專利名稱：基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體控制應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥，用于大流量、高壓力、以及要求控制精度較高使用環(huán)境。
背景技術(shù)：
利用薄片型壓電振子在電壓作用下產(chǎn)生彎曲變形的特性，國(guó)內(nèi)外均已開發(fā)出了多種類型的壓電晶片閥，因其具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無電磁干擾、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。目前用于制作壓電晶片閥的薄片型壓電振子主要有圓形、懸臂梁及簡(jiǎn)支梁壓電振子，如中國(guó)專利200780048423. 9、01133830. X等。盡管上述壓電閥中壓電振子的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式不同，但其工作時(shí)都是直接利用壓電振子從閥孔的一側(cè)控制閥孔的開通與關(guān)閉的。在這種工作模式下，壓電振子兩側(cè)流體壓力不等，流體壓力會(huì)影響其關(guān)閉速度及關(guān)閉狀態(tài)，因薄片型壓電振子的驅(qū)動(dòng)力較低，流體壓力過大時(shí)根本無法關(guān)閉，故中國(guó)專利01133830. X利用一個(gè)彈簧增加關(guān)閉能力，其結(jié)果導(dǎo)致閥的開度減小、通流能力下降。另一方面，現(xiàn)有壓電晶片閥多為單個(gè)壓電振子控制的，因壓電振子變形量較小而無法實(shí)現(xiàn)大流量的通、斷控制。鑒于上述原因，現(xiàn)有的壓電晶片閥僅能用于微流量、低壓力、以及要求控制精度不高的場(chǎng)合，嚴(yán)重地制約了壓電晶片閥的推廣與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥，以解決現(xiàn)有壓電晶片閥在控制精度、流量及壓力等方面的不足，以滿足大流量、高壓力、以及高精度流體控制的需求。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是驅(qū)動(dòng)器殼體通過螺釘固定在底板上，閥體通過螺釘固定在驅(qū)動(dòng)器殼體上；閥體上設(shè)有進(jìn)口、出口及閥腔，閥腔內(nèi)部安裝有閥芯，閥芯上設(shè)有通流環(huán)槽，通流環(huán)槽的兩側(cè)安裝有密封圈；銷釘通過螺母固定在閥芯上，銷釘從驅(qū)動(dòng)器殼體上端的通孔進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；2-50個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器通過空心鉚釘串聯(lián)、并置于驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；所述壓電驅(qū)動(dòng)器由一對(duì)缽型壓電振子通過鉚釘鉚接而成，缽型壓電振子由缽型殼與環(huán)形壓電晶片粘接而成；所述上端的第一個(gè)壓電振子與銷釘鉚接，下端最后一個(gè)壓電振子與底座鉚接，底座通過螺釘固定在底板上；所述同一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器上的兩個(gè)壓電晶片通過導(dǎo)線一連接，不同壓電驅(qū)動(dòng)器上的壓電晶片通過導(dǎo)線二連接；所述下端最后一個(gè)壓電振子上的缽型殼及壓電晶片再經(jīng)導(dǎo)線組與控制電源連接。根據(jù)具體的功能需求，本發(fā)明的壓電閥在自然狀態(tài)下可設(shè)置成全開、半開和全閉三種狀態(tài)，具體通過調(diào)節(jié)閥芯和銷釘?shù)男祥L(zhǎng)度改變閥芯在閥腔中的位置。根據(jù)常態(tài)時(shí)閥芯的不同位置狀態(tài)，壓電振子工作時(shí)所施加的電壓不同①全開狀態(tài)下，壓電振子施加負(fù)電壓，壓電換能器縮短，閥芯下移，進(jìn)口、出口及通流環(huán)槽的接通面積減小，流量降低；②全閉狀態(tài)下，壓電振子施加正電壓，壓電換能器伸長(zhǎng)，閥芯上移，進(jìn)口、出口及通流環(huán)槽的接通面積增加，流量增加半開狀態(tài)下，根據(jù)流量調(diào)節(jié)要求可施加正電壓或負(fù)電壓使流量增加或減小，與前兩種工作模式相比，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍/閥孔最大開度相同時(shí)壓電振子的驅(qū)動(dòng)電壓減半、或當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓相同時(shí)流量調(diào)節(jié)范圍增
