本發(fā)明屬于壓電精密機械驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種具有彈性泵體的仿生泵。

背景技術(shù)：

壓電泵是利用壓電元件作為動力源的一種新型流體輸送系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上，壓電泵將傳統(tǒng)泵的驅(qū)動源、傳動系統(tǒng)和泵體三者合為一體，克服了由于運動部件可能導(dǎo)致的壓力損失、磨損、疲勞破壞以及可能對某些敏感流體所造成的破壞，大大簡化了泵的結(jié)構(gòu)。壓電纖維復(fù)合材料壓電片作為一種新型壓電材料，具有柔韌性好、變形量大以及面內(nèi)各向異性等特點，將其應(yīng)用到壓電泵領(lǐng)域，具有相當廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種具有彈性泵體的仿生泵，目的在于利用柔性壓電纖維復(fù)合材料柔韌性好、變形量大的特點，將其與彈性硅膠材料相結(jié)合，設(shè)計一種體積小，流量大的仿生泵。

根據(jù)上述一種具有彈性泵體的仿生泵，包含入口管、入口單向閥、彈性泵體、泵體側(cè)壁、柔性壓電纖維復(fù)合材料、基板、出口單向閥、出口管。柔性壓電纖維復(fù)合材料和基板組成柔性壓電驅(qū)動器，向柔性壓電纖維復(fù)合材料施加交變電壓，柔性壓電纖維復(fù)合材料在基板的限制下產(chǎn)生彎曲變形，帶動與基板緊密粘貼的彈性泵體表面往復(fù)運動，彈性泵體的腔體體積隨之改變，在單向閥的配合下，實現(xiàn)流體不間斷吸入與泵出。

根據(jù)上述一種具有彈性泵體的仿生泵，其中入口管，出口管采用彈性硅膠材料制成。

根據(jù)上述一種具有彈性泵體的仿生泵，其彈性泵體和泵體側(cè)壁為硅膠材料制成，彈性泵體上下兩側(cè)各有一個小孔，采用硅橡膠粘合劑將入口管和出口管分別粘貼于彈性泵體兩端開孔的外表面，將入口單向閥粘接于泵腔腔體下側(cè)開孔的內(nèi)表面，即位于腔體內(nèi)部，出口單向閥粘接于泵腔腔體上側(cè)開孔的外表面，即位于泵體外部。

一種具有彈性泵體的仿生泵，四片柔性壓電纖維復(fù)合材料彼此間隔90°，四片基板布置在其下方對應(yīng)位置。在初始狀態(tài)，四片基板和近似紡錘形彈性泵體表面具有一致的彎曲弧度，基板下表面和彈性泵體側(cè)壁外表面緊密粘合，柔性壓電纖維復(fù)合材料具有和基板一致的彎曲弧度并且與基板緊密粘合，位于兩塊相鄰基板間的彈性泵體向內(nèi)自然凹陷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種具有彈性泵體的仿生泵靜止時的示意圖。

圖2是本發(fā)明一種具有彈性泵體的仿生泵靜止時的俯視圖。

圖3是彈性硅膠泵體體積變大，流體吸入腔體的示意圖。

圖4是彈性硅膠泵體體積變大，流體吸入腔體的俯視圖。

圖5是彈性硅膠泵體體積變小，流體泵出腔體的示意圖。

圖6是彈性硅膠泵體體積變小，流體泵出腔體的俯視圖。

具體實施方式

參照圖1,本發(fā)明一種具有彈性泵體的仿生泵，是由出口管1，出口單向閥2，彈性泵體3，泵體側(cè)壁4，入口管5，入口單向閥6，柔性壓電纖維復(fù)合材料701，基板702組成,其中:

柔性壓電纖維復(fù)合材料701，在交變電壓的作用下，其運動方式是在材料橫向所產(chǎn)生伸縮變形，為達到本裝置所需左右平動，在柔性壓電纖維復(fù)合材料701底部粘貼基板702，二者共同構(gòu)成柔性壓電驅(qū)動器7，在交變電壓的作用下，整個驅(qū)動部分產(chǎn)生往復(fù)彎曲變形

