[發明專利]壓電晶體驅動高速開關閥

有效

• 申請號: 200810061138.7
• 申請日: 2008-03-11
• 公開（公告）號: CN101235903A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 歐陽小平;蔣昊宜;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F16K1/36
• 分類號: F16K1/36;F16K31/02;F15B13/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及電液轉換控制元件，尤其是涉及一種壓電晶體驅動高速開關閥。

背景技術

高速開關閥作為一種新型數字式電液轉換控制元件，采用脈沖流量控制方式，實現高精度的壓力，流量控制，具有體積小、可靠性高、抗污染和結構簡單等優點，有著廣泛應用前景和發展潛力。數字閥以提高響應頻率來實現微量控制，頻響越高其控制精度就越高。

目前，高速開關閥存在高速響應與高壓、大流量之間的矛盾。因為目前高速開關閥的驅動器主要是強力電磁鐵，一般響應時間為幾個毫秒，提高電磁力需要較多的安匝數，導致電磁閥發熱，結構復雜、體積較大，進一步提高電磁閥的響應能力遇到了限制。

壓電晶體驅動器是近年來發展起來的一種新型驅動器，具有以下特點：

1)響應快，可達GHz；而電磁驅動器頻響在幾百Hz以下。

2)輸出力大，可達kN以上，而電磁驅動器輸出力通常在50N以下。

3)功耗低，比電磁式驅動器低一個數量級。

但是壓電晶體輸出位移只約占其長度的0.1％，通常為幾十微米，大大小于液壓閥閥芯位移(毫米級)。因此，需要將其位移放大后才能驅動閥芯。目前國際上采用的杠桿放大、壓曲位移放大、液壓放大等方法都沒有很好地解決壓電晶體微位移放大問題，造成壓電晶體數字閥的流量都不大。

同時在壓電晶體高頻伸縮工作一段時間后，會產生一定的熱量，使壓電晶體溫度上升，從而產生一定的微米級熱伸縮膨脹，與其本身微米級的工作伸縮長度在同一個數量級上，會導致很大的不可控伸縮誤差。因此必須對其進行溫度補償。

高速開關閥在高頻響下工作，閥芯高速運動撞擊閥座，有振蕩回彈現象，必須增加阻尼以于消除。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓電晶體驅動高速開關閥，利用其高頻響和高輸出力的特性，解決高速開關閥高頻響與高壓、大流量間的矛盾，同時克服了壓電晶體低輸出位移，輸出位移對溫度變化敏感等問題。

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：

在閥體一端孔中裝有第一驅動器外套，第一驅動器外套內裝有第一壓電晶體，第一壓電晶體靠近閥體外側的一端裝有第一熱縮片，第一熱縮片嵌入在第一端蓋中，第一壓電晶體另一端的閥體孔中裝有閥套；閥體另一端孔中裝有第二驅動器外套，第二驅動器外套內裝有第二壓電晶體，第二壓電晶體靠近閥體外側的一端裝有第二熱縮片，第二熱縮片嵌入在第二端蓋中，第二壓電晶體的另一端經第二阻尼彈簧與擋片連接；閥芯裝在閥體孔內，閥芯一端的圓柱滑動部分A能在閥套孔內滑動，閥芯的錐閥部分的肩面與閥套用第一阻尼彈簧連接，閥芯的錐閥部分和閥口相接觸，閥芯另一端的由兩個圓柱滑動部分組成，兩個圓柱滑動部分間形成閥腔，兩個圓柱滑動部分，能在閥體孔內滑動，閥芯另一端的端面頂在擋片端面；第二阻尼彈簧與擋片間的閥體上開有回油口，閥芯錐閥部分的閥體上開有高壓油進口，閥芯錐閥部分與另一端圓柱滑動部分的閥體上開有數字閥油液出口。高壓油進口與油液出口能連通，油液出口與兩個圓柱滑動部分間形成的閥腔能連通，回油口與兩個圓柱滑動部分間形成的閥腔能連通。

本發明具有的有益效果是：

除了利用壓電晶體響應快、輸出力大的特性來提高達到高頻響之外，設計一種錐閥—滑閥混合結構，利用壓電晶體執行器的沖擊特性來解決壓電晶體輸出位移小的缺陷；利用滑閥結構增強其帶負載能力并增加其閥芯運動行程；設置阻尼彈簧，減少閥芯高速沖擊產生的振動；增加溫度補償片，解決壓電晶體受溫度影響大的問題。實現一種能同時滿足高速、高壓、大流量要求的高速開關閥。

1)頻響響應高，可達200Hz以上；

2)工作壓力高，可達20MPa；

3)輸出流量大，可達10L/min；

4)帶負載能力強；

5)閥的開關性能不受溫度變化的影響。

附圖說明

附圖是壓電晶體數字閥結構原理示意圖。

圖中：1.壓電晶體，2.壓電晶體，3.閥芯，4.閥體，5.閥套，6.端蓋，7.端蓋，8.熱縮片，9.熱縮片，10.驅動器外套，11.驅動器外套，12.阻尼彈簧，13.阻尼彈簧，14.密封圈，15.擋片，P1.高壓油液進口，P2.高壓油液出口，Pt.回油口。

具體實施方式