CN111550390A - 一种压电液压泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压电液压泵，涉及液压泵技术领域，其包括通过弹性驱动隔片密封隔开的液压循环系统和驱动系统，液压循环系统与驱动系统可拆卸连接，驱动系统包括驱动外壳和密封设置于驱动外壳内的压电陶瓷，压电陶瓷固定连接于弹性驱动隔片上。液压循环系统包括液压外壳和设置于液压外壳中的液腔、进液孔、出液孔和单向液压阀，液腔与进液孔通过设置在单向液压阀中的进液通道连通，液腔与出液孔通过设置在单向液压阀中的出液通道连通，在进液通道和出液通道上均设置有环形单向导通装置，弹性驱动隔片通入液腔中。解决了现有技术中的液压泵体积大、重量重无法适应于航天航空等要求轻质、高效的应用环境的问题。

Description

一种压电液压泵

技术领域

本发明涉及液压泵技术领域，特别是涉及一种压电液压泵。

背景技术

液压泵是液压系统的动力元件，是靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，送到执行元件的一种元件，现有技术中常用的液压泵按结构分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵和螺杆泵，其结构均较为复杂、重量大，不适合与航天航空等要求轻质、高效的领域。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种压电液压泵，解决了现有技术中的液压泵体积大、重量重无法适应于航天航空等要求轻质、高效的应用环境的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种压电液压泵，其包括通过弹性驱动隔片密封隔开的液压循环系统和驱动系统，液压循环系统与驱动系统可拆卸连接，驱动系统包括驱动外壳和密封设置于驱动外壳内的压电陶瓷，压电陶瓷固定连接于弹性驱动隔片上。

液压循环系统包括液压外壳和设置于液压外壳中的液腔、进液孔、出液孔和单向液压阀，液腔与进液孔通过设置在单向液压阀中的进液通道连通，液腔与出液孔通过设置在单向液压阀中的出液通道连通，在进液通道和出液通道上均设置有环形单向导通装置，弹性驱动隔片通入液腔中。

本发明的有益效果为：通过改变加载在压电陶瓷上的驱动信号的幅值和频率，能精确控制液压循环系统的输出流量，相比于传统的液压泵其结构更加紧凑、体积小、重量轻、输出力大以及无电磁干扰的特点使本压电陶瓷泵能够在航空航天、精准医疗等领域具有广阔的应用前景。

驱动系统与液压循环系统密封可拆卸连接，在使用过程中如果只有其中一个系统中的零部件损坏可以只更换损坏的系统，可以降低使用和维护成本。

液压循环系统中设置有单向液压阀，在进液通道和出液通道上均设置有环形单向导通装置来分隔液路防止干扰，进液通道上的环形单向导通装置能够防止在出液的过程中流体进入到进液通道中，保证了出液压力；出液通道上的环形单向导通装置能够防止与本液压泵连接的外接系统压力对本液压泵的影响，在泵不工作时，可防止系统流体经泵倒流回液箱，提高了本液压泵的可靠性和大输出力。流体与环形单向导通装置的作用面为环形，受力更加均匀，有利于提高环形单向导通装置的回弹性，提高运行的可靠性。

附图说明

图1为压电液压泵的结构示意图。

图2为图1中A-A方向的剖视图。

图3为图2中单向液压阀的立体图。

其中，1、液压循环系统；11、液压外壳；12、液腔；13、进液孔；14、出液孔；15、单向液压阀；151、第一阀体；152、第二阀体；153、进液弹性片；154、出液弹性片；155、中心柱；156、紧固螺母；157、限位凸缘；16、进液通道；161、汇流柱孔；162、进液环形槽；17、出液通道；171、出液导孔；172、出液分散孔；173、出液汇流腔；174、出液环形槽；18、侧面入液管腔；19、蓄能器；191、连接环；192、蓄能塞体；2、驱动系统；21、驱动外壳；22、压电陶瓷；23、散热器；3、弹性驱动隔片；31、法兰板；32、弹性变形片；4、紫铜密封圈。

具体实施方式

下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。

如图1、图2所示，该压电液压泵包括通过弹性驱动隔片3密封隔开的液压循环系统1和驱动系统2，液压循环系统1与驱动系统2可拆卸连接，驱动系统2包括驱动外壳21和密封设置于驱动外壳21内的压电陶瓷22，压电陶瓷22固定连接于弹性驱动隔片3上。液压循环系统1包括液压外壳11和设置于液压外壳11中的液腔12、进液孔13、出液孔14和单向液压阀15，液腔12与进液孔13通过设置在单向液压阀15中的进液通道16连通，液腔12与出液孔14通过设置在单向液压阀15中的出液通道17连通，在进液通道16和出液通道17上均设置有环形单向导通装置，弹性驱动隔片3通入液腔12中。

