本發(fā)明屬于壓電泵，具體涉及一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵。

背景技術(shù)：

1、目前，壓電泵技術(shù)已經(jīng)逐漸趨于成熟，在眾多領(lǐng)域中得到應(yīng)用；壓電氣泵具有體積小、噪聲低、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；壓電泵分為有閥與無(wú)閥兩種，兩種壓電泵都有對(duì)流體起單向?qū)ㄗ饔玫某鋈肟?，也就是廣義上的單向閥。

2、壓電泵的閥門(mén)技術(shù)發(fā)展時(shí)間已經(jīng)很長(zhǎng)，且逐漸形成種類(lèi)，趨于成熟，但還是有很多問(wèn)題存在如下：

3、1）有閥壓電泵的閥門(mén)一般屬于被動(dòng)閥，其只會(huì)在腔室體積發(fā)生變化后才產(chǎn)生單向?qū)ǖ男再|(zhì)。這使得有閥壓電泵閥體變化在時(shí)間上滯后于壓電振子的振動(dòng)，通常當(dāng)壓電振子工作時(shí)，與其配合的被動(dòng)閥工作效率較低。

4、2）無(wú)閥壓電泵采用特殊形狀的流道設(shè)計(jì)，使得流體從其一端通過(guò)的阻力要相對(duì)更大，使得這段流道在宏觀上具有單向?qū)ㄐ?，但由于其沒(méi)有真正意義上的閥門(mén)，使得無(wú)閥壓電泵氣密性較差，泵送流體的流量較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決目前上述壓電泵技術(shù)領(lǐng)域與單向閥體技術(shù)領(lǐng)域存在的閥門(mén)工作效率低、氣密性較差、泵送流體流量較少的問(wèn)題，而提供一種基于鐵磁流體的單向閥及基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵。

2、一種基于鐵磁流體的單向閥，它包括：三通流道、線圈、環(huán)形磁鐵、鐵磁流體液柱和電源；

3、所述的三通流道包括：直線形流通和環(huán)形流道，直線流道穿過(guò)環(huán)形流道的園心，與環(huán)形流道的上、下流道交匯，并相通，把環(huán)形流道分為左右對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)半園形流道，纏繞線圈，與電源相電器連接；

4、所述的環(huán)形磁鐵分為強(qiáng)磁弧部和弱磁弧部；

5、所述的環(huán)形磁鐵設(shè)在環(huán)形流道上，與環(huán)形流道相匹配；

6、所述的強(qiáng)磁弧部為弧度70-100度；

7、所述的鐵磁流體液柱弧度為90-95度，電源斷電時(shí)停留在強(qiáng)磁弧部處。

8、所述的強(qiáng)磁弧部為弧度90度；強(qiáng)度是弱磁弧部強(qiáng)度的的2倍。

9、所述的鐵磁流體液柱設(shè)在環(huán)形流道內(nèi)；

10、所述的三通流道為非金屬材料制成；

11、所述的三通流道為玻璃材料制成；

12、還沒(méi)有電容，與電源并聯(lián)；

13、所述的環(huán)形磁鐵為兩個(gè)，設(shè)在環(huán)形流道上、下兩側(cè)；

14、所述的主動(dòng)單向閥包括入口主動(dòng)單向閥、出口主動(dòng)單向閥，所述的出口主動(dòng)單向閥的強(qiáng)磁弧部的頂點(diǎn)在直線流道的軸線上；所述的入口主動(dòng)單向閥的強(qiáng)磁弧部的頂點(diǎn)和環(huán)形磁鐵園心的連線，與直線流道的軸線夾角為90度。

15、基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，它包括：采用2個(gè)主動(dòng)單向閥、壓電泵和延時(shí)電路；

16、所述的入口主動(dòng)單向閥與出口主動(dòng)單向閥采用同一電源進(jìn)行供電，所述的電源設(shè)有電容，與電源并聯(lián)。延時(shí)電路設(shè)在入口主動(dòng)單向閥電路上；

17、所述的電源給壓電泵供電時(shí)，電源斷電后，壓電泵與電容斷開(kāi)。

18、所述的基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵控制方法,其特征在于：電源供電，壓電泵壓電振子以固定頻率fhz開(kāi)始振動(dòng)，其周期為t；所述延時(shí)電路先控制出口主動(dòng)單向閥中鐵磁流體液柱在環(huán)形流道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為t/2；入口主動(dòng)單向閥中的鐵磁流體液柱滯后前者t/2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。

19、連接電路通電后，所述延時(shí)電路先控制出口主動(dòng)單向閥中鐵磁流體液柱在其流道內(nèi)1s轉(zhuǎn)動(dòng)n圈，即單圈周期t=1/n（s），頻率f=n；入口主動(dòng)單向閥中的鐵磁流體液柱滯后前者t/2（s）開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，延時(shí)器的延時(shí)時(shí)長(zhǎng)為t/2s。

20、本發(fā)明提供了一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，屬于壓電泵技術(shù)領(lǐng)域與單向閥體的技術(shù)領(lǐng)域，它包括：2個(gè)鐵磁流體的單向閥、壓電泵腔，所述鐵磁流體單向閥包括：三通流道、線圈ⅰ、線圈ⅱ、環(huán)形磁鐵ⅰ、環(huán)形磁鐵ⅱ、鐵磁流體液柱，其中：所述三通流道由一個(gè)直線形流道與一個(gè)環(huán)形流道組成，直線形流道的兩端設(shè)有開(kāi)口，其余位置封閉，三通流道上下兩側(cè)對(duì)稱(chēng)固定環(huán)形磁鐵ⅰ和環(huán)形磁鐵ⅱ；所述壓電泵腔由壓電振子和壓電泵腔室構(gòu)成，所述2個(gè)單向閥對(duì)稱(chēng)密封連接于壓電泵腔室左右兩側(cè)。入口單向閥和出口單向閥中的鐵磁流體液柱繼轉(zhuǎn)動(dòng)，并以一定時(shí)間交替阻斷單向閥的流通，壓電振子連續(xù)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將流體從出口到入口的連續(xù)泵入與泵出。