加一倍。本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)在于①采用多壓電振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)，缽型壓電振子使閥芯位移大、與壓電振子數(shù)量成正比，故可通過增加壓電振子數(shù)量實(shí)現(xiàn)較大范圍的流量調(diào)節(jié)；②采用帶有環(huán)形通流槽的柱塞式閥芯調(diào)節(jié)流量，流體壓力不會(huì)產(chǎn)生阻礙閥芯運(yùn)動(dòng)或改變閥芯狀態(tài)的軸向力，閥的響應(yīng)速度塊、截止性好，故適于高壓及精量控制的場(chǎng)合常態(tài)時(shí)可為全開、半開及全閉三種工作模式，其中半開工作模式的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍/閥孔最大開度相同時(shí)壓電振子的驅(qū)動(dòng)電壓減半、或當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓相同時(shí)流量調(diào)節(jié)范圍增加一倍。


圖I是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中常態(tài)全開模式時(shí)壓電閥的結(jié)構(gòu)剖面 圖2是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中壓電振子的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖3是圖2的俯視 圖4本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中壓電驅(qū)動(dòng)器的安裝過程示意 圖5是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中常態(tài)半開模式時(shí)壓電閥的局部結(jié)構(gòu)剖面 圖6是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中常態(tài)全閉模式時(shí)壓電閥的局部結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式 如圖I、圖2、圖3所示，驅(qū)動(dòng)器殼體2通過螺釘固定在底板I上，閥體7通過螺釘固定在所述的驅(qū)動(dòng)器殼體2上；所述閥體7上設(shè)有進(jìn)口 7-1、閥腔7-2和出口 7-3，所述閥腔7_2內(nèi)部安裝有閥芯8，所述閥芯8上設(shè)有通流環(huán)槽8-1，所述通流環(huán)槽8-1的兩側(cè)安裝有密封圈9 ;銷釘5通過螺母6固定在閥芯8上，銷釘5從驅(qū)動(dòng)器殼體2上端的通孔2-1進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器殼體2內(nèi)；2-50個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器3通過空心鉚釘10串聯(lián)、并置于驅(qū)動(dòng)器殼體2內(nèi)，所述壓電驅(qū)動(dòng)器3由一對(duì)缽型壓電振子3-2通過鉚釘3-1鉚接而成，缽型壓電振子3-2由缽型殼3-2-2與環(huán)形壓電晶片3-2-1粘接而成；所述上端的第一個(gè)壓電振子3-2與銷釘5鉚接，下端最后一個(gè)壓電振子3-2與底座14鉚接，所述底座14通過螺釘固定在底板I上；所述同一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器3-2上的兩個(gè)壓電晶片3-2-1通過導(dǎo)線一 4連接，不同壓電驅(qū)動(dòng)器3-2上的壓電晶片3-2-1通過導(dǎo)線二 11連接；所述下端最后一個(gè)壓電振子3-2上的缽型殼3-2-2及壓電晶片3-2-1再經(jīng)導(dǎo)線組12與控制電源13連接。如圖4所示，本發(fā)明中各壓電驅(qū)動(dòng)器3的安裝過程是這樣的首先將壓電振子3-2與銷釘5、或空心鉚釘10或底座14分別鉚接；然后，再通過鉚釘3-1將已于銷釘5、或空心鉚釘10或底座14分別鉚接的兩個(gè)相鄰的壓電振子3-2鉚接。根據(jù)具體的功能需求，本發(fā)明的壓電阻在自然狀態(tài)下可設(shè)置成全開、半開和全閉三種狀態(tài)，分別如圖I、圖5、圖6所示，其調(diào)節(jié)方法是將固定銷軸5的螺母6松開，調(diào)節(jié)閥芯8和銷釘5的旋合長(zhǎng)度至所需的位置，然后再將螺母6鎖緊。