專利名稱：推挽式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電控噴液裝置，尤其是采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的噴液裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的噴液裝置，采用泵作為動(dòng)力提供源加速液體從低位向高位移動(dòng)進(jìn)行液體的噴射。 對(duì)泵的控制采用較高電壓的電源，這使得這類噴液裝置成本較高，并且有些時(shí)候泵會(huì)被直接 浸泡在水中，容易發(fā)生漏電的現(xiàn)象并導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。在文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]中，針對(duì)這種情況 提供了一類新型的利用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的噴液裝置，很好地解決了一些關(guān)鍵問題，但是此
類發(fā)明仍然存在一些不足之處(1)其噴液的一個(gè)工作周期包括擴(kuò)張腔體吸收水液和壓縮腔 體噴射水液兩個(gè)時(shí)間階段，而在前一個(gè)階段中不進(jìn)行噴液，因此噴液存在很大的時(shí)間間隔，
工作頻率不夠高；(2)如果采用偏動(dòng)彈簧作為回復(fù)動(dòng)力源，則由于這種彈簧的限制，形狀記
憶合金作用的距離和有效作用力持續(xù)時(shí)間是有限的，當(dāng)形狀記憶合金和偏動(dòng)彈簧的彈力達(dá)到
平衡時(shí)便再也噴射不動(dòng)了； (3)如果采用雙程形狀記憶合金，可以保證推力有效作用的時(shí)間 足夠長，但是雙程形狀記憶合金本身的制作卻存在問題，這種問題主要體現(xiàn)在不容易精確確 定雙程形狀記憶合金彈簧的作用行程。
文獻(xiàn)[l]:王振龍，曹國輝，杭觀榮.由形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的活塞式噴液裝置[發(fā)明專利].哈爾濱工業(yè) 大學(xué)，專利號(hào)200510010216.7.
文獻(xiàn)[2]:王振龍，杭觀榮，曹國輝.由形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的柔性型腔噴液裝置[發(fā)明專利].哈爾濱T.
業(yè)大學(xué)，專利號(hào)200510010212.9.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種推挽式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，能夠保持噴頭持續(xù)噴液。 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是
一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其包括活塞腔體，及分別設(shè)置于活塞腔體兩側(cè)的噴液 系統(tǒng)，活塞腔體內(nèi)設(shè)有聯(lián)動(dòng)桿及固定于聯(lián)動(dòng)桿上的活塞；噴液系統(tǒng)包括與活塞腔體相連的腔 體，腔體與活塞腔體相連處設(shè)有活塞限位板，腔體內(nèi)設(shè)有與聯(lián)動(dòng)桿連接的形狀記憶合金，形 狀記憶合金的另一端與腔體側(cè)壁面固定，噴液系統(tǒng)腔體還設(shè)有進(jìn)液系統(tǒng)及出液系統(tǒng)；噴液系 統(tǒng)還包括與形狀記憶合金相串聯(lián)的電路控制系統(tǒng)控制一側(cè)噴液系統(tǒng)的形狀記憶合金變形帶動(dòng) 活塞運(yùn)動(dòng)，使得該側(cè)出液系統(tǒng)出液，另一側(cè)進(jìn)液系統(tǒng)進(jìn)液。
所述活塞腔體的內(nèi)徑小于活塞兩側(cè)噴液系統(tǒng)的腔體的內(nèi)徑。
所述的形狀記憶合金為單程形狀記憶合金拉力彈簧。
所述形狀記憶合金一端固定于聯(lián)動(dòng)桿的連接板上，另一端固定于外口固定板上，外口固 定板通過外口密閉緊固蓋壓合緊固于噴液系統(tǒng)腔體的外口作為腔體側(cè)壁面。所述外口固定板內(nèi)側(cè)還設(shè)有外口密封墊圈，其與外口固定板一起通過外口密閉緊固蓋壓 合緊固于噴液系統(tǒng)腔體的外口。
所述連接板與聯(lián)動(dòng)桿一體連接或者通過掛鉤連接。 所述單個(gè)噴液系統(tǒng)腔體內(nèi)含有偶數(shù)個(gè)形狀記憶合金。
所述進(jìn)液系統(tǒng)包括單向閥、進(jìn)液管，連接外部水液輸送系統(tǒng)的進(jìn)液管內(nèi)側(cè)為單向閥，管 口由連接于噴液系統(tǒng)腔體上的壓力彈簧相連的閥球抵??；所述出液系統(tǒng)包括單向閥、出液管， 與噴液系統(tǒng)腔體相連的出液管外側(cè)為單向閥，管口由連接于單向閥閥體上的壓力彈簧相連的 閥球抵住。
