CN108843639B - 一种压电陶瓷式射流管阀阀组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电陶瓷式射流管阀阀组，属于喷流管阀技术领域。它包括主阀、先导阀体和压电陶瓷先导阀，所述主阀和压电陶瓷先导阀均设置在盛满液压油的先导阀体内。本发明通过将主阀和压电陶瓷先导阀设置在盛满液压油的先导阀体内，射流管阀浸在油中，射流是淹没射流，避免空气进入，同时也可增加射流管阀本身的阻尼作用，减小射流管阀受到的射流力，降低高频干扰振动，避免主阀阀芯振动。通过设置压电陶瓷叠堆通电产生形变，来调节主阀左右两侧先导油腔液压差，压电陶瓷灵敏性高，响应迅速，输出位移较小，位移与电压保持近似的线性关系，较好地改善射流管阀的特性，实现控制过程的平稳、高效，实现高精度的液压伺服控制。

Description

一种压电陶瓷式射流管阀阀组
技术领域
本发明属于喷流管阀技术领域，具体涉及一种压电陶瓷式射流管阀阀组。
背景技术
压电晶体材料主要表现为压电效应，主要反映晶体弹性性能和介电性能间的耦合关系，当压电晶体在外力作用下发生形变时，晶体内产生电极化的现象称为正压电效应，当将压电晶体置于电场中时，晶体会发生变形，变形大小与电场强度成正比，这种现象称为逆压电效应，压电陶瓷是目前广泛使用的压电晶体材料，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷具有自发极化的性质,而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时,压电陶瓷会有变形，压电陶瓷具有响应频率快，输出力大，由电压直接驱动，位移与电压保持近似的线形关系，功耗低，体积小，结构紧凑等优点。
现有压电驱动器虽然具有很好的性能，但是如果采用单层压电晶体，要想得到10μm左右的输出位移，需施加1kV以上的电压，若多层压电晶体采用机械上串联、电路上并联的方式，烧结在一起制成压电叠堆，则既可增加输出位移，又可降低其工作电压到100V以下。
目前，现有的射流管阀由射流管和接收器组成，射流管可以移动，压力油引入射流管，从喷嘴射出的射流冲到接收器的两个接收油口，两个接收油口分别与液压先导控制油路相连接，连接主阀的左右两个先导油腔，液压能通过射流管的喷嘴转换为液流的动能，液流被接收口接收后，又将其动能转化为压力能，当射流管的喷嘴处于两个接收口的中间位置时，两个接收口所接收的射流动能相同，此时主阀的阀芯不移动，当射流管偏离中间位置时，两个接收口所接受的射流动能不再相等，其中一个增加而另一个减少，由此产生的压差将推动主阀的阀芯移动。
但目前，现有的射流管阀的控制精度较差，不便于使用，而且射流管受射流力的作用，容易产生高频干扰振动，导致主阀阀芯振动，阀芯位移不稳定，从而导致主阀流量特性不稳定、线性度差、滞环大等缺点。
发明内容
本发明为了解决市面上现有的射流管阀的控制精度较差，不便于使用，而且射流管受射流力的作用，容易产生高频干扰振动，导致主阀阀芯振动，阀芯位移不稳定，从而导致主阀流量特性不稳定、线性度差、滞环大等缺点的问题。而提供一种压电陶瓷式射流管阀阀组。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种压电陶瓷式射流管阀阀组，它包括主阀、先导阀体和压电陶瓷先导阀，所述主阀和压电陶瓷先导阀均设置在盛满液压油的先导阀体内；
所述压电陶瓷先导阀包括压电陶瓷形变组件、连接器、杠杆、连杆和射流管阀；所述杠杆横向设置在先导阀体内且杠杆的右端铰接在先导阀体的内侧壁上，压电陶瓷形变组件设置在杠杆的下方，且所述压电陶瓷形变组件顶端的位移输出端通过螺栓与连接器的底端连接，连接器的顶端与杠杆的底壁铰接，杠杆的左端铰接有沿竖直方向设置的连杆；
