专利摘要

本发明公开了一种基于负泊松比结构的泵及其操作方法，包括壳体、负泊松比结构和驱动装置，多个所述负泊松比结构组成巢式结构设置在所述壳体内部，所述负泊松比结构的上下设置有顶盖，所述顶盖上分别设置有单向阀，所述驱动装置设置在所述顶盖上，能够沿z方向的正向和反向加载，驱动所述负泊松比结构泵发生运动变形。结构简单，零部件之间没有配合关系，也没有过高的加工精度要求，安装要求低，成本低；泵的排量完全取决于驱动装置作用的距离，因此排量可以在一定范围内任意调节而无需改变泵本身的结构，操作更为简单方便。

权利要求

1.一种基于负泊松比结构的泵，其特征在于：包括壳体(4)、负泊松比结构(3)和驱动装置(5)，多个所述负泊松比结构(3)组成巢式结构设置在所述壳体(4)内部，所述负泊松比结构(3)的上下设置有顶盖(1,2)，所述顶盖(1,2)上分别设置有单向阀(6,7)，所述驱动装置(5)设置在所述顶盖上，能够沿z方向的正向和反向加载，驱动所述负泊松比结构泵发生运动变形，所述负泊松比结构(3)由两个侧边向内凹陷的六边形负泊松比复合材料相互垂直搭接构成，能够在x-y-z三个方向同时进行弹性变形，所述负泊松比结构(3)通过所述顶盖(1,2)与所述壳体(4)连接组成封闭空间。

2.根据权利要求1所述的一种基于负泊松比结构的泵，其特征在于，所述负泊松比结构(3)的伸缩量为10％～80％。

3.根据权利要求1所述的一种基于负泊松比结构的泵，其特征在于，所述壳体(4)由塑料、橡胶或金属材料制成，能够和所述负泊松比结构(3)一起产生弹性变形。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的基于负泊松比结构泵的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用粘接、焊接或一体化成型法将上下顶盖固定在所述负泊松比结构上，再将所述负泊松比结构安装到所述壳体内，使上下顶盖与壳体包围形成一个密闭空间，将所述单向阀分别安装到顶盖上，再将所述驱动装置安装到一个顶盖上；

S2、驱动装置沿z方向对所述顶盖作用力，所述壳体在所述负泊松比结构收缩变形时进行弹性变形，通过下部单向阀将下方的流体吸入所述密闭空间内，然后将所述密闭空间内的流体在挤压作用下通过上部单向阀挤出，促使所述流体沿着管路确定方向流动。

5.根据权利要求4所述的一种基于负泊松比结构泵的操作方法，其特征在于：当驱动装置沿z方向对上部顶盖作用挤压力时，所述负泊松比结构在z方向受到挤压，在x和y方向收缩，所述壳体和所述顶盖组成的密闭空间体积减小，所述上部单向阀将密闭空间内流体排出。

6.根据权利要求4所述的一种基于负泊松比结构泵的操作方法，其特征在于，当驱动装置沿z方向对上部顶盖作用拉伸力时，所述负泊松比结构在z方向受到拉伸，在x和y方向膨胀，所述壳体和所述顶盖组成的密闭空间体积增大，所述下部单向阀将下方流体吸入所述密闭空间内。

说明书

【技术领域】

本发明属于流体输送技术领域，特别涉及一种基于负泊松比结构的泵及其操作方法。

【背景技术】

在诸如建筑、机械、能源、化工、医疗行业等工程应用中，泵的使用具有非常重要的实用价值。在很多工程情况下，要求泵具有无泄漏、使用寿命长、结构简单、排量可以调节、制造装配方便等特点。而泵对于输送液体的功能的实现往往是通过多个零部件之间的配合运动实现的，这就造成了结构复杂，加工装配精度要求高，且由于是多个零部件之间配合实现封闭流体的输送，所以零件配合处的间隙易产生泄漏、配合表面易产生磨损。这就进一步提高了泵的加工装配的要求以及运行使用的难度及成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、无泄漏和磨损的新概念流体输送泵及其操作方法，通过采用负泊松比结构实现密闭空间扩张和收缩的方法，解决现有流体输送泵在结构复杂、易泄漏磨损等方面的限制。

本发明采用以下技术方案：

一种基于负泊松比结构的泵，包括壳体、负泊松比结构和驱动装置，多个所述负泊松比结构组成巢式结构设置在所述壳体内部，所述负泊松比结构的上下设置有顶盖，所述顶盖上分别设置有单向阀，所述驱动装置设置在所述顶盖上，能够沿z方向的正向和反向加载，驱动所述负泊松比结构泵发生运动变形。