如图2和图3所示，单向液压阀15包括阀体，进液通道16和出液通道17均设置于阀体上，环形单向导通装置包括设置于进液通道出口处的进液弹性片153和设置于出液通道出口处的出液弹性片154。

阀体包括重叠设置的第一阀体151和第二阀体152，中心柱155从下至上依次穿过进液弹性片153、第一阀体151、第二阀体152和出液弹性片154后与紧固螺母156螺纹连接，中心柱155的底端一体成型有限位凸缘157，限位凸缘157的顶面与进液弹性片153的底面抵接，紧固螺母156的底面与出液弹性片154的顶面抵接，通过中心柱155与紧固螺母156的连接将整个单向液压阀15装配成一个整体，阀体采用第一阀体151和第二阀体152的分体式结构有利于降低加工难度，保证加工精度，提高加工质量。

进液通道16包括多个沿阀体圆周分布并沿径向通入阀体内的汇流柱孔161，汇流柱孔161内端端部加工有向内侧延伸的圆锥槽，通过圆锥槽能够减小进液阻力，形成有利流动，不容易回流。汇流柱孔161的内端向下贯穿设置有进液环形槽162，环形槽162与阀体同轴，进液环形槽162将所有汇流柱孔161与液腔12连通，进液弹性片153设置于进液环形槽162与液腔12之间。进液弹性片153为圆环状的弹性钢片，穿过圆心的内孔用于供中心柱155穿过，外边缘刚好覆盖住进液环形槽162的外径，流体从进液环形槽162流下以后在压力作用下会让外边缘向下变形产生空隙，让液体流入液腔12中，但液腔12中的流体反向给进液弹性片153施力只会让其与阀体的底面贴合得更紧，对进液环形槽162密封得更好，所以流体无法从液腔12中反向流入进液通道16中，从而实现单向流动的作用。

出液通道17包括与液腔12连通并沿阀体中部向上延伸的出液导孔171，出液导孔171的上部设置有多个沿径向向外延伸的出液分散孔172，出液导孔171在出液分散孔172的上端同样设置有圆锥槽，用于减小出液阻力，形成有利流动，不容易回流。优选地，出液导孔171沿中心柱155的轴线设置，多个出液分散孔172沿中心柱155圆周均布，并沿中心柱155的径向向外延伸。将出液导孔171和出液分散孔172均设置在可以与阀体拆分的中心柱155上，能够降低加工难度和加工成本。

出液分散孔172通入出液汇流腔173中，出液汇流腔173为与阀体同轴的圆环槽且位于第一阀体151的顶端，出液汇流腔173的顶端通过贯穿设置的出液环形槽174与出液孔14连通，出液环形槽174为沿轴向贯穿第二阀体152的环形槽，该环形槽与第二阀体152同轴。出液弹性片154设置于出液环形槽174与出液孔14之间。出液弹性片154的结构、材质以及实现单向的原理与进液弹性片153相同。

阀体与出液孔14之间以及阀体与液腔12之间均通过紫铜密封圈4密封。密封阀体与出液孔14之间的紫铜密封圈4安装在第二阀体152的顶面与液压外壳11之间，密封阀体与液腔12之间的紫铜密封圈4安装在进液弹性片153与液压外壳11之间。单向液压阀15装入液腔12上部以后与紫铜密封圈4相互挤压，由于铜质材料比较软易发生变形，压实后能够提高进液通道和出液通道的密封性能，能够提高本液压泵的出液液压。

压电陶瓷22的底端设置有散热器23。压电陶瓷22是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，具有压电效应。弹性驱动隔片3包括固定于压电陶瓷22顶端外边缘的法兰板31，法兰板31上圆周均布有通孔，该通孔用于供连接液压循环系统1和驱动系统2的连接螺钉穿过。法兰板31的中心孔上焊接有弹性变形片32，弹性变形片32为薄钢片，厚度不大于1mm，弹性变形片32的底面与压电陶瓷22的顶面抵接。法兰板31的底面与驱动外壳21顶面之间安装有O型密封圈，散热器23顶面与驱动外壳21底面之间安装有O型密封圈，从而保证了压电陶瓷22被密封于驱动外壳21中，避免流体或其他外界杂质进入损毁压电陶瓷22。

