本發(fā)明屬于微機(jī)械電子工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵。

背景技術(shù)：

微泵可以輸送微量的氣體和液體，或者氣液混合物，被認(rèn)為是微流體系統(tǒng)中的重要部件因而,受到了人們的普遍關(guān)注。由于微泵能精確控制流量,它在微量化學(xué)分析與檢測(cè)、微量藥品注射、打印機(jī)噴墨陣列、集成電子元件的冷卻、燃料微量注射等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。壓電纖維復(fù)合材料壓電片作為一種新型壓電材料，將其應(yīng)用到微泵領(lǐng)域，是一種全面的創(chuàng)新和大膽的嘗試。該類型的壓電微泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、耗能低、可控性強(qiáng)、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，而且可以通過(guò)改變電壓或頻率來(lái)控制輸出流量，因此，其具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵，目的在于利用柔性壓電纖維復(fù)合材料輕薄且是柔性的特點(diǎn)，將其與彈性硅膠材料相結(jié)合，設(shè)計(jì)一種新型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可精確控制流量的仿生泵。

上述目的主要通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵包括入口管，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，出口單向閥和出口管。其中入口管，出口管泵體，彈性泵體和泵體側(cè)壁采用硅膠材料制成。由于柔性壓電纖維復(fù)合材料加載交變電壓后運(yùn)動(dòng)方式是沿著材料長(zhǎng)度方向產(chǎn)生伸縮變形，而本裝置需要左右平動(dòng)，于是在柔性壓電纖維復(fù)合材料底部增加基板使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)部分能夠產(chǎn)生彎曲變形。柔性壓電纖維復(fù)合材料與其下側(cè)對(duì)應(yīng)位置布置的基板緊密粘貼共同組成柔性壓電驅(qū)動(dòng)器。在交變電壓作用，柔性壓電驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生往復(fù)彎曲變形，帶動(dòng)與之緊密粘和的彈性泵體表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得腔體體積交替變大和變小，利用單向閥的開(kāi)合實(shí)現(xiàn)流體的單向運(yùn)動(dòng)。

彈性泵體上下兩側(cè)中心位置各有一小孔，基板的對(duì)應(yīng)位置也有開(kāi)孔，且基板上孔的直徑略大于入口管和出口管的直徑。采用硅橡膠粘合劑將入口單向閥粘接于泵腔腔體下側(cè)開(kāi)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(kāi)孔的外表面，即位于泵體外部。入口管和出口管分別穿過(guò)基板上開(kāi)孔粘貼于彈性泵體兩端中心位置開(kāi)孔的外表面。

在初始狀態(tài)下，未粘貼柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的彈性泵體對(duì)稱的兩個(gè)側(cè)面向內(nèi)自然凹陷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵靜止時(shí)的示意圖。

圖2是本發(fā)明一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵的基板示意圖。

圖3是本發(fā)明一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵的剖面示意圖。

圖4是彈性硅膠泵體體積變大，流體吸入腔體的示意圖。

圖5是彈性硅膠泵體體積變大，流體吸入腔體的剖面示意圖。

圖6是彈性硅膠泵體體積變小，流體排出腔體的示意圖。

圖7是彈性硅膠泵體體積變小，流體排出腔體的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1,本發(fā)明一種基于柔性壓電驅(qū)動(dòng)器的仿生泵，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:

兩片對(duì)稱布置的柔性壓電纖維復(fù)合材料701粘在材料的基板702上組成柔性壓電驅(qū)動(dòng)器7，使在交變電壓的作用下整個(gè)驅(qū)動(dòng)部分能夠產(chǎn)生彎曲變形，基板702內(nèi)輪廓與彈性泵體3外表面緊密地粘在一起。

彈性泵體3上下兩側(cè)各有一個(gè)小孔，基板702的對(duì)應(yīng)位置也開(kāi)有孔，且基板702上孔的直徑略大于出口管1和入口管5的直徑，采用硅橡膠粘和劑將入口單向閥6粘貼于彈性泵體3下孔的上側(cè)，即位于泵腔內(nèi)部，出口單向閥2粘貼于彈性泵體3上孔上側(cè)，即位于泵腔外部。出口管1通過(guò)基板702上開(kāi)孔粘接于彈性泵體3上側(cè)，入口管5通過(guò)基板702下開(kāi)孔粘接于彈性泵體3下側(cè)。

