CN111486086A - 一种适合长时间工作的轻质压电液压泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合长时间工作的轻质压电液压泵，其包括泵体，泵体内设置有连接槽，连接槽下部与腔体相接，泵体通过连接槽与固定件相接，固定件上设置有进油管路和出油管路；腔体内设置有陶瓷管，陶瓷管的下端与电极连接；陶瓷管上端与驱动块相接，驱动块的上端与固定件抵接，驱动块上端面与固定件下端面间设置有工作腔，驱动块上开设有与陶瓷管贯通连接的分离孔，驱动块邻近固定件的一侧和固定件内偏离驱动块的侧面上分别安装有单向阀片。本发明能够解决现有技术中无阀驱动器难以长时间工作的问题，结构紧凑，重量轻，输出性能大，能量密度高。

Description

一种适合长时间工作的轻质压电液压泵

技术领域

本发明涉及压电液压技术领域，具体涉及一种适合长时间工作的轻质压电液压泵。

背景技术

压电智能材料的快速发展对设计和研发具有优异性能的小型压电泵提供了新途径。基于压电陶瓷所设计的驱动器，其原理是将流体充满设计好的泵腔，通电使得流体循环流动产生压力和流量输出，并最终将其转化为一定的驱动力，实现驱动效果。由于其具有体积小、能量大以及可靠性高等特点，在航空航天、机械建筑、精准医疗等领域具有广阔的应用前景。

驱动器根据其结构是否有阀，可将其分为两类：有阀驱动器和无阀驱动器。无阀驱动器和同尺度的有阀驱动器相比，在高压高粘度介质工况下的表现更好，但存在流量低、背压小、效率低、难以长时间工作和反向止流性能差等缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中无阀驱动器难以长时间工作的问题的适合长时间工作的轻质压电液压泵。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种适合长时间工作的轻质压电液压泵，其包括泵体，泵体内设置有连接槽，连接槽下部与腔体相接，泵体通过连接槽与固定件相接，固定件上设置有进油管路和出油管路；腔体内设置有陶瓷管，陶瓷管的下端与电极连接；陶瓷管上端与驱动块相接，驱动块的上端与固定件抵接，驱动块上端面与固定件下端面间设置有工作腔，驱动块上开设有与陶瓷管贯通连接的分离孔，驱动块邻近固定件的一侧和固定件内偏离驱动块的侧面上分别安装有单向阀片，单向阀片为变厚度阀片，单向阀片的中部厚度大于边缘，单向阀片邻近驱动块的侧面均为平面；

腔体下部与下盖固定连接，下盖上开设有与进油管路贯通连接的侧孔，所述电极贯穿下盖并与陶瓷管电连接；固定件包括上盖，所述上盖上开设有与进油管路配合的进油孔和与出油管路配合的出油孔。

本发明提供的上述适合长时间工作的轻质压电液压泵的主要有益效果在于：

本发明通过进油管路、侧孔、陶瓷管、出油道和出油管路共同配合作为液压循环系统，通过电极、陶瓷管、驱动块和单向阀片共同配合作为压电陶瓷驱动系统，通过将液压循环系统和压电陶瓷驱动系统集合在整体密封的腔体结构内，共同实现高频驱动。

通过电极的压电效应使陶瓷管形变，带动驱动块挤压工作腔时，驱动块上的单向阀片关闭，固定件上的单向阀片张开，使工作腔中的流体在压力作用下从出油管路排出；驱动块扩张工作腔时，驱动块上的单向阀片张开，固定件上的单向阀片关闭，在压差作用下，使进油管路中的流体沿侧孔、陶瓷管和出油道进入工作腔，实现进油作业；通过驱动块的反复挤压和扩张运动，从而实现液压泵的高频驱动工作。

通过将单向阀片的工作位置与流体的循环轨迹重合，能有效保证压电陶瓷驱动系统的散热效果，从而有效实现长时间的工作能力，使整个压电泵的工作更加安全和高效；由于驱动块与固定件抵接，使其挤压和扩张的幅度有限，形变需要的时间短，从而实现高频高效率的工作，通过单向阀片和陶瓷管、出油管路的配合，利用液压传动远离实现大驱动力工作的能力。同时还具有结构紧凑，重量轻，输出性能大，能量密度高等优点。

