[实用新型]一种压电晶体驱动高速开关阀

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驱动高速开关阀。

背景技术

高速开关阀作为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，实现高精度的压力，流量控制，具有体积小、可靠性高、抗污染和结构简单等优点，有着广泛应用前景和发展潜力。数字阀以提高响应频率来实现微量控制，频响越高其控制精度就越高。

目前，高速开关阀存在高速响应与高压、大流量之间的矛盾。因为目前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，提高电磁力需要较多的安匝数，导致电磁阀发热，结构复杂、体积较大，进一步提高电磁阀的响应能力遇到了限制。

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；而电磁驱动器频响在几百Hz以下。

2)输出力大，可达kN以上，而电磁驱动器输出力通常在50N以下。

3)功耗低，比电磁式驱动器低一个数量级。

但是压电晶体输出位移只约占其长度的0.1％，通常为几十微米，大大小于液压阀阀芯位移(毫米级)。因此，需要将其位移放大后才能驱动阀芯。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，造成压电晶体数字阀的流量都不大。

同时在压电晶体高频伸缩工作一段时间后，会产生一定的热量，使压电晶体温度上升，从而产生一定的微米级热伸缩膨胀，与其本身微米级的工作伸缩长度在同一个数量级上，会导致很大的不可控伸缩误差。因此必须对其进行温度补偿。

高速开关阀在高频响下工作，阀芯高速运动撞击阀座，有振荡回弹现象，必须增加阻尼以于消除。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种压电晶体驱动高速开关阀，利用其高频响和高输出力的特性，解决高速开关阀高频响与高压、大流量间的矛盾，同时克服了压电晶体低输出位移，输出位移对温度变化敏感等问题。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：

在阀体一端孔中装有第一驱动器外套，第一驱动器外套内装有第一压电晶体，第一压电晶体靠近阀体外侧的一端装有第一热缩片，第一热缩片嵌入在第一端盖中，第一压电晶体另一端的阀体孔中装有阀套；阀体另一端孔中装有第二驱动器外套，第二驱动器外套内装有第二压电晶体，第二压电晶体靠近阀体外侧的一端装有第二热缩片，第二热缩片嵌入在第二端盖中，第二压电晶体的另一端经第二阻尼弹簧与挡片连接；阀芯装在阀体孔内，阀芯一端的圆柱滑动部分A能在阀套孔内滑动，阀芯的锥阀部分的肩面与阀套用第一阻尼弹簧连接，阀芯的锥阀部分和阀口相接触，阀芯另一端的由两个圆柱滑动部分组成，两个圆柱滑动部分间形成阀腔，两个圆柱滑动部分，能在阀体孔内滑动，阀芯另一端的端面顶在挡片端面；第二阻尼弹簧与挡片间的阀体上开有回油口，阀芯锥阀部分的阀体上开有高压油进口，阀芯锥阀部分与另一端圆柱滑动部分的阀体上开有数字阀油液出口。高压油进口与油液出口能连通，油液出口与两个圆柱滑动部分间形成的阀腔能连通，回油口与两个圆柱滑动部分间形成的阀腔能连通。

本实用新型具有的有益效果是：

除了利用压电晶体响应快、输出力大的特性来提高达到高频响之外，设计一种锥阀-滑阀混合结构，利用压电晶体执行器的冲击特性来解决压电晶体输出位移小的缺陷；利用滑阀结构增强其带负载能力并增加其阀芯运动行程；设置阻尼弹簧，减少阀芯高速冲击产生的振动；增加温度补偿片，解决压电晶体受温度影响大的问题。实现一种能同时满足高速、高压、大流量要求的高速开关阀。

1)频响响应高，可达200Hz以上；

2)工作压力高，可达20MPa；

3)输出流量大，可达10L/min；

4)带负载能力强；

5)阀的开关性能不受温度变化的影响。

附图说明

附图是压电晶体数字阀结构原理示意图。

图中：1.压电晶体，2.压电晶体，3.阀芯，4.阀体，5.阀套，6.端盖，7.端盖，8.热缩片，9.热缩片，10.驱动器外套，11.驱动器外套，12.阻尼弹簧，13.阻尼弹簧，14.密封圈，15.挡片，P1.高压油液进口，P2.高压油液出口，Pt.回油口。

具体实施方式