彈性泵體3，泵體側(cè)壁4，入口單向閥6和出口單向閥2共同組成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，在沒(méi)有加載交變電壓的情況下，兩片對(duì)稱布置的柔性壓電纖維復(fù)合材料701粘在初始狀態(tài)下向外側(cè)自然彎曲的基板702外表面，彈性泵體3其的泵體側(cè)壁4向內(nèi)自然凹陷。在交變電壓的作用下，柔性壓電纖維復(fù)合材料701做伸長(zhǎng)，縮短的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈性泵體3兩側(cè)對(duì)稱粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701同時(shí)伸長(zhǎng)時(shí)，由于基板702的限制，使得兩側(cè)的柔性壓電驅(qū)動(dòng)器7同時(shí)由平衡位置向外彎曲變形，帶動(dòng)和基板702粘接的彈性泵體3兩面同時(shí)向外運(yùn)動(dòng)，彈性泵體3的泵體側(cè)壁4受基板702向外彎曲的力的作用，彈性泵體3和泵體側(cè)壁4長(zhǎng)軸長(zhǎng)度縮小，短軸長(zhǎng)度增大，泵體側(cè)壁4由向內(nèi)的自然凹陷變?yōu)槠矫?，彈性泵體3的體積增大，位于彈性泵體3上側(cè)外部的出口單向閥2關(guān)閉，同時(shí)位于彈性泵體3下側(cè)內(nèi)部的入口單向閥6打開(kāi)，流體從外部經(jīng)由入口管5和打開(kāi)的入口單向閥6流入泵腔中。

當(dāng)彈性泵體3兩側(cè)對(duì)稱粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701由伸長(zhǎng)狀態(tài)到平衡狀態(tài)時(shí)，由于基板702的限制，兩側(cè)對(duì)稱粘接的柔性壓電驅(qū)動(dòng)器7彎曲弧度逐漸縮小直至恢復(fù)平衡狀態(tài)，泵體側(cè)壁4由受拉伸變成的平面狀態(tài)恢復(fù)到自然凹陷，在此過(guò)程中，入口單向閥6關(guān)閉，出口單向閥2打開(kāi)，彈性泵體3內(nèi)的流體由泵腔內(nèi)經(jīng)出口單向閥2和出口管1流出，直至平衡狀態(tài)，此時(shí)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(dāng)腔體兩側(cè)對(duì)稱粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料7同時(shí)縮短時(shí)，由于基板702的限制，使得兩側(cè)的柔性壓電驅(qū)動(dòng)器7同時(shí)產(chǎn)生由平衡位置向內(nèi)的彎曲變形，帶動(dòng)和基板702粘貼的彈性泵體3兩面同時(shí)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，彈性泵體3的泵體側(cè)壁4受基板702向內(nèi)彎曲的力的作用，彈性泵體3和泵體側(cè)壁4長(zhǎng)軸長(zhǎng)度增大，短軸長(zhǎng)度縮小，泵體側(cè)壁4由向內(nèi)凹陷程度加劇，彈性泵體3的體積縮小，位于彈性泵體3下側(cè)內(nèi)部的入口單向閥6關(guān)閉，同時(shí)位于彈性泵體3上側(cè)外部的出口單向閥2打開(kāi)，泵腔內(nèi)部的流體繼續(xù)經(jīng)過(guò)打開(kāi)的出口單向閥2和出口管1流出。

當(dāng)彈性泵體3兩側(cè)對(duì)稱粘接的柔性壓電纖維復(fù)合材料701由縮短狀態(tài)恢復(fù)平衡狀態(tài)時(shí)，由于基板702的限制，兩側(cè)對(duì)稱粘接的壓電驅(qū)動(dòng)器7的彎曲弧度逐漸增加直至恢復(fù)平衡狀態(tài)，泵體側(cè)壁4向內(nèi)凹陷程度變小，恢復(fù)到自然凹陷，在此過(guò)程中，由于壓力的作用入口單向閥6打開(kāi)，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流入泵腔，直至平衡狀態(tài)，此時(shí)，入口單向閥6和出口單向閥2均關(guān)閉。如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)流體的連續(xù)定向輸送。