專利名稱：一種新型智能壓電型高速開(kāi)關(guān)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓控制技術(shù)，涉及對(duì)壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的改進(jìn)。
技術(shù)背景液壓控制技術(shù)是控制領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，由于其具有高響 應(yīng)、高精度、高能量密度和大功率等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、 交通運(yùn)輸、航空、航海、軍事等部門。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展， 人們提出將脈寬調(diào)制和脈碼調(diào)制技術(shù)引入到液壓控制當(dāng)中，以達(dá)到或接 近比例控制的效果，因而出現(xiàn)了高速開(kāi)關(guān)閥。高速開(kāi)關(guān)閥是一種數(shù)字式 電液轉(zhuǎn)換控制元件，采用脈沖流量控制方式，直接根據(jù)一系列脈沖電信 號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，響應(yīng)速度極高。與伺服閥、比例閥相比，高速開(kāi)關(guān)閥 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，閩口對(duì)污染不敏感等特點(diǎn)，并且能將開(kāi)關(guān)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成流體脈沖信號(hào)，使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)無(wú)需D/A轉(zhuǎn)換接口便可實(shí) 現(xiàn)與液壓技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。近二十多年來(lái)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的理論與應(yīng)用研 究越來(lái)越得到人們的重視，并首先在少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了優(yōu)先發(fā)展, 國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家和科研院所也已經(jīng)研制出不同形式的高速開(kāi)關(guān)閥。但到目 前為止，大部分還處于研究試驗(yàn)階段，還未達(dá)到大規(guī)模推廣應(yīng)用的程度， 因而研制一種新型的高速開(kāi)關(guān)閥勢(shì)在必行。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種輸出流量大、響應(yīng)速度快的壓電陶瓷直 接驅(qū)動(dòng)的高速開(kāi)關(guān)閥。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種新型智能壓電型高速開(kāi)關(guān)閥，包括一個(gè)由 左端蓋[4]、左擋塊[8]、閥座[9]、右擋塊[13]和右端蓋[17]組成的殼體, 閥座[9]上有貫通的閥腔，閥腔內(nèi)有閥套[ll]、閥套連桿[10]和閥芯[12], 左擋塊[8]封蓋閥腔的左端面，在左擋塊[8]與閥腔的左端面之間有密封 圈[21],在左擋塊[8]上有與閥腔軸線同軸的孔，閥套連桿[10]從左擋塊 [8]上的孔伸出，在左擋塊[8]與閥套連桿[10]之間有密封圈[22],左端 蓋[4]封蓋左擋塊[8]的左端面，右擋塊[13]封蓋閥腔的右端面，在右擋 塊[13]與閥腔的右端面之間有密封圈[23]，在右擋塊[13]上有與閥腔軸線同軸的孔，閥芯[12]從右擋塊[13]上的孔伸出，在右擋塊[13]與閎芯 [12]之間有密封圈[24]，右端蓋[17]封蓋右擋塊[13]的右端面，在閩座 [9]上有與閥腔連通的閥孔，其特征在于，(1) 閥座[9]左側(cè)有一個(gè)左端蓋[4]和一個(gè)左擋塊[8]，其間安裝著左 壓電陶瓷[5],左壓電陶瓷[5]連接著閥套連桿[10]，閥套連桿[10]連接 著閬套[ll]，閥座[9]右側(cè)有與左側(cè)相同結(jié)構(gòu)的右端蓋[17]和右擋塊 [13],其間安裝著右壓電陶瓷U6]，右壓電陶瓷U6]連接著閩芯[12]， 閥芯[12]、閥套連桿[IO]、閥套[ll]、左壓電陶瓷[5]和右壓電陶瓷[16] 保持同軸；(2) 在左壓電陶瓷[5]左側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，左端蓋[4]左側(cè)有兩個(gè) 通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔，螺栓[1]擰在左端蓋[4]上，另兩個(gè)通孔分別與左 壓電陶瓷[5]上的兩個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[2]和螺栓[3]穿過(guò)通孔擰在左 壓電陶瓷[5]上，在右壓電陶瓷[16]右側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，右端蓋[17]右 側(cè)有兩個(gè)通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔，螺栓U9]擰在右端蓋[17]上，另兩個(gè)通 孔分別與右壓電陶瓷[16]上的兩個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[18]和螺栓[20] 穿過(guò)通孔擰在右壓電陶瓷U6]上；(3) 在左壓電陶瓷[5]上安有碟形彈簧[7]頂住左預(yù)緊裝置[6],在右 壓電陶瓷[16]上安有碟形彈簧[15]頂住右預(yù)緊裝置[14]。