[发明专利]侧向开启式高速压电开关阀

说明书

本发明提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，包括阀套，阀套内设有一端开口的轴向阶梯孔，阶梯孔的不开口的一端的侧面开有阀出口，阶梯孔内安装阀座，阀体安装于阀套内位于阀座下方，盖板与阀套之间采用螺纹连接并将阀体、阀座顺次压紧，阀芯安装于阀体的内部；阀体内部径向上开有水平压电陶瓷槽，压电陶瓷置于压电陶瓷槽内且伸出的一端与阀芯相切；电源线置于阀套、阀座和阀体的同轴深孔内并与压电陶瓷连接。无激励电压时，高压油液将阀芯压合在阀座中心孔上，阀关闭；施加激励电压时，压电陶瓷伸长使得阀芯向一侧转动，阀开启。本发明采用侧向开启式，无回位弹簧，解决了电磁开关阀响应速度慢、开启压力大、回位弹簧易失效的问题。

技术领域

本发明涉及液压技术领域，具体而言，涉及一种侧向开启式高速压电开关阀。

背景技术

高速开关阀是20世纪80年代发展起来的一种具有体积小、控制灵活、结构简单、抗污染能力强、可靠性高和价格廉价、与电子电路配合好等特点的电液控制转换元件。只要控制脉冲频率或脉冲宽度，就能对流量进行连续的控制。

在液压控制系统中,高速开关阀起到非常重要的作用,其性能直接影响到整个系统的性能。传统的电磁高速开关阀普遍存在精度低和响应速度慢的问题,本发明采用压电材料做为驱动力源，从而满足高精度液压系统的要求

超声驱动与传统电机驱动相比，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应，具有结构简单、小型轻量、响应速度快，噪声低、低速大转矩、控制特点好、定位精度高；不受磁场干扰，运动准确等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点。

本发明为插装式，安装维护方便；采用侧向开启式，利用杠杆原理，大大降低了阀芯的开启力；阀芯利用阀体内部的曲面和油液压力自动回位，无回位弹簧，解决了弹簧易疲劳失效的问题。

侧向开启式高速压电开关阀阀口开度的定位精度高，分辨率可达纳米级。侧向开启式高速压电开关阀将会在一些精密仪器、医疗设备以及半导体制造技术中得到广泛应用。

由于具有侧向开启式高速压电开关阀耐污染能力强，响应速度快，可靠性高等特性，是航天航空动力系统、空间站、能力转化设备、水下作业系统等领域的液压系统中的关键部件，将在以上各类液压系统中广泛应用。

发明内容

本发明提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，采用压电陶瓷驱动，以解决现有电磁开关阀在受电磁干扰、低温、真空等环境中应用受限，电磁铁的响应频率不够高，噪声大等问题；采用侧向开启式，利用杠杆原理，大大降低了阀芯的开启力，以解决现有电磁开关阀开启力不足的问题；阀芯利用阀体内部的曲面和油液压力自动回位，无回位弹簧，以解决现有电磁开关阀弹簧易疲劳失效的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，包括阀套、阀座、阀体盖板和压电陶瓷，阀套的轴向方向设有一端开口的阶梯孔，阶梯孔的底部与阀套的侧面上开设的阀出口相连通；盖板与阶梯孔的开口端螺纹连接并将阀体和阀座顺次紧密压装在阶梯孔内，阀座的一面贴合与阶梯孔的台阶面上，阀体的内部设置有容纳阀芯的空间且两端开口，阀芯为圆形钢球，阀座的轴向中心设置有阀座中心孔，盖板的轴向中心设置有盖板中心孔形成阀入口，阀座中心孔和盖板中心孔的直径小于阀芯的直径，开关阀未动作时，阀芯被高压油液托起顶在阀座中心孔上；阀体的内部径向水平方向开设有压电陶瓷槽，压电陶瓷安装于压电陶瓷槽内且一端与压电陶瓷槽的槽底顶接，阀芯顶于阀座中心孔上时，压电陶瓷的伸出一端与阀芯水平方向的中间部位表面相切，电源线通过贯穿于阀套、阀座、阀体上的深孔与压电陶瓷的靠近压电陶瓷槽槽底的一端连接，压电陶瓷在激励电压的作用下伸长从而推动阀芯向一侧转动。

进一步地，阀套内部设有助力钢球，助力钢球嵌入阀体的内部空间并安装于压电陶瓷的一侧的上部。

进一步地，阀体上对应助力钢球设置有助力钢球限位槽，阀体的一侧安装有助力钢球限位槽内，助力钢球限位槽限制助力钢球沿圆周方向运动。