CN1118654C - 促动机构 - Google Patents

Abstract

一种促动机构包括一个促动元件，当没有电压作用在其上时其具有最短长度，当电压变大时其长度增加，一个位移伸缩部件和一个转换机构，该转换机构将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移。随着促动元件的长度增加，位移伸缩部件的位移减少。转换机构实施转换，当促动元件具有最短长度时，位移伸缩部件的位移变到最大。

Description

促动机构

技术领域

本发明涉及一种促动机构，该促动机构例如用作一种流量控制装置的流量控制阀的驱动部分。

背景技术

通常，传统的这种类型的促动机构包括一个促动元件，当其上没有电压作用时，促动元件的长度最短，当作用在其上的电压增大时，促动元件的长度增加，一个位移伸缩部件，和一个转换机构，该转换机构用来将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移。

下面将描述到，传统的促动机构的转换机构实施转换，因此当促动元件长度增加时，位移伸缩部件的位移增加。这样，传统的促动机构的结构使得当作用在促动元件上的电压增大时，促动元件的长度增加，因此位移伸缩部件的位移变大。

US5,145,147公开了一种常闭型流体控制阀，其中的压电组件通过支承件支承，在给压电组件施加电压时，该组件膨胀产生向上的力，通过缸形件1使得控制阀开启。该文件未能克服现有技术存在的上述缺陷。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种小型促动机构，该促动机构的构造使得当作用在促动元件上的电压增加时，位移伸缩部件的位移减少。

本发明的另一个目的是提供一种流量控制装置，该流量控制装置包括一个上述促动机构，而且当供给促动机构的电源中断时，该流量控制装置能够使流动通道关闭。

经过以下的说明，本发明的其它目的将更为清楚。

根据本发明的一个方面，提供了一种促动机构，它包括一个促动元件，当没有电压作用在其上时，该促动元件具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件的长度增加，一个位移伸缩部件，和一个转换机构，该转换机构将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移以实施转换，其特征在于所述转换机构实施转换，这样，当所述促动元件的长度增加时，所述位移伸缩部件的位移减少，所述促动元件为柱形，且在所述促动元件的纵向上，一个通孔贯穿该促动元件；所述转换机构包括：一个第一固定件，该第一固定件固定在所述促动元件的一端并具有一个通孔；一个第二固定件，该第二固定件固定在所述促动元件的另一端；和一个传动杆，该传动杆具有第一和第二端以及位于第一和第二端之间的一个中间部分，所述传动杆的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述传动杆的所述中间部分穿过所述促动元件的通孔和所述第一固定件的通孔，而且所述传动杆的所述第二端从所述第一固定件向外突出；所述传动杆的所述第二端用作所述位移伸缩部件。

根据本发明的另一个方面，提供了一种流量控制装置，它包括用来控制一个流动通道内的流量的一个流量控制阀和一个如上面所述的促动机构，该促动机构与所述流量控制阀接合，其特征在于：当没有电压作用在所述促动机构的所述促动元件上时，根据所述促动机构的所述位移伸缩部件的位移，所述流量控制阀关闭所述流动通道。

根据本发明的又一个方面，提供了一种促动机构，它包括一个促动元件，当没有电压作用在其上时，该促动元件具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件的长度增加，一个位移伸缩部件，和一个转换机构，该转换机构将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移以实施转换，其特征在于所述转换机构实施转换，这样，当所述促动元件的长度增加时，所述位移伸缩部件的位移减少，所述转换机构包括：一个第一固定件，该第一固定件具有一个固定在所述促动元件的一端上的一个中心部分，围绕该中心部分的一个周边部分，和位于所述中心部分和周边部分之间的一个槽口；一个第二固定件，该第二固定件固定在所述促动元件的另一端；和一个柱状传动部件，该柱状传动部件具有第一和第二端以及位于所述第一和第二端之间的一个中间部分，所述传动部件的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述传动部件的所述中间部分遮住所述促动元件，并且在所述中间部分和所述促动元件之间具有一个空隙，而且所述传动部件的所述第二端经过所述第一固定件的所述槽口从所述第一固定件向外突出。所述位移伸缩部件固定在所述传动部件的所述第二端。

根据本发明的再一个方面，提供了一种流量控制装置，它包括用来控制一个流动通道内的流量的一个流量控制阀和一个如上一段所述的一个促动机构，该促动机构与所述流量控制阀接合，其特征在于：当没有电压作用在所述促动机构的所述促动元件上时，根据所述促动机构的所述位移伸缩部件的位移，所述流量控制阀关闭所述流动通道。