进一步的，所述负泊松比结构由两个侧边向内凹陷的六边形负泊松比复合材料相互垂直搭接构成，能够在x-y-z三个方向同时进行弹性变形。

进一步的，所述负泊松比结构的伸缩量为10％～80％。

进一步的，所述负泊松比结构通过所述顶盖与所述壳体连接组成封闭空间。

进一步的，所述壳体由塑料、橡胶或金属材料制成，能够和所述负泊松比结构一起产生弹性变形。

一种基于负泊松比结构泵的操作方法，包括以下步骤：

S1、采用粘接、焊接或一体化成型法将上下顶盖固定在所述负泊松比结构上，再将所述负泊松比结构安装到所述壳体内，使上下顶盖与壳体包围形成一个密闭空间，将所述单向阀分别安装到顶盖上，再将所述驱动装置安装到一个顶盖上；

S2、驱动装置沿z方向对所述顶盖作用力，所述壳体在所述负泊松比结构收缩变形时进行弹性变形，通过所述下部单向阀将下方的流体吸入所述密闭空间内，然后将所述密闭空间内的流体在挤压作用下通过所述上部单向阀挤出，促使所述流体沿着管路确定方向流动。

进一步的，当驱动装置沿z方向对所述上部顶盖作用挤压力时，所述负泊松比结构在z方向受到挤压，在x和y方向收缩，所述壳体和所述顶盖组成的封闭空间体积减小，流体进入所述密封空间中充满，并在挤压作用下通过所述上部单向阀流出。

进一步的，当驱动装置沿z方向对所述上部顶盖作用拉伸力时，所述负泊松比结构在z方向受到拉伸，在x和y方向膨胀，所述壳体和所述顶盖组成的封闭空间体积增大，所述下部单向阀将下方流体吸入所述密封空间内。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种基于负泊松比结构泵，将负泊松比结构安装到壳体内，通过驱动装置加载力，使得整个泵体发生运动变形，结构简单，零部件之间没有配合关系，也没有过高的加工精度要求，安装要求低，成本低；泵的排量完全取决于驱动装置作用的距离，因此排量可以在一定范围内任意调节而无需改变泵本身的结构，操作更为简单方便。

进一步的，负泊松比结构由两个侧边向内凹陷的六边形负泊松比复合材料相互垂直构成，通过弹性变形实现设备的运动，无运动副，因而无间隙泄漏，无磨损，便于安装和维护；

本发明还公开了一种基于负泊松比结构泵的操作方法，当上下顶盖交替受到z方向的挤压和拉伸作用，泵就可以通过单向阀将下方的流体吸入密封空间内，然后将密封空间内的流体在挤压作用下通过单向阀挤出，从而促使流体沿着管路确定方向流动，整个方法操作简便、实施方便且所用设备成本低，可连续化生产，便于推广实施。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本发明负泊松比结构泵的主视图；

图2为本发明负泊松比结构泵的立体图；

图3为本发明负泊松比结构二维原理图；

图4为本发明负泊松比结构三维原理图；

图5为本发明负泊松比结构立体图；

图6为本发明负泊松比结构泵的第一种状态示意图；

图7为本发明负泊松比结构泵的第二种状态示意图。

其中：1.上部顶盖；2.下部顶盖；3.负泊松比结构；4.泵壳体；5.驱动装置；6.上部单向阀；7.下部单向阀。

【具体实施方式】

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种基于负泊松比结构设计的泵，包括带有上部顶盖1和下部顶盖2的负泊松比结构3，附着在负泊松比结构3外围的可弹性变形的泵壳体4，安装在顶盖上可以沿z方向的正向和反向加载，并驱动所述负泊松比结构3发生运动变形的驱动装置5，以及两个使流体能够单向流动的上部单向阀6和下部单向阀7。

请参阅图3所示，负泊松比结构3的单个细胞结构为一个内凹六边形。当负泊松比结构3在y方向受到挤压力F后，由于弹性变形，角度θ减小为θ’，内凹六边形在x和y方向上同时趋向于收缩，该内凹六边形所封闭的面积减小，这称为负泊松效应。

请参阅图4和图5所示，为了使结构在单个方向上受力后，能够在x-y-z三个方向同时收缩，在二维内凹六边形的基础上设计一种三维内凹六边形结构，当多个三维内凹六边形结构紧密相连在一起，就在宏观上组成了一个负泊松比结构3，所述负泊松比结构3的伸缩量为10％～80％，由于其细胞结构内凹六边形的负泊松效应，负泊松比结构3在z方向受到挤压，不但在z方向尺寸变小，而且在x和y方向也会收缩。

上部顶盖1和下部顶盖2都和负泊松比结构3相连接，泵壳体4也与负泊松比结构3相连接且包裹着负泊松比结构3，并且和上部顶盖1及下部顶盖2组成一个封闭空间将负泊松比结构3封闭在其内部，所述壳体4由塑料、橡胶或金属材料制成，能够和所述负泊松比结构3一起弹性变形。