所述電路控制系統(tǒng)包括繼電器、繼電器控制電源、晶體管、形狀記憶合金控制電源、限 流電阻，繼電器、晶體管、繼電器控制電源形成一個(gè)控制回路，晶體管、形狀記憶合金、限 流電阻、形狀記憶合金控制電源形成另一個(gè)控制回路，兩個(gè)控制回路控制一側(cè)的噴液系統(tǒng)工 作，繼電器的另一側(cè)具有與上述相同的控制另一側(cè)噴液系統(tǒng)工作的兩個(gè)回路控制；繼電器為 單刀雙擲分別控制兩側(cè)的繼電器控制電路開閉，從而兩側(cè)噴液系統(tǒng)的形狀記憶合金控制電路 不同時(shí)導(dǎo)通；繼電器使一側(cè)的繼電器控制回路導(dǎo)通時(shí)，晶體管作為開關(guān)開啟，使得該側(cè)噴液 系統(tǒng)內(nèi)的形狀記憶合金控制電路導(dǎo)通工作。
所述的晶體管為MOS管。
所述活塞腔體兩側(cè)的噴液系統(tǒng)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
所述的噴液系統(tǒng)的腔體外側(cè)還設(shè)有副支管，副支管設(shè)于腔體上下的一側(cè)或者兩側(cè)均設(shè)有， 其可進(jìn)一歩采用緊固螺栓封閉。
由于釆用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，重量輕巧， 安裝拆卸皆很方便易行。同時(shí)，控制方式簡(jiǎn)單，形狀記憶合金的控制電壓通常較小，形狀記 憶合金可直接暴露在水中。另外，相對(duì)于專利所述發(fā)明內(nèi)容，本發(fā)明在微型噴液方面的應(yīng)用 有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，能夠脫離液體環(huán)境工作，并且有較高的工作頻率。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的一種控制電路連接方式示意圖。
圖3是本發(fā)明液體噴射應(yīng)用方式示意圖。
圖4是本發(fā)明在濕吸爬壁機(jī)器人上的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩的說明。
本發(fā)明的噴液裝置利用了形狀記憶合金作為噴液驅(qū)動(dòng)元件。該裝置包括左驅(qū)動(dòng)腔體1-1、 右驅(qū)動(dòng)腔體1-2、活塞腔體1-3、左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-l、右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2、 聯(lián)動(dòng)桿3-l、右聯(lián)動(dòng)板3-2、擠壓活塞4-l，活塞左限位板4-2、活塞右限位板4-3、左腔進(jìn)液 管口 5-2、左腔出液管口 5-1、右腔進(jìn)液管口 5-4、右腔出液管口 5-3、第一左副支管6-l、第 一左副支管緊固螺栓6-2、第二左副支管6-3、第二左副支管緊固螺栓6-4、第一右副支管6-5、 第一右副支管緊固螺栓6-6、第二右副支管6-7、第二右副支管緊固螺栓6-8、左腔外口密墊圈7-l、左腔外口固定板7-2、左腔外口密閉緊固蓋7-3、右腔外口密閉墊圈7-4、右腔外口 固定板7-5、右腔外口密閉緊固蓋7-6、左腔外口固定螺栓8-l、右腔外口固定螺栓8-3、左腔 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)固定螺栓8-2、右腔驅(qū)動(dòng)器內(nèi)固定螺栓8-4、左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-l、右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2、 左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1、右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2、左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥球9-3、右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥球9-4、左 出液?jiǎn)蜗蜷y閥球10-3、右出液?jiǎn)蜗蜷y閥球10-4、左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y壓簧9-5、右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y壓簧
9- 6、左出液?jiǎn)蜗蜷y壓簧10-5、右出液?jiǎn)蜗蜷y壓簧10-6。