附图说明

图1是本方案的结构示意图。

图2是液压泵的外观示意图。

图3是单向阀片的仰视图。

其中，1、泵体，11、连接槽，12、腔体，2、固定件，21、进油管路，22、出油管路，23、上盖，24、进油孔，25、出油孔，26、环槽，3、减阻块，31、上过油孔，32、出油腔，4、承接块，41、排油孔，42、中过油孔，43、密封圈，5、连接套，51、下过油孔，52、工作腔，6、驱动块，61、分离孔，7、陶瓷管，71、输油道，8、下盖，81、抵接环，82、侧孔，83、电极，84、导线，9、单向阀片，91、上阀片，92、下阀片，93、弹性片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，其为适合长时间工作的轻质压电液压泵的结构示意图。

本发明的适合长时间工作的轻质压电液压泵包括泵体1，泵体1内设置有连接槽11，连接槽11下部与腔体12相接，泵体1通过连接槽11与固定件2相接。固定件2上设置有进油管路21和出油管路22；腔体12内设置有陶瓷管7，陶瓷管7的下端与电极83连接；陶瓷管7上端与驱动块6相接，驱动块6的上端与固定件2抵接，驱动块6上端面与固定件2下端面间设置有工作腔52，驱动块6上开设有与陶瓷管7贯通连接的分离孔61，流体从陶瓷管7沿分离孔61进入工作腔52中，驱动块6邻近固定件2的一侧和固定件2内偏离驱动块6的侧面上分别安装有单向阀片9。

优选的，陶瓷管7为压电陶瓷材料，以便实现通电时利用压电效应进行形变，以挤压驱动块6，从而驱动液压泵工作。

腔体12下部与下盖8固定连接，下盖8上开设有与进油管路21贯通连接的侧孔82，电极83贯穿下盖8并与陶瓷管7电连接。固定件2包括上盖23，上盖23上开设有与进油管路22配合的进油孔24和与出油管路22配合的出油孔25。

具体的，进油管路21包括驱动块2与腔体12、陶瓷管7与腔体12之间的进油道61，所述侧孔82设置于进油道61末端。其中，驱动块2和陶瓷管7的外径相同，从而使驱动块2、陶瓷管7与腔体12之间的环形空隙共同构成进油道61，以保证流体沿进油道61流向侧孔82，对受电极83作用的陶瓷管7进行冷却。

固定件2包括从上到下依次相互抵接的上盖23、减阻块3、承接块4和连接套5，连接套5的下端外侧与连接槽11抵接，连接套5的下端内侧与驱动块6下侧面相抵接。连接套5内侧承接块4与驱动块6之间的空间即为工作腔52。通过陶瓷管7带动驱动块6挤压或扩张工作腔52，实现液压泵的循环工作。

单向阀片9包括设置于承接块4上表面的上阀片91和设置于驱动块6上表面的下阀片92。减阻块3邻近上阀片91的一侧开设有出油腔32。通过设置出油腔32，以便提供上阀片91的活动空间。

承接块4上开设有与上阀片91相对的排油孔41，分离孔61的一端为与陶瓷管7内侧连接的单孔，另一端为与工作腔52连接的多个相对于驱动块6上表面均匀分布的小孔，出油管路22包括贯通连接的出油孔25、出油腔32、排油孔41、连接套5、分离孔61和陶瓷管7。

减阻块3的边缘上贯穿设置有若干个上过油孔31，承接块4上设置有与上过油孔31相对应的中过油孔42，连接套5上设置有与中过油孔42相对应的下过油孔51，所述进油管路21包括贯通连接的进油孔24、上过油孔31、中过油孔42、下过油孔51和输油道71。

优选的，减阻块3上端与上盖23相接面、承接块4上端与减阻块3相接面、连接套5上端与承接块4相接面分别设置有密封圈43，保证进油管路21的密封性。

上盖23下部邻近减阻块3位置处开设有环槽26，环槽26与各上过油孔31贯通连接，环槽26与进油孔24贯通连接。通过设置环槽26，将进油孔24中进入的流体分散注入到各上过油孔31中，从而实现流体在进油管路21中的流通。

下盖8上部设置有与陶瓷管7配合的抵接环81，侧孔82开设于抵接环81侧面上，所述电极83贯穿抵接环81并与陶瓷管7电连接。电极83末端与外部导线84连接，通过电极83对陶瓷管7通电，利用压电效应使陶瓷管7通电发生形变，从而挤压驱动块6，通过压力传递从而挤压工作腔52，当通电完毕后，利用逆压电效应使陶瓷管7回复原状，使驱动块6恢复原状，从而扩张被挤压的工作腔52。