请参阅图6所示，当泵的上部顶盖1和下部顶盖2在驱动装置5的作用下受到z方向的挤压力，由于上部顶盖1和下部顶盖2都和负泊松比结构3相连接，从而导致负泊松比结构3在z方向也受到挤压，不但在z方向尺寸变小，而且在x和y方向也会收缩。由可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也与负泊松比结构3相连接且包裹着负泊松比结构3，因此当负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都收缩时，可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也会随着负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都收缩。使得泵壳体4和上部顶盖1及下部顶盖2组成的封闭空间的体积也减小。当该封闭空间中充满流体，由于封闭空间的体积减小，封闭空间内的流体会在挤压作用下通过上部顶盖上的上部单向阀6流出。

请参阅图7所示，当泵的上部顶盖1和下部顶盖2在驱动装置5的作用下受到z方向的拉伸力，由于上部顶盖1和下部顶盖2都和负泊松比结构3相连接，从而导致负泊松比结构3在z方向也受到拉伸，不但在z方向尺寸变大，而且在x和y方向也会膨胀。由可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也与负泊松比结构3相连接且包裹着负泊松比结构3，因此当负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都膨胀时，可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也会随着负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都膨胀。使得泵的壳体4和上部顶盖1及下部顶盖2组成的封闭空间的体积也增大。当该封闭空间中充满流体，由于封闭空间的体积增大，密封空间内的会通过下部顶盖上的单向阀7将下方的流体吸入密封空间内。

当上部顶盖1和下部顶盖2受到z方向的挤压和拉伸作用交替进行，泵就可以通过下部单向阀7将下方的流体吸入密封空间内，然后将密封空间内的流体在挤压作用下通过上部顶盖上的上部单向阀6挤出。从而实现了促使流体沿着管路确定方向流动的功能。

本发明还提供一种基于负泊松比结构泵的操作方法，该方法包括以下步骤：

1.将上部顶盖1和下部顶盖2安装到负泊松比结构3上，通过粘接、焊接或直接一体化成型等方法固定。

2.将发生弹性变形的材料制造的泵的壳体4也安装负泊松比结构3上，过粘接、焊接或直接一体化成型等方法固定。使上部顶盖1、下部顶盖2与泵的壳体4包围形成一个密闭空间。

3.将上部单向阀6和下部单向阀7分别安装在上部顶盖1和下部顶盖2上。

4.将驱动装置安装在上部顶盖1或下部顶盖2上，是驱动装置5可以沿z方向对顶盖施加拉伸或压缩载荷。

5.当泵的上部顶盖和下部顶盖在驱动装置5的作用下受到z方向的挤压力，由于上部顶盖1和下部顶盖2都和负泊松比结构3相连接，从而导致负泊松比结构3在z方向也受到挤压，不但在z方向尺寸变小，而且在x和y方向也会收缩。由于由可发生弹性变形的材料制造的泵的壳体4也与负泊松比结构3相连接且包裹着负泊松比结构3，因此当负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都收缩时，可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也会随着负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都收缩。使得泵壳体4和上部顶盖1及下部顶盖2组成的封闭空间的体积也减小。当该密封空间中充满流体，由于封闭空间的体积减小，密封空间内的流体会在挤压作用下通过上部顶盖上的上部单向阀6流出。

6.当泵的上部顶盖1和下部顶盖2在驱动装置5的作用下受到z方向的拉伸力，由于上部顶盖1和下部顶盖2都和负泊松比结构3相连接，从而导致负泊松比结构3在z方向也受到拉伸，不但在z方向尺寸变大，而且在x和y方向也会膨胀。由于由可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也与负泊松比结构3相连接且包裹着负泊松比结构3，因此当负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都膨胀时，可发生弹性变形的材料制造的泵壳体4也会随着负泊松比结构3在x、y和z三个方向上都膨胀。使得泵壳体4和上部顶盖1及下部顶盖2组成的封闭空间的体积也增大。当该密封空间中充满流体，由于封闭空间的体积增大，密封空间内的会通过下部顶盖上的下部单向阀7将下方的流体吸入密封空间内。

7.当上部顶盖1和下部顶盖2受到z方向的挤压和拉伸作用交替进行，泵就可以通过下部单向阀7将下方的流体吸入密封空间内，然后将密封空间内的流体在挤压作用下通过上部顶盖上的上部单向阀6挤出。从而实现了促使流体沿着管路确定方向流动的功能。

虽然本发明是通过具体实例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。

本发明所述负泊松比结构不仅仅限于本文所提到的内凹六边形结构，而是涵盖所有具有负泊松比性能的结构。

本发明所述加载装置不仅仅限于本文所述的机械加载，而是涵盖所有机械力、电磁力、液体静力或动力等各种加载方法。

另外，针对特定情形，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

一种基于负泊松比结构的泵及其操作方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。