[发明专利]一种多压电驱动的循环式主动配流泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种多压电驱动的循环式主动配流泵，属于压电-液压技术领域。

背景技术

随着压电陶瓷材料制作工艺水平的不断提高，其性能也取得了长足的进步，目前压电陶瓷驱动器已被广泛应用于高速精密驱动领域。利用压电陶瓷驱动器的高频响、大功率密度、不受电磁干扰影响等优点，将压电驱动技术与传统液压技术结合，可以大大提高传统液压系统的性能，因而吸引了众多研究目光，大量压电驱动的泵、伺服阀和作动器被开发出来。

目前常见的压电驱动泵大多采用单个压电元件驱动单个活塞工作，活塞的吸油和压油过程是分时进行的，因而泵的输出流量是不连续的，流量脉动问题严重。此外，压电驱动泵中还需要安装配流阀来配合活塞工作。在被动配流式压电驱动泵中，由于采用了单向阀，泵的输出流量是单方向不可调的；而在主动配流式压电驱动泵中，主动配流阀通常需要额外的驱动元件，增加了系统复杂度。

发明内容

本发明的目的是为了解决多压电驱动液压泵的配流问题，提出了一种多压电驱动的循环式主动配流泵。

一种多压电驱动的循环式主动配流泵，包括四个活塞-阀模块和连接四个活塞-阀模块的油路；

四个活塞-阀模块分别为活塞-阀模块A、活塞-阀模块B、活塞-阀模块C和活塞-阀模块D，四个活塞-阀模块结构相同，每个活塞-阀模块上有四个通油孔，分别为第一通油孔、第二通油孔、第三通油孔和第四通油孔；

其中，活塞-阀模块A，包括压电端盖、叠堆形压电陶瓷驱动器、壳体、压电顶板、活塞阀芯、复位弹簧和活塞端盖；压电端盖、叠堆形压电陶瓷驱动器、压电顶板、活塞阀芯、复位弹簧和活塞端盖均位于壳体内部；壳体内部为圆柱形的空心结构，叠堆形压电陶瓷驱动器的一端固定连接压电端盖，另一端固定连接压电顶板，压电端盖连接壳体一端；活塞阀芯一端设有球形凸台，凸台与压电顶板接触，活塞阀芯另一端固定连接复位弹簧，活塞端盖连接壳体另一端，活塞端盖压紧复位弹簧；活塞阀芯自身两端的距离之间形成换向阀工作区，活塞阀芯尾端与活塞端盖之间的距离形成活塞工作区，活塞阀芯与壳体之间形成阀腔，复位弹簧与壳体之间形成活塞腔，壳体上分别设有第一通油孔、第二通油孔、第三通油孔、第四通油孔，第一通油孔、第二通油孔、第三通油孔、第四通油孔分别连接外部油路，第一通油孔设置在活塞工作区内，第一通油孔与活塞腔连通，第二通油孔、第三通油孔、第四通油孔设置在换向阀工作区内，换向阀工作区的两端设有两个环形凹槽，第二通油孔、第四通油孔分别设置在两个环形凹槽上，第三通油孔位于第二通油孔、第四通油孔之间，第三通油孔与阀腔连通；阀腔、第二通油孔、第三通油孔、第四通油孔构成二位三通换向阀；当复位弹簧、活塞阀芯处于初始位置时，活塞阀芯与第四通油孔之间设有空隙，阀腔与第四通油孔之间存在连通面积，活塞阀芯与第二通油孔之间为密封状态；通过驱动信号控制叠堆形压电陶瓷驱动器的伸缩运动，使得活塞阀芯在其行程内移动；

四个活塞-阀模块的通油孔间通过油路连接，活塞-阀模块A上的第一通油孔与活塞-阀模块B上的第三通油孔连接，活塞-阀模块B上的第一通油孔与活塞-阀模块C上的第三通油孔连接，活塞-阀模块C上的第一通油孔与活塞-阀模块D上的第三通油孔连接，活塞-阀模块D上的第一通油孔与活塞-阀模块A上的第三通油孔连接；活塞-阀模块A的第二通油孔、活塞-阀模块B的第二通油孔、活塞-阀模块C的第二通油孔和活塞-阀模块D的第二通油孔均与第一油口连通；活塞-阀模块A的第四通油孔、活塞-阀模块B的第四通油孔、活塞-阀模块C的第四通油孔和活塞-阀模块D的第四通油孔均与第二油口连通。

本发明的优点在于：

（1）采用多个叠堆形压电陶瓷驱动器分别驱动多个活塞同时工作，实现泵的连续流量输出，降低流量脉动，同时提高了泵的输出功率；

（2）叠堆形压电陶瓷驱动器在驱动活塞工作的同时驱动主动配流阀工作，减少了驱动元件的数目，简化了系统结构；

（3）采用了循环式主动配流方案，可以通过控制四个模块驱动信号的幅值和相位方便快捷的调整泵的输出流量和方向。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的单个活塞-阀模块的结构示意图；

图3a是本发明的活塞阀芯在行程左端点时的工作原理示意图；

图3b是本发明的活塞阀芯在行程的中点时的工作原理示意图；

图3c是本发明的活塞阀芯在行程右端点时的工作原理示意图；

图4a是本发明第一工况的压油工作时的原理示意图；

图4b是本发明第一工况的吸油工作时的原理示意图；