1864814503

12

Rozdział 2

trów - ciśnienia lub natężenia przepływu. Układy te stosowane są także do precyzyjnego dozowania płynów, np. atramentu w drukarce. Mają one jednak również ogromne znaczenie w medycynie oraz przemyśle chemicznym [2.12], gdzie wykorzystuje się je np. do produkcji leków lub innego rodzaju substancji, a także w inżynierii i technice medycznej, np. w układach wspomagających pracę serca i płuc, umożliwiających dializę krwi, czy dozujących leki. Ciekawym przykładem zastosowania mikrohydrauliki w technice medycznej jest bezinwazyjne robienie zastrzyków insulinowych [2.14]. Ciśnienie w tego typu układach mikrohydraulicznych jest zazwyczaj nieznacznie wyższe od ciśnienia atmosferycznego. Wymiary elementów, z których są zbudowane, są zazwyczaj w skali mikrometrów, a w skrajnych przypadkach mogą być mikroukładami hydraulicznymi wytrawianymi w krzemie o mikroskopijnych rozmiarach.

Konstruktor, projektując elementy mikrohydrauliczne, musi jednocześnie dbać o minimalizację przecieków oraz oporów przepływu. Aby sprostać tym wymaganiom, zastosowanie konstrukcji wykorzystywanej w zwykłej hydraulice ze zmniejszonymi wymiarami może okazać się pomysłem nietrafionym. Dlatego też obserwuje się zastosowania zupełnie nowych innowacyjnych konstrukcji różniących się materiałami, zasadą działania, rodzajem sterowania i przeniesienia napędu. Jest to szczególnie zauważalne w mikroelementach hydraulicznych o wymiarach mierzonych w mikrometrach, gdzie często spotykane są nowatorskie konstrukcje, w których do sterowania elementami mikrohydraulicznymi stosuje się zjawiska magnetoelektryczne, piezoelektryczne, termoelektryczne itp. [2.14, 2.15].

W obydwu przypadkach małe wymiary elementów mikrohydraulicznych wiążą się z większą dokładnością wykonania. Dlatego też konieczne może być bazowanie na innych technologiach oraz sięgnięcie po inne materiały konstrukcyjne niż w przypadku klasycznej hydrauliki.

2.2. ZALETY I WADY MIKROUKŁADÓW HYDROSTATYCZNYCH

Największą zaletą napędu hydrostatycznego jest możliwość uzyskania wyjątkowo dużej gęstości strumienia przekazywanej mocy, tj. małej masy na jednostkę generowanej lub przenoszonej mocy. Dlatego też możliwe jest wykonywanie znacznej pracy przy zachowaniu minimalnych wymiarów, dużo mniejszych niż gdyby użyto napędów elektromechanicznych bądź pneumatycznych. Na przykład gęstość mocy dla pomp i silników hydrostatycznych może dochodzić nawet do 10 kW/kg, podczas gdy gęstość mocy przeciętnych silników elektrycznych wynosi 0,1-0,15 kW/kg. Elementy hydrostatycznego układu napędowego cechują się zatem zwartą budową oraz małą masą.

Wymieniona właściwość układów hydrostatycznych sprzyja możliwości ich miniaturyzacji oraz stosowania tam, gdzie do tej pory sprawdzały się napędy elektromechaniczne i pneumatyczne o dużych gabarytach. Napędy mechaniczne wymagają prze-