CN101328913B

CN101328913B - 一种新型智能压电型高速开关阀

Info

Publication number: CN101328913B
Application number: CN2007101176966A
Authority: CN
Inventors: 焦宗夏; 张睿; 曹锋; 郑俊麟
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: CN101328913A

Abstract

本发明属于液压控制技术，涉及对传统开关阀的改进。它包括一个带有滑阀阀芯、阀套和压电陶瓷驱动器的开关阀，其特征在于，由两个压电陶瓷驱动器分别直接驱动阀芯和阀套运动，使得阀的开口大小为阀芯和阀套的位移之和。本发明压电陶瓷直接驱动的阀芯阀套双动开关阀，与压电陶瓷直接驱动阀芯或阀套单独运动的开关阀相比，其输出流量大，而其动态响应性能基本不变。

Description

一种新型智能压电型高速开关阀

技术领域

本发明属于液压控制技术，涉及对压电陶瓷直接驱动开关阀的改进。

背景技术

液压控制技术是控制领域中的一个重要组成部分，由于其具有高响应、高精度、高能量密度和大功率等优点，已经广泛应用在机械制造、交通运输、航空、航海、军事等部门。随着电力电子技术的不断发展，人们提出将脉宽调制和脉码调制技术引入到液压控制当中，以达到或接近比例控制的效果，因而出现了高速开关阀。高速开关阀是一种数字式电液转换控制元件，采用脉冲流量控制方式，直接根据一系列脉冲电信号进行开关动作，响应速度极高。与伺服阀、比例阀相比，高速开关阀具有结构简单，价格低廉，阀口对污染不敏感等特点，并且能将开关信号直接转换成流体脉冲信号，使计算机控制技术无需D/A转换接口便可实现与液压技术的有机结合。近二十多年来对高速开关阀的理论与应用研究越来越得到人们的重视，并首先在少数工业发达国家得到了优先发展，国内不少厂家和科研院所也已经研制出不同形式的高速开关阀。但到目前为止，大部分还处于研究试验阶段，还未达到大规模推广应用的程度，因而研制一种新型的高速开关阀势在必行。

发明内容

本发明的目的是：提供一种输出流量大、响应速度快的压电陶瓷直接驱动的高速开关阀。

本发明的技术方案是：一种新型智能压电型高速开关阀，包括一个由左端盖[4]、左挡块[8]、阀座[9]、右挡块[13]和右端盖[17]组成的壳体，阀座[9]上有贯通的阀腔，阀腔内有阀套[11]、阀套连杆[10]和阀芯[12]，左挡块[8]封盖阀腔的左端面，在左挡块[8]与阀腔的左端面之间有密封圈[21]，在左挡块[8]上有与阀腔轴线同轴的孔，阀套连杆[10]从左挡块[8]上的孔伸出，在左挡块[8]与阀套连杆[10]之间有密封圈[22]，左端盖[4]封盖左挡块[8]的左端面，右挡块[13]封盖阀腔的右端面，在右挡块[13]与阀腔的右端面之间有密封圈[23]，在右挡块[13]上有与阀腔轴线同轴的孔，阀芯[12]从右挡块[13]上的孔伸出，在右挡块[13]与阀芯[12]之间有密封圈[24]，右端盖[17]封盖右挡块[13]的右端面，在阀座[9]上有与阀腔连通的阀孔，其特征在于，

(1)阀座[9]左侧有一个左端盖[4]和一个左挡块[8]，其间安装着左压电陶瓷[5]，左压电陶瓷[5]连接着阀套连杆[10]，阀套连杆[10]连接着阀套[11]，阀座[9]右侧有与左侧相同结构的右端盖[17]和右挡块[13]，其间安装着右压电陶瓷[16]，右压电陶瓷[16]连接着阀芯[12]，阀芯[12]、阀套连杆[10]、阀套[11]、左压电陶瓷[5]和右压电陶瓷[16]保持同轴；

(2)在左压电陶瓷[5]左侧有两个内螺纹孔，左端盖[4]左侧有两个通孔和一个内螺纹孔，螺栓[1]拧在左端盖[4]上，另两个通孔分别与左压电陶瓷[5]上的两个内螺纹孔同轴，螺栓[2]和螺栓[3]穿过通孔拧在左压电陶瓷[5]上，在右压电陶瓷[16]右侧有两个内螺纹孔，右端盖[17]右侧有两个通孔和一个内螺纹孔，螺栓[19]拧在右端盖[17]上，另两个通孔分别与右压电陶瓷[16]上的两个内螺纹孔同轴，螺栓[18]和螺栓[20]穿过通孔拧在右压电陶瓷[16]上；

