DE102013009592B4 - Fluid flow control device - Google Patents

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DE102013009592B4 DE102013009592.1A DE102013009592A DE102013009592B4 DE 102013009592 B4 DE102013009592 B4 DE 102013009592B4 DE 102013009592 A DE102013009592 A DE 102013009592A DE 102013009592 B4 DE102013009592 B4 DE 102013009592B4
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Abstract

Fluidströmungs-Steuervorrichtung, mit mindestens zwei einen Fluiddurchtritt ermöglichenden Anschlussöffnungen (14) und mit mindestens einer Steuergruppe (2) bestehend aus mindestens drei Steuereinheiten (3), die jeweils eine von einer elastisch verformbaren Wand (6) begrenzte Arbeitskammer (8) und einen zum Hervorrufen einer eine Volumenveränderung der Arbeitskammer (8) bewirkenden Arbeitsbewegung (5) der verformbaren Wand (6) dienenden elektrisch und/oder magnetisch aktivierbaren Elastomer-Aktuator aufweisen, und die mit ihren Arbeitskammern (9) fluidisch in Reihe geschaltet sind, wobei wenigstens zwei Steuereinheiten (3) als Anschluss-Steuereinheiten (3a) mit einer in die zugehörige Arbeitskammer (8) mündenden Anschlussöffnung (14) ausgebildet sind, zwischen denen mindestens eine als Durchleitungs-Steuereinheit (3b) ohne Anschlussöffnung (14) ausgebildete Steuereinheit (3) angeordnet ist, derart, dass durch selektive Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren (4) ein Fluidtransport durch aneinandergereihte Arbeitskammern (8) hindurch zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen (14) hervorrufbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elastomer-Aktuatoren (4) der Steuergruppe (2) in mindestens einer gummielastischen Aktuatormatte (25) zusammengefasst und aus mehreren gemeinsamen und aufeinandergeschichteten Elastomermaterialschichten (18) aufgebaut sind.Fluid flow control device, having at least two connection openings (14) enabling a fluid passage and having at least one control group (2) comprising at least three control units (3) each having a working chamber (8) delimited by an elastically deformable wall (6) and one for Causing a working movement (5) of the deformable wall (6) which serves to change the volume of the working chamber (8) and which are fluidically connected in series with their working chambers (9), at least two control units (3) as a connection control units (3a) are formed with an opening into the associated working chamber (8) connection opening (14), between which at least one as a passage control unit (3b) without connection opening (14) formed control unit (3) such that by selectively activating and deactivating the elastomeric actuators (4) a fluid transport through juxtaposed working chambers (8) through between at least two connection openings (14) hervorufbar, characterized in that a plurality of elastomer actuators (4) of the control group (2) in at least one rubber-elastic actuator mat (25) combined and made of several common and stacked Elastomer material layers (18) are constructed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidströmungs-Steuervorrichtung, mit mindestens zwei einen Fluiddurchtritt ermöglichenden Anschlussöffnungen und mit mindestens einer Steuergruppe bestehend aus mindestens drei Steuereinheiten, die jeweils eine von einer elastisch verformbaren Wand begrenzte Arbeitskammer und einen zum Hervorrufen einer eine Volumenveränderung der Arbeitskammer bewirkenden Arbeitsbewegung der verformbaren Wand dienenden elektrisch und/oder magnetisch aktivierbaren Elastomer-Aktuator aufweisen, und die mit ihren Arbeitskammern fluidisch in Reihe geschaltet sind, wobei wenigstens zwei Steuereinheiten als Anschluss-Steuereinheiten mit einer in die zugehörige Arbeitskammer mündenden Anschlussöffnung ausgebildet sind, zwischen denen mindestens eine als Durchleitungs-Steuereinheit ohne Anschlussöffnung ausgebildete Steuereinheit angeordnet ist, derart, dass durch selektive Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren ein Fluidtransport durch aneinandergereihte Arbeitskammern hindurch zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen hervorrufbar ist.The invention relates to a fluid flow control device having at least two connection openings enabling a fluid passage and having at least one control group comprising at least three control units, each having a working chamber delimited by an elastically deformable wall and a working movement of the deformable wall effecting a volume change of the working chamber serving electrically and / or magnetically activatable elastomer actuator, and which are fluidically connected in series with their working chambers, wherein at least two control units are designed as connection control units with an opening into the associated working chamber port opening, between which at least one as a passage control unit Arranged without connecting opening control unit is arranged such that by selective activation and deactivation of the elastomer actuators fluid transport by juxtaposed A working chambers between at least two connection openings can be evoked.

Eine aus der US 2004 / 0 234 401 A1 bekannte Fluidströmungs-Steuervorrichtung dieser Art ist als peristaltisch arbeitende Pumpe oder auch als Mischer einsetzbar und ist aus einer Vielzahl aneinandergereihter elektroaktiver Polymeraktuatoren aufgebaut. Beschrieben sind sowohl lineare Mehrfachanordnungen solcher Polymeraktuatoren als auch ein matrixartiger Aufbau. Die Polymeraktuatoren sind als singuläre Aktuatoren konzipiert und in ein Gehäuse eingesetzt. Mehrere Aktuatoren können gruppenweise zusammengefasst sein, indem sie patronenartig in einzelne Ausnehmungen einer Hüllstruktur eingesetzt sind.One from the US 2004/0 234 401 A1 known fluid flow control device of this type is used as a peristaltic pump or as a mixer and is constructed of a plurality of juxtaposed electroactive polymer actuators. Described are both linear multiple arrangements of such polymer actuators and a matrix-like structure. The polymer actuators are designed as singular actuators and inserted into a housing. Several actuators can be combined in groups by being inserted like a cartridge into individual recesses of an enveloping structure.

Aus der US 6 450 773 B1 ist eine peristaltisch arbeitende Vakuumpumpe bekannt, die über eine Mehrzahl von Arbeitskammern verfügt, die an einer Oberseite von einem einstückigen Membranelement begrenzt sind. Dieses Membranelement kann mit Hilfe einzelner Piezoaktuatoren verformt werden, um einen Pumpeffekt hervorzurufen. Die Piezoaktuatoren sind einzeln auf das Membranelement aufgesetzt.From the US Pat. No. 6,450,773 B1 For example, a peristaltic vacuum pump is known that has a plurality of working chambers bounded on an upper side by a one-piece membrane element. This membrane element can be deformed by means of individual piezoactuators in order to produce a pumping effect. The piezoactuators are individually mounted on the membrane element.

Die US 5 593 290 A beschreibt eine peristaltisch arbeitende Pumpe, die über eine Membran verfügt, die einzelne Bereiche aufweist, die zu Ihrer Verformung rückseitig mit Druckluft beaufschlagbar sind. Die Steuerung der Druckluftzufuhr erfolgt mittels abseits angeordneter Ventile. Eine vergleichbar aufgebaute und arbeitende Mikropumpe ist auch in der US 5 499 909 A beschrieben, wobei Magnetventile vorgesehen sind, um von einer Membran verschlossene Membrankammern zur Erzeugung eines Pumpeffekts gesteuert mit Druckluft zu beaufschlagen.The US 5 593 290 A describes a peristaltic pump that has a membrane that has individual areas that are acted upon by their back pressure with compressed air. The control of the compressed air supply takes place by means of remote valves. A similarly constructed and working micropump is also in the US Pat. No. 5,499,909 described, with solenoid valves are provided to pressurize controlled by a diaphragm diaphragm chambers to generate a pumping effect with compressed air.

Eine aus der EP 1 236 900 A1 bekannte Fluidströmungs-Steuervorrichtung ist als Pumpe ausgebildet und enthält eine Steuereinheit, die über einen Piezoaktuator verfügt und eine als Membran ausgebildete bewegliche Wand elastisch verformen kann, um das Volumen einer Arbeitskammer zu verändern. In diese Arbeitskammer münden zwei Anschlussöffnungen, von denen eine mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, sodass durch Ausführung einer von dem Piezoaktuator hervorgerufenen Arbeitsbewegung der verformbaren Wand ein Fluid durch eine der Anschlussöffnungen hindurch ansaugbar und durch die andere Anschlussöffnung hindurch ausstoßbar ist.One from the EP 1 236 900 A1 known fluid flow control device is designed as a pump and includes a control unit which has a piezoelectric actuator and can elastically deform a membrane formed as a movable wall to change the volume of a working chamber. In this working chamber open two connection openings, one of which is equipped with a check valve, so that by performing a caused by the piezo actuator working movement of the deformable wall, a fluid can be sucked through one of the connection openings through and ejected through the other connection opening therethrough.

Aus der WO 2006/073451 A2 ist eine piezoelektrische Fluidpumpe bekannt, bei der eine elastisch verformbare Membran mittels eines Piezostapels antreibbar ist, um eine Pumpfunktion zu erfüllen.From the WO 2006/073451 A2 a piezoelectric fluid pump is known in which an elastically deformable membrane is driven by means of a piezo stack to perform a pumping function.

Die DE 19720482 A1 beschreibt eine Mikromembranpumpe, die über zwei miteinander verbundene Arbeitskammern verfügt, die jeweils mit einer Anschlussöffnung verbunden sind. Die beiden Arbeitskammern sind an eine Pumpkammer angeschlossen, die von einer Pumpmembran begrenzt ist, die durch einen Piezoaktuator verformbar ist, um eine Fluidströmung zwischen den beiden Anschlussöffnungen hervorzurufen.The DE 19720482 A1 describes a micromembrane pump having two interconnected working chambers, each connected to a port. The two working chambers are connected to a pumping chamber bounded by a pumping diaphragm deformable by a piezoactuator to cause fluid flow between the two ports.

In dem Artikel „Dielectric Elastomer Actuators - Potential Use in Automation Technology“, M. Giousouf, Festo AG & Co. KG, aus „ACTUATOR 2012“, Seiten 358 bis 361 , wird der Aufbau dielektrischer Elastomer-Aktuatoren beschrieben, die sich für den Einsatz in der Automatisierungstechnik eignen und auf deren Grundlage Pneumatikventile realisierbar sind.In the article "Dielectric Elastomer Actuators - Potential Use in Automation Technology", M. Giousouf, Festo AG & Co. KG, from "ACTUATOR 2012", pages 358 to 361 , the construction of dielectric elastomer actuators is described, which are suitable for use in automation technology and based on pneumatic valves can be realized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kompakt aufgebaute, vielfältig anwendbare Fluidströmungs-Steuervorrichtung zu schaffen.The invention has for its object to provide a simple and compact design, versatile applicable fluid flow control device.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass mehrere Elastomer-Aktuatoren der Steuergruppe in mindestens einer gummielastischen Aktuatormatte zusammengefasst und aus mehreren gemeinsamen und aufeinandergeschichteten Elastomermaterialschichten aufgebaut sind.To achieve this object, it is provided in connection with the features mentioned above that several elastomer actuators of the control group are combined in at least one rubber-elastic actuator mat and constructed from a plurality of common and stacked elastomer material layers.

Die Anschlussöffnungen der Fluidströmungs-Steuervorrichtung eignen sich je nach Anwendungszweck zum Zuführen oder Abführen eines Fluides, das durch mehrere Arbeitskammern der Steuereinheiten hindurchströmen soll, um zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen überzuströmen. Je nach vorhandener Anzahl von mit je einer Anschlussöffnung ausgestatteten Anschluss-Steuereinheiten und anschlussöffnungslosen Durchleitungs-Steuereinheiten kann eine Fluidströmungs-Steuervorrichtung realisiert werden, die beispielsweise als Pumpvorrichtung, als Fluid-Verteilvorrichtung, als Ventilvorrichtung oder als Fluid-Mischvorrichtung nutzbar ist. Innerhalb der Steuergruppe lässt sich durch selektive Aktivierung und Deaktivierung der zu den einzelnen Steuereinheiten gehörenden Elastomer-Aktuatoren die gewünschte Fluidströmung hervorrufen und/oder beeinflussen. Die Verwendung elektrisch und/oder magnetisch aktivierbarer Elastomer-Aktuatoren zum Antreiben der elastisch verformbaren Wände der Steuereinheiten erlaubt die Einhaltung sehr kleiner Abmessungen und einen Betrieb mit geringem Energieaufwand.The connection openings of the fluid flow control device are suitable, depending on the application, for supplying or discharging a fluid, which is intended to flow through a plurality of working chambers of the control units, between to overflow at least two connection openings. Depending on the existing number of each with a port equipped terminal control units and port-open passage control units, a fluid flow control device can be realized, which can be used for example as a pumping device, as a fluid distribution device, as a valve device or as a fluid mixing device. Within the control group, the desired fluid flow can be caused and / or influenced by selective activation and deactivation of the elastomer actuators belonging to the individual control units. The use of electrically and / or magnetically activated elastomer actuators for driving the elastically deformable walls of the control units allows compliance with very small dimensions and operation with low energy consumption.

Mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Elastomer-Aktuatoren sind in mindestens einer gummielastischen Aktuatormatte zusammengefasst, die sich in Verbindung mit elektroaktiven Polymer-Aktuatoren aus mehreren gemeinsamen und aufeinandergeschichteten Elastomermaterialschichten und zweckmäßigerweise zwischen den Elastomermaterialschichten befindlichen flexiblen Elektroden zusammensetzt. Auf diese Weise kann sehr einfach eine Vielzahl von Einzelaktuatoren innerhalb eines Verbundmaterials integriert werden. Beispielsweise können mehrere insbesondere aus Silikon bestehende Elastomermaterialschichten gestapelt sein, zwischen denen flexible Elektroden angeordnet sind, die wechselseitig an zwei Außenelektroden angeschlossen sind, um einen Multilayer-Aufbau zu realisieren. Durch das Anlegen einer Spannung an die Elektroden werden die Elektroden zueinander gezogen, sodass sich der Elastomer-Aktuator verkürzt und die zugeordnete verformbare Wand im Sinne einer Volumenvergrößerung der zugeordneten Arbeitskammer verformt wird. Herstellbar ist eine solche Aktuatormatte insbesondere dadurch, dass flüssige Silikonlagen nacheinander auf einer Platte, beispielsweise auf einer Leiterplatte, aufgetragen und verfestigt werden, wobei nach dem Aufbringen jeder Silikonlage jeweils eine Elektrodenschicht aufgebracht wird, beispielsweise durch Aufsprühen einer Graphitschicht. Die Elektroden können innerhalb der Aktuatormatte insbesondere mittels sogenannter Vias, also mittels Durchkontaktierungen, wechselseitig kontaktiert werden. Je nach Ausführung der Fluidströmungs-Steuervorrichtung kann die oberste Elastomermaterialschicht als Dichtung oder auch als Schaltglied in einem Ventil verwendet werden.Several and expediently all elastomer actuators are combined in at least one rubber-elastic actuator mat, which in combination with electroactive polymer actuators composed of a plurality of common and stacked elastomeric material layers and conveniently between the elastomeric material layers located flexible electrodes. In this way it is very easy to integrate a plurality of individual actuators within a composite material. For example, a plurality of elastomeric material layers, in particular made of silicone, may be stacked, between which flexible electrodes are arranged, which are mutually connected to two outer electrodes in order to realize a multilayer structure. By applying a voltage to the electrodes, the electrodes are pulled towards each other so that the elastomer actuator is shortened and the associated deformable wall is deformed in the sense of increasing the volume of the associated working chamber. Such an actuator mat can be produced, in particular, by applying and solidifying liquid silicone layers in succession on a plate, for example on a printed circuit board, wherein after the application of each silicone layer an electrode layer is applied, for example by spraying a graphite layer. The electrodes can be contacted alternately within the actuator mat, in particular by means of so-called vias, ie by means of plated-through holes. Depending on the design of the fluid flow control device, the uppermost elastomeric material layer can be used as a seal or as a switching element in a valve.

Auf der Basis des erfinderischen Konzepts kann eine Fluidströmungs-Steuervorrichtung konzipiert werden, die mit einer Mehrzahl von Elastomer-Aktuatoren ausgestattet ist, die in Array-Anordnungen oder auch in mehrdimensionalen Matrix-Anordnungen gruppiert sind und je nach Anwendungsfall Fluide schalten und/oder pumpen und/oder mischen können. Bei matrixartigen Anordnungen kann durch die selektive Betätigung der Elastomer-Aktuatoren auch die Strömungsrichtung innerhalb der Steuergruppe beeinflusst und veränderlich vorgegeben werden.Based on the inventive concept, a fluid flow control device equipped with a plurality of elastomer actuators grouped in array arrangements or also in multi-dimensional array arrangements and switching and / or pumping fluids as required can be designed / or mix. In the case of matrix-type arrangements, the direction of flow within the control group can also be influenced and varied by the selective actuation of the elastomer actuators.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zweckmäßigerweise ist bei jeder Steuereinheit die elastisch verformbare Wand unmittelbar vom zugehörigen Elastomer-Aktuator gebildet. Das sich bei der Betätigung des Elastomer-Aktuators verformende Elastomermaterial kann also unmittelbar als begrenzendes, bewegliches Element der Arbeitskammer genutzt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein konstruktiv sehr einfacher Aufbau.Conveniently, in each control unit, the elastically deformable wall is formed directly by the associated elastomer actuator. The elastomer material deforming upon actuation of the elastomer actuator can therefore be used directly as a limiting, movable element of the working chamber. In this way, a structurally very simple structure.

Vorzugsweise ist bei zumindest einem Teil der Steuereinheiten die verformbare Wand in eine Absperrstellung bewegbar, in der ein Fluiddurchtritt durch die zugehörige Arbeitskammer hindurch verhindert ist. Auf diese Weise kann die betreffende Steuereinheit dazu genutzt werden, eine Fluidströmung durch die Arbeitskammer hindurch wahlweise zuzulassen oder zu verhindern. Enthält die Steuergruppe mehrere derart aufgebaute Steuereinheiten, kann in Verbindung mit einer mehrdimensionalen matrixartigen Anordnung von Steuereinheiten sogar die Strömungsrichtung innerhalb der Steuergruppe variiert werden. Dies lässt sich vor allem vorteilhaft nutzen, wenn die Fluidströmungs-Steuervorrichtung zum Mischen oder zum Verteilen von Fluiden genutzt wird.Preferably, in at least part of the control units, the deformable wall is movable into a shut-off position in which fluid passage through the associated working chamber is prevented. In this way, the relevant control unit can be used to selectively allow or prevent fluid flow through the working chamber. If the control group contains a plurality of control units constructed in this way, the flow direction within the control group can even be varied in conjunction with a multi-dimensional matrix-like arrangement of control units. This can be used to advantage especially when the fluid flow control device is used for mixing or for distributing fluids.

Die Absperrstellung der verformbaren Wand lässt sich insbesondere dadurch realisieren, dass sie durch entsprechende Aktivierung des Elastomer-Aktuators an eine die Arbeitskammer begrenzende ortsfeste Begrenzungswand angedrückt wird.The shut-off position of the deformable wall can be realized, in particular, by pressing it against the stationary working boundary wall by appropriate activation of the elastomer actuator.

Bevorzugt hat die Fluidströmungs-Steuervorrichtung einen dahingehenden Aufbau, dass sie über eine ortsfeste Begrenzungswand verfügt, die die Arbeitskammer sämtlicher Steuereinheiten der Steuergruppe gemeinsam mit jeweils einer der elastisch verformbaren Wände begrenzt. Diese elastisch verformbaren Wände der verschiedenen Steuereinheiten liegen der ortsfesten Begrenzungswand gegenüber und können relativ zu der ortsfesten Begrenzungswand zur Veränderung des Volumens der zugeordneten Arbeitskammer verformt werden, indem der zugehörige Elastomer-Aktuator aktiviert oder deaktiviert wird. Zweckmäßigerweise sind sämtliche vorhandenen Anschlussöffnungen der Fluidströmungs-Steuervorrichtung in der ortsfesten Begrenzungswand ausgebildet.Preferably, the fluid flow control device has a structure such that it has a fixed boundary wall which limits the working chamber of all the control units of the control group together with one of the elastically deformable walls. These elastically deformable walls of the various control units face the fixed boundary wall and can be deformed relative to the fixed boundary wall to vary the volume of the associated working chamber by activating or deactivating the associated elastomeric actuator. Conveniently, all existing connection openings of the fluid flow control device are formed in the stationary boundary wall.

Der verformbaren Wand mindestens einer Steuereinheit liegt zweckmäßigerweise ein konkaver Bereich der ortsfesten Begrenzungswand gegenüber. Dies gilt insbesondere für sämtliche Steuereinheiten. Durch die Konkavität wird ein Verformungsfreiraum definiert, der es der verformbaren Wand eines deaktivierten Elastomer-Aktuators ermöglicht, in der Richtung der Arbeitsbewegung auszuweichen, wenn benachbarte Elastomer-Aktuatoren betätigt werden und bei ihrer Betätigung eine Querschnittsveränderung erfahren. The deformable wall of at least one control unit is expediently opposite a concave region of the stationary boundary wall. This applies in particular to all control units. The concavity defines a deformation clearance that allows the deformable wall of a deactivated elastomeric actuator to deflect in the direction of the working motion as adjacent elastomeric actuators are actuated and undergo a cross-sectional change as they are actuated.

Ein bevorzugter Aufbau der Fluidströmungs-Steuervorrichtung sieht vor, dass die Elastomer-Aktuatoren als elektroaktive Polymer-Aktuatoren ausgebildet sind. Hierbei ist vor allem an sogenannte dielektrische Elastomer-Aktuatoren gedacht, die über elastomere Abschnitte verfügen, die von Elektroden flankiert sind, sodass bei Anlegen einer elektrischen Spannung elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Elektroden entstehen, durch die die Elektroden aufeinander zu bewegt werden und somit auch das Elastomermaterial verformt wird. Bei dem Elastomermaterial kommt insbesondere Silikon-Material zum Einsatz, wenngleich prinzipiell jedes gummielastisch verformbare Material sehr gut geeignet ist.A preferred construction of the fluid flow control device provides that the elastomer actuators are designed as electroactive polymer actuators. This is mainly thought of so-called dielectric elastomer actuators, which have elastomeric portions which are flanked by electrodes, so that upon application of an electrical voltage electrostatic forces of attraction between the electrodes are formed, by which the electrodes are moved towards each other and thus the elastomeric material is deformed. In the case of the elastomeric material, in particular silicone material is used, although in principle any material that deforms elastically elastically is very well suited.

Alternativ können die elektroaktiven Polymer-Aktuatoren auch in Form von ionischen Polymer-Aktuatoren realisiert sein, bei denen unmittelbar das Aktuatormaterial selbst aufgrund von elektrochemischer Reaktion eine Formänderung erfährt. Insgesamt haben elektroaktive Polymer-Aktuatoren den Vorteil, dass sie sehr hohe Dehnungen erreichen können und in ihrem Verformungsverhalten kaum begrenzt sind.Alternatively, the electroactive polymer actuators can also be realized in the form of ionic polymer actuators, in which directly the actuator material itself undergoes a change in shape due to electrochemical reaction. Overall, electroactive polymer actuators have the advantage that they can reach very high strains and are hardly limited in their deformation behavior.

Alternativ zu elektroaktiven Polymeren können zur Realisierung der Elastomer-Aktuatoren auch Elastomere mit Magnetpartikeln eingesetzt werden, bei denen sich die Elastomere durch das Anlegen externer Magnetfelder komprimieren oder dehnen können. Aufgrund ihrer möglichen flachen Bauweise bieten sich jedoch die elektroaktiven Polymere besonders für die erfindungsgemäßen Zwecke an.As an alternative to electroactive polymers, it is also possible to use elastomers with magnetic particles for the realization of the elastomer actuators, in which case the elastomers can be compressed or stretched by the application of external magnetic fields. Due to their possible flat construction, however, the electroactive polymers are particularly suitable for the purposes of the invention.

Mindestens eine Aktuatormatte der Fluidströmungs-Steuervorrichtung ist zweckmäßigerweise platten- oder streifenförmig ausgebildet. Sie kann mit flächenhafter, ebener Ausdehnung genutzt werden, um beispielsweise nur eine Einzelreihe mehrerer aufeinanderfolgender Elastomer-Aktuatoren zu definieren oder auch eine mehrdimensionale Struktur mit matrixartiger Verteilung von Elastomer-Aktuatoren in einer Ebene.At least one actuator mat of the fluid flow control device is expediently designed in the form of a plate or strip. It can be used with a planar, flat extension, for example, to define only a single row of several successive elastomer actuators or even a multi-dimensional structure with matrix-like distribution of elastomer actuators in a plane.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Elastomer-Aktuatoren in mehreren Steuergruppen zusammenzufassen, die in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind und die untereinander fluidisch verbunden sind. Daraus resultiert eine dreidimensionale Aktuator-Matrix.It is also possible to combine the elastomer actuators in several control groups, which are arranged in mutually parallel planes and which are fluidly interconnected. This results in a three-dimensional actuator matrix.

Es besteht ferner die vorteilhafte Möglichkeit, mindestens eine Aktuatormatte zu einem Wickelkörper aufzurollen und zweckmäßigerweise von einem hülsenartigen Gehäuse zu umgeben. Bei einem solchen Aufbau umschließt der Wickelkörper zentral einen Durchgangskanal, der sich aus in der Längsrichtung des Wickelkörpers aneinandergereihten Arbeitskammern zusammensetzt, die durch diametrale Verformung des Elastomermaterials hinsichtlich ihres Volumens beeinflusst werden können. Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Elastomermaterialschichten so zu gestalten, dass sie im aufgerollten Zustand der Aktuatormatte rohrförmige Fortsätze bilden, die die Anschlussöffnungen definieren.There is also the advantageous possibility to roll up at least one actuator mat to a winding body and suitably surrounded by a sleeve-like housing. With such a construction, the winding body centrally encloses a through-channel, which is composed of working chambers which are lined up in the longitudinal direction of the winding body and which can be influenced in terms of their volume by diametrical deformation of the elastomer material. There is the advantageous possibility of designing the elastomeric material layers in such a way that, when the actuator mat is rolled up, they form tubular extensions which define the connection openings.

