[发明专利]基于多振子串联驱动的柱塞式压电阀

说明书

技术领域

本发明属于流体控制应用领域，具体涉及一种基于多振子串联驱动的柱塞式压电阀，用于大流量、高压力、以及要求控制精度较高使用环境。

背景技术

利用薄片型压电振子在电压作用下产生弯曲变形的特性，国内外均已开发出了多种类型的压电晶片阀，因其具有响应快、结构简单、无电磁干扰、价格低廉等诸多优势而被广泛应用。目前用于制作压电晶片阀的薄片型压电振子主要有圆形、悬臂梁及简支梁压电振子，如中国专利200780048423.9、01133830.X等。尽管上述压电阀中压电振子的结构形式及安装方式不同，但其工作时都是直接利用压电振子从阀孔的一侧控制阀孔的开通与关闭的。在这种工作模式下，压电振子两侧流体压力不等，流体压力会影响其关闭速度及关闭状态，因薄片型压电振子的驱动力较低，流体压力过大时根本无法关闭，故中国专利01133830.X利用一个弹簧增加关闭能力，其结果导致阀的开度减小、通流能力下降。另一方面，现有压电晶片阀多为单个压电振子控制的，因压电振子变形量较小而无法实现大流量的通、断控制。鉴于上述原因，现有的压电晶片阀仅能用于微流量、低压力、以及要求控制精度不高的场合，严重地制约了压电晶片阀的推广与应用。

发明内容

本发明提出一种基于多振子串联驱动的柱塞式压电阀，以解决现有压电晶片阀在控制精度、流量及压力等方面的不足，以满足大流量、高压力、以及高精度流体控制的需求。

本发明采取的技术方案是：驱动器壳体通过螺钉固定在底板上，阀体通过螺钉固定在驱动器壳体上；阀体上设有进口、出口及阀腔，阀腔内部安装有阀芯，阀芯上设有通流环槽，通流环槽的两侧安装有密封圈；销钉通过螺母固定在阀芯上，销钉从驱动器壳体上端的通孔进入驱动器壳体内；2-50个压电驱动器通过空心铆钉串联、并置于驱动器壳体内；所述压电驱动器由一对钵型压电振子通过铆钉铆接而成，钵型压电振子由钵型壳与环形压电晶片粘接而成；所述上端的第一个压电振子与销钉铆接，下端最后一个压电振子与底座铆接，底座通过螺钉固定在底板上；所述同一个压电驱动器上的两个压电晶片通过导线一连接，不同压电驱动器上的压电晶片通过导线二连接；所述下端最后一个压电振子上的钵型壳及压电晶片再经导线组与控制电源连接。

根据具体的功能需求，本发明的压电阀在自然状态下可设置成全开、半开和全闭三种状态，具体通过调节阀芯和销钉的旋合长度改变阀芯在阀腔中的位置。

根据常态时阀芯的不同位置状态，压电振子工作时所施加的电压不同：                                               全开状态下，压电振子施加负电压，压电换能器缩短，阀芯下移，进口、出口及通流环槽的接通面积减小，流量降低；全闭状态下，压电振子施加正电压，压电换能器伸长，阀芯上移，进口、出口及通流环槽的接通面积增加，流量增加；半开状态下，根据流量调节要求可施加正电压或负电压使流量增加或减小，与前两种工作模式相比，其优点是当流量调节范围/阀孔最大开度相同时压电振子的驱动电压减半、或当驱动电压相同时流量调节范围增加一倍。

本发明的特色与优势在于：采用多压电振子串联驱动，钵型压电振子使阀芯位移大、与压电振子数量成正比，故可通过增加压电振子数量实现较大范围的流量调节；采用带有环形通流槽的柱塞式阀芯调节流量，流体压力不会产生阻碍阀芯运动或改变阀芯状态的轴向力，阀的响应速度块、截止性好，故适于高压及精量控制的场合；常态时可为全开、半开及全闭三种工作模式，其中半开工作模式的优势是：当流量调节范围/阀孔最大开度相同时压电振子的驱动电压减半、或当驱动电压相同时流量调节范围增加一倍。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中常态全开模式时压电阀的结构剖面图；

图2是本发明一个较佳实施例中压电振子的结构剖面示意图；

图3是图2的俯视图；

图4本发明一个较佳实施例中压电驱动器的安装过程示意图；

图5是本发明一个较佳实施例中常态半开模式时压电阀的局部结构剖面图；

图6是本发明一个较佳实施例中常态全闭模式时压电阀的局部结构剖面图。

具体实施方式：