Abstract
This paper presents a large flow rate pump actuated by PZT bimorphs for fluidic systems. The pump is characterized by thin structure, large flow rate, low power consumption, etc. A prototype of the pump, with a size of 16mm, 16mm and 4 mm, is fabricated by precise manufacturing. Simulations and experiments showed that the piezoelectric pump has high efficiency and good performance. With a voltage of 120V, the flow rate is 15.3 ml/min in resonance and its power consumption is only 3.18mW. A robust passive high pressure check valve is developed for piezoelectric actuated pumps. A novel metal check valve flap is used to increase the valve’s structural stiffness with pressures up to 23.6kPa. A series-wound multi-pump cavity structure prevents valve-flap failure under extreme high pressure. The valve-flap is also designed to work at frequency larger than 200 Hz. The valve-flap is fabricated with wire cut electric discharge machines. The whole valve weighs 4 g including packaging
چکیده
در این مقاله پمپی با نرخ جریان بالا برای سیستم های وابسته به سیال معرفی شده است که توسط بای مورف های PZT فعال می شوند. این پمپ با ساختار باریک، نرخ جریان بالا، مصرف توان پایین و غیره مشخص می شود. نمونۀ اولیۀ این پمپ با اندازۀ 16mm، 16mm و 4mm به صورت دقیق ساخته شده است. شبیه سازی ها و آزمایش ها نشان دادند که پمپ پیزو الکتریک، راندمان بالا و عملکرد خوبی دارد. نرخ جریان برای ولتاژ 120V و در حالت تشدید برابر با 15.3 ml/min بوده و مصرف توان آن تنها 3.18mW می باشد. دریچۀ یکطرفۀ فشار قویِ پسیو و تنومند برای پمپ های فعال پیزو الکتریک توسعه یافته است. پوش دریچۀ یکطرفۀ فلزی جدیدی برای افزایش سفتی ساختار دریچه در مقابل فشارهایی به میزان 23.6kPa به کار رفته است. ساختار محفظۀ چند پمپی با سیم پیچی سری مانع از خرابی پوش-دریچه تحت فشار شدید می شود. پوش-دریچه برای کار در فرکانس های بالاتر از 200 Hz نیز طراحی شده است. پوش-دریچه توسط ماشین های تخلیۀ الکتریکی برش سیمی ساخته شده است. کل دریچه همراه با بسته بندی 4 g وزن دارد.
1- مقدمه
کاربرد پمپ پیزو الکتریک در سیستم های میکرو الکترومکانیکی شاخۀ مهمی از روش تحریک پیزو الکتریک می باشد. عملکرد پمپ پیزو الکتریک نه تنها به محرک محفظۀ پمپ پیزو الکتریک، بلکه به طرز کار دریچۀ ورودی و خروجی نیز بستگی دارد....