[发明专利]基于可逆压电旋转马达的阀

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请No.12/639232和美国临时专利申请No.61/150703的权益，该美国专利申请No.12/639232的标题为“PIEZOELECTRIC MOTOR WITH HIGH TORQUE”，申请日为2009年12月16日，该美国临时专利申请No.61/150703的标题为“VALVES BASED ON REVERSIBLE PIEZOELECTRIC ROTARYMOTOR”，申请日为2009年2月6日，这些文献都整个被本文参引。

技术领域

本发明涉及电动阀，更特别是涉及基于可逆压电旋转马达的电动阀。

背景技术

已经提出了具有压电致动器的阀。例如，一些设计包括放大压电致动器(APA)。在基于APA的阀中，弹性放大器元件与压电元件连接，以便机械放大压电元件的运动。这些类型的阀的缺点是：即使通过放大器，它们的运动范围也通常限制在大约几百微米。因此，流动量的调节受到限制，因此阀并不是真正可调。因此，普通的APA阀通常只提供两个位置：打开位置和关闭位置。其它普通设计包括用于引导流体流的压电元件。在这样的设计中，压电元件直接或间接地用于在两个孔之间选择，用于引导液体流过阀本体。在操作中，当施加电压时，由压电元件提供的运动阻挡一个孔口和开启另一孔口。尽管这样的阀可控制，但是压电元件可获得的较小运动范围不能用于直接控制流过孔口的流体量。而是，这样的压电元件控制阀通常与气动致动器结合使用，以便控制流过选定孔口的流体量。

其它普通的压电阀设计包括由单向压电马达控制的阀杆。这样的阀设计能够直接调节各种流体的流量或者隔离抽空区域。另外，这样的阀设计提供了较宽范围的流量控制、高精确度和分辨率以及线性控制特征。不过，阀的单向性质限制了阀的功能控制特征。

发明内容

本发明的实施例介绍了可逆压电阀。在本发明的第一实施例中提供了可逆压电阀。该阀包括：阀本体，该阀本体包括可旋转塞；以及驱动本体，该驱动本体与阀本体连接，该驱动本体可操作成使得可旋转塞绕旋转轴线旋转。驱动本体包括轴，该轴沿纵向轴线布置，该轴与塞静态连接(statically coupled)，并与驱动本体可旋转地连接。驱动本体还包括转子组件，该转子组件环绕旋转轴线布置，并与驱动本体可旋转地连接。驱动本体还包括第一环形压电致动器，该第一环形压电致动器环绕旋转轴线布置，并与驱动本体静态连接，第一环形压电致动器设置成与转子组件的内表面摩擦接合。驱动本体另外包括第二环形压电致动器，该第二环形压电致动器环绕旋转轴线布置，并与轴静态连接，第二环形压电致动器设置成与转子组件的内表面摩擦接合。

在本发明的第二实施例中提供了一种可逆压电阀。阀包括阀本体，该阀本体有至少一个进口、至少一个出口以及转动塞。阀还包括旋转驱动器，该旋转驱动器通过轴而与转动塞运动连接，其中，旋转驱动器包括可逆压电马达。可逆压电马达包括：第一环形压电谐振器，该第一环形压电谐振器相对于本体固定；第一补充发生器，该第一补充发生器与第一压电谐振器声学耦合(acoustically couple)，并有一个或多个第一柔性推动器；以及第一转子，该第一转子相对于第一压电谐振器同轴地安装，并与第一柔性推动器摩擦接触。驱动本体还包括第二环形压电谐振器，该第二环形压电谐振器通过轴而与转动塞静态连接；第二补充发生器，该第二补充发生器与第二压电谐振器声学耦合，并有一个或多个第二柔性推动器；以及第二转子，该第二转子相对于第二压电谐振器同轴地安装，并与第二柔性推动器摩擦接触，该第二转子通过隔音垫圈而与第一转子静态连接。

附图说明

图1表示了根据本发明实施例的示例性的球型压电阀，该球型压电阀包括用于使得阀塞旋转的可逆压电马达。

图2表示了根据本发明实施例的第一示例性的夹紧型压电阀，该夹紧型压电阀包括可逆压电马达。

图3表示了根据本发明实施例的第二示例性的夹紧型压电阀，该夹紧型压电阀包括可逆压电马达。

图4A和4B表示了根据本发明实施例的环形压电谐振器的俯视图和剖视图。

具体实施方式