如上所述，根据本发明，有可能获得一种小型促动机构，其结构使得当作用在促动元件上的外加电压变大时，位移伸缩部件的位移减少。

而且，根据本发明，通过使用上述促动机构，有可能获得通过中断供给促动机构的电源以关闭流动通道的流量控制装置。

附图说明

图1是一个传统的促动机构的侧截面视图；

图2是图1所示的促动机构的底视图；

图3是使用图1所示的促动机构的一个流量控制装置的一个特征部分的侧截面视图；

图4是图3中一个圆所包围的区域的放大视图；

图5是本发明的一个第一实施例的促动机构的侧截面视图；

图6是图5所示的促动机构的底视图；

图7使用图5所示的促动机构的一个流量控制装置的一个特征部分的侧截面视图；

图8是图7中一个圆所包围的区域的放大视图；

图9表示图7所示的流量控制装置的操作的视图；

图10是本发明的一个第二实施例的一个促动机构的侧截面视图；和

图11是图10所示的促动机构的底视图。

具体实施方式

现在，参考附图来详细描述本发明。

为了便于理解本发明，首先描述一个传统的促动机构。

参见图1和2，传统的促动机构包括一个用作驱动部分的层叠压电促动元件1。该层叠压电促动元件1包括一个层叠体，以及连接在层叠体的两侧表面上的一对外部电极，该层叠体包括交替叠加的许多压电部件和若干内部电极。促动机构还包括一对固定件3和4，该固定件分别固定在层叠压电促动元件1的两端表面，一个与固定件3和4相互接合的弹簧部件2，和分别与外部电极连接的一对加电压端子5。当加电压端子5上作用有外加电压时，促动机构本身在层叠压电促动元件1的叠加方向(即纵向)X上移动。这里，位移与外加电压成正比增加。

参见图3和4，一个流量控制装置91使用了用作一个流量控制阀92的驱动部分的上述促动机构。当流量控制装置91通电时，层叠压电促动元件1上作用有外加电压。层叠压电促动元件1随外加电压变化而成正比移动，以便向下推动流量控制阀92。固定件4和流量控制阀92向下移动，以便控制流体例如气体的流经一个流动通道93的流量。

在上述传统的促动机构中，促动元件1的位移与外加电压基本上成正比增加。因此，如果促动机构用于上述流量控制装置91内，并且供给装置91的电源中断时，层叠压电促动元件1的位移减少。在这种情况下，流量控制阀92和向下推动流量控制阀92的固定件4向上移动，使流动通道93处于开放状态。结果，大量流体例如气体连续流经流动通道93。

现在，参考附图来详细的描述本发明的第一实施例的一个促动机构。

参见图5和6，该实施例的促动机构包括一个促动元件11，当没有电压作用在其上时，该促动元件11具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件11的长度增加，一个位移伸缩部件17，和一个转换机构，该转换机构将促动元件11的长度变化转换成位移伸缩部件17的位移。促动元件11包括一对用来接通外加电压的加电压端子15。当外加电压作用在加电压端子15上时，随着外加电压变大，促动元件11的长度增加。

转换机构实施转换，因此随着促动元件11的长度增加，位移伸缩部件17的位移减少。

转换机构实施转换，因此当促动元件11具有最短长度时，位移伸缩部件17的位移变到最大。

特别是，促动元件11为柱形，在其纵向上有一个通孔贯穿其中。

转换机构包括一个环形的第一固定件14，该环形第一固定件固定在促动元件11的一端并具有一个通孔，一个第二固定件13，该第二固定件固定在促动元件11的另一端，和一个传动杆16，该传动杆具有第一和第二端以及位于第一和第二端之间的一个中间部分。传动杆16的第一端固定在第二固定件13上，因此传动杆16的中间部分经过促动元件11的通孔和第一固定件14的通孔，而且传动杆16的第二端从第一固定件14向外突出。传动杆16的第二端用作位移伸缩部件17。

图中所示的位移伸缩部件17包括一个伸展的盖板，该伸展的盖板固定在传动杆16的第二端和第一固定件14上，并且遮盖住位于第一固定件14的通孔的周边和传动杆16之间的一个缝隙。

转换机构还包括一个柱状弹簧部件12，该弹簧部件12的两端分别固定在第一和第二固定件14和13上。

促动元件11可以是一个层叠压电促动元件。

或者，促动元件11可以是一个磁致伸缩元件。

下面将描述在促动元件11是一个层叠压电促动元件情况下促动机构的制造方法。首先，在尺寸为5mm×5mm×60mm的层叠压电促动元件11的中心形成直径为3mm的一个通孔。外径为2mm的传动杆16(例如由铁，不锈钢和陶瓷制成)整体固定在固定件13上并穿过该通孔，以使固定件13与层叠压电促动元件11的一个端表面接触。

