[發明專利]一種面向液壓高頻顫振器的壓電型兩位四通高速換向閥

在審

• 申請號: 202211308710.1
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115807796A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 左強;樓莉英;金麒麟;冷龍龍;鄧柱華;熊杰;黎權坤
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F16K11/07
• 代理公司: 杭州云睿專利代理事務所(普通合伙) 33254
• 代理人: 楊淑芳

本發明公開了一種面向液壓高頻顫振器的壓電型兩位四通高速換向閥，包括閥芯、閥體以及壓電驅動器；該換向閥由超聲電機驅動，二維閥芯臺肩上的高壓孔與閥體內的斜“N”型槽相交，形成微小的交接面積，構成液壓阻力半橋，單邊敏感腔的壓力受控于該液壓阻力半橋；利用逆壓電效應使超聲電機產生轉角與轉矩輸出，再由聯軸器作用于二維閥芯使其旋轉，進而改變敏感腔壓力，控制閥芯軸向運動；由于采用壓電材料驅動，本發明具有體積小，能量密度大、結構緊湊、功耗低、不受電磁干擾等特點；斜“N”型槽的設計實現了壓電小位移的跨數量級放大，同時增強了閥芯的穩定性，避免了閥芯對閥體的剛性沖擊，大大增加了使用壽命；以及具有換向頻率高、控制精度高以及高壓大流量等優點。

技術領域

本發明涉及液壓控制領域，更具體地說，涉及一種面向液壓高頻顫振器的壓電型兩位四通高速換向閥。

背景技術

顫振器是實現諸多工程應用的關鍵元件，其中，電液式顫振器具有激振力大，單位力的體積小等優點，但傳統液壓振動頻率還不夠高，因此液壓振動技術通常應用于低頻、大推力振動領域。隨著整個工業技術的發展，高頻液壓振動技術是是近年來的研究熱點，多年來已經取得了長足的進步，目前最尖端的電液伺服顫振頻率達2000Hz左右。

上述電液伺服高頻顫振器由于其工作原理使得輸出流量很小，導致輸出的激振位移也很小，只能適用于高頻、激振幅度小的振動領域，而傳統液壓振動技術只適用于低頻、大推力振動領域；決定電液顫振器工作頻率閾值與顫振位移的關鍵元件是高速換向閥，目前仍缺少一種適用于較高頻、大振幅電液顫振器的大流量高速換向閥。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供結構簡單緊湊的一種面向液壓高頻顫振器的壓電型兩位四通高速換向閥。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種兩位四通大流量高速換向閥，包括換向閥與超聲電機，其特征在于：所述換向閥包括閥體、閥芯與蓋板；所述超聲電機通過逆壓電效應輸出轉矩，其輸出軸與波紋管聯軸器同心固聯；套筒同心設置于波紋管聯軸器外圍，并且所述超聲電機和所述隔板兩者通過所述套筒連接；所述隔板中心設有圓形通孔，并與所述閥體連接；所述波紋管聯軸器與所述閥芯同心連接；所述閥芯安裝于所述閥體內，并穿過所述隔板中心的通孔形成左高壓腔與右敏感腔，同時閥芯能在所述通孔與閥體內軸向往復換向運動；所述閥芯右端設有高低兩個臺階，所述低臺階略低于所述高臺階；所述高臺階上開設有高壓通孔；所述閥芯內部開設有與所述高壓通孔相通的高壓流道，所述高壓流道與P口和左高壓腔相通；油液作用于所述閥芯左端的有效面積為作用于右端的一半；所述閥體的內壁面設有一斜“N”型槽；所述斜“N”型槽的形狀符合大寫字母“N”的特性，其上邊界(A～E)與下邊界(A’～E’)能夠通過垂直方向上的平移完全重疊，其關于自身中心對稱，左右兩斜邊(B、D)的斜率相同，中間斜邊(C)的斜率與所述左右兩斜邊(B、D)的斜率符號相反；所述高壓通孔與所述斜“N”型槽相交形成一交接面積；在閥芯移動過程中，所述斜“N”型槽始終與所述右敏感腔相通，并于所述低臺階相勾接；所述波紋管聯軸器只能傳遞轉矩，不能傳遞軸向位移。

優選地，在振動工作過程中，所述交接面積會依次經過減少、增大再減少至面積相同或增大、減少再增大至面積相同的過程，即所述右敏感腔對閥芯的壓力增益均會依次經過負反饋、正反饋與負反饋的過程。

作為優選，所述高壓通孔為帶平行四邊形沉槽的圓形通孔。

作為優選，所述高壓通孔的平行四邊形沉槽兩斜邊(a、c)的斜率與所述斜“N”型槽左右兩斜邊(B、D)的斜率相同。

作為優選，閥芯處于左極限工況時，所述高壓通孔的c、d兩直邊分別與所述斜“N”型槽的C’、B’兩直邊相互交接，且所述交接面積大小的阻尼效果與所述低臺階相同，所述左高壓腔油液壓力為所述右敏感腔的兩倍。

作為優選，所述斜“N”型槽左右兩斜邊(B、D)間的水平距離大于等于所述平行四邊形沉槽兩斜邊(a、c)間的水平距離。

作為優選，所述斜“N”型槽設有用于和左右腔體相通的延長邊(A、A’、E、E’)；所述斜“N”型槽的B’邊與C’邊的交接點在垂直方向上低于其E’邊。