Eine zu einem Wickelkörper aufgerollte Aktuatormatte besteht insbesondere aus mehreren aufeinanderliegenden und bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbundenen Mattenkörpern. Jeder solcher Mattenkörper kann sich aus einer Elastomermaterialschicht und einer einseitig darauf aufgebrachten Elektrodenstruktur zusammensetzen. Die Elektrodenstruktur ist zweckmäßigerweise eine Streifenstruktur in Gestalt von sich in der Wickelrichtung beziehungsweise Aufrollrichtung erstreckenden, zueinander parallelen Elektrodenstreifen. Die gerollte Elastomerstruktur kann bei Bedarf mit einem sogenannten Flexleiter verklebt werden, mit dessen Hilfe die Elektroden entsprechend kontaktiert und aus dem Gehäuse herausgeführt werden können.A rolled up to a winding body actuator mat consists in particular of several superimposed and preferably cohesively interconnected mat bodies. Each such mat body may be composed of an elastomeric material layer and an electrode structure applied thereto on one side. The electrode structure is expediently a strip structure in the form of electrode strips extending parallel to one another in the winding direction or retraction direction. If necessary, the rolled elastomer structure can be glued to a so-called flex conductor, by means of which the electrodes can be contacted and led out of the housing accordingly.

Die Aktuatormatte kann alternativ auch auf einen bestehenden Elastomerschlauch aufgewickelt werden, der in diesem Fall mit seinen axial aufeinanderfolgenden Schlauchwandabschnitten die elastisch verformbare Wand der einzelnen Steuereinheiten definiert.Alternatively, the actuator mat can also be wound onto an existing elastomer hose which, in this case, defines with its axially successive hose wall sections the elastically deformable wall of the individual control units.

Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere ursprünglich streifenförmige Aktuatormatten zu individuellen Aktuator-Rollen aufzuwickeln, die jeweils einen Elastomer-Aktuator definieren und die in einer axialen Richtung aneinanderreihbar sind, um die gewünschte Mehrfachanordnung von Elastomer-Aktuatoren zu realisieren. Dieses Aneinanderreihen geschieht zweckmäßigerweise durch Einschieben in ein hülsenförmiges Gehäuse. Einzelne Aktuator-Rollen können Stoß-an-Stoß oder durch flexible, gelochte Trennscheiben, die beispielsweise aus einem nachgiebigen Material bestehen, aneinandergereiht werden. Die Trennscheiben kompensieren die bei der Betätigung der Elastomer-Aktuatoren stattfindende Querdehnung des Elastomermaterials.It is also possible to wind a plurality of originally strip-shaped actuator mats into individual actuator rollers, each defining an elastomeric actuator and being stackable in an axial direction to realize the desired array of elastomeric actuators. This juxtaposition is expediently done by insertion into a sleeve-shaped housing. Individual actuator rollers can be stacked side by side or by flexible, perforated cutting discs, which consist for example of a resilient material, strung together. The cutting discs compensate for the occurring during actuation of the elastomer actuators transverse strain of the elastomeric material.

Beim Aktivieren eines stapelartig aufgebauten Elastomer-Aktuators wird das Aktuatorvolumen infolge der in der Richtung der Arbeitsbewegung stattfindenden Kompression auch zur Seite verdrängt. Daher ist es sinnvoll, auch um einen größeren Aktuatorhub zu erzielen, den benachbarten, momentan nicht aktivierten Elastomer-Aktuatoren ein Ausweichen in der Richtung der Arbeitsbewegung zu ermöglichen. Dies kann insbesondere durch eine geeignete Strukturierung der schon erwähnten ortsfesten Begrenzungswand geschehen, insbesondere durch die Ausbildung konkaver Bereiche. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Kompensation der Querdehnungen des Elastomermaterials besteht darin, in einer die Elastomer-Aktuatoren definierenden Aktuatormatte zwischen den jeweils benachbarten Elastomer-Aktuatoren einseitig Dehnungsnuten vorzusehen. Solche Dehnungsnuten können beispielsweise nach Art von Schlitzen eingebracht sein und bilden einen Freiraum, in den hinein das Elastomermaterial des momentan aktivierten Elastomer-Aktuators ausweichen kann. Die Dehnungsnuten werden zweckmäßigerweise nur einseitig vorgesehen, damit sich im Bereich der Arbeitskammern eine durchgängig geschlossene Elastomerstruktur befindet.Upon activation of a stacked elastomeric actuator, the actuator volume will increase due to movement in the direction of movement Compression also displaced to the side. Therefore, it is useful, even to achieve a larger actuator stroke, to allow the adjacent, currently not activated elastomer actuators to dodge in the direction of the working movement. This can be done in particular by a suitable structuring of the already mentioned stationary boundary wall, in particular by the formation of concave areas. Another advantageous possibility for compensating for the transverse strains of the elastomeric material is to provide expansion grooves on one side between the respectively adjacent elastomeric actuators in an actuator mat defining the elastomeric actuators. Such expansion grooves may for example be introduced in the manner of slots and form a free space into which the elastomeric material of the currently activated elastomer actuator can escape. The expansion grooves are expediently provided only on one side, so that there is a continuous closed elastomer structure in the region of the working chambers.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung sind mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten der Steuergruppe in einer linearen Reihe aufeinanderfolgend angeordnet. Auf diese Weise lässt sich ein Fluid beispielsweise zwischen zwei die Aktuatorreihe endseitig abschließenden Anschluss-Steuereinheiten transportieren, beispielsweise mittels einer Pumpfunktion oder mittels einer Ventilfunktion. Bei einer Pumpfunktion können die Elastomer-Aktuatoren nacheinander abwechselnd aktiviert und deaktiviert werden, sodass die aneinandergereihten Arbeitsräume einen sich wandernden Spalt definieren, der das Fluid aktiv transportiert. Eine auf diese Weise realisierte Pumpvorrichtung kann als peristaltische Pumpe bezeichnet werden.In a possible embodiment of the fluid flow control device several and expediently all the control units of the control group are arranged in a linear row successively. In this way, a fluid can be transported, for example, between two connection control units which terminate the end of the actuator series, for example by means of a pumping function or by means of a valve function. In a pumping function, the elastomeric actuators can be sequentially activated and deactivated alternately so that the juxtaposed work spaces define a traveling gap that actively transports the fluid. A pumping device realized in this way can be called a peristaltic pump.

Um eine Ventilfunktion zu realisieren, können sämtliche Elastomer-Aktuatoren gleichzeitig aktiviert werden, um eine durchgängige Verbindung durch die vorhandenen Arbeitsräume hindurch zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen hervorzurufen, sodass ein Fluid aufgrund einer anstehenden Druckdifferenz selbsttätig hindurchströmen kann. Je nachdem, wie viele der vorhandenen Steuereinheiten als Anschluss-Steuereinheiten ausgebildet sind, lassen sich Ventilfunktionen unterschiedlicher Funktionalität realisieren, beispielsweise im Sinne eines 2/2-Wegeventils oder eines 3/2-Wegeventils.To realize a valve function, all elastomer actuators can be activated simultaneously to cause a continuous connection through the existing work spaces between at least two connection openings, so that a fluid can flow through automatically due to a pending pressure difference. Depending on how many of the existing control units are designed as connection control units, valve functions of different functionality can be realized, for example in the sense of a 2/2-way valve or a 3/2-way valve.

Besonders vorteilhaft wird ein Aufbau angesehen, bei dem mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten der Steuergruppe in einer matrixartigen Verteilung mehrdimensional nebeneinanderliegend angeordnet sind. Hierbei ist insbesondere ein zweidimensionaler Matrix-Aufbau hervorzuheben, bei dem die vorhandenen Steuereinheiten quer zur Richtung der Arbeitsbewegungen der Elastomer-Aktuatoren nebeneinanderliegend angeordnet sind. Es besteht die Möglichkeit, die vorhandenen Elastomer-Aktuatoren individuell oder gruppenweise zu betätigen, je nachdem, zu welchem Zweck die Fluidströmungs-Steuervorrichtung eingesetzt wird. Ein solcher Aufbau eignet sich vor allem zum Mischen oder zum Verteilen von Fluiden, insbesondere von Flüssigkeiten. Dabei können die Anschlussmöglichkeiten nach Bedarf vorgesehen werden, je nachdem, an welcher Stelle man eine als Anschluss-Steuereinheit ausgebildete Steuereinheit platziert.Particularly advantageous is a structure is considered in which several and suitably all the control units of the control group are arranged in a multi-dimensional multidimensional side by side in a matrix-like distribution. In this case, in particular a two-dimensional matrix structure should be emphasized, in which the existing control units are arranged side by side transversely to the direction of the working movements of the elastomer actuators. It is possible to operate the existing elastomer actuators individually or in groups, depending on the purpose for which the fluid flow control device is used. Such a construction is particularly suitable for mixing or for distributing fluids, in particular liquids. The connection options can be provided as needed, depending on where you place a designed as a connection control unit control unit.

Beispielsweise können in einem zentralen Bereich eine oder mehrere Anschluss-Steuereinheiten angeordnet sein, um die herum sich mehrere Durchleitungs-Steuereinheiten erstrecken, auf die ihrerseits dann wiederum mehrere Anschluss-Steuereinheiten folgen. Auf diese Weise lässt sich eine mehrdimensionale Strömungsverteilung verwirklichen, beispielsweise zu reinen Pumpzwecken oder aber auch zur Mischung oder Verteilung eines oder mehrerer Fluide.By way of example, one or more connection control units may be arranged in a central area, around which several pass-through control units extend, which in turn in turn follow a plurality of connection control units. In this way, a multi-dimensional flow distribution can be realized, for example for pure pumping purposes or else for mixing or distribution of one or more fluids.

Die Elastomer-Aktuatoren sind insbesondere derart gestaltet, dass sie, in ihrer axialen Richtung betrachtet, also in der Richtung der Arbeitsbewegung, eine rechteckige und insbesondere quadratische Außenkontur haben. Derart konturierte Elastomer-Aktuatoren können in besonders dicht gepackter Weise zu einer schachbrettartigen Verteilung angeordnet werden. Eine andere, vorteilhafte Konturierung sieht eine sechseckige Außenkontur der Elastomer-Aktuatoren vor, was die vorteilhafte Zusammenstellung zu einer Wabenstruktur ermöglicht, sodass noch vielfältigere Strömungsrichtungen innerhalb der Steuergruppe realisierbar sind als bei einer Verteilung nach Art eines Schachbrettmusters. Außerdem kann hier die Anzahl der Elastomer-Aktuatoren pro Flächeneinheit nochmals vergrößert werden.The elastomer actuators are in particular designed such that, viewed in their axial direction, ie in the direction of the working movement, they have a rectangular and in particular square outer contour. Such contoured elastomer actuators can be arranged in a particularly tightly packed manner to a checkerboard distribution. Another, advantageous contouring provides a hexagonal outer contour of the elastomer actuators, which allows the advantageous composition to a honeycomb structure, so that even more diverse flow directions can be realized within the control group than in a distribution in the manner of a checkerboard pattern. In addition, the number of elastomer actuators per unit area can be further increased here.

Eine besonders vorteilhafte Fluidströmungs-Steuervorrichtung ist als peristaltische Pumpvorrichtung ausgebildet, bei der durch abwechselndes Aktivieren und Deaktivieren benachbarter Elastomer-Aktuatoren ein schrittweiser Fluidtransport zwischen den Arbeitskammern benachbarter Steuereinheiten hervorrufbar ist.A particularly advantageous fluid flow control device is designed as a peristaltic pumping device, in which by alternately activating and deactivating adjacent elastomer actuators a gradual fluid transport between the working chambers of adjacent control units can be caused.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Fluidströmungs-Steuervorrichtung sind eine Fluid-Mischvorrichtung oder eine Fluid-Verteilvorrichtung. Bei einem Aufbau als Fluid-Mischvorrichtung können an mehreren Anschluss-Steuereinheiten eingespeiste Fluide durch gezielte Betätigung der einzelnen Durchleitungs-Steuereinheiten miteinander gemischt werden und dann zu einer weiteren Anschluss-Steuereinheit geleitet werden, wo dann die Fluidmischung ausgegeben wird.Further advantageous embodiments of the fluid flow control device are a fluid mixing device or a fluid distribution device. In a construction as a fluid mixing device, fluids fed to a plurality of port control units can be mixed with each other by selectively operating the individual passage control units, and then passed to another port control unit, where the fluid mixture is discharged.