四片柔性壓電纖維復(fù)合材料701彼此間隔90°，四片基板702在其下方對應(yīng)位置，基板702和近似紡錘形彈性泵體3側(cè)壁外表面具有一致的向外彎曲弧度，基板702下表面和彈性泵體3外表面緊密粘合，壓電纖維復(fù)合材料壓電片701具有和基板702一致的向外彎曲弧度，壓電纖維復(fù)合材料壓電片701和基板702緊密粘合；位于兩片柔性壓電驅(qū)動器7間的泵體側(cè)壁4向內(nèi)凹陷。

彈性泵體3上下兩側(cè)各有一個小孔，采用硅橡膠粘合劑將入口單向閥6粘接于彈性泵體3下開孔的內(nèi)側(cè)，即位于腔體內(nèi)部，出口單向閥2粘接于彈性泵體3上側(cè)開孔的外部。出口管1和入口管5分別粘于彈性泵體3上下兩側(cè)的相應(yīng)位置。

柔性壓電纖維復(fù)合材料701在交變電壓的作用下同時做縮短或伸長運動。當彈性泵體3側(cè)壁外表面彼此間隔90°粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701同時伸長時，在基板702的配合下，四個柔性壓電驅(qū)動器7同時由平衡位置產(chǎn)生進一步向外彎曲變形，帶動和基板702粘接的彈性泵體3向外拉伸，相鄰兩個柔性壓電驅(qū)動器7間的泵體側(cè)壁4的凹陷程度變小，整個彈性泵體3徑向長度變短而橫截面面積變大，彈性泵體3由近似紡錘形變?yōu)榻魄蛐危瑥椥员皿w3體積增大，彈性泵體3上側(cè)外部的出口單向閥2閉合，同時位于彈性泵體3下側(cè)內(nèi)部的入口單向閥6打開，流體從外部經(jīng)由入口管5和打開的入口單向閥6流入彈性泵體3的泵腔內(nèi)部。

當彈性泵體3側(cè)壁外表面彼此間隔90°粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701由伸長狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)時，在基板702的配合下，四個壓電驅(qū)動器7的彎曲弧度逐漸縮小直至恢復(fù)平衡狀態(tài)，相鄰兩個壓電驅(qū)動器7間的泵體側(cè)壁4恢復(fù)到初始狀態(tài)的向內(nèi)凹陷。在此過程中，入口單向閥6關(guān)閉，出口單向閥2打開，彈性泵體3泵腔內(nèi)部的流體經(jīng)出口單向閥2和出口管1流出，直至平衡狀態(tài)。此時彈性泵體3的泵腔內(nèi)外壓力平衡，入口單向閥6和出口單向閥2均關(guān)閉。

當彈性泵體3側(cè)壁外表面彼此間隔90°粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701同時縮短時，在基板702的配合下，四個柔性壓電驅(qū)動器7同時由平衡位置產(chǎn)生向內(nèi)的彎曲變形，帶動和基板702粘接的彈性泵體3向內(nèi)壓縮，柔性壓電驅(qū)動器7的彎曲弧度變小，相鄰兩個柔性壓電驅(qū)動器7間泵體側(cè)壁4向內(nèi)凹陷程度加劇，整個彈性泵體3徑向長度變長而橫截面面積變小，彈性泵體3體積縮小，彈性泵體3下側(cè)內(nèi)部的入口單向閥6閉合，同時位于彈性泵體3上側(cè)外部的出口單向閥2打開，流體繼續(xù)從彈性泵體3的泵腔內(nèi)部經(jīng)由打開的出口單向閥2和出口管1流出。

當彈性泵體3側(cè)壁外表面彼此間隔90°粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701由縮短狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)時，在基板702的配合下，四個柔性壓電驅(qū)動器7的彎曲弧度逐漸增大直至恢復(fù)平衡狀態(tài)，相鄰兩個柔性壓電驅(qū)動器7間的泵體側(cè)壁4恢復(fù)到初始狀態(tài)的向內(nèi)凹陷。在此過程中，入口單向閥6打開，出口單向閥2關(guān)閉，流體由外部經(jīng)入口管5和入口單向閥6流入彈性泵體3的泵腔內(nèi)部，直至平衡狀態(tài)。此時彈性泵體3的泵腔內(nèi)外壓平衡，入口單向閥6和出口單向閥2均關(guān)閉。如此往復(fù)進行，在單向閥的配合下，實現(xiàn)流體不間斷吸入與泵出。