[发明专利]基于线性致动器的压电阀

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月1日提交的第61/771,162号美国临时专利申请的优先权，并将其全部内容并入本文。

技术领域

本文的实施例大体上涉及精确控制阀，尤其涉及具有压电致动器的阀。

背景技术

控制阀种类繁多，有许多控制阀是具有电磁致动器的电磁阀。这些阀的主要性能缺点是专用分辨率低和响应时间慢。使用压电致动器的阀还可以使用设置在阀杆和压电致动器之间的液压放大器。虽然与电磁阀相比具有优势，但这些阀同样有许多缺点。这些缺点包括但不限于：1、行程范围短，不超过35微米，其中，如果使用液压放大器扩大，会使系统复杂化，降低了系统的可靠性和准确度；2、系统分辨率下降；3、液压放大器的温度漂移，特别是在靠近内燃机工作时，会减小致动器的分辨率且影响流量控制；4、能量消耗增加，由于致动器始终打开，会造成额外的线性漂移，同样减少了阀的分辨率和控制范围。

发明内容

本发明的实施例涉及增加阀的控制分辨率，增加阀的可靠性，减少阀的能量消耗以及扩展流量控制范围等问题。本文公开的实施例已经实现了这些目标。

本发明公开了一种压电阀或致动器的一种实施例，其包括：主体，所述主体具有输入通道和输出通道，所述输入通道和所述输出通道每个都被配置为连接到流体流动系统；流量控制构件，所述流量控制构件可在全打开位置和关闭位置相对于所述输入通道和所述输入通道移动；以及压电马达。所述压电马达包括压电谐振器，在所述压电谐振器中，沿长和宽激励两个正交的振动模式；工作元件；以及一个或多个接触部位，所述接触部位提供所述工作元件和压电谐振器之间的摩擦接触。所述工作元件和压电谐振器中的一者连接到所述流量控制构件，并配置为相对于所述工作元件和压电谐振器中另一者由于摩擦接触而移动，从而移动流量控制元件。所述压电马达与控制系统相连。

本发明还公开了调节流体流量的两种以上方法，其中一种方法包括：通过使用压电马达沿线性轴移动流量控制构件，在流体通道内调节所述流量控制构件的位置，其中所述压电马达具有与工作元件摩擦接触的压电谐振器。调节所述位置包括以下步骤：沿所述压电谐振器的长和宽激励两个正交的振动模式，从而使所述压电谐振器和所述工作元件中的一者由于摩擦接触而移动；以及利用所述压电谐振器和所述工作元件中产生移动的一者移动所述流量控制构件。

本发明的这些和其他方面在以下详细描述的实施例、所附权利要求书和附图中披露。

附图说明

本发明说明书参照附图描述，附图中相同附图标记贯穿几个附图代表相同部件，其中：

图1示出压电阀的简化图，图中平面压电谐振器固定安装在阀主体上，工作元件与阀流量控制构件连接；

图2示出图1中压电阀的简化图，其中阀流量控制元构件是连接到阀杆的止动件；

图3示出压电阀的简化图，所述压电阀具有与阀流量控制构件连接的扁平压电谐振器，而工作元件连接到阀主体；

图4示出压电阀的简化图，其中压电谐振器呈环形并且连接到阀流量控制构件，而圆柱形工作元件连接到阀主体；

图5示出如文中披露的调节流量方法的流程图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明。附图中相同的附图标记始终代表相似或等同的部件。所述附图并非按比例绘制，仅仅用于说明本发明。下面参照用于说明的示例性应用描述本发明的几个方面。应当理解的是，许多具体的细节、关系和方法的阐述，是为了提供本发明的全面理解。但是，相关领域的普通技术人员将很容易认识到，本发明可以在没有一个或多个具体细节的情况下实现，或使用其他方法实现。在其他实例中，公知的结构或操作没有详细示出，以避免本发明模糊不清。本发明不受操作或事件的示出顺序限制，因为一些操作可以通过不同顺序发生和/或与其它操作或事件同时发生。此外，并非所有示出的操作或事件在实施依据本发明的方法时是必需的。

本文公开了线性运动的流量控制阀，所述线性运动的流量控制阀由于纳米级线性运动通过使用单个激励频率在整个阀的行程范围提供多个中间阀位置可以精确地调节流量至多个值。文中用于解释的特定类型的阀，仅作为例子提供。文中的实施例可以与本领域技术人员公知的任何线性运动阀一同使用，包括但不限于闸阀、截止阀、固定锥形阀、针型阀、夹管阀、隔膜阀、提升阀和滑阀。