射流管阀设置在连杆的下方，所述射流管阀包括射流阀体以及设置在射流阀体右端的滑动块，在射流阀体的上半部分内开设有第一输出油口，在射流阀体的下半部分内开设有第二输出油口，且第一输出油口的右端、第二输出油口的右端均向射流管阀的右端中央部倾斜靠近，在滑动块内横向开设有输入油口；所述连杆的底端与滑动块固接，滑动块内输入油口的右端与设置在先导阀体内的先导油路连通；在压电陶瓷形变组件不发生形变时，滑动块内输入油口的左端处于射流管阀右端上第一输出油口与第二输出油口之间的中央位置；所述第一输出油口通过管路与主阀左端的先导油腔连通，所述第二输出油口通过管路与主阀右端的先导油腔连通。
优选的，所述压电陶瓷形变组件包括菱形支架和压电陶瓷叠堆，所述菱形支架的两个对角水平放置，且压电陶瓷叠堆安放在所述菱形支架上的水平放置的两个对角上，菱形支架的另外两个对角竖直放置，位于菱形支架顶端的对角与位移输出端相连。
优选的，所述主阀为三位四通液压换向阀。
本发明的有益效果是：
本发明通过将主阀和压电陶瓷先导阀设置在盛满液压油的先导阀体内，射流管阀浸在油中，射流是淹没射流，避免空气进入，同时也可增加射流管阀本身的阻尼作用，减小射流管阀受到的射流力，降低高频干扰振动，避免主阀阀芯振动。通过设置压电陶瓷叠堆通电产生形变，来调节主阀左右两侧先导油腔液压差，压电陶瓷灵敏性高，响应迅速，输出位移较小，位移与电压保持近似的线性关系，较好地改善射流管阀的特性，实现控制过程的平稳、高效，实现高精度的液压伺服控制，并且具有抗污染能力强、体积小、控制灵活、可靠性强、以及价格低廉等优点，适合于冶金、煤炭、工程机械等恶劣工作条件下使用，满足实际使用需要。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是本发明的工作时的原理结构示意图。
具体实施方式
这里需要说明的是，所述方位词左、右、上、下等均是以图1所示的视图为基准定义的，应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请所请求的保护范围。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图2所示，一种压电陶瓷式射流管阀阀组，它包括主阀6、先导阀体7和压电陶瓷先导阀10，所述主阀6和压电陶瓷先导阀10均设置在盛满液压油的先导阀体7内；
所述压电陶瓷先导阀10包括压电陶瓷形变组件1、连接器2、杠杆3、连杆4和射流管阀5；所述杠杆3横向设置在先导阀体7内且杠杆3的右端铰接在先导阀体7的内侧壁上，压电陶瓷形变组件1设置在杠杆3的下方，且所述压电陶瓷形变组件1顶端的位移输出端101通过螺栓与连接器2的底端连接，连接器2的顶端与杠杆3的底壁铰接，杠杆3的左端铰接有沿竖直方向设置的连杆4；
射流管阀5设置在连杆4的下方，所述射流管阀5包括射流阀体502以及设置在射流阀体502右端的滑动块505，在射流阀体502的上半部分内开设有第一输出油口501，在射流阀体502的下半部分内开设有第二输出油口503，且第一输出油口501的右端、第二输出油口503的右端均向射流管阀5的右端中央部倾斜靠近，在滑动块505内横向开设有输入油口504；所述连杆4的底端与滑动块505固接，滑动块505内输入油口504的右端与设置在先导阀体7内的先导油路12连通；在压电陶瓷形变组件1不发生形变时，滑动块505内输入油口504的左端处于射流管阀5右端上第一输出油口501与第二输出油口503之间的中央位置；所述第一输出油口501通过管路与主阀6左端的先导油腔连通，所述第二输出油口503通过管路与主阀6右端的先导油腔连通。
本发明为了保护一种利用压电陶瓷形变来调节射流管阀5的射流情况，进而调节主阀6左右两端先导油腔的液压差，来移动主阀6阀芯移动进行换向，故上述方案中主阀6为左右两端开设有先导油腔并利用左右两端先导油腔的液压油差来推动主阀6内阀芯移动来进行换向的液压换向阀即可，主阀6具体为几位几通型号的换向阀，本领域的技术人员在实际使用时可根据情况进行自主选择，其具体结构为本领域的公知常识，且不是本发明要保护的内容，故针对主阀6的具体内部结构在此不做详细描述。
