[发明专利]压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀及其控制方法

摘要

压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀及其控制方法，属于微流体控制领域。它解决现有的小、微流量控伺服阀可靠性差的问题。压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀，包括主阀体、固定阻尼孔、平衡弹簧、阀芯、导阀体、两个可变节流口、压电液制动弹性膜组件、伺服阀控器、位移传感器、五个流道和滑阀腔体；其方法是：通过控制压电液制动弹性膜组件的压电片输入电流的大小和正负，控制压电片形变的大小和方向，使得压电液致动弹性膜组件发生微小位移，左可变节流口和右可变节流口的等效液阻将发生变化，从而在阀芯的两端形成压差，推动阀芯运动，直至阀芯的位移反馈信号与给定输入信号相等。本发明适用于小流量及微流体控制。

主权项

压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀，其特征是：它包括主阀体(1)、导阀体(5)和伺服阀控器(10)；所述主阀体(1)内设置有一号固定阻尼孔(2)、位移传感器(11)、二号固定阻尼孔(12)、滑阀腔体(14)和五号流道(f)；导阀体(5)内设置有一号可变节流口(6)、二号可变节流口(8)、压电液制动弹性膜组件(7)、一号流道(a)、二号流道(b)、三号流道(c)和四号流道(d)；滑阀腔体(14)内置有一号平衡弹簧(3)、滑阀(4)和二号平衡弹簧(9)；滑阀腔体(14)侧壁上设置有出液口(18)、一号进出液口(19)、二号进出液口(20)和进液口(21)；滑阀(4)是由第一阀芯(4‑1)、第二阀芯(4‑2)、第三阀芯(4‑3)和一根位于阀芯中心的连接杆构成，所述第一阀芯(4‑1)、第二阀芯(4‑2)、第三阀芯(4‑3)通过一根位于阀芯中心的连接杆连接；滑阀(4)的第一阀芯(4‑1)、第二阀芯(4‑2)和第三阀芯(4‑3)将滑阀腔体(14)分成四个互不连通的区域，分别为区域一(22)、区域二(23)、区域三(24)和区域四(25)，其中，区域一(22)是滑阀腔体(14)的内壁和第一阀芯(4‑1)之间的区域，区域二(23)是第一阀芯(4‑1)和第二阀芯(4‑2)之间的区域，区域三(24)是第二阀芯(4‑2)和第三阀芯(4‑3)之间的区域，区域四(25)是第三阀芯(4‑3)和滑阀腔体(14)的内壁之间的区域；所述滑阀(4)能够在滑阀腔体(14)内做直线往复运动；一号平衡弹簧(3)位于区域一(22)内，其两端分别压在滑阀腔体(14)的内壁和第一阀芯(4‑1)的侧壁上；二号平衡弹簧(9)位于区域四(25)内，其两端分别压在第三阀芯(4‑2)的侧壁和滑阀腔体(14)的内壁上；在一号平衡弹簧(3)与二号平衡弹簧(9)正常状态下，滑阀(4)的第一阀芯(4‑1)覆盖在一号进出液口(19)，滑阀(4)的第二阀芯(4‑2)覆盖在出液口(18)，滑阀(4)的第三阀芯(4‑3)覆盖在进液口(21)；滑阀腔体(14)的区域一(22)通过一号流道(a)与一号可变节流口(6)连通，一号可变节流口(6)通过四号流道(d)与二号进出液口(20)连通；滑阀腔体(14)的区域四(25)通过二号流道(b)与二号可变节流口(8)连通，二号可变节流口(8)通过三号流道(c)与进液口(21)连通；滑阀腔体(14)的区域四(25)通过二号固定阻尼孔(12)分别与五号流道(f)和进液口(21)连通；滑阀腔体(14)的区域一(22)通过一号固定阻尼孔(2)与五号流道(f)连通；压电液制动弹性膜组件(7)位于一号可变节流口(6)和二号可变节流口(8)之间，用于控制一号可变节流口(6)和二号可变节流口(8)内液体阻力的变化，所述压电液制 动弹性膜组件(7)内设置有压电片(7‑6)，该压电片(7‑6)通过导线(7‑7)与伺服阀控器(10)连接；位移传感器(11)位于二号平衡弹簧(9)中心杆的外侧，二号平衡弹簧(9)中心杆与伺服阀控器(10)之间，用于采集滑阀(4)阀芯的位移信号，并将所获得的位移信号发送给伺服阀控器(10)，伺服阀控器(10)输出控制信号给压电液制动弹性膜组件(7)内的压电片(7‑6)；主阀体(1)与导阀体(5)固接为一体，导阀体(5)中的压电液制动弹性膜组件(7)通过控制信号线与伺服阀控器(10)连接。