Diao WeiDong. Effect of the compressible spaces on the performance of piezoelectric pump with rhombic micro-displacement amplifying vibrator
发布人：樊凯  发布时间：2021-09-06   浏览次数:232



DIO: 10.1177/1045389X211006899


Abstract

This paper proposes arhombic micro-displacement amplifying vibrator piezoelectric pump which introduces a mechanism called “compressible space” near inlet and outlet valves. The working principle of compressible space is presented and a simulation is conducted to verify the effect. Analysis reveals that the compressible space can reduce the transmission time of the pressure wave thus increasing the efficiency of the valves, and suppress the pressure fluctuation due to the rapid closing of the valves. The simulation shows that the pressure fluctuation in the pipe is relieved and the instantaneous pressure wave can be mostly absorbed with the presence of compressible space. Then the effect of three sizes of compressible space (area approximately 100mm2, 150mm2, 200mm2), the number of compressible space (two and a single), the distance between the compressible space and the valve (near the valve and in the middle of the pipe) on the pump performance is experimentally investigated. Experimental results demonstrate that the effect of two compressible spaces is better than only one, and medium-sized compressible spaces have the best comprehensiveeffect. Meanwhile, when the compressible spaces are near the valves, the effect is better.


摘要

  文章设计了一种基于菱形微位移放大机构振子的压电泵，在进出口阀附近引入了“可压缩腔”结构，介绍了可压缩腔的工作原理，并进行了仿真验证。分析表明，可压缩腔可以缩短压力波传播时间，提高阀的效率，并抑制由于阀快速关闭而产生的压力波动。仿真结果表明，由于可压缩腔的存在，管道内的压力波动得到缓解，瞬时压力波大部分被吸收。然后对可压缩腔大小（面积约100mm2、150 mm2、200 mm2）、可压缩腔数量（两个和一个）、可压缩腔与阀的距离（靠近阀门以及位于管道中间）对泵性能的影响进行了实验研究。实验结果表明，两个可压缩腔的效果优于一个，中等大小的可压缩腔的综合效果最好。同时，当可压缩腔靠近阀时，效果更好。


图片摘要

                 图1（a）                                          图1（b）

   图1（a）在压电泵中进出口阀附近引入压缩腔，图1（b）不同的压缩腔设计（改变大小、数量、位置）

 

  在进出口阀附近均引入压缩腔（面积约150 mm2）实验结果，流量增大6倍左右，输出压强增大1倍左右。


亮点：

  1. 在压电泵中靠近进出口阀附近引入“可压缩腔”结构。            

  2. 可压缩腔可以减少压力波的传播时间，从而提高阀的效率，并抑制由于阀快速关闭而产生的压力波动。           

  3. 实验研究了可压缩腔大小（面积约100mm2、150 mm2、200 mm2）、可压缩腔数量（两个和一个）、可压缩腔与阀的距离（靠近阀和位于管道中间）对泵性能的影响。

  4. 在阀附近引入两个中等大小可压缩腔（面积约150mm2），压电泵的性能最好，在750 Hz@300 Vpp的驱动电压下，流量和输出压力分别增加6倍和1倍左右。