[发明专利]一种基于聚氯乙烯凝胶驱动的微型伺服阀

说明书

本发明公开了一种基于聚氯乙烯凝胶驱动的微型伺服阀，包括聚氯乙烯凝胶封装体、传动杆、连接器、缸体，其中：所述聚氯乙烯凝胶封装体、连接器、缸体依次相连为一体，所述聚氯乙烯凝胶封装体内设置有聚氯乙烯凝胶驱动单元，连接器内设置有直线轴承，缸体内设置有滑阀；所述传动杆由相互连接的底座和圆柱形长杆组成，传动杆的底座与聚氯乙烯凝胶驱动单元相连，底座与直线轴承之间设置有圆环形的弹性体，弹性体处于预压状态，传动杆的圆柱形长杆依次穿过弹性体、直线轴承，其端部与滑阀连接。本发明结构简单，可实现伺服阀轻量化、体积小、响应快、功耗低、无噪声、无电磁干扰等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于PVC gel驱动的微型伺服阀，属于智能材料应用技术领域。

背景技术

随着科技的发展，过去由大卫星承担的空间任务改由小卫星、微小卫星、纳型卫星来承担。微小推进系统与传统推进系统相比有着结构简单、重量轻、体积小、功耗低等特点。这些小卫星不仅能进行姿态控制和轨道控制，而且还可以进行轨道机动，具有商业和军用价值。但是目前的推进系统和推进器很难满足现在小卫星的任务要求，必须研制微推进系统和微推进器，这就涉及到其中的关键部件——微型伺服阀。

传统意义上的阀一般是由电机驱动，体积较大、受电磁干扰、不易控制微小流量，因而难以满足用于外太空环境的微推进系统的应用需求。聚氯乙烯凝胶(poly vinylchloride gel，PVC gel)作为一种新型的电子型EAP材料，是一种非离子型聚合物凝胶，具有质量轻、应变应力大、工作频带宽、工作电压适中和响应速度快等优点。基于PVC gel驱动的微型伺服阀具有结构简单、重量轻、体积小、无噪音、功耗低、无电磁干扰等特点。可通过调节电信号类型控制PVC gel驱动单元收缩位移大小，从而控制伺服阀输出流量大小，实现流量精确控制，在微型推进系统和微推进器领域有着重要的应用前景，具有较高的商业推广应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚氯乙烯凝胶驱动的微型伺服阀，通过调节电信号类型控制聚氯乙烯凝胶驱动单元收缩位移大小，从而控制伺服阀输出流量大小，实现流量精确控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于聚氯乙烯凝胶驱动的微型伺服阀，包括聚氯乙烯凝胶封装体、传动杆、连接器、缸体，其中：所述聚氯乙烯凝胶封装体、连接器、缸体依次相连为一体，所述聚氯乙烯凝胶封装体内设置有聚氯乙烯凝胶驱动单元，连接器内设置有直线轴承，缸体内设置有滑阀；所述传动杆由相互连接的底座和圆柱形长杆组成，传动杆的底座与聚氯乙烯凝胶驱动单元相连，底座与直线轴承之间设置有圆环形的弹性体，弹性体处于预压状态，传动杆的圆柱形长杆依次穿过弹性体、直线轴承，其端部与滑阀连接。

所述聚氯乙烯凝胶驱动单元由数层聚氯乙烯凝胶驱动层叠加而成，每层聚氯乙烯凝胶驱动层由两片聚氯乙烯凝胶薄膜、夹在两片聚氯乙烯凝胶薄膜之间的金属网、以及贴附在两片聚氯乙烯凝胶薄膜另一面的金属箔片组成，其中，金属网作为阳极，金属箔片作为阴极。

所述聚氯乙烯凝胶薄膜通过增材制造技术或浇筑成型技术制备得到，厚度大于等于0.3mm。

所述聚氯乙烯凝胶薄膜由以下步骤制备得到：由聚氯乙烯(PVC)、增塑剂、PVC稳定剂和环氧大豆油以质量比(1:5:0.2:0.2)-(1:9:0.2:0.2)的比例混合均匀后，于温度180°油浴加热，并以匀速将混合溶液搅拌至均匀透明，然后浇筑在玻璃培养皿内，自然冷却，即得到柔软透明的聚氯乙烯凝胶薄膜。

所述金属网目数为8目-40目，厚度为200μm-700μm；所述金属箔片厚度为50μm-500μm，金属网和金属箔片的材质为铜、锌、铝或不锈钢。

所述连接器中间开有通孔，直线轴承过度配合安装在通孔内。

所述聚氯乙烯凝胶封装体、连接器和缸体的端面都设有法兰结构，并通过连接螺钉固定。