本发明新型压电陶瓷式射流管阀阀组，如图2所示，主阀6以三位四通液压换向阀为例，在工作前，将主阀6进油口P通过液压泵8与油箱9连通，主阀6回油口T与油箱9连通，主阀6的工作油口A/B分别与执行件液压缸11的大小油腔连通。先导阀体7内的先导油路12可以与液压泵8连通，也可针对先导油路12配备单独的低压油泵。在进行控制时，对压电陶瓷先导阀10中的压电陶瓷形变组件1通电，使得压电陶瓷形变组件1产生形变，在形变的过程中通过连接器2带动杠杆3以杠杆3的右端为支点进行转动，进而杠杆3左端通过连杆4拉动滑动块505进行相应的上下移动，改变滑动块505内输入油口504左端处于第一输出油口501与第二输出油口503之间的位置，使得第一输出油口501与第二输出油口503接受经由先导油路12、输入油口504传来的射流动能不再相等，进而改变主阀6左右两端先导油腔的液压差驱使阀芯移动，根据电压的不同，将先导油路进行切换，从而控制主阀6的阀芯移动，完成主阀6的阀芯换位，实现液压泵8到液压缸11的油路切换。
在上述技术方案基础上，所述压电陶瓷形变组件1包括菱形支架102和压电陶瓷叠堆103，所述菱形支架102的两个对角水平放置，且压电陶瓷叠堆103安放在所述菱形支架102上的水平放置的两个对角上，菱形支架102的另外两个对角竖直放置，位于菱形支架102顶端的对角与位移输出端101相连。如此设置，菱形支架102可为四个支杆首尾依次铰接在一起的框架，当给压电陶瓷叠堆103通入不同的电压，压电陶瓷叠堆103将产生不同形变，压电陶瓷叠堆块103与菱形支架102的水平两对角端相连，菱形支架102顶端处的对角端与位移输出端101相连，从而将压电陶瓷叠堆103的形变通过菱形支架102转化为位移输出端101的位移，并进行输出，满足实际使用需要。
在上述技术方案基础上，所述主阀6为三位四通液压换向阀。如此设置，满足实际使用需要。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种压电陶瓷式射流管阀阀组，其特征在于：它包括主阀、先导阀体和压电陶瓷先导阀，所述主阀和压电陶瓷先导阀均设置在盛满液压油的先导阀体内；
所述压电陶瓷先导阀包括压电陶瓷形变组件、连接器、杠杆、连杆和射流管阀；所述杠杆横向设置在先导阀体内且杠杆的右端铰接在先导阀体的内侧壁上，压电陶瓷形变组件设置在杠杆的下方，且所述压电陶瓷形变组件顶端的位移输出端通过螺栓与连接器的底端连接，连接器的顶端与杠杆的底壁铰接，杠杆的左端铰接有沿竖直方向设置的连杆；
射流管阀设置在连杆的下方，所述射流管阀包括射流阀体以及设置在射流阀体右端的滑动块，在射流阀体的上半部分内开设有第一输出油口，在射流阀体的下半部分内开设有第二输出油口，且第一输出油口的右端、第二输出油口的右端均向射流管阀的右端中央部倾斜靠近，在滑动块内横向开设有输入油口；所述连杆的底端与滑动块固接，滑动块内输入油口的右端与设置在先导阀体内的先导油路连通；在压电陶瓷形变组件不发生形变时，滑动块内输入油口的左端处于射流管阀右端上第一输出油口与第二输出油口之间的中央位置；所述第一输出油口通过管路与主阀左端的先导油腔连通，所述第二输出油口通过管路与主阀右端的先导油腔连通；
所述压电陶瓷形变组件包括菱形支架和压电陶瓷叠堆，所述菱形支架的两个对角水平放置，且压电陶瓷叠堆安放在所述菱形支架上的水平放置的两个对角上，菱形支架的另外两个对角竖直放置，位于菱形支架顶端的对角与位移输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷式射流管阀阀组，其特征在于：所述主阀为三位四通液压换向阀。
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