另一方面，固定件14设有位于中心的通孔，和遮住通孔的位移伸缩部件17。传动杆16的一端穿过固定件14的通孔，使位移伸缩部件17和传动杆16的该端部相互固定在一起，并且层叠压电促动元件11的另一个端表面与固定件14接触。

接着，通过使用柱状弹簧部件12(例如包括一个不锈钢管，该不锈钢管的厚度为0.15mm，内径为11mm，并具有间隔为5mm的直径收缩部分，以便使弹簧常数为3 00kg/mm)，固定件13和14相互接合，因此层叠压电促动元件11上承受约80kg·f的负载，例如固定件13和弹簧部件12通过钎接相连，而固定件14和弹簧部件12通过电阻焊接相连。

在以上述方式制备的促动机构中，固定件14固定，加电压端子15接通电压。在这种情况下，层叠压电促动元件11的全长伸展以便向上推动固定件13。结果，固定在固定件13上的传动杆16向上移动，因此位移伸缩部件17移动。在这种情况下，位移伸缩部件17相对于固定件14的底表面的位移随外加电压增加而减少。

参见图7至9，上述促动机构用于一个流量控制装置51内。流量控制装置51包括如图9所示的一个质量流量控制器。

质量流量控制器包括一个有调节信号向其提供的对比电路6，一个用来检测流量以产生流量检测信号的流量检测器7，和一个用来给促动机构提供外加电压的促动机构驱动电源8。对比电路6将调节信号与流量检测信号对比，并根据对比结果以产生一个电压控制信号。根据对比电路6提供的电压控制信号，促动机构驱动电源8产生了供给促动机构的外加电压。根据外加电压，促动机构长度增加或减少。流量控制装置51的结构与图3和4所示的结构类似。通过使用用作一个流量控制阀52的驱动部分的该实施例的促动机构，流量控制阀52随促动机构的长度增加或减少而向上或向下推动。这样，在流动通道53内的流量得到控制。

特别是，在上述流量控制装置51内，当作用在加电压端子15上的外加电压等于零时，促动机构的层叠压电促动元件11的位移减少，因此受弹簧部件12的弹簧力压迫的位移伸缩部件17向下推动流量控制阀52以关闭流动通道53。因此可能会防止大量流体例如气体流经流动通道53。这样，该实施例的促动机构当用于流量控制装置51中时非常有用。

参见图10和11，本发明的第二实施例的促动机构包括一个促动元件31，当没有电压作用在其上时，该促动元件31具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件31的长度增加，一个位移伸缩部件37，和一个转换机构，该转换机构将促动元件31的长度变化转换成位移伸缩部件37的位移。促动元件31包括一对用来接通外加电压的加电压端子35。当外加电压作用在加电压端子35上时，随着外加电压变大，促动元件31的长度增加。

转换机构实施转换，因此随着促动元件31的长度增加，位移伸缩部件37的位移减少。

特别是，转换机构包括一个第一固定件34，一个第二固定件33，和一个柱状传动部件36。该第一固定件34具有一个固定在促动元件31的一端上的一个中心部分，围绕该中心部分的一个周边部分，和位于中心部分和周边部分之间的槽口。该第二固定件33固定在促动元件31的另一端。该柱状传动部件36具有第一和第二端以及位于第一和第二端之间的一个中间部分。传动部件36的第一端固定在第二固定件33上，因此传动部件36的中间部分遮住促动元件31并具有一个空隙，而且传动部件36的第二端经过第一固定件34的槽口以便从第一固定件34向外突出。

位移伸缩部件37固定在传动部件36的第二端。

转换机构还包括一个柱状弹簧部件32，该柱状弹簧部件32位于促动元件31和遮盖促动元件31的传动部件36的中间部分之间的空隙内，而且柱状弹簧部件32的两端分别固定在第一和第二固定件34和33的中间部分上。

促动元件31可以是一个层叠压电促动元件。

或者，促动元件31可以是一个磁致伸缩元件。

下面将描述在促动元件31是一个层叠压电促动元件情况下促动机构的制造方法。首先，尺寸为5mm×5mm×60mm的层叠压电促动元件31的一端与固定件33接触，而其另一端穿过固定件34的槽口。通过使用内径为11mm的柱状弹簧部件32(例如包括一个不锈钢管，该不锈钢管的厚度为0.15mm，内径为11mm，并具有间隔为5mm的直径收缩部分，以便使弹簧常数为3 00kg/mm)，固定件33和34的内部相互接合，因此层叠压电促动元件31上承受约80kg·f的负载，例如固定件33和弹簧部件32通过钎焊相连，而固定件34和弹簧部件32通过电阻焊接相连。