左驅(qū)動(dòng)腔體1-1和右驅(qū)動(dòng)腔體1-2分別連接在活塞腔體1-3的左右，活塞腔體1-3的內(nèi)徑 小于左驅(qū)動(dòng)腔體1-1和右驅(qū)動(dòng)腔體1-2的內(nèi)徑，以盡可能減小擠壓活塞4-1和活塞腔體1-3之 間的摩擦力。左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-l、右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2的個(gè)數(shù)均為偶數(shù)， 可根據(jù)情況分別確定為2根，4根或6根。左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1右端通過左腔驅(qū)動(dòng)器 內(nèi)固定螺栓8-2固定在聯(lián)動(dòng)桿3-1左端的連接板上。左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1左端通過左 腔外口固定螺栓8-1和左腔外口密閉墊圈7-1及左腔外口固定板7-2固定在一起，并利用左腔 外口密閉緊固蓋7-3通過螺紋旋接的方式將左腔外口密閉墊圈7-l及左腔外口固定板7-2壓合 緊固在左驅(qū)動(dòng)腔體1-1的外口。右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2左端通過右腔驅(qū)動(dòng)器內(nèi)固定螺 栓8-4固定在右聯(lián)動(dòng)板3-2上；右聯(lián)動(dòng)板3-2和聯(lián)動(dòng)桿3-1左端通過鉤掛的形式連接在一起； 聯(lián)動(dòng)桿3-l穿過擠壓活塞4-l，并通過螺帽將其牢牢地固定在聯(lián)動(dòng)桿3-1上。右腔形狀記憶合 金驅(qū)動(dòng)器2-2右端通過右腔外口固定螺栓8-3和右腔外口密閉墊圈7-4及右腔外口固定板7-5 固定在一起，并利用右腔外口密閉緊固蓋7-6通過螺紋旋接的方式將右腔外口密閉墊圈7-4 及右腔外口固定板7-5壓合緊固在右驅(qū)動(dòng)腔體1-2的外口?；钊笙尬话?-2和活塞右限位板 4-3通過螺紋分別固定在活塞腔體左右兩端。左驅(qū)動(dòng)腔體1-1設(shè)有第一左副支管6-l、第二左 副支管6-3，其分別可通過第一左副支管緊固螺栓6-2、第二左副支管緊固螺栓6-4密封；右 驅(qū)動(dòng)腔體l-2設(shè)有第一右副支管6-5、第二右副支管6-7，其分別可通過第一右副支管緊固螺 栓6-6、第二右副支管緊固螺栓6-8密封。左右副支管主要是提供備用的水流通道，增加噴射 出水口和噴射進(jìn)水口，同時(shí)，在初始化加液體時(shí)，也可以利用這個(gè)左右副支管來進(jìn)行實(shí)施。
單向閥由閥體、閥球和壓力彈簧組成。左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1和左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1分別連接 在左驅(qū)動(dòng)腔體上的左腔進(jìn)液管口 5-2和左腔出液管口 5-1上；右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2和右出液?jiǎn)蜗?閥10-2分別連接在右驅(qū)動(dòng)腔體上的右腔進(jìn)液管口 5-4和右腔出液管口 5-3上。
形狀記憶合金是一類能夠記憶形狀并在一定溫度條件下恢復(fù)形狀的智能合金材料。這種 材料在溫度較低的時(shí)候，為低溫馬氏體相狀態(tài)，表現(xiàn)出較低的應(yīng)力水平，容易在外力作用下 發(fā)生形狀的改變，此過程通?？煞Q為相變；當(dāng)提高合金材料的溫度到一定溫度時(shí)，開始向高 溫奧氏體相狀態(tài)轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)出較高的應(yīng)力水平，從而自動(dòng)地恢復(fù)形狀，此恢復(fù)過程通?？煞Q 為逆相變。為了控制形狀記憶合金的逆相變使其達(dá)到高溫奧氏體相狀態(tài)，通常采用水液加熱、 輻射加熱和電流加熱等方法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的工作方式就是利用了單程形狀記憶合金拉力彈簧在電流作用下發(fā)熱達(dá)到逆相變 溫度進(jìn)而產(chǎn)生形狀恢復(fù)并收縮做功的原理。為了保證噴液裝置能不斷地從開放的儲(chǔ)液池中抽 入水液并將其噴射出去，本發(fā)明設(shè)計(jì)了通過加裝一對(duì)進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-l、9-2和出液?jiǎn)蜗蜷y10-1、
10- 2而解決這一問題，使得裝置能如一個(gè)水泵一樣從低位的水液池中抽出水液并向高位噴射。 另外，為了提高工作的頻率改善工作效率，本發(fā)明設(shè)計(jì)了通過利用對(duì)中央活塞兩邊的兩套形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器分時(shí)控制，使其交替工作的工作形式。當(dāng)通入電流控制數(shù)根左腔形狀記憶 合金驅(qū)動(dòng)器2-l同時(shí)工作時(shí)，擠壓活塞4-l向左運(yùn)動(dòng)，左腔驅(qū)動(dòng)腔體1-1內(nèi)的水液從左出液?jiǎn)?向閥10-1流出，并從右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2流入右驅(qū)動(dòng)腔體1-2，同時(shí)擠壓活塞4-l的左移帶動(dòng)右 腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2向左移動(dòng)拉伸，為下次噴液做好了準(zhǔn)備；相似地，當(dāng)接下來對(duì)右 腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2進(jìn)行通電控制時(shí)，擠壓活塞4-l向右運(yùn)動(dòng)，右腔驅(qū)動(dòng)腔體l-2內(nèi)的 水液從右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2流出，并從左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1流入左驅(qū)動(dòng)腔體1-1，同時(shí)擠壓活塞
