體10為正方形板狀體，在外置本體10的板面中心開有居中的圓形內腔11。內置本體13為中空的圓柱體，內置本體13的中空內腔即為栗體7的內腔。內置本體13設置在外置本體10的圓形內腔11中，內置本體13的中心與外置本體10的中心重合，內置本體13的高度與外置本體10的厚度相同。
[0019]本實施例中上端蓋3和下端蓋9均為邊緣具有凸起沿的方形板狀結構，上端蓋3和下端蓋9的邊緣凸起沿與栗體7的外置本體10之間通過螺釘2連接，且在凸起沿與栗體7的外置本體10之間設置有彈性膠墊5。
[0020]四個輻板12均勻分布在外置本體10的圓形內腔11的內壁與內置本體13的外側壁之間，四個輻板12的橫截面均為矩形，四個輻板12與外置本體10和內置本體13呈一體連接結構。優選的，四個輻板中，其中兩個不相鄰的輻板位于外置本體10的兩個相背的側平面的中心對稱線(中心對稱線即為穿過平面中心且與平面垂直的直線)上；另兩個不相鄰的輻板位于外置本體10另外兩個相背的側平面的中心對稱線上。
[0021]上壓電陶瓷片4和下壓電陶瓷片8均為正方形結構。上壓電陶瓷片4居中貼附在內置本體13的上端面，下壓電陶瓷片8居中貼附在內置本體13的下端面。且上壓電陶瓷片4和下壓電陶瓷片8的四個頂角各自指向一個輻板12的中心線(見圖3中上壓電陶瓷片4的設置方式)。通過壓電陶瓷片可以激發栗體的振動模態，使內置本體13的內腔產生容積的變化，以推動流體(或液體)定向運動。
[0022]本實施例中注液通道14和出液通道15在一條直線上，且注液通道14和出液通道15的軸心線為外置本體10的兩個相背的側平面的中心對稱線。注液通道14穿過外置本體10、輻板12和內置本體13與內置本體13的內腔相連通；出液通道15同樣穿過外置本體10、輻板12和內置本體13與內置本體13的內腔相連通。優選的，注液通道14和出液通道15的橫截面為圓形。給上、下壓電陶瓷片接通驅動用的交變電壓，若驅動電壓處于正半周，則栗體的內置本體13的容積擴大，注液單向閥1開啟，出液單向閥6關閉，流體經注液通道14流入栗體7的內置本體13的內腔。當驅動電壓處于負半周時，內置本體13容積縮小，注液單向閥1關閉，出液單向閥6開啟，栗體7的內置本體13內的流體經出液通道15流出。
[0023]本發明實施例中栗體7的外置本體10的厚度為6mm，外置本體10的邊長尺寸為60mm，圓形內腔11的直徑為C>40mm，內置本體13的內、外徑分別為Φ28ι?πι及C>36mm，內置本體13的上下兩端端面的厚度均為1mm。上、下壓電陶瓷片均通過強力膠粘接在內置本體13的上端面和下端面，上、下壓電陶瓷片的邊長為25mm，厚度為0.5mm，壓電陶瓷片采用不分區整體極化的方式設置。連接外置本體10和內置本體13的輻板12的寬度均為4mm，栗體7內注液通道14和出液通道15的內徑均為Φ2πιπι。
[0024]本發明栗體7的有限元結構模型如圖4所示，圖5和圖6為壓電栗工作時栗體的振動模態振型圖，圖5為內置本體橫截面面積增大時的振動模態振型圖，圖6為內置本體橫截面面積減小時的振動模態振型圖，圖5和圖6為通過設置有限元軟件ANSYS的變形系數并計算所成的圖，而實際變形量為10 6m數量級。通過圖4、圖5和圖6的比較可以看出，在此振動模態下，內置本體橫截面面積的增大或減小，使得內置本體的容積得以改變，因此可實現內置本體中流體的定向輸送。且本發明中內置本體橫截面面積的改變直接源自于上壓電陶瓷片與下壓電陶瓷片的伸縮變形，而不是通過間接的彎曲變形。
【主權項】
1.一種壓電栗，其特征是，包括有:板狀的栗體，貼附在所述栗體上下端的壓電陶瓷片，以及封蓋在所述栗體上下端的端蓋；在所述栗體的側面分別開有通往栗體內腔的注液通道和出液通道，在所述注液通道的外側端和所述出液通道的外側端分別設置有單向閥； 所述栗體包括外置本體、內置本體和連接所述外置本體與所述內置本體的四個輻板；所述外置本體為正方形板狀體，在其板面中心開有居中的圓形內腔；所述內置本體為中空的圓柱體，同心設置在所述外置本體的圓形內腔中；所述輻板均布在所述外置本體的內圓面與所述內置本體的外圓面之間，并與所述外置本體和所述內置本體一體相接； 所述壓電陶瓷片為正方形，居中貼附在所述內置本體上下兩端的端面上，其四個頂角各自指向一個所述輻板的中心線； 所述注液通道和所述出液通道分別穿過所述外置本體、所述輻板和所述內置本體，與所述內置本體的中空內腔相連通。2.根據權利要求1所述的壓電栗，其特征是，所述內置本體的高度與所述外置本體的厚度相同。3.根據權利要求1所述的壓電栗，其特征是，所述輻板位于所述外置本體側平面的中心對稱線上。4.根據權利要求3所述的壓電栗，其特征是，所述注液通道和所述出液通道開在所述外置本體的兩個相背的側平面上，且所述注液通道和所述出液通道在一條直線上。
【專利摘要】本發明提供了一種壓電泵。該壓電泵包括板狀的泵體、貼附在所述泵體上下端的壓電陶瓷片以及封蓋在所述泵體上下端的端蓋；在所述泵體的側面分別開有通往泵體內腔的注液通道和出液通道，在所述注液通道的外側端和所述出液通道的外側端分別設置有單向閥。本發明一方面可使壓電泵直接利用壓電陶瓷片的伸縮振動所產生的變形改變泵腔的容積，以提高泵的工作效率；另一方面使壓電泵具備更為合理的振動模態，此模態不僅能保證一定的泵腔容積變化，同時能提高泵腔容積變化的速度，以減小脈動效應。
【IPC分類】F04B53/00, F04B43/04
【公開號】CN105317665
【申請號】CN201510897408
【發明人】郭輝, 郝紫陽, 張軍偉, 李小亭
【申請人】河北大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年12月8日