21、綜上，本發(fā)明提供的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，其具有的有益效果如下：

22、本發(fā)明的壓電泵設(shè)有一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其三通流道內(nèi)設(shè)有鐵磁流體，其在分子表面引力的作用下聚合到一起，由于鐵磁流體粘性大，且受到磁鐵的引力作用，最終會(huì)形成一段形狀確定、具有流體特性的液柱；線圈通電后，每一小塊鐵磁流體受到通電的、線圈給予的沿著半圓形流道的切向的合力，在宏觀上表現(xiàn)為注入的鐵磁流體在圓環(huán)流道內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行沿著圓形軌跡的加速運(yùn)動(dòng)，并在達(dá)到一定速度后整段鐵磁流體受到的通電線圈給予的切向力、管道提供的支持力與摩擦力與整段流體的向心力達(dá)到平衡，使鐵磁流體以一個(gè)固定的角速度在圓形流道內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，每次通過(guò)直線形流道時(shí)都會(huì)對(duì)通過(guò)流道的流體或流體形成極大的阻礙作用，以此形成阻礙流體通過(guò)的閥門(mén)的作用。

23、本發(fā)明的壓電泵設(shè)有一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥可實(shí)現(xiàn)流體單向泵送，壓電振子振動(dòng)引起腔室體積的變化產(chǎn)生壓力，壓電振子在振動(dòng)時(shí)不斷從與壓電振子配合的兩個(gè)主動(dòng)單向閥吸入與泵出流體，從而實(shí)現(xiàn)流體的單向傳輸。

24、三通流道中的鐵磁流體受到的磁力作用遠(yuǎn)大于流體帶來(lái)沖擊力，且其還受到自身的引力作用，因此鐵磁流體受進(jìn)入流道的流體引起的切向力作用產(chǎn)生的形變幾乎可以忽略。因此，在工作或靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，都可以視為鐵磁流體保持固定的柱狀。

技術(shù)特征：

1.一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，它包括：三通流道（7）、線圈、環(huán)形磁鐵、鐵磁流體液柱（6）和電源（12）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：所述的強(qiáng)磁弧部（81）和弱磁弧部（82）強(qiáng)度比為10：3-7。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：主動(dòng)單向閥包括入口主動(dòng)單向閥、出口主動(dòng)單向閥，所述的出口主動(dòng)單向閥的強(qiáng)磁弧部（81）的頂點(diǎn)在直線形流道（73）的軸線上；所述的入口主動(dòng)單向閥的強(qiáng)磁弧部（81）的頂點(diǎn)和環(huán)形磁鐵園心的連線，與直線形流道（73）的軸線夾角為90度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：所述的強(qiáng)磁弧部（81）為弧度90度；強(qiáng)度是弱磁弧部（82）強(qiáng)度的2倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：還設(shè)有電容（10），與電源（12）并聯(lián)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：所述的環(huán)形磁鐵為兩個(gè)，設(shè)在環(huán)形流道（72）上、下兩側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥，其特征在于：所述的三通流道（7）為玻璃材料制成。

8.基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，其特征在于：在壓電泵的泵腔入口和出口采用了權(quán)利要求1所述的基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，其特征在于：所述的入口主動(dòng)單向閥與出口主動(dòng)單向閥采用同一電源（12）進(jìn)行供電，入口主動(dòng)單向閥電路上設(shè)有延時(shí)電路。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，其特征在于：所述的電源（12）給壓電泵供電時(shí)，電源（12）斷電后，壓電泵與電容（10）斷開(kāi)；所述的壓電泵電路上還設(shè)有延時(shí)電路。

技術(shù)總結(jié)
和本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鐵磁流體的主動(dòng)單向閥壓電泵，屬于壓電泵和單向閥體技術(shù)領(lǐng)域，它包括：2個(gè)鐵磁流體的單向閥、壓電泵腔，所述鐵磁流體單向閥包括：三通流道、線圈Ⅰ、線圈Ⅱ、環(huán)形磁鐵Ⅰ、環(huán)形磁鐵Ⅱ、鐵磁流體液柱，其中：所述三通流道由一個(gè)直線形流道與一個(gè)環(huán)形流道組成，直線形流道的兩端設(shè)有開(kāi)口，其余位置封閉，三通流道上下兩側(cè)對(duì)稱(chēng)固定環(huán)形磁鐵Ⅰ和環(huán)形磁鐵Ⅱ；所述壓電泵腔由壓電振子和壓電泵腔室構(gòu)成，所述2個(gè)單向閥對(duì)稱(chēng)密封連接于壓電泵腔室左右兩側(cè)。入口單向閥和出口單向閥中的鐵磁流體液柱繼轉(zhuǎn)動(dòng)，并以一定時(shí)間交替阻斷單向閥的流通，壓電振子連續(xù)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將流體從入口到出口的連續(xù)泵入與泵出。

技術(shù)研發(fā)人員：張亦弘,劉國(guó)君,王猛,劉峻銘,王聰慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9