4- 1的右移帶動(dòng)左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-l向右移動(dòng)拉伸，從而實(shí)現(xiàn)了不間斷交叉噴液。
具體實(shí)施方式
一如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)包括左驅(qū)動(dòng)腔體l-l、右驅(qū)動(dòng)腔體l-2、活塞腔 體l-3、左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-l、右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2、聯(lián)動(dòng)桿3-l、右聯(lián)動(dòng)板 3-2、擠壓活塞4-l、左腔外口密閉墊圈7-l、左腔外口固定板7-2、左腔外口密閉緊固蓋7-3、 右腔外口密閉墊圈7-4、右腔外口固定板7-5、右腔外口密閉緊固蓋7-6、左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-l、 右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2、左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1、右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2。左驅(qū)動(dòng)腔體1-1和右驅(qū)動(dòng)腔體
1- 2連接在活塞腔體l-3左右兩側(cè)，并形成裝置的基本構(gòu)架；左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1由 左腔外口密閉墊圈7-1、左腔外口固定板7-2和左腔外口密閉緊固蓋7-3固定并密封于左腔驅(qū) 動(dòng)腔體1-1內(nèi)部；右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2由右腔外口密閉墊圈7-4、右腔外口固定板7-5 和右腔外口密閉緊固蓋7-6固定并密封于右腔驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)部；左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器
2- 1右端、右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2左端通過聯(lián)動(dòng)桿3-l、右聯(lián)動(dòng)板3-2關(guān)聯(lián)在一起，聯(lián) 動(dòng)桿3-l中央部位穿過并固定了一個(gè)擠壓活塞4-l;擠壓活塞4-l置于活塞腔體l-3內(nèi)部，其 柱體的圓周側(cè)面和活塞腔體1-3內(nèi)壁四周緊密接觸。左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1和左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1 分別連接在左腔驅(qū)動(dòng)器1-1上的左腔進(jìn)液管口 5-2和左腔出液管口 5-1外側(cè)，右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y 9-2和右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2分別連接在右腔驅(qū)動(dòng)器1-2上的右腔進(jìn)液管口 5-4和右腔出液管口
5- 3外側(cè)。四個(gè)單向閥門內(nèi)部分別都裝有一個(gè)閥球和一個(gè)壓力彈簧。
工作原理
首先，初始狀態(tài)時(shí)，擠壓活塞4-1停留在活塞腔體1-3右端和活塞右限位板4-3相抵靠， 同時(shí)在聯(lián)動(dòng)桿3-l和右聯(lián)動(dòng)板3-2的關(guān)聯(lián)下，左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-l處于伸長狀態(tài)，右 腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2處于壓縮狀態(tài)。