Bei einer Anwendung als Fluid-Verteilvorrichtung kann ein an nur einer oder an mehreren Anschluss-Steuereinheiten eingespeistes Fluid auf eine größere Anzahl weiterer Anschluss-Steuereinheiten aufgeteilt werden, um beispielsweise verschiedene Verbraucher gleichzeitig mit einem Druckfluid zu versorgen. When used as a fluid distribution device, a fluid fed to only one or more port controllers may be split among a larger number of other port controllers to, for example, simultaneously supply different consumers with a pressurized fluid.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

  • 1 eine bevorzugte erste Bauform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung in einem Längsschnitt, wobei sämtliche Steuereinheiten in einer linearen Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind,
  • 2 eine Draufsicht der Anordnung aus 1 im Schnitt,
  • 3 eine weitere Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung, die sich von derjenigen der 1 und 2 durch eine besondere Strukturierung einer ortsfesten Begrenzungsfläche der diversen Arbeitsräume auszeichnet,
  • 4 eine weitere alternative Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung, bei der eine die Elastomer-Aktuatoren definierende Aktuatormatte mit schlitzartigen Dehnungsnuten versehen ist,
  • 5 eine weitere Ausführungsform einer Fluidströmungs-Steuervorrichtung mit einer zweidimensionalen matrixartigen Verteilung mehrerer Steuereinheiten in einem Schnitt in einer Draufsicht,
  • 6 eine alternative Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung mit matrixartiger Verteilung der Steuereinheiten, wobei die Elastomer-Aktuatoren zu einer Wabenstruktur zusammengefasst sind,
  • 7 erneut eine weitere Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung, die hier bevorzugt als Fluid-Verteilvorrichtung genutzt wird,
  • 8 eine weitere Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung, die über eine zu einem Wickelkörper aufgerollte Aktuatormatte verfügt, dargestellt in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 9,
  • 9 die Anordnung aus 8 in einem Querschnitt gemäß Schnittlinie IX-IX, und
  • 10 eine weitere Ausführungsform der Fluidströmungs-Steuervorrichtung, bei der einzelne, streifenförmige Aktuatormatten jeweils zu einer Aktuator-Rolle aufgewickelt sind und mehrere Aktuator-Rollen axial aufeinanderfolgend in einem hülsenförmigen Gehäuse untergebracht sind.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
  • 1 a preferred first design of the fluid flow control device in a longitudinal section, wherein all the control units are arranged in a linear row successively,
  • 2 a plan view of the arrangement 1 on average,
  • 3 another embodiment of the fluid flow control device, which differs from that of the 1 and 2 characterized by a special structuring of a stationary boundary surface of the various working spaces,
  • 4 a further alternative embodiment of the fluid flow control device, wherein an actuator mat defining the elastomer actuators is provided with slot-like expansion grooves,
  • 5 FIG. 2 shows a further embodiment of a fluid flow control device with a two-dimensional matrix-like distribution of a plurality of control units in a section in a top view, FIG.
  • 6 an alternative embodiment of the fluid flow control device with matrix-like distribution of the control units, wherein the elastomeric actuators are combined to form a honeycomb structure,
  • 7 again another embodiment of the fluid flow control device, which is preferably used here as a fluid distribution device,
  • 8th a further embodiment of the fluid flow control device, which has an actuator mat rolled up to a winding body, shown in a longitudinal section along section line VIII-VIII 9 .
  • 9 the arrangement 8th in a cross section along section line IX-IX, and
  • 10 a further embodiment of the fluid flow control device, in which individual, strip-shaped Aktuatormatten are each wound into an actuator roller and a plurality of actuator rollers axially successively housed in a sleeve-shaped housing.

In der Zeichnung sind Fluidströmungs-Steuervorrichtungen 1 unterschiedlicher Bauformen illustriert, die abhängig von der Art ihrer Betätigung in unterschiedlicher Weise nutzbar sind.In the drawing are fluid flow control devices 1 illustrated different designs that are available depending on the nature of their operation in different ways.

Die 1 bis 4 zeigen eine Ausgestaltung als Pumpvorrichtung, die aber auch als Ventilvorrichtung nutzbar ist. Die 5 bis 7 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen zur Nutzung als Pumpvorrichtung, die aber auch als Fluid-Mischvorrichtung oder als Fluid-Verteilvorrichtung einsetzbar sind. Die 8 bis 10 zeigen wiederum eine Ausführungsform zur Nutzung als Pumpvorrichtung oder als Ventilvorrichtung.The 1 to 4 show an embodiment as a pumping device, which can also be used as a valve device. The 5 to 7 show further possible embodiments for use as a pumping device, but which can also be used as a fluid mixing device or as a fluid distribution device. The 8th to 10 again show an embodiment for use as a pumping device or as a valve device.

Alle Ausführungsformen der Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 zeichnen sich durch mindestens eine als Steuergruppe 2 bezeichnete Baugruppe oder Baueinheit aus, die sich aus mindestens drei und vorzugsweise aus mehr als drei Steuereinheiten 3 zusammensetzt. Jede Steuereinheit 3 enthält einen elektrisch und/oder magnetisch aktivierbaren Elastomer-Aktuator 4 und eine durch den Elastomer-Aktuator 4 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten, bevorzugt linearen Arbeitsbewegung 5 antreibbare elastisch verformbare Wand 6. Die elastisch verformbare Wand 6 kann eine bezüglich des Elastomer-Aktuators 4 separate Komponente sein, was auf das Ausführungsbeispiel der 10 zutrifft, wo sie von einem gummielastischen Schlauch 7 gebildet ist, der von den zugeordneten Elastomer-Aktuatoren 4 beaufschlagbar ist. Als besonders zweckmäßig wird allerdings der bei den anderen Ausführungsbeispielen realisierte Aufbau angesehen, bei dem die elastisch verformbare Wand jeder Steuereinheit 3 unmittelbar vom zugeordneten Elastomer-Aktuator 4 gebildet ist und mithin ein Bestandteil dieses Elastomer-Aktuators ist.All embodiments of the fluid flow control device 1 characterized by at least one as a control group 2 designated assembly or assembly, which consists of at least three and preferably more than three control units 3 composed. Every control unit 3 contains an electrically and / or magnetically activated elastomer actuator 4 and one through the elastomeric actuator 4 to a direction indicated by a double arrow, preferably linear working movement 5 drivable elastic deformable wall 6 , The elastically deformable wall 6 may be a respect to the elastomer actuator 4 be separate component, which is based on the embodiment of 10 applies where it comes from a rubber-elastic hose 7 is formed by the associated elastomeric actuators 4 can be acted upon. However, the construction realized in the other exemplary embodiments is considered particularly expedient in which the elastically deformable wall of each control unit 3 directly from the associated elastomeric actuator 4 is formed and therefore is a part of this elastomer actuator.

Jede Steuereinheit 3 enthält eine hinsichtlich ihres Volumens veränderliche Arbeitskammer 8, die von der elastisch verformbaren Wand 6 begrenzt ist. Die Volumenveränderung kann durch die Arbeitsbewegung 5 und mithin durch die Verformung der elastisch verformbaren Wand 6 hervorgerufen werden und ergibt sich aus der Betätigung des jeweils zugeordneten Elastomer-Aktuators 4.Every control unit 3 contains a varying volume of work in terms of volume 8th coming from the elastically deformable wall 6 is limited. The volume change can be due to the working movement 5 and thus by the deformation of the elastically deformable wall 6 be caused and results from the actuation of the respective associated elastomer actuator 4 ,

Gemäß den in 1 bis 7 illustrierten Ausführungsbeispielen kann jede Arbeitskammer 8 außer von der elastisch verformbaren Wand 6 auch von einer ortsfesten und insbesondere starren Begrenzungswand 12 begrenzt sein. Vorzugsweise ist eine ortsfeste Begrenzungswand 12 vorhanden, die die Arbeitskammern 8 sämtlicher Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 begrenzt. Die ortsfeste Begrenzungswand 12 ist beispielsweise plattenförmig ausgebildet und/oder kann nach Art eines Deckels auf die Elastomer-Aktuatoren 4 aufgesetzt sein. Die ortsfeste Begrenzungswand 12 ist so platziert, dass sie den verformbaren Wänden 6 der Steuereinheiten 3 in der Bewegungsrichtung der Arbeitsbewegung 5 gegenüberliegt.According to the in 1 to 7 Illustrated embodiments, each working chamber 8th except from the elastically deformable wall 6 also of a fixed and in particular rigid boundary wall 12 be limited. Preferably, a fixed boundary wall 12 present to the working chambers 8th all tax units 3 the control group 2 limited. The stationary boundary wall 12 is, for example, plate-shaped and / or may in the manner of a lid on the elastomer actuators 4 be set up. The stationary boundary wall 12 is placed so that it fits the deformable walls 6 the control units 3 in the direction of movement of the working movement 5 opposite.

Jede verformbare Wand 6 kann durch Vorgabe eines entsprechenden Betriebszustandes des zugeordneten Elastomer-Aktuators 4 wahlweise in einer an die ortsfeste Begrenzungswand 12 angenäherten und insbesondere daran anliegenden ersten Arbeitsstellung oder in mindestens einer mehr oder weniger weit von der ortsfesten Begrenzungswand 12 abgehobenen zweiten Arbeitsstellung positioniert werden. Auf diese Weise ergeben sich unterschiedliche Volumina der Arbeitskammer 8, wobei das Kammervolumen im an der ortsfesten Begrenzungswand 12 anliegenden Zustand der verformbaren Wand 6 insbesondere gleich null ist. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die erste Arbeitsstellung eine Absperrstellung ist, in der durch das Zusammenwirken zwischen der verformbaren Wand 6 und der ortsfesten Begrenzungswand 12 ein Fluiddurchtritt durch die zugehörige Arbeitskammer 8 hindurch verhindert ist. Die mindestens eine zweite Arbeitsstellung ist demgegenüber eine einen Fluiddurchtritt durch die zugeordnete Arbeitskammer 8 ermöglichende Offenstellung, wobei der mögliche Volumenstrom durch Vorgabe der Größe des Kammervolumens variierbar ist.Every deformable wall 6 can by specifying a corresponding operating state of the associated elastomer actuator 4 optionally in a fixed boundary wall 12 approximated and in particular adjacent first working position or in at least one more or less far from the fixed boundary wall 12 be lifted off second working position. In this way, different volumes of the working chamber arise 8th , wherein the chamber volume im at the stationary boundary wall 12 adjacent condition of the deformable wall 6 especially equal to zero. All embodiments have in common that the first working position is a shut-off position in which by the interaction between the deformable wall 6 and the fixed boundary wall 12 a fluid passage through the associated working chamber 8th through is prevented. In contrast, the at least one second working position is a fluid passage through the associated working chamber 8th enabling open position, wherein the possible volume flow is variable by specifying the size of the chamber volume.

Bei den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 sind die elastisch verformbaren Wände 6 ring- oder hülsenförmig gestaltet und insbesondere konzentrisch bezüglich einer Hauptachse 13 angeordnet. Durch Betätigung des zugeordneten Elastomer-Aktuators 4 kann die verformbare Wand 6 hier diametral verformt werden, sodass sich der Durchmesser der von ihr umschlossenen Arbeitskammer 8 verändert und in der als Absperrstellung nutzbaren ersten Arbeitsstellung gleich null ist.In the embodiments of the 8th to 10 are the elastically deformable walls 6 ring-shaped or sleeve-shaped and in particular concentric with respect to a major axis 13 arranged. By actuating the associated elastomeric actuator 4 can the deformable wall 6 Here, diametrically deformed, so that the diameter of the enclosed by her work chamber 8th changed and in the usable as shut-off first working position is zero.

Die elastisch verformbare Wand 6 besteht zweckmäßigerweise aus einem Elastomermaterial, wobei der Begriff Elastomermaterial jedes Material einschließen soll, das gummielastische Eigenschaften aufweist. Dieses Material ist insbesondere elastisch reversibel dehnbar.The elastically deformable wall 6 is suitably made of an elastomeric material, wherein the term elastomeric material is intended to include any material having rubbery properties. This material is particularly elastically reversible stretchable.

Zumindest eine Mehrzahl und vorzugsweise sämtliche Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 sind mit ihren Arbeitskammern 8 fluidisch in Reihe geschaltet. Wenn die elastisch verformbaren Wände 6 unmittelbar benachbart zueinander angeordneter Steuereinheiten 3 gleichzeitig eine Offenstellung einnehmen, ergibt sich eine durchgehende fluidische Verbindung zwischen den betreffenden Arbeitskammern 8. Die Fluidverbindung kann im Bereich jeder beliebigen Steuereinheit 3 dadurch unterbrochen werden, dass durch entsprechende Betätigung des Elastomer-Aktuators 4 die dort befindliche verformbare Wand 6 in die Absperrstellung bewegt wird.At least a plurality and preferably all control units 3 the control group 2 are with their working chambers 8th fluidly connected in series. If the elastically deformable walls 6 immediately adjacent to each other arranged control units 3 at the same time assume an open position, results in a continuous fluidic connection between the respective working chambers 8th , The fluid connection can be in the range of any control unit 3 be interrupted by that by appropriate actuation of the elastomeric actuator 4 the deformable wall located there 6 is moved into the shut-off position.

Wenigstens zwei der Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 verfügen über eine direkt in die zugehörige Arbeitskammer 8 einmündende, einen Fluiddurchtritt ermöglichende Anschlussöffnung 14. Abhängig vom Einsatzzweck der Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 können ohne weiteres auch mehr als zwei Steuereinheiten 3 mit einer solchen Anschlussöffnung 14 ausgestattet sein, was auf die Ausführungsbeispiele der 5 bis 7 zutrifft. Durch die jeweilige Anschlussöffnung 14 hindurch kann ein Fluid, dessen Strömung durch die Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 gesteuert werden soll, eingespeist oder abgeführt werden. Zur besseren Unterscheidung soll jede Steuereinheit 3, in deren Arbeitskammer 8 direkt eine Anschlussöffnung 14 einmündet, auch als Anschluss-Steuereinheit 3a bezeichnet werden.At least two of the control units 3 the control group 2 have one directly into the associated working chamber 8th opening, a fluid passage enabling connection opening 14 , Depending on the purpose of the fluid flow control device 1 can easily have more than two control units 3 with such a connection opening 14 be equipped, which is based on the embodiments of the 5 to 7 true. Through the respective connection opening 14 through which a fluid, whose flow through the fluid flow control device 1 should be controlled, fed or removed. For better distinction, each control unit 3 in their working chamber 8th directly a connection opening 14 opens, also as a connection control unit 3a be designated.