(3)在左压电陶瓷[5]上安有碟形弹簧[7]顶住左预紧装置[6]，在右压电陶瓷[16]上安有碟形弹簧[15]顶住右预紧装置[14]。

本发明的优点是：和压电陶瓷直接驱动的只有阀芯或阀套单独运动的开关阀相比，该阀输出流量大，而动态响应性能基本不变。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。在图1中，1、2、3是螺栓，4是左端盖，5是左压电陶瓷，6是左预紧装置，7是碟形弹簧，8是左挡块，9是阀座，10是阀套连杆，11是阀套，12是阀芯，13是右挡块，14是右预紧装置，15是碟形弹簧，16是右压电陶瓷，17是右端盖，18、19、20是螺栓，21、22、23、24是密封圈。

图2是利用本发明组成的液压系统的原理图以及该系统输入信号与输出流量关系图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种新型智能压电型高速开关阀，包括一个由左端盖[4]、左挡块[8]、阀座[9]、右挡块[13]和右端盖[17]组成的壳体，阀座[9]上有贯通的阀腔，阀腔内有阀套[11]、阀套连杆[10]和阀芯[12]，左挡块[8]封盖阀腔的左端面，在左挡块[8]与阀腔的左端面之间有密封圈[21]，在左挡块[8]上有与阀腔轴线同轴的孔，阀套连杆[10]从左挡块[8]上的孔伸出，在左挡块[8]与阀套连杆[10]之间有密封圈[22]，左端盖[4]封盖左挡块[8]的左端面，右挡块[13]封盖阀腔的右端面，在右挡块[13]与阀腔的右端面之间有密封圈[23]，在右挡块[13]上有与阀腔轴线同轴的孔，阀芯[12]从右挡块[13]上的孔伸出，在右挡块[13]与阀芯[12]之间有密封圈[24]，右端盖[17]封盖右挡块[13]的右端面，在阀座[9]上有与阀腔连通的阀孔，其特征在于，

(1)阀座[9]左侧有一个左端盖[4]和一个左挡块[8]，其间安装着左压电陶瓷[5]，左压电陶瓷[5]连接着阀套连杆[10]，阀套连杆[10]连接着阀套[11]，安装过程中左压电陶瓷[5]放入左端盖[4]，再用左挡块[8]封闭左端盖[4]右侧，再将阀套连杆[10]旋入左压电陶瓷[5]，最后将阀套[11]安装在阀套连杆[10]上并伸入到阀腔中，封闭左挡块[8]右端与阀座[9]左端，阀座[9]右侧有与左侧相同结构的右端盖[17]和右挡块[13]，其间安装着右压电陶瓷[16]，右压电陶瓷[16]连接着阀芯[12]，安装方法同上，阀芯[12]、阀套连杆[10]、阀套[11]、左压电陶瓷[5]和右压电陶瓷[16]要保持同轴；

(2)在左压电陶瓷[5]左侧有两个内螺纹孔，左端盖[4]左侧有两个通孔和一个内螺纹孔，螺栓[1]拧在左端盖[4]上，另两个通孔分别与左压电陶瓷[5]上的两个内螺纹孔同轴，螺栓[2]和螺栓[3]穿过通孔拧在左压电陶瓷[5]上，螺栓[2]和螺栓[3]为左压电陶瓷[5]提供拉力，螺栓[1]为左压电陶瓷[5]提供压力，从而使左压电陶瓷[5]与左端盖[4]的相对位置可调，三个螺栓协同工作可使左压电陶瓷[5]位置固定，在右压电陶瓷[16]右侧有两个内螺纹孔，右端盖[17]右侧有两个通孔和一个内螺纹孔，螺栓[19]拧在右端盖[17]上，另两个通孔分别与右压电陶瓷[16]上的两个内螺纹孔同轴，螺栓[18]和螺栓[20]穿过通孔拧在右压电陶瓷[16]上，三螺栓工作原理同上；