工作開始，對(duì)左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1通以電流，使其在電流作用下發(fā)熱變形并收 縮，通過聯(lián)動(dòng)桿3-1帶動(dòng)擠壓活塞4-1向活塞腔體1-3左端推進(jìn)，并通過右聯(lián)動(dòng)板3-2帶動(dòng)右 腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2向左運(yùn)動(dòng)使其產(chǎn)生伸長變形。擠壓活塞4-1向左運(yùn)動(dòng)時(shí)擠壓左驅(qū) 動(dòng)腔體1-1的空間，此時(shí)空間內(nèi)的水體會(huì)在壓力作用下被擠向左腔進(jìn)液管口 5-21和左腔出液 管口 5-1。左腔進(jìn)液管口 5-2上有左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1,由于朝向左腔進(jìn)液管口 5-2的水液壓力 方向和左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1內(nèi)部左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y壓簧9-5的壓力方向相同，左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1內(nèi)部 的左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥球9-3會(huì)堵住左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-l的閥口，進(jìn)而阻止水流從左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-l 流出；相似地，對(duì)于左腔出液管口 5-1，其上有左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1，由于此處的水液壓力方 向和左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1內(nèi)部左出液?jiǎn)蜗蜷y壓簧10-5的壓力方向相反，因此左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1 內(nèi)部的左出液?jiǎn)蜗蜷y閥球10-3會(huì)被推離左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1的閥口，繼而水流在壓力作用下 沿著左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1所在管道被推擠而出。在右驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)部，由于擠壓活塞4-l向
左推移，腔體空間被迫擴(kuò)張，導(dǎo)致腔體內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓強(qiáng)，此時(shí)，在右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2內(nèi)，由于氣壓差的方向和右出液?jiǎn)蜗蜷y壓簧10-6的壓力方向相同，右出液?jiǎn)蜗蜷y閥球
10- 4仍然被壓合在右出液?jiǎn)蜗蜷?0-2閥口上，阻止了水液的回流；同時(shí)，右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2
內(nèi)，由于氣壓差方向和右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y壓簧9-6的壓力方向相反，右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥球9-4被推 離右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2的閥口，右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2外所連管道內(nèi)的水流在內(nèi)外壓力差的作用下 被擠壓推入右驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)部，為右驅(qū)動(dòng)腔體的噴液做好了準(zhǔn)備。此過程結(jié)束，完成了周 期內(nèi)第一次噴射。
其后停止對(duì)左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1的供電，左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1在水液 的環(huán)境中迅速冷卻并產(chǎn)生相變，恢復(fù)到低溫相的狀態(tài)并變軟。此時(shí)開始對(duì)右腔形狀記憶合金 驅(qū)動(dòng)器2-2供電，此后的過程和對(duì)左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1供電時(shí)進(jìn)行的過程相類似， 擠壓活塞4-1在右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2的收縮作用下向右運(yùn)動(dòng)并且使得左腔形狀記憶 合金驅(qū)動(dòng)器2-l被拉伸。擠壓活塞4-1的右向推移使得在右驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)部的水液從右出液 單向閥10-2閥口被推壓而出，而左驅(qū)動(dòng)腔體1-1內(nèi)部則因?yàn)闅鈮翰畹木壒剩和ㄟ^左進(jìn)液 單向閥9-l從外界得到補(bǔ)充。此過程結(jié)束，則一個(gè)周期的噴液完成。