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是和壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)的只有閥芯或閥套單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的 開(kāi)關(guān)閥相比，該閎輸出流量大，而動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能基本不變。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖l中，1、 2、 3是螺栓，4是左端蓋, 5是左壓電陶瓷，6是左預(yù)緊裝置，7是碟形彈簧，8是左擋塊，9是閥座， IO是閥套連桿，ll是閥套，12是閥芯，13是右擋塊，14是右預(yù)緊裝置， 15是碟形彈簧，16是右壓電陶瓷，17是右端蓋，18、 19、 20是螺栓，21、 22、 23、 24是密封圈。圖2是利用本發(fā)明組成的液壓系統(tǒng)的原理圖以及該系統(tǒng)輸入信號(hào)與 輸出流量關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1, 一種新型智能壓電型高 速開(kāi)關(guān)閥，包括一個(gè)由左端蓋[4]、左擋塊[8]、閥座[9]、右擋塊[13]和右端蓋[17]組成的殼體，閥座[9]上有貫通的閥腔，閥腔內(nèi)有閥套[ll]、閥套連桿[10]和閥芯[12]，左擋塊[8]封蓋閩腔的左端面，在左擋塊[8] 與閥腔的左端面之間有密封圈[21],在左擋塊[8]上有與閥腔軸線同軸的 孔，閥套連桿[10]從左擋塊[8]上的孔伸出，在左擋塊[8]與閥套連桿[10] 之間有密封圈[22],左端蓋[4]封蓋左擋塊[8]的左端面，右擋塊[13]封 蓋閥腔的右端面，在右擋塊[13]與閥腔的右端面之間有密封圈[23],在 右擋塊[13]上有與閥腔軸線同軸的孔，閥芯[12]從右擋塊[13]上的孔伸 出，在右擋塊[13]與閥芯[12]之間有密封圈[24],右端蓋[17]封蓋右擋 塊[13]的右端面，在閥座[9]上有與閥腔連通的閥孔，其特征在于，(1) 閥座[9]左側(cè)有一個(gè)左端蓋[4]和一個(gè)左擋塊[8]，其間安裝著左 壓電陶瓷[5],左壓電陶瓷[5]連接著閥套連桿[10],閥套連桿[10]連接 著閩套[ll],安裝過(guò)程中左壓電陶瓷[5]放入左端蓋[4],再用左擋塊[8] 封閉左端蓋[4]右側(cè)，再將閥套連桿[10]旋入左壓電陶瓷[5]，最后將閥 套[11]安裝在閥套連桿[10]上并伸入到閥腔中，封閉左擋塊[8]右端與閥 座[9]左端，閥座[9]右側(cè)有與左側(cè)相同結(jié)構(gòu)的右端蓋[17]和右擋塊[13], 其間安裝著右壓電陶瓷[16],右壓電陶瓷[16]連接著閥芯[12]，安裝方 法同上，閥芯[12]、閩套連桿[IO]、閥套[ll]、左壓電陶瓷[5]和右壓電 陶瓷[16]要保持同軸；(2) 在左壓電陶瓷[5]左側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，左端蓋[4]左側(cè)有兩個(gè) 通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔，螺栓U]擰在左端蓋[4]上，另兩個(gè)通孔分別與左 壓電陶瓷[5]上的兩個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[2]和螺栓[3]穿過(guò)通孔檸在左 壓電陶瓷[5]上，螺栓[2]和螺栓[3]為左壓電陶瓷[5]提供拉力，螺栓[l] 為左壓電陶瓷[5]提供壓力，從而使左壓電陶瓷[5]與左端蓋[4]的相對(duì)位 置可調(diào)，三個(gè)螺栓協(xié)同工作可使左壓電陶瓷[5]位置固定，在右壓電陶瓷 [16]右側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，右端蓋[17]右側(cè)有兩個(gè)通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔， 螺栓[19]擰在右端蓋[17]上，另兩個(gè)通孔分別與右壓電陶瓷[16]上的兩 個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[18]和螺栓[20]穿過(guò)通孔擰在右壓電陶瓷[16]上， 三螺栓工作原理同上；(3) 在左壓電陶瓷[5]上安有碟形彈簧[7]頂住左預(yù)緊裝置[6]，在安 裝過(guò)程中，將碟形彈簧[7]放入左壓電陶瓷[5]的凹槽中，旋入左預(yù)緊裝 置[6]，通過(guò)調(diào)節(jié)旋入深度調(diào)節(jié)碟形彈簧[7]的預(yù)壓縮量，從而為壓電陶瓷提供回復(fù)力，在右壓電陶瓷[16]上安有碟形彈簧[15]頂住右預(yù)緊裝置 [14]，安裝方法同上。本發(fā)明的工作原理是在開(kāi)關(guān)閥開(kāi)始工作之前，通過(guò)調(diào)節(jié)左、右端 的螺栓可以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)閥的零位。