CN203272085U - 一种采用ipmc驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵 - Google Patents
一种采用ipmc驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵 Download PDFInfo
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Abstract
一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，属于微型流体泵技术领域。本实用新型的上泵送部分内上泵体壳及下泵送部分内下泵体壳均与IPMC驱动膜密封固接形成密封腔，在上泵密封腔内设置有第一弹性泵腔，第一进水管和第一出水管均采用锥形管结构；第一进水管的大口及第一出水管的小口均通过上泵体壳与第一弹性泵腔相连通，第一进水管的小口与进水通道相连通；第一出水管的大口与出水通道相连通；在下泵密封腔内设置有第二弹性泵腔，第二进水管和第二出水管均采用同尺寸锥形管结构；第二进水管的大口及第二出水管的小口均通过下泵体壳与第二弹性泵腔相连通，第二进水管的小口与进水通道相连通；第二出水管的大口与出水通道相连通。
Description
技术领域
本实用新型属于微型流体泵技术领域，特别是涉及一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵。
背景技术
IPMC是由高分子离子交换树脂与惰性金属电极所组成的复合材料，在外界电场作用下，该材料会随着外加电场的大小变化产生不同程度的变形；IPMC材料质地柔韧，在较低的驱动电压下即可产生较大的变形，响应迅速，在制造可控微小部件等方面有广泛的应用前景。
微型无阀流体泵工作原理基于扩散口/喷嘴具有整流特性，如果扩散口/喷嘴结构设计合理，在同样的压强差驱动下，扩散方向的流量将大于喷嘴方向的流量，微型无阀流体泵的一个工作周期可以分为“供给模式”和“泵模式”。
将IPMC材料应用于微型无阀流体泵已有人进行研究，但研究对象普遍为单腔体结构，对于单腔体结构来说，其流量普遍较小，流体供给不连续。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，该流体泵利用IPMC材料在较低驱动电压下能产生大变形和大位移的特点，泵体内部采用沿驱动膜对称设置两个弹性泵腔，双腔交替循环工作，从而实现流体的连续低脉动泵送，且结构简单；泵送的流体与驱动膜不直接接触，避免了流体污染；驱动膜与泵液相配合，有效提高了IPMC材料的工作性能，且性能可靠稳定。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，包括上泵送部分、下泵送部分、IPMC驱动膜、进水通道、出水通道及驱动控制器；所述IPMC驱动膜与驱动控制器通过导线相连接；
所述的上泵送部分包括下端具有开口的上泵体壳、第一弹性泵腔、第一进水管及第一出水管，所述上泵体壳的下端开口与IPMC驱动膜密封固接形成上泵密封腔，在上泵密封腔内设置有第一弹性泵腔，在第一弹性泵腔外的上泵密封腔内填充有泵液；所述第一进水管和第一出水管均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第一进水管的大口通过上泵体壳与第一弹性泵腔相连通，小口与进水通道相连通；第一出水管的小口通过上泵体壳与第一弹性泵腔相连通，大口与出水通道相连通；
所述的下泵送部分包括上端具有开口的下泵体壳、第二弹性泵腔、第二进水管及第二出水管，所述下泵体壳的上端开口与IPMC驱动膜密封固接形成下泵密封腔，在下泵密封腔内设置有第二弹性泵腔，在第二弹性泵腔外的下泵密封腔内填充有泵液；所述第二进水管和第二出水管均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第二进水管的大口通过下泵体壳与第二弹性泵腔相连通，小口与进水通道相连通；第二出水管的小口通过下泵体壳与第二弹性泵腔相连通，大口与出水通道相连通。
在所述的上泵体壳的下端开口与IPMC驱动膜之间设置有密封垫，在下泵体壳的上端开口与IPMC驱动膜之间设置有密封垫。
本实用新型的有益效果：
本实用新型与现有技术相比，泵体内部采用沿驱动膜对称设置两个弹性泵腔，双腔交替循环工作，从而实现流体的连续低脉动泵送，且结构简单；泵送的流体与驱动膜不直接接触，避免了流体污染；驱动膜与泵液相配合，有效提高了IPMC材料的工作性能，且性能可靠稳定。
附图说明
图1为本实用新型的一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵结构示意图；
图中，1—IPMC驱动膜，2—上泵体壳，3—下泵体壳，4—第一进水管，5—第一出水管，6—第一弹性泵腔，7—第二进水管，8—第二出水管，9—第二弹性泵腔，10—进水通道，11—出水通道，12—驱动控制器，13—密封垫，14—泵液。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，包括上泵送部分、下泵送部分、IPMC驱动膜1、进水通道10、出水通道11及驱动控制器12；所述IPMC驱动膜1与驱动控制器12通过导线相连接；