具體實(shí)施方式
二如圖2所示，本實(shí)施方式給出了一個(gè)控制本發(fā)明所述裝置工作的具體 電路連接方式示意圖，電路控制部分包括繼電器ll-l，第一功率M0S管11-2，第二功率M0S 管ll-3，柵極控制電源ll-4，形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器控制電源11-5，限流電阻ll-6。其中繼 電器ll-l可以是單穩(wěn)態(tài)繼電器，也可以是單線圈鎖存繼電器，具有單刀雙擲的開關(guān)功能；繼 電器公共端和柵極控制電源11-4相連，而兩個(gè)控制支路端則分別與第一功率M0S管11-2和 第二功率M0S管11-3的柵極連接，兩個(gè)功率M0S管漏極并聯(lián)接地并于柵極控制電源11-4分 別形成控制回路；左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1在左驅(qū)動(dòng)腔體1-1內(nèi)部串聯(lián)，并利用兩個(gè)左 腔外口固定螺栓8-1作為引出控制極，與第一功率M0S管11-2的源極和漏極以及形狀記憶合 金驅(qū)動(dòng)器控制電源11-5和限流電阻11-6串聯(lián)形成左控制回路；相似地，右腔形狀記憶合金 驅(qū)動(dòng)器2-2在右驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)部串聯(lián)，并利用兩個(gè)右腔外口固定螺栓8-3作為引出控制極， 與第二功率M0S管11-3的源極和漏極以及形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器控制電源11-5和限流電阻
11- 6串聯(lián)形成右控制回路。
工作原理
假設(shè)繼電器11-1為單穩(wěn)態(tài)繼電器。當(dāng)控制信號(hào)加載于它的線圈兩端時(shí)，繼電器ll-l吸 合銜鐵使其中一邊的控制支路導(dǎo)通；假設(shè)左邊控制支路導(dǎo)通，則柵極控制電源ll-4加載于第 一功率M0S管11-2的柵極上并和漏極形成高于MOS管開啟電壓的電位差，使第一功率MOS管 11-2導(dǎo)通，繼而使得形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器控制電源11-5，限流電阻11-6與左腔形狀記憶合 金驅(qū)動(dòng)器2-1—起被接通形成控制通路，控制左驅(qū)動(dòng)腔體1-1內(nèi)的液體噴射。當(dāng)去掉加載于 繼電器ll-l線圈兩端的控制信號(hào)時(shí)，銜鐵由于失去磁力的吸引而恢復(fù)到通常的狀態(tài)，先前的 控制支路端被斷開，另一邊的控制支路端開啟；于是使得左邊控制支路被斷開的同時(shí)導(dǎo)通右 邊的控制支路，與前面過程相似，柵極控制電源11-4使第二功率MOS管11-3導(dǎo)通，繼而導(dǎo) 通并控制右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2動(dòng)作，控制右驅(qū)動(dòng)腔體1-2內(nèi)液體的噴射。
具體實(shí)施方式
三如圖3所示，本實(shí)施方式為本發(fā)明的一個(gè)具體應(yīng)用方式示意。整個(gè)裝 置可固定于豎直的壁上，并使左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1和右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2朝下，左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1 和右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2朝上。左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1和右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2的外接管口并聯(lián)一根通水管，通水管的下端伸入下面水池的水液內(nèi)；左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1和右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2也并聯(lián) 一根通水管，管道中間引出一端外接噴頭。當(dāng)對(duì)左腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-1通電控制時(shí)， 左驅(qū)動(dòng)腔體1-1內(nèi)的液體從左出液?jiǎn)蜗蜷y10-1中被推出并從所連的噴頭中噴射出，同時(shí)水池 中的水通過右進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-2注入右驅(qū)動(dòng)腔體1-2;同理，當(dāng)對(duì)右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2 通電控制時(shí)，水液通過右出液?jiǎn)蜗蜷y10-2達(dá)到噴頭進(jìn)行噴射，同時(shí)水液通過左進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y9-1 補(bǔ)充進(jìn)入左驅(qū)動(dòng)腔體1-1。這樣交替控制左右形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，則能夠保持噴頭能持續(xù)噴 出水液。