根據(jù)常態(tài)時(shí)閥芯8的不同位置狀態(tài)，壓電振子3-2工作時(shí)所施加的電壓不同①全開狀態(tài)下，壓電振子3-2施加負(fù)電壓，壓電換能器3縮短，閥芯8下移，進(jìn)口 7-2、出口 7-2及通流環(huán)槽8-1的接通面積減小，流量降低；②全閉狀態(tài)下，壓電振子3-2施加正電壓，壓電換能器3伸長(zhǎng)，閥芯8上移，進(jìn)口 7-2、出口 7-2及通流環(huán)槽8-1的接通面積增加，流量增加；I二 I豐開狀態(tài)下，根據(jù)流量調(diào)節(jié)要求可施加正電壓或負(fù)電壓使流量增加或減小，與前兩種工作模式相比，其 優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍/閥孔最大開度相同時(shí)壓電振子的驅(qū)動(dòng)電壓減半、或當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓相同時(shí)流量控制能力增加一倍。
權(quán)利要求
1.一種基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥，其特征在于驅(qū)動(dòng)器殼體通過螺釘固定在底板上，閥體通過螺釘固定在驅(qū)動(dòng)器殼體上；閥體上設(shè)有進(jìn)ロ、出口及閥腔，閥腔內(nèi)部安裝有閥芯，閥芯上設(shè)有通流環(huán)槽，通流環(huán)槽的兩側(cè)安裝有密封圈；銷釘通過螺母固定在閥芯上，銷釘從驅(qū)動(dòng)器殼體上端的通孔進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；2-50個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器通過空心鉚釘串聯(lián)、井置于驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；所述壓電驅(qū)動(dòng)器由ー對(duì)缽型壓電振子通過鉚釘鉚接而成，缽型壓電振子由缽型殼與環(huán)形壓電晶片粘接而成；所述上端的第一個(gè)壓電振子與銷釘鉚接，下端最后ー個(gè)壓電振子與底座鉚接，底座通過螺釘固定在底板上；所述同一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器上的兩個(gè)壓電晶片通過導(dǎo)線ー連接，不同壓電驅(qū)動(dòng)器上的壓電晶片通過導(dǎo)線ニ連接；所述下端最后ー個(gè)壓電振子上的缽型殼及壓電晶片再經(jīng)導(dǎo)線組與控制電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥，其特征在于壓電閥在自然狀態(tài)下可設(shè)置成全開、半開和全閉三種狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于多振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的柱塞式壓電閥，屬于流體控制領(lǐng)域。閥體通過螺釘固定在驅(qū)動(dòng)器殼體上；閥體上設(shè)有進(jìn)口、出口及閥腔，閥腔內(nèi)部安裝有閥芯，閥芯上設(shè)有通流環(huán)槽并在其兩側(cè)安裝有密封圈；銷釘一端固定在閥芯上、另一端置于驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；壓電驅(qū)動(dòng)器通過空心鉚釘串聯(lián)、并置于驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)；壓電驅(qū)動(dòng)器由一對(duì)缽型壓電振子通過鉚釘鉚接而成，上端的第一個(gè)壓電振子與銷釘鉚接，下端最后一個(gè)壓電振子與底座鉚接，底座通過螺釘固定在底板上。本發(fā)明采用多個(gè)缽型壓電振子串聯(lián)驅(qū)動(dòng)柱塞式閥芯的方法構(gòu)成壓電閥，適于流量調(diào)節(jié)范圍大、流體壓力高、要求控制精度高及截止效果好的應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F16K31/02GK102661424SQ20121018310
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者曾平, 王淑云, 王鴻云, 程光明, 闞君武, 馬澤輝 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)