在開(kāi)關(guān)閥工作過(guò)程中，當(dāng)兩個(gè)壓電陶瓷 均處于斷電狀態(tài)時(shí)，閥芯[12]和閥套[11]均處于零位，此時(shí)開(kāi)關(guān)閥的工 作油口與回油口相通，當(dāng)兩個(gè)壓電陶瓷同時(shí)接通+200V電壓時(shí)，分別帶動(dòng) 閥芯[12]和閥套[11]向相反的方向運(yùn)動(dòng)，在關(guān)閉回油口的同時(shí)打開(kāi)進(jìn)油 口，使工作油口與進(jìn)油口相通，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換。本發(fā)明開(kāi)關(guān)閥，由于釆用了閥芯[12]和閥套[11]雙動(dòng)的結(jié)構(gòu)，克服 了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)閥開(kāi)口過(guò)小的問(wèn)題，因而增大了閥的流量，同時(shí)又不對(duì)閥的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能產(chǎn)生過(guò)大影響。在一定程度上解決了閥的流量與其動(dòng)態(tài)響 應(yīng)性能之間的矛盾。
權(quán)利要求
1、一種新型智能壓電型高速開(kāi)關(guān)閥，包括一個(gè)由左端蓋[4]、左擋塊[8]、閥座[9]、右擋塊[13]和右端蓋[17]組成的殼體，閥座[9]上有貫通的閥腔，閥腔內(nèi)有閥套[11]、閥套連桿[10]和閥芯[12]，左擋塊[8]封蓋閥腔的左端面，在左擋塊[8]與閥腔的左端面之間有密封圈[21]，在左擋塊[8]上有與閥腔軸線同軸的孔，閥套連桿[10]從左擋塊[8]上的孔伸出，在左擋塊[8]與閥套連桿[10]之間有密封圈[22]，左端蓋[4]封蓋左擋塊[8]的左端面，右擋塊[13]封蓋閥腔的右端面，在右擋塊[13]與閥腔的右端面之間有密封圈[23]，在右擋塊[13]上有與閥腔軸線同軸的孔，閥芯[12]從右擋塊[13]上的孔伸出，在右擋塊[13]與閥芯[12]之間有密封圈[24]，右端蓋[17]封蓋右擋塊[13]的右端面，在閥座[9]上有與閥腔連通的閥孔，其特征在于，(1)閥座[9]左側(cè)有一個(gè)左端蓋[4]和一個(gè)左擋塊[8]，其間安裝著左壓電陶瓷[5]，左壓電陶瓷[5]連接著閥套連桿[10]，閥套連桿[10]連接著閥套[11]，閥座[9]右側(cè)有與左側(cè)相同結(jié)構(gòu)的右端蓋[17]和右擋塊[13]，其間安裝著右壓電陶瓷[16]，右壓電陶瓷[16]連接著閥芯[12]，閥芯[12]、閥套連桿[10]、閥套[11]、左壓電陶瓷[5]和右壓電陶瓷[16]保持同軸；(2)在左壓電陶瓷[5]左側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，左端蓋[4]左側(cè)有兩個(gè)通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔，螺栓[1]擰在左端蓋[4]上，另兩個(gè)通孔分別與左壓電陶瓷[5]上的兩個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[2]和螺栓[3]穿過(guò)通孔擰在左壓電陶瓷[5]上，在右壓電陶瓷[16]右側(cè)有兩個(gè)內(nèi)螺紋孔，右端蓋[17]右側(cè)有兩個(gè)通孔和一個(gè)內(nèi)螺紋孔，螺栓[19]擰在右端蓋[17]上，另兩個(gè)通孔分別與右壓電陶瓷[16]上的兩個(gè)內(nèi)螺紋孔同軸，螺栓[18]和螺栓[20]穿過(guò)通孔擰在右壓電陶瓷[16]上；(3)在左壓電陶瓷[5]上安有碟形彈簧[7]頂住左預(yù)緊裝置[6]，在右壓電陶瓷[16]上安有碟形彈簧[15]頂住右預(yù)緊裝置[14]。
全文摘要
本發(fā)明屬于液壓控制技術(shù)，涉及對(duì)傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)閥的改進(jìn)。它包括一個(gè)帶有滑閥閥芯、閥套和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)閥，其特征在于，由兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器分別直接驅(qū)動(dòng)閥芯和閥套運(yùn)動(dòng)，使得閥的開(kāi)口大小為閥芯和閥套的位移之和。本發(fā)明壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)的閥芯閥套雙動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，與壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)閥芯或閥套單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)閥相比，其輸出流量大，而其動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能基本不變。
文檔編號(hào)F15B13/044GK101328913SQ20071011769
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者睿 張, 鋒 曹, 焦宗夏, 鄭俊麟 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)