所述的上泵送部分包括下端具有开口的上泵体壳2、第一弹性泵腔6、第一进水管4及第一出水管5，所述上泵体壳2的下端开口与IPMC驱动膜1密封固接形成上泵密封腔，在上泵密封腔内设置有第一弹性泵腔6，在第一弹性泵腔6外的上泵密封腔内填充有泵液14；所述第一进水管4和第一出水管5均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第一进水管4的大口通过上泵体壳2与第一弹性泵腔6相连通，小口与进水通道10相连通；第一出水管5的小口通过上泵体壳2与第一弹性泵腔6相连通，大口与出水通道11相连通；
所述的下泵送部分包括上端具有开口的下泵体壳3、第二弹性泵腔9、第二进水管7及第二出水管8，所述下泵体壳3的上端开口与IPMC驱动膜1密封固接形成下泵密封腔，在下泵密封腔内设置有第二弹性泵腔9，在第二弹性泵腔9外的下泵密封腔内填充有泵液14；所述第二进水管7和第二出水管8均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第二进水管7的大口通过下泵体壳3与第二弹性泵腔9相连通，小口与进水通道10相连通；第二出水管8的小口通过下泵体壳3与第二弹性泵腔9相连通，大口与出水通道11相连通。
在所述的上泵体壳2的下端开口与IPMC驱动膜1之间设置有密封垫13，在下泵体壳3的上端开口与IPMC驱动膜1之间设置有密封垫13。
下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
首先对驱动控制器12（型号为PIC16F887A）进行设定，使其发出确定幅值的连续正弦电压激励信号，IPMC驱动膜1在激励信号下发生周期性的上下等幅振动。
当IPMC驱动膜1向上振动时，IPMC驱动膜1通过泵液14（选材为水）压迫第一弹性泵腔6使其体积变小，第一弹性泵腔6内的流体同时由第一进水管4和第一出水管5被挤出，由于第一进水管4和第一出水管5均采用锥形管结构，由锥形管结构的特性决定了在第一出水管5流出的流体会多于第一进水管4流出的流体。此时，由于IPMC驱动膜1与下泵体壳3之间容积增大，促使第二弹性泵腔9体积增大，进水通道10和出水通道11内的流体分别经由第二进水管7和第二出水管8进入第二弹性泵腔9；同样由锥形管结构的特性决定，经由第二进水管7流入的流体会多于第二出水管8流入的流体。于是，在进水通道10上经由第二进水管7流入的流体多于第一进水管4流出的流体，在出水通道11上经由第一出水管5流出的流体多于第二出水管8流入的流体。从整体上看，此环节表现为进水通道10内的一部分流体经由本实用新型的微型无阀流体泵流入到出水通道11内。
当IPMC驱动膜1向下振动时，IPMC驱动膜1通过泵液14压迫第二弹性泵腔9使其体积变小，第二弹性泵腔9内的流体同时由第二进水管7和第二出水管8被挤出，由锥形管结构的特性决定了在第二出水管8流出的流体会多于第二进水管7流出的流体。此时，由于IPMC驱动膜1与上泵体壳2之间容积增大，促使第一弹性泵腔6体积增大，进水通道10和出水通道11内的流体分别经由第一进水管4和第一出水管5进入第一弹性泵腔6；同样由锥形管结构的特性决定，经由第一进水管4流入的流体会多于第一出水管5流入的流体。于是，在进水通道10上经由第一进水管4流入的流体多于第二进水管7流出的流体，在出水通道11上经由第二出水管8流出的流体多于第一出水管5流入的流体。从整体上看，此环节表现为进水通道10内的一部分流体经由本实用新型的微型无阀流体泵流入到出水通道11内。
综上所述，在IPMC驱动膜1的一个振动周期内，进水通道10内的流体分两次被泵入到出水通道11内；当IPMC驱动膜1持续等幅振动时，即可实现流体的连续低脉动泵送。调节驱动控制器12正弦电压激励信号的幅值，就可以等比例地调节IPMC驱动膜1的振动幅值，从而实现本实用新型泵送流量的精确控制。
Claims (2)
1.一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，其特征在于：包括上泵送部分、下泵送部分、IPMC驱动膜、进水通道、出水通道及驱动控制器；所述IPMC驱动膜与驱动控制器通过导线相连接；
所述的上泵送部分包括下端具有开口的上泵体壳、第一弹性泵腔、第一进水管及第一出水管，所述上泵体壳的下端开口与IPMC驱动膜密封固接形成上泵密封腔，在上泵密封腔内设置有第一弹性泵腔，在第一弹性泵腔外的上泵密封腔内填充有泵液；所述第一进水管和第一出水管均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第一进水管的大口通过上泵体壳与第一弹性泵腔相连通，小口与进水通道相连通；第一出水管的小口通过上泵体壳与第一弹性泵腔相连通，大口与出水通道相连通；
所述的下泵送部分包括上端具有开口的下泵体壳、第二弹性泵腔、第二进水管及第二出水管，所述下泵体壳的上端开口与IPMC驱动膜密封固接形成下泵密封腔，在下泵密封腔内设置有第二弹性泵腔，在第二弹性泵腔外的下泵密封腔内填充有泵液；所述第二进水管和第二出水管均采用锥形管结构，两者结构尺寸相同；第二进水管的大口通过下泵体壳与第二弹性泵腔相连通，小口与进水通道相连通；第二出水管的小口通过下泵体壳与第二弹性泵腔相连通，大口与出水通道相连通。
2.根据权利要求1所述的一种采用IPMC驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵，其特征在于：在所述的上泵体壳的下端开口与IPMC驱动膜之间设置有密封垫，在下泵体壳的上端开口与IPMC驱动膜之间设置有密封垫。
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