平板式无阀压电泵该泵采用了圆板型复合压电振子,它由两片压电陶瓷晶片和铝合金圆板粘接而成,考虑到绝缘1问题,泵腔内侧的压电陶瓷片没有接电源,即只有泵腔外侧的压电陶瓷片工作。压电陶瓷片和铝合金圆板的厚度分别为0.1mm和0.15mm,泵腔腔体厚度为6mm,直径为55mm.工作时,压电振子在交变正弦信号的激励下将发生近抛物球面状变形<5>,从而使泵腔的体积发生增大和减小的交替变化,根据收缩管/扩张管管内流体的流动特性,*终实现了流体的连续吸入和泵出<5~7>。
试验测试与分析试验发现,锥形角、工作频率f、驱动电压V是影响该泵性能的主要参数,因此本文分别分析了以上参数对泵的输出能力的影响。泵的输出能力用进、出口处的压力差表示。
锥形角对该泵输出能力的影响为泵工作在19Hz下,驱动电压为120V时,锥形角变化对该泵的进、出水口处压力差的影响曲线。从可以看出,锥形角在5°~12°之间时,该泵的输出能力较大,当锥形角分别为5.7°和11.3°,驱动电压为120V时,压力差分别为228.34Pa和235.2Pa,而当锥形角超过12°以后,压力差显著下降,当锥形角大于30°后,该泵的输出能力极小。
驱动电压对该泵输出能力的影响为该无阀压电泵工作在19Hz、不同锥形角时,驱动电压对泵的进、出水口处压力差的影响曲线。驱动电压对进出水口处压力差的影响从可以看出,对于本文所测样机,当锥形角较小时,压力差随驱动电压的增大而迅速升高;当锥形角较大时(>25°),驱动电压对压力差的影响很小,但在试验中发现,此时随着锥形角的增大,该泵的进、出水口处液柱的振动越来越剧烈。
工作频率对该泵输出能力的影响为工作频率对进、出口处压力差的影响曲线,此时该泵的驱动电压为100V.从可以看出,对于各个锥形角,频率对该泵的输出能力均有影响作用,在频率较低时(19Hz),该泵的输出能力较强,随着频率的增大,进、出口处的压力差急剧下降,并且当锥形角大于15°之后,在65Hz附近,压力差均出现了负值,虽然绝对值很小,但这说明该种无阀压电泵在适当的工作条件下可以通过变频的方式来改变泵的输出方向。可以用下式来解释这一现象,即频率对进出水口处压力差的影响Q=2VxTnd1/2-1nd1/2+1(1)式中Q为泵的输出流量;Vx为泵腔体积变化量的幅值;T为泵的一个工作周期;n和d分别为扩张管和收缩管的局部损失系数<4>。