[实用新型]一种压电晶体数字阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及电液转换控制元件，尤其是涉及一种压电晶体数字阀。

背景技术

高速开关阀是一种新型数字式电液转换控制元件，采用脉冲流量控制方式，实现高精度的液压伺服控制，具有体积小、可靠性高、抗污染能力强和价格低廉等优点，可以替代制造成本高、抗污染性差的液压伺服阀，应用范围广泛。数字阀以提高响应频率来实现微量控制。尽管减小阀芯质量和液动力可以提高响应频率，但是开关阀响应频率的提高主要依靠增加驱动器作用力及缩小响应时间。高速开关阀的驱动器主要是强力电磁铁，一般响应时间为几个毫秒；高电磁力需要较多的安匝数，导致电磁阀发热，而且结构复杂、体积较大。受安装空间、电磁力、运动惯性等因素影响，进一步提高电磁阀的响应能力遇到了限制。此外，由于开关阀受开关时间的限制，阀芯行程不能太大，因此数字阀的额定流量受到限制。在相同驱动力下，增加阀的额定流量，将降低开关阀的响应速度。同时随着高速阀工作压力的增加，导致阀芯液动力的增加，也将降低开关阀的响应速度。因此，高速开关阀存在高速响应与高压、大流量之间的矛盾。目前国内外研制的高速电磁开关阀很难同时达到响应时间小于4ms、工作压力大于20Mpa、流量高于10L/Min，因而通常只能用作先导阀；而使用先导阀控制的数字阀，尽管能够实现高压、大流量，其频率响应却又大大降低。因此，寻求新型驱动器，以提高直动型高速开关阀的响应能力，解决高速响应与高压、大流量之间的矛盾是提高数字阀性能、扩大其应用范围的关键。

压电晶体驱动器是近年来发展起来的一种新型驱动器，具有以下特点：

1)响应快，可达GHz。

2)输出力大，可达kN以上。

3)功耗低，比电磁式驱动器低一个数量级。

尽管压电晶体能够大幅度提高开关阀的响应速度，但是由于输出位移只约占其长度的0.1％，通常为几十微米，而液压阀阀芯位移都在几百微米以上；因此，解决压电晶体驱动器位移放大的问题，是利用好压电晶体材料的关键。目前国际上采用的杠杆放大、压曲位移放大、液压放大等方法都没有很好地解决压电晶体微位移放大问题，同时还导致压电晶体输出力缩小、输出频率降低，因此，造成压电晶体数字阀的流量都很小。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种压电晶体数字阀，它以压电晶体作为数字阀的驱动器，利用其高频响和高输出力的特性，解决数字阀高频响与高压、大流量间的矛盾，同时克服了压电晶体输出位移下，稳定变化下输出位移部稳定的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括环形压电晶体，压电晶体堆，阀座，压缩弹簧，阀芯，阀盖，阀体，阀体旋紧螺帽，锁紧螺母，调节螺栓；所述的阀芯的结构一端为大圆柱体，另一端为阀芯锥阀部分，中间用小圆柱体连接而成；在阀体腔内的阀体台肩上设有内装压缩弹簧的环形压电晶体，阀芯大圆柱体一侧与环形压电晶体端面接触，阀芯小圆柱体通过压缩弹簧孔后，小圆柱体底端的阀芯锥阀部分能够压在阀座的油口上；压电晶体堆的一端套有轴套，放置在阀芯大圆柱端上，压电晶体堆的另一端经保护垫片放置在与阀盖上，阀盖上的调节螺栓顶在保护垫片，调节螺栓用锁紧螺母固定。阀体旋紧螺帽与阀体通过螺纹联接。阀芯锥阀部分的阀体上开有高压油液进口，阀座与阀体间装有O型密封圈，阀芯大圆柱体与阀体间装有密封圈来密封环形压电晶体内的高压油腔中的高压油p1。

所述的阀芯大圆柱体与阀体间装有密封圈为2个O型密封圈和1个PTFE密封圈。

本实用新型具有的有益效果是：

1)体积小，采用压电晶体作为执行器，节省了阀的使用空间；

2)频响响应高，可达200Hz以上；

3)工作压力高，输出流量大；

4)阀的性能不受温度变化的影响。

附图说明

图1是本实用新型压电晶体数字阀的结构原理图。

图2是数字阀阀芯运动阻力与阀芯位移示意图。

图3是本实用新型的一种压电晶体数字阀结构装配图。

图中：1、环形压电晶体，2、压电晶体堆，3、阀座，4、压缩弹簧，5、阀芯，6、阀盖，7、阀体，8、阀体旋紧螺帽，9、锁紧螺母，10、调节螺栓，11、保护垫片，12、密封圈，13、O型密封圈，14、O型密封圈，15、阀体台肩，16、轴套，A、高压油液进口，B、数字阀油液出口，C、高压油腔，5-1、阀芯大圆柱体，5-2、阀芯小圆柱体，5-3、阀芯锥阀部分。a、b分别为压电晶体堆的正负接线端，c、d分别为环形压电晶体正负接线端。

具体实施方式