iMSL – Intelligent Material Systems Lab – Lehrstuhl für intelligente Materialsysteme an der Universität des Saarlandes

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iPump

Die intelligente Pumpe von morgen

Die Pumpe

Minimembranpumpen sitzen in vielen Anwendungen, wie z.B. Massagesysteme, Seat-Lifter oder Blutdruckmessgerät, direkt am Benutzer, bzw. in unmittelbarer Nähe. Eine Regelung kann bei herkömmlich verwendeten Pumpen nur über die Frequenz getätigt und keine zusätzlichen Informationen gewonnen werden.

Ziel

Ein Pumpenantrieb auf Basis dielektrischer Elastomere, der die frequenzunabhängige Volumenstromregelung ermöglicht. 

Ergebnis

  • Pumpenantrieb mit DE 
  • Volumenstromregelung über Frequenz, frei einstellbar von 0 bis 100 Hz 
  • Volumenstromregelung über den Hub, respektive die Spannungsamplitude, frei einstellbar von 0 bis 3.000 V 
  • Sehr leichter Antrieb 
  • Ganz neue Bauformen von Pumpen möglich 
  • Sehr hohe Bandbreite, jede Pumpe mit diesem Antrieb kann immer von 0 l/min bis Maximalwert regeln oder gesteuert werden. 
  • Inhärente Sensoreigenschaften können zur Druckmessung genutzt werden 
  • Geringe Pulsation im Fördermedium durch die konstant hohe Frequenz 

Ausblick

Durch die Möglichkeit Pumpen mit bis dato unmögliche Bauformen zu entwerfen, werden ganz neue Marktbereiche geschaffen. Auch die zusätzlichen Features können intelligent genutzt werden und bringen somit einen großen Mehrwert für den Kunden. Durch Einsparen von externen Sensoren, oder dadurch, dass die ein und dieselbe Pumpe eine Vielzahl von Anwendungen abdeckt, sind die anfänglich höheren Anschaffungskosten schnell amortisiert. 

Anwendungsbereiche

  • Hydraulikpumpe  

Entwickelt von

Philipp Linnebach 

EuroEAP Society Challenge 2019 - Dielectric Elastomer driven Pneumatic Pump

Dielectric Elastomer Actuator driven pneumatic pump

Design and validation of a dielectric elastomer membrane actuator driven pneumatic pump

© 2020 IOP Publishing Ltd

This paper presents a novel design method for high-frequency dielectric elastomer actuator (DEA) applications. A DEA consist of a mechanically pre-stretched elastomer film sandwiched between two compliant electrodes, which expands when subject to a high voltage. While the design of low-frequency DEA applications is generally well understood, up to now there is still a lack of systematic design rules for DEA systems operating in dynamic applications (e.g. pumps, compressors, and acoustics). The goal of this paper is the development of a novel graphical design approach which permits to systematically address the design of high-frequency DEA systems. A pneumatic diaphragm pump driven by a cone DEA is considered as a case study for validation of the new design technique. By means of the proposed method, the actuator performance can be quantitatively predicted at different actuation frequencies by accounting for both static and dynamic effects, as well as external loads, without relying on complex material models and extensive simulation studies. After discussing the design method, experimental validation is presented and performance are evaluated in terms of maximum pressure, maximum flow rate, and energy consumption.