具體實(shí)施方式
四如圖4所示，這是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)際應(yīng)用的例子。圖中所示為一種 被稱為仿生濕吸附爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)裝置。這種機(jī)器人需要模仿一些昆蟲，例如螞蟻、蒼蠅、 蟋蟀等在垂直壁面上運(yùn)動(dòng)時(shí)通過分泌粘性液體吸附爬行的能力。為了研制這樣的機(jī)器人，需 要它具備分泌或噴射液體的功能機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置便能很好地解決這一問題。圖4 給出了一個(gè)布局、安裝和連接的示意性結(jié)構(gòu)展示。機(jī)器人包括軀干12-1、運(yùn)動(dòng)足肢12-2、運(yùn) 動(dòng)足掌12-3。儲(chǔ)液池12-4位于機(jī)器人軀干12-1中間部位，其內(nèi)部液體環(huán)境和外界大氣連通。 由于本發(fā)明所述的噴液裝置由于其液位必須高于儲(chǔ)液池12-4內(nèi)水液液位，因此只能將其安裝 于上部運(yùn)動(dòng)足肢12-2和中部運(yùn)動(dòng)足肢12-2附近，并對(duì)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)足掌供給水液(注下部 運(yùn)動(dòng)足掌的水液供給可通過閥門來控制，并利用下部足掌12-3和儲(chǔ)液池12-4的水位差高度 來提供噴射壓力)。上部運(yùn)動(dòng)足肢12-2和中部運(yùn)動(dòng)足肢12-2附近的噴液裝置，其四個(gè)進(jìn)液?jiǎn)?向閥可并聯(lián)，并伸入儲(chǔ)液池12-4中。上部運(yùn)動(dòng)足肢12-2附近的噴液裝置，其左右兩邊出液 單向閥10-1、 10-2可分別和上部左右運(yùn)動(dòng)足掌12-3處的噴頭連接；中部運(yùn)動(dòng)足肢12-2附近 的噴液裝置，其左右兩邊出液?jiǎn)蜗蜷y10-1、 10-2可分別和中部左右運(yùn)動(dòng)足掌12-3處的噴頭 連接。上部運(yùn)動(dòng)足肢12-2附近的噴液裝置由于位置較高，噴液需要較大動(dòng)力，其內(nèi)部左右腔 形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的根數(shù)可以設(shè)計(jì)為4根或6根，中部運(yùn)動(dòng)足掌12-3較矮，其內(nèi)部左右腔 形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的根數(shù)可較少， 一般可設(shè)計(jì)為左右各2根。工作時(shí)，控制左腔形狀記憶 合金驅(qū)動(dòng)器2-l，則向左邊運(yùn)動(dòng)足掌12-3處噴頭供液并噴射，同時(shí)右驅(qū)動(dòng)腔體1-2能得到液 體的補(bǔ)充；其后控制右腔形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器2-2，則向右邊運(yùn)動(dòng)足掌12-3處噴頭供液并噴 射，并使得左驅(qū)動(dòng)腔體1-1同時(shí)得到液體的補(bǔ)充。如此可交替并快速地完成對(duì)左右運(yùn)動(dòng)足掌 12-3的粘液供給，并具有較高頻率。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng) 用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于其包括活塞腔體，及分別設(shè)置于活塞腔體兩側(cè)的噴液系統(tǒng)，活塞腔體內(nèi)設(shè)有聯(lián)動(dòng)桿及固定于聯(lián)動(dòng)桿上的活塞；噴液系統(tǒng)包括與活塞腔體相連的腔體，腔體與活塞腔體相連處設(shè)有活塞限位板，腔體內(nèi)設(shè)有與聯(lián)動(dòng)桿連接的形狀記憶合金，形狀記憶合金的另一端與腔體側(cè)壁面固定，噴液系統(tǒng)腔體還設(shè)有進(jìn)液系統(tǒng)及出液系統(tǒng)；噴液系統(tǒng)還包括與形狀記憶合金相串聯(lián)的電路控制系統(tǒng)控制一側(cè)噴液系統(tǒng)的形狀記憶合金變形帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使得該側(cè)出液系統(tǒng)出液，另一側(cè)進(jìn)液系統(tǒng)進(jìn)液。
2、 如權(quán)利要求l所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述活塞腔體的內(nèi)徑 小于活塞兩側(cè)噴液系統(tǒng)的腔體的內(nèi)徑。