Bei mindestens einer und vorzugsweise bei mehreren Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 liegt keine direkte Verbindung zwischen der zugeordneten Arbeitskammer 8 und einer Anschlussöffnung 14 vor. Jede derartige Steuereinheit 3 sei im Folgenden auch als Durchleitungs-Steuereinheit 3b bezeichnet. Sie kann lediglich wahlweise eine Fluidverbindung zwischen den Arbeitskammern 8 benachbarter Steuereinheiten 3 freigeben oder absperren. In der Offenstellung wird durch sie ein Fluid hindurchgeleitet, um zwischen zwei benachbart zu der Durchleitungs-Steuereinheit 3b angeordneten weiteren Steuereinheiten 3 überzuströmen.In at least one and preferably in several control units 3 the control group 2 there is no direct connection between the assigned working chamber 8th and a connection opening 14 in front. Any such control unit 3 is also referred to below as a transmission control unit 3b designated. You can only optionally a fluid connection between the working chambers 8th neighboring control units 3 release or shut off. In the open position, a fluid is passed therethrough to between two adjacent to the passage control unit 3b arranged further control units 3 gush.

Der geschilderte Aufbau ermöglicht es, durch selektive Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren 4 der Steuereinheiten 3 einen Fluidtransport durch aneinandergereihte Arbeitskammern 8 hindurch zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen 14 hervorzurufen. Enthält die Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 mehr als zwei Anschlussöffnungen 14, kann eine Fluidbewegung zwischen mehreren oder sämtlichen dieser mehr als zwei Anschlussöffnungen 14 bewirkt werden.The described structure makes it possible by selective activation and deactivation of the elastomer actuators 4 the control units 3 a fluid transport by juxtaposed working chambers 8th through between at least two connection openings 14 cause. Contains the fluid flow control device 1 more than two connection openings 14 , a fluid movement between several or all of these more than two connection openings 14 be effected.

Die Anschlussöffnungen 14 sind im Falle des Vorhandenseins einer ortsfesten Begrenzungswand 12 zweckmäßigerweise in dieser ortsfesten Begrenzungswand 12 ausgebildet, was für die Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 zutrifft. Bei den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 sind die Anschlussöffnungen 14 von rohrförmigen Anschlussstutzen 15 gebildet, die sich koaxial an die Arbeitskammer 8 der Anschluss-Steuereinheit 3a anschließen und die zweckmäßigerweise koaxial zu der Hauptachse 13 ausgebildet sind. Beim Ausführungsbeispiel der 10 sind die rohrförmigen Anschlussstutzen 15 von den beiden einander entgegengesetzten Endabschnitten des schon erwähnten gummielastischen Schlauches 7 gebildet.The connection openings 14 are in the case of the presence of a fixed boundary wall 12 expediently in this stationary boundary wall 12 trained, what for the embodiments of the 1 to 7 true. In the embodiments of the 8th to 10 are the connection openings 14 of tubular connecting pieces 15 formed, which is coaxial with the working chamber 8th the connection control unit 3a connect and expediently coaxial with the main axis 13 are formed. At the Embodiment of 10 are the tubular connecting pieces 15 from the two opposite end portions of the already mentioned rubber-elastic hose 7 educated.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass sie einen Fluidtransport nach dem peristaltischen Prinzip hervorrufen können. Mithin ist keine Druckdifferenz erforderlich, um die Fluidströmung durch die miteinander verschalteten Steuereinheiten 3 hindurch zu bewirken. Der Fluidtransport kann aktiv durch abwechselndes Aktivieren und Deaktivieren der Elastomer-Aktuatoren 4 hervorgerufen werden. Allerdings sei erwähnt, dass sich die Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 auch für die Hindurchleitung von Fluiden eignet, deren Fluiddruck über ein Potentialgefälle verfügt, was beispielsweise der Fall ist, wenn in eine der Anschlussöffnungen 14 unter Überdruck stehendes Druckmedium eingeleitet wird, sei es nun flüssig oder gasförmig.All embodiments have in common that they can cause fluid transport on the peristaltic principle. Thus, no pressure difference is required to the fluid flow through the interconnected control units 3 through. The fluid transport can be active by alternately activating and deactivating the elastomeric actuators 4 be caused. However, it should be noted that the fluid flow control device 1 is also suitable for the passage of fluids whose fluid pressure has a potential gradient, which is the case, for example, when in one of the connection openings 14 is introduced under pressure over pressure medium, be it liquid or gaseous.

Unabhängig von ihrer Betriebsweise eignet sich die Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 für die Steuerung der Strömung sowohl gasförmiger als auch flüssiger Fluide.Regardless of its mode of operation, the fluid flow control device is suitable 1 for controlling the flow of both gaseous and liquid fluids.

Um das peristaltische Pumpprinzip realisieren zu können, sind zweckmäßigerweise die elastisch verformbaren Wände 6 sämtlicher Steuereinheiten 3 gemeinsam von einem einteiligen und bevorzugt einstückigen Elastomer-Wandkörper 16 gebildet. Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 hat der Elastomer-Wandkörper 16 zweckmäßigerweise eine flächenhafte Ausdehnung und ist insbesondere plattenartige strukturiert. Er erstreckt sich bevorzugt parallel zu der ortsfesten Begrenzungswand 12 und ist an einer ihm zugewandten Wandfläche 17 der ortsfesten Begrenzungswand 12 angeordnet. Im deaktivierten Zustand ist der Elastomer-Wandkörper 16 im Wesentlichen entspannt und liegt unter Abdichtung an der besagten Wandfläche 17 der ortsfesten Begrenzungswand 12 an. Dies entspricht dem deaktivierten Zustand sämtlicher Elastomer-Aktuatoren. Wird ein Elastomer-Aktuator 4 aktiviert, hebt der Elastomer-Wandkörper 16 mit demjenigen Abschnitt, der die elastisch verformbare Wand 6 des betreffenden Elastomer-Aktuators 4 definiert, von der Wandfläche 17 ab und nimmt eine Offenstellung ein. Werden nun die Elastomer-Aktuatoren nacheinander in einer gewünschten Richtung abwechselnd aktiviert und deaktiviert, ergibt sich somit ein wandernder Spalt zwischen dem Elastomer-Wandkörper 16 und der ortsfesten Begrenzungswand 12, womit Fluide transportiert werden können.To be able to realize the peristaltic pumping principle, the elastically deformable walls are expediently 6 all tax units 3 together by a one-piece and preferably one-piece elastomeric wall body 16 educated. In the embodiments of the 1 to 7 has the elastomeric wall body 16 expediently a planar expansion and is in particular plate-like structured. It preferably extends parallel to the stationary boundary wall 12 and is on a wall facing him 17 the fixed boundary wall 12 arranged. When deactivated, the elastomeric wall body is 16 essentially relaxed and lies under sealing on the said wall surface 17 the fixed boundary wall 12 on. This corresponds to the deactivated state of all elastomer actuators. Will be an elastomeric actuator 4 activated, the elastomer wall body lifts 16 with the section containing the elastically deformable wall 6 of the relevant elastomer actuator 4 defined by the wall surface 17 and takes an open position. If the elastomer actuators are then alternately activated and deactivated in succession in a desired direction, a wandering gap thus results between the elastomer wall body 16 and the fixed boundary wall 12 , with which fluids can be transported.

Auf diese Weise kann bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 die eine der beiden Anschlussöffnungen 14 als Einlass 14a und die andere Anschlussöffnung 14 als Auslass 14b genutzt werden, wobei durch die erläuterte Art der aufeinander abgestimmten Betätigung der Elastomer-Aktuatoren 4 ein am Einlass 14a zugeführtes Fluid zum Auslass 14b peristaltisch gepumpt werden kann. Entsprechendes gilt sinngemäß auch für die Ausführungsbeispiele der 5 bis 7, wobei dort die Möglichkeit besteht, mehrere der Anschlussöffnungen 14 als Einlässe 14a oder als Auslässe 14b zu nutzen.In this way, in the embodiments of the 1 to 4 one of the two connection openings 14 as an inlet 14a and the other connection port 14 as an outlet 14b be used, with the illustrated type of coordinated operation of the elastomer actuators 4 one at the inlet 14a supplied fluid to the outlet 14b can be pumped peristaltically. The same applies mutatis mutandis to the embodiments of the 5 to 7 , where there is the possibility of several of the connection openings 14 as inlets 14a or as outlets 14b to use.

Bei den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 ist der die elastisch verformbaren Wände 6 sämtlicher Elastomer-Aktuatoren 4 bildende Elastomer-Wandkörper 16 rohrförmig gestaltet und konzentrisch zu der Hauptachse 13 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel der 10 ist er von einem Längenabschnitt des gummielastischen Schlauches 7 gebildet. Die peristaltische Pumpfunktion ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel der 8 bis 10 dadurch, dass der rohrförmige Elastomer-Wandkörper 16 im Bereich der in der Achsrichtung der Hauptachse 13 aufeinanderfolgend angeordneten Elastomer-Aktuatoren 4 abwechselnd radial zusammengedrückt oder aufgeweitet wird, sodass sich während des Pumpens ein innerhalb des Elastomer-Wandkörpers 16 in Achsrichtung der Hauptachse 13 wandernder Hohlraum ausbildet, der aus den abwechselnd ihren Querschnitt vergrößernden und verkleinernden Arbeitskammern 8 der aneinandergereihten Steuereinheiten 3 resultiert.In the embodiments of the 8th to 10 is the elastically deformable walls 6 all elastomer actuators 4 forming elastomeric wall body 16 tubular and concentric with the main axis 13 arranged. In the embodiment of 10 he is from a length of rubber-elastic hose 7 educated. The peristaltic pumping function results in the embodiment of the 8th to 10 in that the tubular elastomeric wall body 16 in the area of in the axial direction of the main axis 13 successively arranged elastomer actuators 4 alternately radially compressed or expanded, so that during pumping a within the elastomeric wall body 16 in the axial direction of the main axis 13 migratory cavity formed from the alternately increasing their cross section and shrinking working chambers 8th of the juxtaposed control units 3 results.

Zweckmäßigerweise sind die Elastomer-Aktuatoren 4 sämtlicher Ausführungsbeispiele als elektroaktive Polymer-Aktuatoren ausgebildet. Obgleich hierbei auch Ionen-Polymer-Aktuatoren denkbar wären, empfiehlt sich wegen des einfacheren Aufbaus und der leichteren elektrischen Ansteuerbarkeit die bei den Ausführungsbeispielen realisierte Bauform als dielektrische Elastomer-Aktuatoren 4.Conveniently, the elastomeric actuators 4 all embodiments designed as electroactive polymer actuators. Although ion polymer actuators would also be conceivable in this case, the design realized in the exemplary embodiments is recommended as dielectric elastomer actuators because of the simpler structure and the easier electrical controllability 4 ,

Jeder dieser Elastomer-Aktuatoren 4 enthält mehrere in einer mit der Richtung der gewünschten Arbeitsbewegung 5 zusammenfallenden axialen Richtung aufeinandergestapelte Elastomermaterialschichten 18, zwischen denen jeweils eine flächenhaft gestaltete und bevorzugt flexible Elektrode angeordnet ist und wobei auch die jeweils äußerste Elastomermaterialschicht 18 von einer solchen Elektrode 22 flankiert ist. In 1, 3, 4 und 8 bis 10 sind die Elektroden 22 als etwas dickere schwarze Striche kenntlich gemacht, in den übrigen Abbildungen als mit einer Achteckstruktur versehene Flächenbereiche. Die zum gleichen Elastomer-Aktuator 4 gehörenden Elektroden 22 sind wechselseitig an jeweils zwei Außenelektroden 23 angeschlossen, sodass sich ein Multilayer-Aufbau vergleichbar einer Piezo-Stapelanordnung ergibt. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung entstehen elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den einzelnen, in der Stapelungsrichtung übereinander angeordneten Elektroden, sodass diese sich aneinander annähern und somit das dazwischen befindliche Elastomermaterial mitbewegen und insbesondere in der Richtung der Arbeitsbewegung 5 zusammenquetschen. Auf diese Weise verkürzt sich der Elastomer-Aktuator 4. Wird die elektrische Spannung wieder weggenommen und der Elastomer-Aktuator 4 mithin wieder deaktiviert, kehrt der Elastomer-Aktuator 4 wieder aufgrund der Gummielastizität der Elastomermaterialschichten 18 in die Ausgangsstellung zurück.Each of these elastomer actuators 4 contains several in one with the direction of the desired working movement 5 coincident axial direction stacked elastomeric material layers 18 , between each of which a surface-shaped and preferably flexible electrode is arranged, and wherein also the respective outermost elastomeric material layer 18 from such an electrode 22 flanked. In 1 . 3 . 4 and 8th to 10 are the electrodes 22 indicated as somewhat thicker black lines, in the other figures as area areas provided with an octagonal structure. The same elastomer actuator 4 belonging electrodes 22 are mutually connected to two external electrodes each 23 connected, so that a multilayer structure results comparable to a piezo stack arrangement. When an electrical voltage is applied, electrostatic forces of attraction arise between the individual electrodes arranged one above the other in the stacking direction so that they approach each other and thus move along the elastomer material located therebetween and in particular in the direction of the working movement 5 squeeze. This shortens the elastomer actuator 4 , If the electrical voltage is removed again and the elastomer actuator 4 deactivated again, the elastomer actuator returns 4 again due to the rubber elasticity of the elastomeric material layers 18 back to the starting position.

