[實用新型]微型液力壓電開關閥

有效

• 申請號: 201320501988.0
• 申請日: 2013-08-17
• 公開（公告）號: CN203384451U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 劉勇;楊志剛;陳松;王建濤;吳越;沈燕虎
• 申請（專利權）人: 劉勇
• 主分類號: F16K31/02
• 分類號: F16K31/02;F16K31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種開關閥，特別涉及一種微型液力壓電開關閥。

背景技術

目前，微型閥是微流體控制系統中的關鍵部件，按驅動源的有無可分為被動閥與主動閥。被動閥屬于單向閥，只能單向導通，不適用于需要雙向流通與截止的場合。主動閥由于可以主動控制閥的開閉，并可雙向截止，因而具有獨特的優勢。微型主動閥的種類很多，按驅動方式的不同可以分為壓電閥、熱力閥、靜電閥、電磁閥、記憶合金閥等。壓電閥在眾多設計方案中都公開過，例如CN?101755157A,CN?1391639A,CN?1354335A,CN?101573548A。利用壓電晶片直接控制閥孔的開閉，可以使壓電閥的結構更加緊湊，易于實現微型化，但由于壓電晶片變形微小，在工作過程中又僅利用了壓電晶片的局部變形，因此對壓電晶片的平面度與裝配精度要求較高，增加了制造成本。為了獲得較大的變形，通常采用壓電疊堆并輔之以位移放大機構來構造壓電閥，但厚度不易縮減，不利于實現微型化。也有學者提出液力膜式位移放大機構的壓電閥，可以將位移放大機構的體積壓縮到最低，但由于所采用的平面膜其表面張力和回彈力較大，造成該閥的截止和通流能力不理想。

發明內容

本實用新型提供一種微型液力壓電開關閥，目的是在保證壓電閥體積微型化的前提下，降低現有微型壓電閥對壓電晶片的平面度和裝配精度的要求，并最大限度地發揮壓電晶片的驅動能力，提升微型壓電閥的截止和通流能力，使微型壓電閥的產品化和大批量生產成為可能。

本實用新型所述的微型液力壓電開關閥是由壓電振子、儲液腔、驅動孔、柔性閥堵、閥座、閥孔、入口、出口、流道和驅動液組成。其中壓電振子設在儲液腔的上部或下部，儲液腔的上部或下部或腔壁上開設有與儲液腔相連的驅動孔，柔性閥堵設在驅動孔上并與閥孔相配合，壓電振子、儲液腔和柔性閥堵共同構成一個密封的空間，內部充滿驅動液，儲液腔底部與閥座固定連接并完全密封，使入口、出口、閥孔及流道可構成連續的過流通道。

壓電振子設有一個或數個，由壓電晶片與金屬基板同心粘接而成。

儲液腔設有一個或數個，設有數個儲液腔時，數個儲液腔疊加設置，各個儲液腔的內腔相貫通。

閥孔能夠連接一導液管，柔性閥堵設在導液管的出口處，導液管與儲液腔的內腔相連通，柔性閥堵與導液管之間密封。

柔性閥堵為半球面型或波紋管狀結構，材質為彈性材料。

本實用新型的工作原理：

請參閱圖1、圖2和圖3所示：

圖1為柔性閥堵在液體流動通道自然關閉狀態示意圖；

圖2為柔性閥堵在液體流動通道強制開啟狀態示意圖；

圖3為柔性閥堵在液體流動通道強制關閉狀態示意圖；

儲液腔內充滿驅動液，封裝時確保儲液腔內有一定的初始壓力，因此無外加電壓作用時柔性閥堵處于擴張狀態，其端部的球形隆起緊貼閥孔，所形成的良好密封保證了閥的常閉特性。當外加電壓與壓電晶片的極化方向一致時壓電振子產生變形，儲液腔內的驅動液被拉伸，迫使柔性閥堵收縮，此時壓電晶片通過驅動液將全部變形的作用都反映在柔性閥堵上，若壓電振子的面積與柔性閥堵的截面積之比為n，由于驅動液的不可壓縮性，則柔性閥堵此時的收縮幅度近似為壓電振子所產生的平均位移的n倍，故柔性閥堵將大幅度離開與之配合的閥孔，使入口、出口、閥孔和流道完全連通，閥處于開啟狀態。當外加電壓與壓電晶片的極化方向相反時驅動液被進一步壓縮，此時柔性閥堵所產生的大幅度擴張趨勢將使其與閥孔的密封性進一步加強，可使閥在更高的壓差下保持截止性。

本實用新型的有益效果：

利用液體間接控制閥的開閉，制造精度要求不高，簡單實用，能夠進行大批量生產，生產成本較低；柔性閥堵和閥孔密封效果好，柔性閥堵的截止性好、截止壓力高、泄漏率低；可利用導液管將壓電驅動部分與流體控制部分分離，安裝形式靈活；能夠利用液力傳動無滯后的優勢，充分發揮壓電晶片響應速度快的特點；能夠充分利用壓電晶片的整體變形。

附圖說明

圖1為柔性閥堵在液體流動通道自然關閉狀態示意圖。

圖2為柔性閥堵在液體流動通道強制開啟狀態示意圖。

圖3為柔性閥堵在液體流動通道強制關閉狀態示意圖。

圖4為實施例一示意圖。

圖5為實施例二示意圖。

圖6為實施例三示意圖。

圖7為實施例四示意圖。

圖8為實施例五示意圖。

圖9為實施例六示意圖。