进液孔13与进液通道16通过侧面入液管腔18连通，侧面入液管腔18中设置有蓄能器19。蓄能器19包括可拆卸连接于侧面入液管腔侧壁上的连接环191，侧面入液管腔侧壁上加工有沿径向贯穿的螺纹孔，连接环191呈两端敞开的中空圆柱状，连接环191的外壁面上加工有与螺纹孔螺纹连接的外螺纹。连接环191中填充有蓄能塞体192，蓄能塞体192的两端分别通入侧面入液管腔18和外界中。蓄能塞体192具有弹性且能够阻挡流体通过，蓄能塞体192的材质可以是不吸液的海绵或者丁腈橡胶。蓄能器19具有吸收冲击和振动，通过热膨胀来消减泄露补偿，起着减振、平衡而保护液压回路的作用。

在本液压泵出液过程中，对压电陶瓷22施加高频正弦正向电压，由于压电陶瓷材料的逆压电效应，陶瓷材料产生变形，从而带动弹性变形片32向液腔12一侧变形，挤压液腔12中流体，腔里流体压力升高，由于进液弹性片153的单向作用，流体无法进入穿过进液弹性片153进入到进液通道16中，只能从出液通道17流出到出液孔14处。

当施加的高频正弦正向电压幅值开始减小，压电陶瓷22的变形开始恢复，弹性驱动隔片3回退造成液腔12中的压强变小，流体从进液孔13流到侧面入液管腔18中，再经过进液通道16、进液弹性片153进入液腔22中，实现进液。

Claims (10)

1.一种压电液压泵，其特征在于，包括通过弹性驱动隔片密封隔开的液压循环系统和驱动系统，所述液压循环系统与所述驱动系统可拆卸连接，所述驱动系统包括驱动外壳和密封设置于驱动外壳内的压电陶瓷，所述压电陶瓷固定连接于所述弹性驱动隔片上；

所述液压循环系统包括液压外壳和设置于液压外壳中的液腔、进液孔、出液孔和单向液压阀，所述液腔与所述进液孔通过设置在所述单向液压阀中的进液通道连通，所述液腔与所述出液孔通过设置在所述单向液压阀中的出液通道连通，在所述进液通道和所述出液通道上均设置有环形单向导通装置，所述弹性驱动隔片通入所述液腔中。

2.根据权利要求1所述的压电液压泵，其特征在于，所述进液孔与所述进液通道通过侧面入液管腔连通，所述侧面入液管腔中设置有蓄能器。

3.根据权利要求2所述的压电液压泵，其特征在于，所述蓄能器包括可拆卸连接于所述侧面入液管腔侧壁上的连接环，所述连接环中填充有蓄能塞体，所述蓄能塞体的两端分别通入所述侧面入液管腔和外界中。

4.根据权利要求1所述的压电液压泵，其特征在于，所述单向液压阀包括阀体，所述进液通道和所述出液通道均设置于所述阀体上，所述环形单向导通装置包括设置于所述进液通道出口处的进液弹性片和设置于所述出液通道出口处的出液弹性片。

5.根据权利要求4所述的压电液压泵，其特征在于，所述阀体包括重叠设置的第一阀体和第二阀体，中心柱从下至上依次穿过所述进液弹性片、第一阀体、第二阀体和出液弹性片后与紧固螺母螺纹连接，所述中心柱的底端固定设置有限位凸缘。

6.根据权利要求4所述的压电液压泵，其特征在于，所述进液通道包括多个沿所述阀体圆周分布并沿径向通入阀体内的汇流柱孔，所述汇流柱孔的内端贯穿设置有进液环形槽，所述进液环形槽将所有所述汇流柱孔与所述液腔连通，所述进液弹性片设置于所述进液环形槽与所述液腔之间。

7.根据权利要求5或6所述的压电液压泵，其特征在于，所述出液通道包括与液腔连通并沿所述阀体中部向上延伸的出液导孔，所述出液导孔的上部设置有多个沿径向向外延伸的出液分散孔，所述出液分散孔通入出液汇流腔中，所述出液汇流腔的顶端通过贯穿设置的出液环形槽与所述出液孔连通，所述出液弹性片设置于所述出液环形槽与所述出液孔之间。

8.根据权利要求4所述的压电液压泵，其特征在于，所述阀体与所述出液孔之间以及所述阀体与所述液腔之间均通过紫铜密封圈密封。

9.根据权利要求1所述的压电液压泵，其特征在于，所述弹性驱动隔片包括固定于所述压电陶瓷顶端外边缘的法兰板，所述法兰板的中部密封固定连接有弹性变形片，所述弹性变形片的底面与所述压电陶瓷的顶面抵接。

10.根据权利要求1或9所述的压电液压泵，其特征在于，所述压电陶瓷的底端设置有散热器。

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