3、 如權(quán)利要求l所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述形狀記憶合金為 單程形狀記憶合金拉力彈簧。
4、 如權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述形狀記憶合金一端固定于聯(lián)動(dòng)桿的連接板上，另一端固定于外口固定板上，外口固定板通過外口密閉緊固蓋 壓合緊固于噴液系統(tǒng)腔體的外口作為腔體側(cè)壁面。
5、 如權(quán)利要求4所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述外口固定板內(nèi)側(cè) 還設(shè)有外口密封墊圈，其與外口固定板一起通過外口密閉緊固蓋壓合緊固于噴液系統(tǒng)腔體的 外口。
6、 如權(quán)利要求4所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述連接板與聯(lián)動(dòng)桿 一體連接或者通過掛鉤連接。
7、 如權(quán)利要求l所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述單個(gè)噴液系統(tǒng)腔 體內(nèi)含有偶數(shù)個(gè)形狀記憶合金。
8、 如權(quán)利要求l所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述進(jìn)液系統(tǒng)包括單 向閥、進(jìn)液管，連接外部水液輸送系統(tǒng)的進(jìn)液管內(nèi)側(cè)為單向閥，管口由連接于噴液系統(tǒng)腔體 上的壓力彈簧相連的閥球抵?。凰龀鲆合到y(tǒng)包括單向閥、出液管，與噴液系統(tǒng)腔體相連的 出液管外側(cè)為單向閥，管口由連接于單向閥閥體上的壓力彈簧相連的閥球抵住。
9、 如權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述電路控制系統(tǒng)包 括繼電器、繼電器控制電源、晶體管、形狀記憶合金控制電源、限流電阻，繼電器、晶體管、 繼電器控制電源形成一個(gè)控制回路，晶體管、形狀記憶合金、限流電阻、形狀記憶合金控制 電源形成另一個(gè)控制回路，兩個(gè)控制回路控制一側(cè)的噴液系統(tǒng)工作，繼電器的另一側(cè)具有與 上述相同的控制另一側(cè)噴液系統(tǒng)工作的兩個(gè)回路控制；繼電器為單刀雙擲分別控制兩側(cè)的繼 電器控制電路開閉，從而兩側(cè)噴液系統(tǒng)的形狀記憶合金控制電路不同時(shí)導(dǎo)通；繼電器使一側(cè) 的繼電器控制回路導(dǎo)通時(shí)，品體管作為丌關(guān)開啟，使得該側(cè)噴液系統(tǒng)內(nèi)的形狀記憶合金控制 電路導(dǎo)通工作。
10、 如權(quán)利要求9所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述的晶體管為MOS管。
11、 如權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其特征在于所述活塞腔體兩側(cè) 的噴液系統(tǒng)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，噴液系統(tǒng)的腔體外側(cè)還設(shè)有副支管，副支管設(shè)于腔體上下的一側(cè)或 者兩側(cè)均設(shè)有，并采用緊固螺栓封閉。
全文摘要
一種推挽式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)噴液裝置，其涉及一種電控噴液裝置，其包括活塞腔體，及分別設(shè)置于活塞腔體兩側(cè)的噴液系統(tǒng)，活塞腔體內(nèi)設(shè)有聯(lián)動(dòng)桿及固定于聯(lián)動(dòng)桿上的活塞；噴液系統(tǒng)包括與活塞腔體相連的腔體，腔體與活塞腔體相連處設(shè)有活塞限位板，腔體內(nèi)設(shè)有與聯(lián)動(dòng)桿連接的形狀記憶合金，形狀記憶合金的另一端與腔體側(cè)壁面固定，噴液系統(tǒng)腔體還設(shè)有進(jìn)液系統(tǒng)及出液系統(tǒng)；噴液系統(tǒng)還包括與形狀記憶合金相串聯(lián)的電路控制系統(tǒng)控制一側(cè)噴液系統(tǒng)的形狀記憶合金變形帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使得該側(cè)出液系統(tǒng)出液，另一側(cè)進(jìn)液系統(tǒng)進(jìn)液。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噴液量較大，不需利用普通彈簧復(fù)位來補(bǔ)充液體，噴射頻率高。
文檔編號(hào)B05B15/00GK101530836SQ200910049479
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者斌 何, 振 劉, 黎明和 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)