(3)在左压电陶瓷[5]上安有碟形弹簧[7]顶住左预紧装置[6]，在安装过程中，将碟形弹簧[7]放入左压电陶瓷[5]的凹槽中，旋入左预紧装置[6]，通过调节旋入深度调节碟形弹簧[7]的预压缩量，从而为压电陶瓷提供回复力，在右压电陶瓷[16]上安有碟形弹簧[15]顶住右预紧装置[14]，安装方法同上。

本发明的工作原理是：在开关阀开始工作之前，通过调节左、右端的螺栓可以调节开关阀的零位。在开关阀工作过程中，当两个压电陶瓷均处于断电状态时，阀芯[12]和阀套[11]均处于零位，此时开关阀的工作油口与回油口相通，当两个压电陶瓷同时接通+200V电压时，分别带动阀芯[12]和阀套[11]向相反的方向运动，在关闭回油口的同时打开进油口，使工作油口与进油口相通，从而实现开关状态的切换。

本发明开关阀，由于采用了阀芯[12]和阀套[11]双动的结构，克服了传统开关阀开口过小的问题，因而增大了阀的流量，同时又不对阀的动态响应性能产生过大影响。在一定程度上解决了阀的流量与其动态响应性能之间的矛盾。

Claims

1.一种智能压电型高速开关阀，包括一个由左端盖(4)、左挡块(8)、阀座(9)、右挡块(13)和右端盖(17)组成的壳体，阀座(9)上有贯通的阀腔，阀腔内有阀套(11)、阀套连杆(10)和阀芯(12)，左挡块(8)封盖阀腔的左端面，在左挡块(8)与阀腔的左端面之间有密封圈(21)，在左挡块(8)上有与阀腔同轴线的孔，阀套连杆(10)从左挡块(8)上的所述孔伸出，在左挡块(8)与阀套连杆(10)之间有密封圈(22)，左端盖(4)封盖左挡块(8)的左端面，右挡块(13)封盖阀腔的右端面，在右挡块(13)与阀腔的右端面之间有密封圈(23)，在右挡块(13)上有与阀腔同轴线的孔，阀芯(12)从右挡块(13)上的所述孔伸出，在右挡块(13)与阀芯(12)之间有密封圈(24)，右端盖(17)封盖右挡块(13)的右端面，在阀座(9)上有与阀腔连通的阀孔，其特征在于，

①阀座(9)左侧有一个所述左端盖(4)和一个所述左挡块(8)，所述左端盖(4)和所述左挡块(8)之间安装着左压电陶瓷(5)，左压电陶瓷(5)连接着阀套连杆(10)，阀套连杆(10)连接着阀套(11)，阀座(9)右侧有一个所述右端盖(17)和一个所述右挡块(13)，所述右端盖(17)与所述左端盖(4)结构相同，所述右挡块(13)与所述左挡块(8)结构相同，所述右端盖(17)和所述右挡块(13)之间安装着右压电陶瓷(16)，右压电陶瓷(16)连接着阀芯(12)，阀芯(12)、阀套连杆(10)、阀套(11)、左压电陶瓷(5)和右压电陶瓷(16)保持同轴线；

②在左压电陶瓷(5)左侧有两个内螺纹孔，左端盖(4)左侧有两个通孔和一个内螺纹孔，左端盖(4)左侧有左中螺栓(1)、左上螺栓(2)和左下螺栓(3)，所述左中螺栓(1)拧在左端盖(4)上的所述内螺纹孔上，左端盖(4)上的所述两个通孔分别与左压电陶瓷(5)上的所述两个内螺纹孔同轴线，所述左上螺栓(2)和所述左下螺栓(3)分别穿过左端盖(4)上的所述两个通孔拧在左压电陶瓷(5)上的所述两个内螺纹孔上，在右压电陶瓷(16)右侧有两个内螺纹孔，右端盖(17)右侧有两个通孔和一个内螺纹孔，右端盖(17)右侧有右上螺栓(18)、右中螺栓(19)和右下螺栓(20)，所述右中螺栓(19)拧在右端盖(17)上的所述内螺纹孔上，右端盖(17)上的所述两个通孔分别与右压电陶瓷(16)上的所述两个内螺纹孔同轴线，所述右上螺栓(18)和所述右下螺栓(20)分别穿过右端盖(17)上的所述两个通孔拧在右压电陶瓷(16)上的所述两个内螺纹孔上；

③在左压电陶瓷(5)上安有碟形弹簧(7)顶住左预紧装置(6)，在右压电陶瓷(16)上安有碟形弹簧(15)顶住右预紧装置(14)。