Die Außenelektroden 23 sind bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 an einer Trägerplatine 24 angeordnet, die mit Leiterbahnen versehen ist und bei der es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handelt. Die Elektroden 22 der Elastomer-Aktuatoren 4 sind mit den Leiterbahnen der Trägerplatine 24 kontaktiert und auf diese Weise mit den exemplarisch an der Trägerplatine 24 angeordneten Außenelektroden 23 elektrisch verbunden. An den Außenelektroden 23 ist eine Ansteuerspannung anlegbar, um die mit den betreffenden Außenelektroden verbundenen Elastomer-Aktuatoren 4 zu betätigen. The outer electrodes 23 are in the embodiments of 1 to 7 on a carrier board 24 arranged, which is provided with conductor tracks and which is for example a printed circuit board. The electrodes 22 the elastomer actuators 4 are with the tracks of the carrier board 24 contacted and in this way with the example of the carrier board 24 arranged outer electrodes 23 electrically connected. At the outer electrodes 23 a drive voltage can be applied to the connected to the respective outer electrodes elastomer actuators 4 to press.

Man kann das Schaltungs-Layout so wählen, dass jeder Elastomer-Aktuator 4 individuell betätigbar ist. Andererseits wird es als vorteilhaft angesehen, die Elastomer-Aktuatoren 4 gruppenweise elektrisch zu verschalten, sodass durch das Anlegen einer Ansteuerspannung jeweils eine oder mehrere Gruppen von Elastomer-Aktuatoren 4 gleichzeitig aktivierbar sind.You can choose the circuit layout so that each elastomer actuator 4 is individually actuated. On the other hand, it is considered advantageous, the elastomeric actuators 4 electrically interconnect in groups, so that by applying a drive voltage in each case one or more groups of elastomer actuators 4 can be activated simultaneously.

Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 ist exemplarisch ein Kontaktierungsmuster gewählt, das es ermöglicht, drei Gruppen von Elastomer-Aktuatoren 4 zeitlich aufeinander abgestimmt zu betätigen, wobei die innerhalb der gleichen Gruppe befindlichen Elastomer-Aktuatoren 4 jeweils gleichzeitig betätigt werden. Für diesen Zweck sind insgesamt vier Außenelektroden 23 erkennbar, von denen drei für die selektive Einspeisung jeweils einer Ansteuerspannung dienen und die vierte als Masseanschluss genutzt wird.In the embodiments of the 1 to 4 By way of example, a contacting pattern is selected which makes it possible to use three groups of elastomer actuators 4 to operate synchronized with each other, wherein the elastomer actuators located within the same group 4 be operated simultaneously. For this purpose, a total of four external electrodes 23 of which three are used for the selective supply of one drive voltage and the fourth is used as a ground terminal.

Bei den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 sind die Außenelektroden 23 von den Endabschnitten sogenannter Flexleiter gebildet, die von außen her zugänglich sind und die mit den Elektroden 22 der diversen Elastomer-Aktuatoren 4 kontaktiert sind.In the embodiments of the 8th to 10 are the outer electrodes 23 formed by the end portions of so-called flex conductors, which are accessible from the outside and with the electrodes 22 the various elastomer actuators 4 are contacted.

Zweckmäßigerweise sind die Elastomer-Aktuatoren 4 sämtlicher Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 in einem sich aus Elastomermaterial und Elektrodenmaterial zusammensetzenden Verbundkörper zusammengefasst. Exemplarisch gilt dies für die Ausführungsbeispiele der 1 bis 9. Dieser Verbundkörper sei im Folgenden als Aktuatormatte 25 bezeichnet. Da sie sich hauptsächlich aus Elastomermaterial zusammensetzt, verfügt sie über gummielastische Eigenschaften.Conveniently, the elastomeric actuators 4 all tax units 3 the control group 2 in a composed of elastomeric material and electrode material composite body summarized. For example, this applies to the embodiments of 1 to 9 , This composite body is hereinafter referred to as actuator mat 25 designated. Since it is mainly composed of elastomeric material, it has rubber-elastic properties.

Die Aktuatormatte 25 enthält einen Elastomerkörper 26, der die Elastomermaterialschichten 18 sämtlicher Elastomer-Aktuatoren 4 bildet und der zweckmäßigerweise auch den Elastomer-Wandkörper 16 definiert. In den Elastomerkörper 26 sind im gewünschten Verteilungsmuster die übereinandergestapelten Elektroden 22 in dem gewünschten Stapelungsabstand eingebettet. Herstellbar ist eine solche Aktuatormatte 25 beispielsweise dadurch, dass abwechselnd Elastomermaterialschichten 18 und Schichten aus Elektroden 22 aufeinander aufgetragen werden, wobei die Elastomermaterialschichten bevorzugt im flüssigen Zustand aufgebracht und dann verfestigt werden. Die Elektrodenschichten bestehen aus einzelnen, flächenhaft strukturiert aufgebrachten Elektroden, die beispielsweise durch das Aufsprühen von Graphitmaterial oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Material realisierbar sind. Innerhalb des Elastomermaterials, bei dem es sich insbesondere um ein Silikon-Material handelt, kann die wechselseitige Kontaktierung der diversen Elektroden der einzelnen Elastomer-Aktuatoren 4 mittels sogenannter Durchkontaktierungen beziehungsweise Vias bewerkstelligt werden. Die oberste Elastomermaterialschicht 18 bildet letztlich den Elastomer-Wandkörper 16, der die elastisch verformbaren Wände 6 der einzelnen Elastomer-Aktuatoren 4 definiert.The actuator mat 25 contains an elastomeric body 26 containing the elastomeric material layers 18 all elastomer actuators 4 forms and expediently also the elastomeric wall body 16 Are defined. In the elastomer body 26 are the stacked electrodes in the desired distribution pattern 22 embedded in the desired stacking distance. It is possible to produce such an actuator mat 25 for example, by alternating elastomeric material layers 18 and layers of electrodes 22 be applied to each other, wherein the elastomeric material layers are preferably applied in the liquid state and then solidified. The electrode layers consist of individual, planar structured applied electrodes, which can be realized, for example, by spraying graphite material or carbon nanotube material. Within the elastomer material, which is in particular a silicone material, the mutual contacting of the various electrodes of the individual elastomer actuators 4 be accomplished by means of so-called vias or vias. The topmost elastomeric material layer 18 ultimately forms the elastomeric wall body 16 that the elastically deformable walls 6 the individual elastomer actuators 4 Are defined.

Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 wird die Aktuatormatte 25 zweckmäßigerweise direkt auf der Trägerplatine 24 aufgebaut und bevorzugt zugleich elektrisch kontaktiert.In the embodiment of 1 to 7 becomes the actuator mat 25 conveniently directly on the carrier board 24 constructed and preferably electrically contacted at the same time.

Die 1 bis 4 zeigen Fluidströmungs-Steuervorrichtungen 1, bei denen die Aktuatormatte 25 streifenförmig ausgebildet ist. Eine solche Bauform eignet sich besonders für Fälle, in denen mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 in einer linearen Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind. Exemplarisch definiert die streifenförmige Aktuatormatte 25 des Ausführungsbeispiels der 1 bis 4 insgesamt sechs linear aneinandergereihte Elastomer-Aktuatoren 4, woraus insgesamt sechs ebenfalls linear aneinandergereihte Steuereinheiten 3 resultieren, von denen die beiden äußeren zweckmäßigerweise als Anschluss-Steuereinheiten 3a und die dazwischenliegenden als Durchleitungs-Steuereinheiten 3b ausgeführt sind.The 1 to 4 show fluid flow control devices 1 in which the actuator mat 25 is formed strip-shaped. Such a design is particularly suitable for cases in which multiple and expediently all the control units 3 the control group 2 are arranged in succession in a linear array. As an example, the strip-shaped actuator mat defines 25 of the embodiment of 1 to 4 a total of six linearly lined elastomer actuators 4 , out of which a total of six also linearly aligned control units 3 result, of which the two outer expediently as connection control units 3a and the intervening pass-through control units 3b are executed.

Die Aktuatormatte 25 kann auch über eine größere flächenhafte Ausdehnung verfügen und kann bevorzugt plattenförmig ausgebildet sein, wie dies exemplarisch anhand der Ausführungsbeispiele der 5 bis 7 illustriert ist. Hier sind mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten 3 der Steuergruppe 2 in einer matrixartigen Verteilung zweidimensional nebeneinanderliegend angeordnet. Die Matrixebene verläuft rechtwinkelig zur Richtung der Arbeitsbewegungen 5 der elastisch verformbaren Wände 6, die in 5 bis 7 senkrecht zur Zeichenebene orientiert ist.The actuator mat 25 can also have a larger areal extent and can preferably be plate-shaped, as exemplified by the embodiments of the 5 to 7 is illustrated. Here are several and conveniently all control units 3 the control group 2 in a matrix-like distribution two-dimensionally arranged side by side. The matrix plane is perpendicular to the direction of the working movements 5 the elastically deformable walls 6 , in the 5 to 7 oriented perpendicular to the plane of the drawing.

Die gezeigte Matrixanordnung ermöglicht es, Fluidströme in einer Ebene in unterschiedlichen Richtungen zu transportieren oder zu verteilen. Dadurch besteht die vorteilhafte Möglichkeit, Fluide auf unterschiedliche Auslässe 14b aufzuteilen oder unterschiedliche, an mehreren Einlässen 14a eingespeiste Fluide zu mischen und an einem gemeinsamen Auslass 14b wieder auszugeben. Bei den Ausführungsbeispielen der 5 bis 7 ist jeweils eine größere Anzahl von Steuereinheiten 3 als Anschluss-Steuereinheiten 3a ausgeführt, deren Anschlussöffnungen 14 je nach Anwendungsfall in beliebiger Verteilung und Anzahl als Einlässe 14a und/oder Auslässe 14b zum Einspeisen oder Ausgeben eines Fluides nutzbar sind.The matrix arrangement shown makes it possible to transport or distribute fluid flows in one plane in different directions. As a result, there is the advantageous possibility of fluids to different outlets 14b split up or different, at several inlets 14a mix in fluids fed in and at a common outlet 14b to spend again. In the embodiments of the 5 to 7 each is a larger number of control units 3 as connection control units 3a executed, whose connection openings 14 depending on the application in any distribution and number as inlets 14a and / or outlets 14b for feeding or dispensing a fluid can be used.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Elastomer-Aktuatoren 4, in ihrer axialen Richtung - also in der Richtung der Arbeitsbewegung 5 - betrachtet, eine durch die Konturierung der Elektroden 22 vorgegebene Außenkontur 27 mit mehreren geraden Konturlinienabschnitten 28 haben. Dabei sind die Elastomer-Aktuatoren 4 derart eindimensional oder zweidimensional aneinandergereiht, dass benachbarte Elastomer-Aktuatoren 4 mit zueinander parallelen Konturlinienabschnitten 28 aneinander angrenzen. Die genannten Außenkonturen 27 definieren letztlich den Rand der einzelnen Arbeitskammern 8, wobei die zueinander benachbarten, parallelen Konturlinienabschnitte 28 diejenigen Bereiche definieren, in denen ein Fluidübertritt zwischen benachbarten Arbeitskammern 8 stattfindet, wenn die betreffenden Elastomer-Aktuatoren 4 betätigt werden. In verschiedenen Figuren der Zeichnung sind mit gepunkteten Strömungspfeilen 32 mögliche Strömungspfade angedeutet, entlang denen ein Fluid durch die selektive Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren 4 transportierbar ist.All embodiments have in common that the elastomer actuators 4 , in their axial direction - that is, in the direction of the working movement 5 - Considered one by the contouring of the electrodes 22 predetermined outer contour 27 with several straight contour line sections 28 to have. These are the elastomer actuators 4 strung together so one-dimensionally or two-dimensionally, that adjacent elastomer actuators 4 with parallel contour line sections 28 adjoin one another. The mentioned outer contours 27 ultimately define the edge of the individual working chambers 8th , wherein the mutually adjacent, parallel contour line sections 28 define those areas in which a fluid transfer between adjacent working chambers 8th takes place when the relevant elastomer actuators 4 be operated. In different figures of the drawing are dotted flow arrows 32 suggested possible flow paths along which a fluid through the selective activation and deactivation of the elastomeric actuators 4 is transportable.

