Пьезогидравлический насос Советский патент 1991 года по МПК F04F7/00 

Изобретение относится к насосострое- нию и может быть использовано при создании систем охлаждения, дозировки и перекачки жидкостей.

Целью изобретения является повышение КПД насоса.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема пьезогидравлического насоса; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - конструктивная схема пьезогидравлического насоса с пластинами; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема действия сил на подвижном элементе насоса.

Пьезогидравлический насос содержит корпус 1 с всасывающим и нагнетательными патрубками 2 и 3, биморфный дисковый пьезоэлемент 4, зафиксированный центральной частью в корпусе 1 с образованием зазоров 5 между внутренними поверхностями корпуса 1 и торцовыми поверхностями пьезоэлемента 4. На внутренних поверхностях корпуса 1 в области зазора выполнены концентричные относительно места крепления пьезоэлемента 4 канавки 6 с поперечным сечением, имеющим форму треугольника, вершина которого, расположенная напротив зазора 5, смещена относительно середины противолежащей стороны в направлении от места крепления пьезоэлемента 4.

В центральной части пьезоэлемента 4 выполнено отверстие 7 и обеспечен подвод к нагнетательному патрубку. Между частями пьезоэлемента 4 расположен электрод 8, выведенный наружу с помощью эластичного проводника 9 и изолятора 10. Вторые два электрода 11, расположенные на торцовых поверхностях пьезоэлемента 4. соединяютсь VI ю о о ю

ся через корпус 1 благодаря зажиму пьезо- элемента 4 в корпусе 1. Это позволяет заземлить корпус 1 насоса и повысить его безопасность. Насос так же может содержать пластины 12, установленные перпендикулярно пьезоэлементу 4 по его периметру и с зазором 14 между собой.

Пьезогидравлический насос работает следующим образом. К электродам 8, 11 пьезоэлемента 4 подводится напряжение от источника переменного тока (не показан). В результате обратного пьезоэффекта пьзоэ- лемент 4 начинает совершать изгибные колебания относительно места своего крепления. При работе насоса по схеме (фиг. 1) изгиб пьезоэлемента 4 вверх по чертежу (положение b на фиг. 5) приводит к появлению силы, которая гонит жидкость к центру пьезоэлемента 4, откуда она поступает в нагнетательный патрубок 3. Аналогичная картина происходит и в следующей фазе колебания при движении пьезоэлемента 4 вниз по чертежу. Тогда в верхней части идет всасывание, а в нижней - нагне- TanVie. Однако при движении пьезоэлемента 4 от крайнего положения, например нижнего, на жидкость действует сила (поло- жениеана фиг.5), направленная от центра пьезоэлемента 4. Эта сила исчезает только при переходе через нейтральные положения пьезоэлемента 4 (положение с на фиг. 5). Следовательно, половиной своей деформации пьезоэлемент 4 отталкивает жидкость от нагнетающего патрубка 3, и только с помощью второй половины деформации обеспечивает процесс нагнетания. При движении жидкости от периферии пьезоэлемента 4 к его центру она движется по зазору 5, не испытывая сопротивления канавок 6. Однако после завершения стадии нагнетания жидкость в зазоре 5 под действием перепада давлений стремится двигаться в обратную сторону, т е от нагнетательного патрубка 3 к всасывающему патрубку 2 Но

при этом ее движению препятствует гидравлическое сопротивление канавок 6, которое возникает вследствие завихрения потока профилем этих канавок и создания локальных зон повышенного давления. В результате уменьшается обратный ток жидкости, т.е. повышается КПД насоса.

При установке пластин 12 по периметру пьезоэлемента 4, как следует из схемы на

фиг. 5, в положении а, когда на жидкость действует вредная сила, пластина 12 создает силу, направленную к центру пьезоэлемента 4 и компенсирующую действие силы. Пластина 12 как бы зачерпывает жидкость, не позволяя пьезоэлементу 4, движущемуся к нейтральному положению, разгонять ее. В положении b на фиг. 5 пластина 12 создает силу, которая помогает загонять жидкость в нагнетательный патрубок

3.

Формула изобретения

1.Пьезогидравлический насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, биморфный дисковый пьезоэлемент, зафиксированный центральной частью в корпусе с образованием зазоров между внутренними поверхностями корпуса и торцовыми поверхностями пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, на внутренних поверхностях корпуса в области зазора выполнены концентричные относительно места крепления пьезоэлемента канавки с поперечным сечением, имеющим форму треугольника,вершинакоторого, расположенная напротив зазора, смещена относительно середины противолежащей стороны в направлении от места крепления

пьезоэлемента.

2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен пластинами, установленными перпендикулярно пьезоэлементу по его периметру и с зазором между собой.

Фиг.1

Изобретение м.б. использовано для создания систем охлаждения, дозировки и перекачки жидкостей. Цель изобретения - повышение к.п.д. пьезогидравлического насоса. Биморфный дисковый пьезоэлемент (ПЭ) 4 зафиксирован центральной частью в корпусе 1 и всасывающим и нагнетательным патрубками 2, 3 с образованием зазоров 5 между внутренними поверхностями корпуса 1 и торцовыми поверхностями ПЭ 4. На внутренних поверхностях корпуса 1 в области зазора 5 выполнены концентричные относительно места крепления ПЭ 4 канавки 6 с поперечным сечением, имеющим форму треугольника. Вершина его, расположенная напротив зазора 5, смещена относительно середины противолежащей стороны в направлении от места крепления ПЭ 4. Пластины установлены перпендикулярно ПЭ 4 по его периметру и с зазором между собой. Пластина создает силу, направленную к центру ПЭ 4 и компенсирующую действие "вредной" силы. 1 з.п. ф-лы. 5 ил.

Фиг. I

Фиг.З

12

ФигЛ

Л

Ё г с

х