单向阀片9呈雪花状结构，单向阀片9的中部固定，单向阀片91的中部与若干弹性片93相接，弹性片93为形状与排油孔41和分离孔61相配合的片状结构。由于单向阀片9的一侧与驱动块6和承接块4抵接，无法向抵接面所在方向形变和移动，只能在排油孔41和分离孔61中通过的流体作用下，向偏离抵接面的一侧形变移动，从而实现单向导通。

优选的，弹性片93呈圆形，以配合排油孔41和分离孔61的形状。

优选的，单向阀片9为变厚度阀片，单向阀片9的中部厚度大于弹性片93厚度，单向阀片9邻近抵接面一侧为平面，以提高其使用寿命。

下面是本方案提供的轻质压电液压泵的工作原理说明：

S1、在出油过程中，通过导线84和电极83对陶瓷管7施加高频正弦正向电压，由于压电陶瓷材料的逆压电效应，陶瓷管7产生变形，变形通过驱动块6传递到工作腔52中，挤压工作腔52内的流体，腔里流体的压力升高，使下阀片92关闭，由于无法向陶瓷管7方向变形，流体无法流入分离孔61，从而实现单向导通作用；此时流体经过工作腔72和排油孔41后，到上阀片91所在位置处，上阀片91打开，流体通过出油腔32，最后从出油孔25流出。

S2、当施加高频正弦正向电压幅值开始减小，陶瓷管7的变形开始恢复，驱动块6回退造成工作腔52中的压强变小，上阀片91关闭，液体从进油孔24通过环槽26依次流过上过油孔31、中过油孔42和下过油孔51，再通过输油道71、侧孔82、陶瓷管7、分离孔61和下阀片92，流至工作腔52中，完成入油操作。

S3、根据设定频率重复步骤S1和S2，从而实现液压泵的持续工作。

通过流体的持续入油和出油，实现液压循环系统的持续工作，同时能够对电极93、陶瓷管7、驱动块6和单向阀片9进行实施冷却，以保证其持续工作能力。

上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，包括泵体，泵体内设置有连接槽，连接槽下部与腔体相接，泵体通过连接槽与固定件相接，固定件上设置有进油管路和出油管路；腔体内设置有陶瓷管，陶瓷管的下端与电极连接；陶瓷管上端与驱动块相接，驱动块的上端与固定件抵接，驱动块上端面与固定件下端面间设置有工作腔，驱动块上开设有与陶瓷管贯通连接的分离孔，驱动块邻近固定件的一侧和固定件内偏离驱动块的侧面上分别安装有单向阀片，单向阀片为变厚度阀片，单向阀片的中部厚度大于边缘，单向阀片邻近驱动块的侧面均为平面；

腔体下部与下盖固定连接，下盖上开设有与进油管路贯通连接的侧孔，所述电极贯穿下盖并与陶瓷管电连接；固定件包括上盖，所述上盖上开设有与进油管路配合的进油孔和与出油管路配合的出油孔。

2.根据权利要求1所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述进油管路包括驱动块与腔体、陶瓷管与腔体之间的进油道，所述侧孔设置于进油道末端。

3.根据权利要求2所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述固定件包括连接套，连接套的下端外侧与连接槽抵接，连接套的下端内侧与驱动块下侧面相抵接。

4.根据权利要求3所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述固定件包括承接块，所述承接块的下端与连接套相抵接；所述单向阀片包括设置于承接块上表面的上阀片和设置于驱动块上表面的下阀片。

5.根据权利要求4所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述固定件包括减阻块，减阻块的上端面与上盖抵接，减阻块邻近上阀片的一侧开设有出油腔。

6.根据权利要求5所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述承接块上开设有与上阀片相对的排油孔，出油管路包括贯通连接的出油孔、出油腔、排油孔、连接套、分离孔和陶瓷管。

7.根据权利要求5所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述减阻块的边缘上贯穿设置有若干个上过油孔，承接块上设置有与上过油孔相对应的中过油孔，连接套上设置有与中过油孔相对应的下过油孔，所述进油管路包括贯通连接的进油孔、上过油孔、中过油孔、下过油孔和输油道。

8.根据权利要求7所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述上盖下部邻近减阻块位置处开设有环槽，所述环槽与各上过油孔贯通连接，环槽与进油孔贯通连接。

9.根据权利要求1所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述下盖上部设置有与陶瓷管配合的抵接环，所述侧孔开设于抵接环侧面上，所述电极贯穿抵接环并与陶瓷管电连接。

10.根据权利要求7所述的适合长时间工作的轻质压电液压泵，其特征在于，所述单向阀片呈雪花状结构，单向阀片的中部固定，单向阀片的中部与若干弹性片相接，所述弹性片为形状与排油孔和分离孔相配合的片状结构。

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