Die 5 und 7 illustrieren eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der die Elastomer-Aktuatoren 4 beziehungsweise deren Elektroden 22 über eine rechteckige Außenkontur verfügen. Die Anordnung ist so getroffen, dass wiederum Konturlinienabschnitte 28 benachbarter Elastomer-Aktuatoren 4 parallel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können Fluidströme in einer Ebene in zueinander rechtwinkeligen Richtungen verwirklicht werden. Dabei ist anhand 7 eine Möglichkeit illustriert, eine einzige Anschlussöffnung 14 als zentralen Einlass 14a zu nutzen, in den ein Fluid eingespeist wird, das intern über mehrere Strömungspfade 32 zu mehreren jeweils als Auslässe 14b fungierenden Anschlussöffnungen 14 geleitet wird. Eine solche Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 kann als Fluidverteilvorrichtung genutzt werden. Möglich ist allerdings auch eine Nutzung mit umgekehrter Fluidtransportrichtung, wobei dann eine Vielzahl von Anschlussöffnungen 14 als Einlässe 14a genutzt werden, an denen unterschiedliche Fluide eingespeist werden, die dann durch entsprechende Betätigung der Elastomer-Aktuatoren 4 in den diversen Arbeitskammern 8 zusammengeführt und gemischt werden, um dann an einem zentralen Auslass 14b als gemischtes Fluid wieder auszutreten.The 5 and 7 illustrate an advantageous embodiment in which the elastomeric actuators 4 or their electrodes 22 have a rectangular outer contour. The arrangement is made so that again contour line sections 28 adjacent elastomer actuators 4 are arranged parallel to each other. In this way, fluid flows in a plane in mutually perpendicular directions can be realized. It is based on 7 illustrates a possibility, a single connection opening 14 as a central inlet 14a in which a fluid is fed internally through multiple flow paths 32 to several each as outlets 14b functioning connection openings 14 is directed. Such a fluid flow control device 1 can be used as Fluidverteilvorrichtung. However, it is also possible to use with the reverse fluid transport direction, in which case a plurality of connection openings 14 as inlets 14a be used, where different fluids are fed, which then by appropriate actuation of the elastomeric actuators 4 in the various working chambers 8th be merged and mixed, then at a central outlet 14b exit as mixed fluid again.

Die 7 illustriert, dass die Außenkonturen 27 der einzelnen Elastomer-Aktuatoren 4 durchaus unterschiedliche Größenverhältnisse zueinander haben können. Die 5 hingegen illustriert eine vorteilhafte Bauform, bei der die Außenkonturen 27 jeweils quadratisch und gleichgroß sind, wobei die Elastomer-Aktuatoren 4 in einer schachbrettartigen Verteilung angeordnet sind.The 7 illustrates that the outer contours 27 the individual elastomer actuators 4 quite different proportions can have each other. The 5 however, illustrates an advantageous design, in which the outer contours 27 are each square and equal in size, the elastomeric actuators 4 are arranged in a checkerboard-like distribution.

Die 5 zeigt im Übrigen auch eine vorteilhafte Verteilung der diversen Steuereinheiten 3, wobei in einem mittleren Bereich mehrere - hier vier Stück - Anschluss-Steuereinheiten 3a konzentriert sind, um die herum eine Mehrzahl von Durchleitungs-Steuereinheiten 3b gruppiert sind, auf die schließlich an einander entgegengesetzten Randbereichen jeweils wieder mehrere Anschluss-Steuereinheiten 3a folgen. Hier können Fluide zentral zugeführt und zu den außenliegenden Anschlussöffnungen 14 weitertransportiert werden. Hierbei bietet es sich an, Gruppen von jeweils mindestens drei Elastomer-Aktuatoren 4 für einen peristaltischen Pumpvorgang heranzuziehen.The 5 shows, moreover, an advantageous distribution of the various control units 3 , wherein in a middle area several - here four pieces - connection control units 3a are concentrated around it a plurality of passage control units 3b are grouped on the finally at opposite edge regions each again several connection control units 3a consequences. Here fluids can be supplied centrally and to the external connection openings 14 be transported further. It is advisable, groups of at least three elastomeric actuators 4 for a peristaltic pumping operation.

Die 6 zeigt eine Ausführungsform, mit der sich Elastomer-Aktuatoren 4 dicht gepackt in einer Ebene gruppieren lassen, wobei ein Fluidtransport nicht nur rechtwinkelig, sondern auch schräg dazu möglich ist. Erreicht wird dies durch eine sechseckige Außenkontur der Elastomer-Aktuatoren 4 beziehungsweise deren Elektroden 22, in Verbindung mit einer Anordnung nach Art einer Wabenstruktur, sodass wiederum benachbarte Elastomer-Aktuatoren 4 mit zueinander parallelen Konturlinienabschnitten 28 aneinander angrenzen. Hier besteht unter anderem die Möglichkeit, wenn ein Elastomer-Aktuator 4 von sechs weiteren Elastomer-Aktuatoren 4 umgeben ist, eine Fluidleitung in alternativ sechs sich um 120° voneinander unterscheidenden Strömungsrichtungen auszuführen.The 6 shows an embodiment with which elastomeric actuators 4 Grouped tightly packed in a plane, with a fluid transport not only at right angles, but also obliquely possible. This is achieved by a hexagonal outer contour of the elastomer actuators 4 or their electrodes 22 , in conjunction with a honeycomb-type arrangement, so again adjacent elastomer actuators 4 with parallel contour line sections 28 adjoin one another. Here, among other things, the possibility exists if an elastomer actuator 4 of six other elastomer actuators 4 is surrounded, a fluid line in alternatively six to perform 120 ° apart from each other flow directions.

An dieser Stelle sei auch zu erwähnen, dass durchaus die Möglichkeit besteht, innerhalb ein und derselben Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 mehrere zueinander parallele Aktuator-Ebenen zu realisieren, in denen jeweils mehrere Steuereinheiten 3 und zweckmäßigerweise jeweils eine eigene Steuergruppe 2 angeordnet sind. Mit Hilfe geeignet platzierter fluidischer Querverbindungskanäle besteht hier die vorteilhafte Möglichkeit, das Fluid nicht nur in einer, sondern in mehreren Ebenen zu befördern. In diesem Fall können die Steuereinheiten 3 insbesondere in einer dreidimensionalen matrixartigen Verteilung angeordnet sein.It should also be mentioned at this point that it is perfectly possible to operate within one and the same fluid flow control device 1 to realize several mutually parallel actuator levels, in each of which several control units 3 and expediently each have their own control group 2 are arranged. With help suitable Placed fluidic cross-connection channels here is the advantageous possibility to convey the fluid not only in one, but in several levels. In this case, the control units 3 in particular be arranged in a three-dimensional matrix-like distribution.

Beim Aktivieren eines Elastomer-Aktuators 4 wird das Volumen seines Elastomermaterials infolge der axialen Kompression auch zur Seite verdrängt. Auch um mehr Aktuatorhub zu erzielen, ist es daher vorteilhaft, wenn es den momentan nicht aktivierten Elastomer-Aktuatoren 4 möglich ist, entsprechend der von den benachbarten Elastomer-Aktuatoren 4 empfangenen Querbelastung in axialer Richtung auszuweichen. Dies lässt sich gemäß 3 zweckmäßig dadurch gewährleisten, dass einer, mehreren oder jeder elastisch verformbaren Wand 6 ein in der gegenüberliegenden ortsfesten Begrenzungswand 12 ausgebildeter konkaver Bereich 33 gegenüberliegt. Hierzu kann die Wandfläche 17 beispielsweise wellenförmig konturiert sein oder eine Vielzahl von Mulden aufweisen, deren Verteilung derjenigen der Elastomer-Aktuatoren 4 entspricht.When activating an elastomeric actuator 4 As a result of the axial compression, the volume of its elastomeric material is also displaced to the side. Also, to achieve more Aktuatorhub, it is therefore advantageous if it is currently not activated elastomer actuators 4 is possible, corresponding to that of the adjacent elastomer actuators 4 to avoid the transverse load received in the axial direction. This can be done according to 3 Suitably ensure that one, several or each elastically deformable wall 6 a in the opposite fixed boundary wall 12 trained concave area 33 opposite. For this, the wall surface 17 for example, be wavy contoured or have a plurality of wells whose distribution that of the elastomer actuators 4 equivalent.

Eine andere Möglichkeit zur Verhinderung gegenseitiger Beeinträchtigungen der sich quer verformenden Elastomer-Aktuatoren 4 besteht gemäß Ausführungsbeispiel der 4 darin, in der Aktuatormatte 25 von der dem Elastomer-Wandkörper 16 entgegengesetzten Seite her schlitzartige Dehnungsnuten 34 zwischen benachbarten Elastomer-Aktuatoren 4 auszubilden. Sie schaffen Freiraum für das Elastomermaterial, das von einem Elastomer-Aktuator 4 bei seiner Aktivierung zur Seite hin verdrängt wird.Another way to prevent mutual interference of the transversely deforming elastomer actuators 4 consists according to embodiment of the 4 in it, in the actuator mat 25 from the elastomeric wall body 16 opposite side slit-like expansion grooves 34 between adjacent elastomer actuators 4 train. They create space for the elastomer material, that of an elastomeric actuator 4 is displaced to the side during its activation.

Beim Ausführungsbeispiel der 8 und 9 ist eine Aktuatormatte 25 zu einem Wickelkörper 35 mit der Hauptachse 13 als Zentrum aufgerollt und innerhalb eines sie peripher umschließenden hülsenartigen Gehäuses 36 fixiert. Hier ergibt sich eine Aneinanderreihung einer Mehrzahl von Elastomer-Aktuatoren 4, deren Elastomermaterialschichten 18 und Elektroden 22 eine Spiralstruktur aufweisen, wie sie in 9 illustriert ist. Hier ergibt sich der Vorteil, dass die einzelnen Elektroden 22 von Längenabschnitten zusammenhängender Elektrodenstreifen 22a gebildet sind, die sich spiralförmig um ein mit der Hauptachse 13 zusammenfallendes Zentrum herum erstrecken.In the embodiment of 8th and 9 is an actuator mat 25 to a winding body 35 with the main axis 13 rolled up as a center and within a sleeve-like housing peripherally enclosing 36 fixed. This results in a juxtaposition of a plurality of elastomer actuators 4 , their elastomeric material layers 18 and electrodes 22 have a spiral structure, as in 9 is illustrated. Here there is the advantage that the individual electrodes 22 of lengths of contiguous electrode strips 22a are formed, which spiral around one with the main axis 13 extending coincident center around.

Ausgangspunkt für die Herstellung einer gewickelten beziehungsweise gerollten Aktuatormatte 25 sind zweckmäßigerweise mehrere gummielastische Mattenkörper, die sich aus einer Elastomermaterialschicht 18 und einer einseitigen, ein Streifenmuster aufweisenden Elektrodenschicht zusammensetzen und die vor dem Wickeln beziehungsweise Rollen so aufeinandergelegt werden, dass jeweils eine Elektrodenschicht zwischen zwei Elastomermaterialschichten 18 zu liegen kommt. Auf diese Weise ergibt sich nach dem Herstellen des Wickelkörpers 35 eine radiale abwechselnde Schichtung von Elektroden 22, die jeweils nur einmal kontaktiert werden müssen. Vorzugsweise setzt sich der Wickelkörper 35 aus nur zwei aufeinanderliegenden und gemeinsam aufgewickelten beziehungsweise aufgerollten Mattenkörpern der geschilderten Bauart zusammen. Vor dem Aufwickeln können die Mattenkörper auch noch stoffschlüssig zu einer zusammenhängenden Aktuatormatte 25 verbunden werden.Starting point for the production of a wound or rolled actuator mat 25 are expediently a plurality of rubber-elastic mat body, consisting of an elastomeric material layer 18 and a one-sided, a stripe pattern having electrode layer and put together prior to winding or rolling so that in each case an electrode layer between two elastomeric material layers 18 to come to rest. In this way results after the manufacture of the bobbin 35 a radial alternating layering of electrodes 22 , which must be contacted only once. Preferably, the winding body is set 35 from only two superimposed and coiled or rolled mat bodies of the type described together. Before being wound up, the mat bodies can also be materially bonded to form a coherent actuator mat 25 get connected.

Die Elastomermaterialschichten 18 können bei dieser Bauform so gestaltet werden, dass sie im gerollten Zustand unmittelbar die rohrförmigen Anschlussstutzen 15 ausbilden. Weiterhin kann die gerollte Elastomermaterialstruktur mit dem schon erwähnten Flexleiter 37 verklebt werden, um die Elektroden 22 zu kontaktieren und aus dem hülsenartigen Gehäuse 36 herauszuführen.The elastomeric material layers 18 can be designed in this design so that they are in the rolled state directly the tubular connecting pieces 15 form. Furthermore, the rolled elastomeric material structure with the already mentioned flex conductor 37 Glued to the electrodes 22 to contact and from the sleeve-like housing 36 lead out.

Beim Ausführungsbeispiel der 8 und 9 ist der die Arbeitskammern 8 begrenzende Elastomer-Wandkörper 16 unmittelbar von einer der Elastomermaterialschichten 18 gebildet. Alternativ hierzu besteht aber auch die Möglichkeit, den Wickelkörper 35 gemäß 10 auf einen separaten gummielastischen Schlauch 7 aufzuwickeln, der dann den Elastomer-Wandkörper 16 bildet.In the embodiment of 8th and 9 is that the working chambers 8th limiting elastomer wall body 16 directly from one of the elastomeric material layers 18 educated. Alternatively, there is also the possibility of the winding body 35 according to 10 on a separate rubber-elastic hose 7 then wind up the elastomeric wall body 16 forms.

