、第三圆环形凸台上都均匀设有若干驱动齿;所述驱动盘在中心处设有联通第二凹槽和第三凹槽的通孔;
所述四个矩形梁的一端分别和四个圆柱梁的一端对应同轴固连、另一端分别和所述驱动盘的侧壁固连,使得四个矩形梁和四个圆柱梁均匀分布在驱动盘外侧、定子关于驱动盘中心对称;
所述壳体呈圆柱状,其下端面中心设有呈圆柱状的第四凹槽;
所述定子通过四个压电陶瓷模块固定在所述底座上,使得驱动盘压在第一圆环形凸台上、和第一圆环形凸台密闭,第一凹槽将第三圆环形凸台包含在内;所述壳体通过第一连接管件、第二连接管件固定在所述底座上,使得所述壳体下端压在所述驱动盘上、和驱动盘密闭,第四凹槽将第二圆形凸起包含在内;
所述上转子呈倒立圆台状,其上端面设置在第四凹槽内、下端面设置在第二凹槽内、锥面和所述第二圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述下转子呈圆台状,其上端面设置在第三凹槽内、下端面设置在第一凹槽内、锥面和所述第三圆形凸起上的各个驱动齿相抵;
所述连接轴一端和所述上转子的下端面中心固连、另一端穿过驱动盘中心的通孔和所述下转子上端面的中心固连;
所述正闭式叶轮设置在第四凹槽内上转子的上端面上,所述反闭式叶轮设置在第一凹槽内下转子的下端面上;
所述底座的侧壁上设有底座进流口、底座出流口;所述底座的上端面上设有连接出流口、连接进流口;所述壳体的侧壁上设有壳体进流口、壳体出流口;所述第一凹槽下端面的中心设有第一腔体进流口;所述第四凹槽上端面的中心设有第二腔体进流口;其中,所述底座在底座进流口和第一腔体进流口之间设有联通的通道;所述第一凹槽的内壁上设有和所述反闭式叶轮相配合的第一蜗壳型流道,且底座在所述第一蜗壳型流道的出口和所述连接出流口之间设有联通的通道;所述第一连接管件一端和所述连接出流口相连、另一端和所述壳体进流口相连;所述第四凹槽内壁上设有和所述正闭式叶轮相配合的第二蜗壳型流道,且壳体在所述第二蜗壳型流道的出口和所述壳体出流口之间设有联通的通道;所述第二连接管件一端和所述壳体出流口相连、另一端和所述连接进流口相连;所述底座在连接进流口和底座出流口之间设有联通的通道;
所述定子的四个圆柱梁在其远离驱动盘的端面中心均设有螺纹孔,所述四个压电陶瓷模块分别和定子的四个圆柱梁一一对应相连;
所述压电陶瓷模块包含配重块、第一固定块、第二固定块、第一薄壁梁、第二薄壁梁、固定螺栓、第一至第四陶瓷片、以及第一至第三电极片;
所述配重块呈圆柱状,其轴线上设有供所述固定螺栓穿过的通孔;
所述第一至第四陶瓷片均为沿厚度方向极化的两分区圆环形陶瓷片,其极化分界线为直径,形成两个极化方向相反的分区;
所述第一至第三电极片均呈圆环状;
所述固定螺栓穿过配重块的通孔后、依次穿过第四陶瓷片、第三电极片、第三陶瓷片、第二电极片、第二陶瓷片、第一电极片、第一陶瓷片后和其对应圆柱梁上的螺纹孔螺纹连接;
所述第一薄壁梁、第二薄壁梁对称设置在所述配重块两侧,其中,所述第一薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第一固定块固连,所述第二薄壁梁一端和所述配重块的侧壁固连、另一端和所述第二固定块固连;
所述第一固定块、第二固定块均和所述底座上端面固连;
所述第一和第二陶瓷片的极化分界线均平行于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反;所述第三和第四陶瓷片的极化分界线均垂直于定子驱动盘所在平面,且同一侧分区的极化方向相反。
2.根据权利要求1所述的两级夹心式行波压电离心泵,其特征在于,所述正闭式叶轮包含上盖板和若干呈弧线形的上叶片;
所述上盖板中心设有用于进流的通孔;
所述若干上叶片设置在上转子的上端面和上盖板之间,分别和上转子、上盖板固连;且该若干上叶片圆周均布,使得上转子的上端面和上盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
3.根据权利要求1所述的两级夹心式行波压电离心泵,其特征在于,所述反闭式叶轮包含下盖板和若干呈弧线形的下叶片;
所述下盖板中心设有用于进流的通孔;
所述若干下叶片设置在下转子的下端面和下盖板之间,分别和下转子、下盖板固连;且该若干下叶片圆周均布,使得下转子的下端面和下盖板之间形成若干内窄外宽的弧线形流道。
4.基于权利要求1所述的两级夹心式行波压电离心泵的驱动方法,其特征在于,包含以下步骤:
所述四个压电陶瓷模块分别位于两条对角线上,对其中一条对角线上的两个压电陶瓷模块分别施加Usin(ωt)和- Usin(ωt)电信号,U为电信号峰值,ω为角频率,t为时间,同时对另一条对角线上两个压电陶瓷模块分别施加Ucos(ωt)和-U cos(ωt)电信号,使得两条对角线上定子的矩形梁和圆柱梁上同时产生弯曲振动,激发出定子驱动盘上两个同形、正交的面外弯曲振动模态,在定子驱动盘上耦合出旋转方向一致的弯曲行波,从而使定子上各个驱动齿的质点做微幅椭圆运动,在预压力作用下通过摩擦作用驱动上转子和下转子转动,进而带动正闭式叶轮和反闭式叶轮转动,将流体由底座进流口泵至底座出流口。
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