接着，包括厚度为0.15mm内径为18mm的不锈钢管的传动部件36的一端固定在固定件33上。然后传动部件36的另一端穿过固定件34的槽口并设有位移伸缩部件37。

在以上述方式制备的促动机构中，与第一实施例类似，随着作用在层叠压电促动元件31上的外加电压的增加，位移伸缩部件36的位移减少。因此，如果促动机构用作流量控制装置51的流量控制阀52的驱动部分，由于电源中断，流动通道53可关闭。这样有可能阻止大量流体例如气体流经流动通道53。

Claims (11)

1.一种促动机构，它包括一个促动元件，当没有电压作用在其上时，该促动元件具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件的长度增加，一个位移伸缩部件，和一个转换机构，该转换机构将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移以实施转换，其特征在于，所述转换机构实施转换，这样，当所述促动元件的长度增加时，所述位移伸缩部件的位移减少，所述促动元件为柱形，且在所述促动元件的纵向上，一个通孔贯穿该促动元件；所述转换机构包括：

一个第一固定件，该第一固定件固定在所述促动元件的一端并具有一个通孔；

一个第二固定件，该第二固定件固定在所述促动元件的另一端；和

一个传动杆，该传动杆具有第一和第二端以及位于第一和第二端之间的一个中间部分，所述传动杆的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述传动杆的所述中间部分穿过所述促动元件的通孔和所述第一固定件的通孔，而且所述传动杆的所述第二端从所述第一固定件向外突出；

所述传动杆的所述第二端用作所述位移伸缩部件。

2.如权利要求1所述的一种促动机构，其特征在于，所述转换机构实施所述转换，因此当所述促动元件具有所述最短长度时，所述位移伸缩部件的位移变到最大。

3.如权利要求1所述的一种促动机构，其特征在于：

所述转换机构还包括一个柱状弹簧部件，该弹簧部件的两端分别固定在所述第一和第二固定件上。

4.如权利要求1所述的一种促动机构，其特征在于，所述促动元件是一个层叠压电促动元件。

5.如权利要求1所述的一种促动机构，其特征在于，所述促动元件是一个磁致伸缩元件。

6.一种流量控制装置，它包括用来控制一个流动通道内的流量的一个流量控制阀和一个如权利要求1所述的促动机构，该促动机构与所述流量控制阀接合，其特征在于：

当没有电压作用在所述促动机构的所述促动元件上时，根据所述促动机构的所述位移伸缩部件的位移，所述流量控制阀关闭所述流动通道。

7.一种促动机构，它包括一个促动元件，当没有电压作用在其上时，该促动元件具有最短长度，当作用在其上的电压变大时，该促动元件的长度增加，一个位移伸缩部件，和一个转换机构，该转换机构将促动元件的长度变化转换成位移伸缩部件的位移以实施转换，其特征在于所述转换机构实施转换，这样，当所述促动元件的长度增加时，所述位移伸缩部件的位移减少，所述转换机构包括：

一个第一固定件，该第一固定件具有一个固定在所述促动元件的一端上的一个中心部分，围绕该中心部分的一个周边部分，和位于所述中心部分和周边部分之间的一个槽口；

一个第二固定件，该第二固定件固定在所述促动元件的另一端；和

一个柱状传动部件，该柱状传动部件具有第一和第二端以及位于所述第一和第二端之间的一个中间部分，所述传动部件的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述传动部件的所述中间部分遮住所述促动元件，并且在所述中间部分和所述促动元件之间具有一个空隙，而且所述传动部件的所述第二端经过所述第一固定件的所述槽口从所述第一固定件向外突出。

所述位移伸缩部件固定在所述传动部件的所述第二端。

8.如权利要求7所述的一种促动机构，其特征在于：

所述转换机构还包括一个柱状弹簧部件，该弹簧部件位于所述促动元件和遮盖所述促动元件的所述传动部件的所述中间部分之间的空隙内，而且所述弹簧部件的两端分别固定在所述第一和第二固定件的中间部分上。

9.如权利要求7所述的一种促动机构，其特征在于，所述促动元件是一个层叠压电促动元件。

10.如权利要求7所述的一种促动机构，其特征在于，所述促动元件是一个磁致伸缩元件。

11.一种流量控制装置，它包括用来控制一个流动通道内的流量的一个流量控制阀和一个如权利要求7所述的一个促动机构，该促动机构与所述流量控制阀接合，其特征在于：

当没有电压作用在所述促动机构的所述促动元件上时，根据所述促动机构的所述位移伸缩部件的位移，所述流量控制阀关闭所述流动通道。

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