Wie in 10 illustriert ist, besteht auch die Möglichkeit, den Wickelkörper in seiner Längsrichtung zu unterteilen, sodass einzelne rollenförmige Wickelkörpereinheiten 35a vorliegen, die entweder direkt axial aneinander anstoßen oder durch flexible, gelochte Trennscheiben 38 mit einem gewissen Abstand zueinander gehalten werden. Die Trennscheiben 38 sind nachgiebig und bestehen beispielsweise aus Schaumstoff, sodass sie die Seitwärtsbewegung der Elastomer-Aktuatoren 4 bei deren Aktivierung aufnehmen können.As in 10 is illustrated, it is also possible to divide the winding body in its longitudinal direction, so that individual roll-shaped winding body units 35a present, either directly abut each other axially or by flexible, perforated cutting discs 38 be held with a certain distance from each other. The cutting discs 38 are compliant and are made of foam, for example, so that they allow sideways movement of the elastomeric actuators 4 when they are activated.

Die Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 lässt sich auch nach Art eines Ventils einsetzen und ermöglicht insbesondere die Realisierung eines Mehrwegeventils. Dabei können sowohl Schaltventile als auch Proportionalventile generiert werden. Dadurch, dass die Auslenkung der Elastomer-Aktuatoren 4 spannungsabhängig variabel vorgebbar ist, lassen sich die Volumina der Arbeitskammern 8 variabel vorgeben und dadurch im Falle einer Ventilfunktion die Strömungsraten stufenlos variabel vorgeben. Aufgrund der vielfältigen Ansteuermöglichkeiten kann man mit Hilfe der Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1 bei Bedarf eine frei konfigurierbare Ventilanordnung realisieren.The fluid flow control device 1 can also be used in the manner of a valve and in particular allows the realization of a multi-way valve. Both switching valves and proportional valves can be generated. As a result, the deflection of the elastomer actuators 4 can be variably specified voltage-dependent, the volumes of the working chambers can be 8th specify variable and thereby specify the flow rates infinitely variable in the case of a valve function. Due to the various control options can be with the help of the fluid flow control device 1 if required, realize a freely configurable valve arrangement.

Abgesehen vom Ausführungsbeispiel der 10 ist allen Ausführungsbeispielen vorteilhaft gemeinsam, dass unabhängig voneinander betätigbare Elastomer-Aktuatoren 4 in einer gemeinsamen, einheitlichen Aktuatormatte 25 zusammengefasst sind. Dies erleichtert die Herstellung und die Handhabung beim Zusammenbau der Fluidströmungs-Steuervorrichtung 1.Apart from the embodiment of the 10 is common to all embodiments in common that independently operable elastomer actuators 4 in a common, unified actuator mat 25 are summarized. This facilitates manufacturing and handling in assembling the fluid flow control device 1 ,

Claims (19)

Fluidströmungs-Steuervorrichtung, mit mindestens zwei einen Fluiddurchtritt ermöglichenden Anschlussöffnungen (14) und mit mindestens einer Steuergruppe (2) bestehend aus mindestens drei Steuereinheiten (3), die jeweils eine von einer elastisch verformbaren Wand (6) begrenzte Arbeitskammer (8) und einen zum Hervorrufen einer eine Volumenveränderung der Arbeitskammer (8) bewirkenden Arbeitsbewegung (5) der verformbaren Wand (6) dienenden elektrisch und/oder magnetisch aktivierbaren Elastomer-Aktuator aufweisen, und die mit ihren Arbeitskammern (9) fluidisch in Reihe geschaltet sind, wobei wenigstens zwei Steuereinheiten (3) als Anschluss-Steuereinheiten (3a) mit einer in die zugehörige Arbeitskammer (8) mündenden Anschlussöffnung (14) ausgebildet sind, zwischen denen mindestens eine als Durchleitungs-Steuereinheit (3b) ohne Anschlussöffnung (14) ausgebildete Steuereinheit (3) angeordnet ist, derart, dass durch selektive Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren (4) ein Fluidtransport durch aneinandergereihte Arbeitskammern (8) hindurch zwischen wenigstens zwei Anschlussöffnungen (14) hervorrufbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elastomer-Aktuatoren (4) der Steuergruppe (2) in mindestens einer gummielastischen Aktuatormatte (25) zusammengefasst und aus mehreren gemeinsamen und aufeinandergeschichteten Elastomermaterialschichten (18) aufgebaut sind.Fluid flow control device, having at least two connection openings (14) enabling a fluid passage and having at least one control group (2) comprising at least three control units (3) each having a working chamber (8) delimited by an elastically deformable wall (6) and one for Causing a working movement (5) of the deformable wall (6) which serves to change the volume of the working chamber (8) and which are fluidically connected in series with their working chambers (9), at least two control units (3) as a connection control units (3a) are formed with an opening into the associated working chamber (8) connection opening (14), between which at least one as a passage control unit (3b) without connection opening (14) formed control unit (3) such that by selectively activating and deactivating the elastomeric actuators (4) a fluid transport through juxtaposed working chambers (8) through between at least two connection openings (14) hervorufbar, characterized in that a plurality of elastomer actuators (4) of the control group (2) in at least one rubber-elastic actuator mat (25) combined and made of several common and stacked Elastomer material layers (18) are constructed. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Elastomer-Aktuatoren (4) der Steuergruppe (2) in einer gummielastischen Aktuatormatte (25) zusammengefasst sind.Fluid flow control device according to Claim 1 , characterized in that all elastomer actuators (4) of the control group (2) are combined in a rubber-elastic actuator mat (25). Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gummielastische Aktuatormatte (25) über zwischen den Elastomermaterialschichten (18) angeordnete flexible Elektroden (22) verfügt.Fluid flow control device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the rubber-elastic actuator mat (25) has between the elastomeric material layers (18) arranged flexible electrodes (22). Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Wand (6) jeder Steuereinheit (3) unmittelbar vom zugeordneten Elastomer-Aktuator (4) gebildet ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the elastically deformable wall (6) of each control unit (3) is formed directly from the associated elastomeric actuator (4). Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem Teil der Steuereinheiten (3) die elastisch verformbare Wand (6) in eine Absperrstellung bewegbar ist, in der ein Fluiddurchtritt durch die zugehörige Arbeitskammer (8) hindurch verhindert ist, insbesondere indem die elastisch verformbare Wand (6) an eine die Arbeitskammer (8) begrenzende ortsfeste Begrenzungswand (12) der Fluidströmungs-Steuervorrichtung (1) andrückbar ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 4 characterized in that at least a part of the control units (3) the elastically deformable wall (6) is movable into a shut-off position in which a fluid passage through the associated working chamber (8) is prevented, in particular by the elastically deformable wall (6 ) to a working chamber (8) delimiting stationary boundary wall (12) of the fluid flow control device (1) can be pressed. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine ortsfeste Begrenzungswand (12) aufweist, die die Arbeitskammern (8) sämtlicher Steuereinheiten (3) der Steuergruppe (2) begrenzt und der die elastisch verformbaren Wände (6) sämtlicher Steuereinheiten (3) der Steuergruppe (2) gegenüberliegen, wobei zweckmäßigerweise die Anschlussöffnungen (14) in der ortsfesten Begrenzungswand (12) ausgebildet sind.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 5 characterized in that it comprises a fixed boundary wall (12) delimiting the working chambers (8) of all the control units (3) of the control group (2) and comprising the elastically deformable walls (6) of all control units (3) of the control group (2) opposite, wherein expediently the connection openings (14) in the stationary boundary wall (12) are formed. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbaren Wand (6) mindestens einer Steuereinheit (3) und zweckmäßigerweise jeder Steuereinheit (3) ein konkaver Bereich (33) der ortsfesten Begrenzungswand (12) gegenüberliegt.Fluid flow control device according to Claim 5 or 6 , characterized in that the elastically deformable wall (6) of at least one control unit (3) and expediently each control unit (3) opposite a concave area (33) of the stationary boundary wall (12). Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomer-Aktuatoren (4) als elektroaktive Polymer-Aktuatoren ausgebildet sind, insbesondere als dielektrische Elastomer-Aktuatoren.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the elastomeric actuators (4) are designed as electroactive polymer actuators, in particular as dielectric elastomer actuators. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aktuatormatte (25) platten- oder streifenförmig ausgebildet ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that at least one actuator mat (25) is plate-shaped or strip-shaped. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aktuatormatte (25) zu einem Wickelkörper (35) aufgerollt und zweckmäßigerweise von einem hülsenartigen Gehäuse (36) umgeben ist, wobei die Aktuatormatte (25) insbesondere aus mehreren aufeinanderliegenden Mattenkörpern besteht.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that at least one actuator mat (25) rolled up to a winding body (35) and suitably surrounded by a sleeve-like housing (36), wherein the actuator mat (25) consists in particular of several superimposed mat bodies. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormatte (25), zweckmäßigerweise einseitig, zwischen benachbarten Elastomer-Aktuatoren (4) mit Dehnungsnuten (34) versehen ist, die Querdehnungen der Elastomer-Aktuatoren (4) zulassen.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that the actuator mat (25), expediently on one side, between adjacent elastomer actuators (4) with expansion grooves (34) is provided, the transverse expansions of the elastomer actuators (4) allow. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten (3) der Steuergruppe (2) in einer linearen Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 11 , by in that several and expediently all the control units (3) of the control group (2) are arranged in succession in a linear row. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten (3) der mindestens einen Steuergruppe (2) in einer matrixartigen mehrdimensionalen Verteilung angeordnet sind.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that several and expediently all the control units (3) of the at least one control group (2) are arranged in a matrix-like multi-dimensional distribution. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere und zweckmäßigerweise sämtliche Steuereinheiten (3) der Steuergruppe (2) in einer zweidimensionalen matrixartigen Verteilung quer zur Richtung der Arbeitsbewegungen (5) nebeneinanderliegend angeordnet sind.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that several and expediently all the control units (3) of the control group (2) are arranged side by side in a two-dimensional matrix-like distribution transversely to the direction of the working movements (5). Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomer-Aktuatoren (4), in ihrer axialen Richtung betrachtet, eine Außenkontur (27) mit geraden Konturlinienabschnitten (28) haben und so aneinandergereiht sind, dass benachbarte Elastomer-Aktuatoren (4) mit zueinander parallelen Konturlinienabschnitten (28) aneinander angrenzen, wobei durch aufeinander abgestimmte Aktivierung und Deaktivierung der Elastomer-Aktuatoren (4) ein Fluidübertritt zwischen benachbarten Arbeitskammern (8) im Bereich aneinander angrenzender Konturlinienabschnitte (28) hervorrufbar ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 14 , characterized in that the elastomer actuators (4), viewed in its axial direction, have an outer contour (27) with straight contour line sections (28) and are lined up in such a way that adjacent elastomer actuators (4) are provided with parallel contour line sections (28 ) adjoin one another, wherein by coordinated activation and deactivation of the elastomer actuators (4) a fluid transfer between adjacent working chambers (8) in the region of contiguous contour line sections (28) can be caused. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomer-Aktuatoren (4), in ihrer axialen Richtung betrachtet, eine rechteckige und insbesondere quadratische Außenkontur haben, wobei sie zweckmäßigerweise in schachbrettartiger Verteilung angeordnet sind, sodass benachbarte Elastomer-Aktuatoren (4) mit zueinander parallelen Konturlinienabschnitten (28) aneinander angrenzen.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 15 , characterized in that the elastomer actuators (4), viewed in its axial direction, have a rectangular and in particular square outer contour, wherein they are expediently arranged in a checkerboard distribution, so that adjacent elastomer actuators (4) with mutually parallel contour line sections (28 ) adjoin one another. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomer-Aktuatoren (4), in ihrer axialen Richtung betrachtet, eine sechseckige Außenkontur haben und nach Art einer Wabenstruktur aneinandergereiht sind, sodass benachbarte Elastomer-Aktuatoren (4) mit zueinander parallelen Konturlinienabschnitten (28) aneinander angrenzen.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 15 , characterized in that the elastomer actuators (4), viewed in its axial direction, have a hexagonal outer contour and are strung together in the manner of a honeycomb structure, so that adjacent elastomer actuators (4) with mutually parallel contour line sections (28) adjacent to each other. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie als peristaltische Pumpvorrichtung ausgebildet ist, bei der durch abwechselndes Aktivieren und Deaktivieren benachbarter Elastomer-Aktuatoren (4) ein Fluidtransport zwischen den Arbeitskammern (8) benachbarter Steuereinheiten (3) hervorrufbar ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 17 , characterized in that it is designed as a peristaltic pumping device in which by alternately activating and deactivating adjacent elastomer actuators (4) a fluid transport between the working chambers (8) of adjacent control units (3) can be caused. Fluidströmungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Pumpvorrichtung oder als Fluid-Mischvorrichtung oder als Fluid-Verteilvorrichtung oder als Ventilvorrichtung ausgebildet ist.Fluid flow control device according to one of Claims 1 to 18 , characterized in that it is designed as a pumping device or as a fluid mixing device or as a fluid distribution device or as a valve device.
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