[发明专利]液压伺服阀的改进

说明书

一种伺服阀，具有先导级(100)，所述先导级(100)具有致动先导级阀芯(196)的压电元件(150)，其中所述先导级阀芯包括到达主级的输出控制流体管线。

技术领域

本发明涉及液压伺服阀。更具体地，本发明涉及由压电元件致动的，适用于包括但不限于航空航天、赛车运动和工业过程控制的多种行业的液压伺服阀。

背景技术

伺服阀用于把相对较低的能量输入信号(通常为量级不到1瓦特的电气控制信号)放大为高能液压输出(处于数千瓦特以上的量级)。多种类型的液压伺服阀是现有技术中已知的——例如偏转射流型、射流管型和喷嘴挡板型。上述各种类型的液压伺服阀都通过使用具有低能量输入的先导级在阀芯的任意一端产生差动压力(即“主级”)来工作。在许多已知的应用中，试点阶段由电磁驱动的电枢来控制，所述电枢的运动会移动小型的导流器、挡板或射流管，接下来这些部件控制通过阀芯的差动压力。所述阀芯控制高压工作流体的流动。伺服阀通常包括一些种类的从主级到先导级的机械或电子反馈系统。例如，反馈线可以从阀芯延伸到电枢，用于提供与电磁力相反的转矩。

如上所述，先导级的致动传统上涉及电磁转矩马达的使用。近期，压电致动也已经开始出现，这提供了复杂性较低且较为廉价的用于移动先导级的挡板或导流器的方法。

已知的伺服阀类型，特别是偏转射流型、射流管型和喷嘴挡板型，在其阀门处于非活动的或零位的状态时具有固有的静态流动。在各个类型的阀门中，高能液压流体的一定比例在未被使用的情况下被输送到泄液口。这种情况是不理想的，因为流体中的能量没有被利用——因此阀门损失了一些效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有被减少的静态流动的伺服阀。

根据本发明的第一个方面，提供一种伺服阀，其包括：

先导级，其包括用于致动先导级阀芯的电气致动器，所述先导级阀芯包括输出控制流体管线；

主级，其包括用于影响工作流体的流量的主级流体阀；

其中所述先导级阀芯的所述输出控制流体管线用于驱动所述主级流体阀影响所述工作流体的流量。

较佳地，使用电气致动器驱动先导级阀芯是高效的和可靠的，并且允许先导级在零位具有非常低的静态流动(也就是说，当阀口被关闭时，不存在通过主级的差动压力)。

优选地，所述电气致动器包括压电元件。优选地，所述先导级阀芯具有先导级阀芯轴线，并且被设置成被所述压电元件沿着所述先导级阀芯轴线驱动。运动可以通过平行于所述先导阀芯轴线延伸的主轴产生。优选地，所述主轴在使用中是可变形的。较佳地，在消除所述压电元件中的任何超出轴线的运动(否则其可能堵塞阀门)时，这样的主轴可以传递轴向的力。所述主轴可以是套筒轴，其用于传递轴向的力，但是也允许在其他自由度上的相对运动。

优选地，所述压电元件为基本上呈平面状的扁平元件，例如“环形折弯件”。优选地，所述压电元件垂直于所述先导级阀芯的轴线。当电流被施加在其上(或从其上移除)时，这样的压电元件的运动会超出平面之外，因而提供了与平面正交的位移。这样就形成了轴向上的紧密布置。

优选地，所述先导级阀芯被连接到所述压电元件的中心，这样就提供了最大的位移。

所述压电元件可以是任何合适的形状，例如多边形，但是优选为具有弯曲的边缘，并且可以是椭圆形的或优选为圆形的。较佳地，这样减少了压电材料中的应力集中来源。

优选地，所述压电元件在其中心开设有开口，所述先导级阀芯通过容纳在所述开口中的阀芯适配器被连接到所述压电元件。优选地，所述阀芯适配器例如利用螺母夹持所述压电元件。这样就允许了所述阀芯和所述压电元件之间的直接连接。