CN112081971B - 压电式气体流量控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及控制阀技术领域，尤其是一种压电式气体流量控制阀，压电片配置于阀腔内，阀腔内固定有和压电片下表面接触的刚性轴及抵在压电片上表面的柔性轴，本发明利用调节杆和压紧弹性元件的配合将压电片的固定端固定在阀腔内，实现调节杆在轴向位移时能够调节压电片绕刚性轴转动，使压电片的密封端能够以最佳的姿态和进气孔的上端孔口贴合，提高密封效果，防止控制阀在关闭状态下发生漏气，压电片在调平后，压电片的密封端只需平衡进气孔内气体作用在压电片上的力，无须施加过大的压紧力，最大限度的释放了压电片的变形，提高流量的控制范围，具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及控制阀技术领域，尤其是一种压电式气体流量控制阀。
背景技术
随着流体控制技术的发展，需要实现对各种成分的流量进行精确控制，从而促使人们对流量控制技术进行深入的研究，其中典型的流量控制元件即流量控制阀，流量阀能够在阀的进出口压差变化的情况下，依靠阀门节流启闭件的开度大小，使通过阀门密封面的介质流速发生变化，从而维持通过的流量恒定，以维持与之串联的被控对象(如流体管路、设备等)的流量随之恒定；
市场上常见的流量控制阀多采用比例电磁式流量阀，其利用电磁线圈通电产生的磁力调节节流口的大小实现流量的恒定，由于其内部装有比例电磁铁，使得采用电磁式的流量比例阀一般体积大、功耗高、响应速度慢，难以精确控制流量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中流量控制阀多采用比例电磁式流量阀，导致体积大，功耗高，响应速度慢，难以精确控制流量的问题，现提供一种压电式气体流量控制阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压电式气体流量控制阀，包括具有阀腔的阀体及压电片，所述阀腔内具有与其连通的进气孔和出气孔，所述压电片配置于阀腔内，所述阀腔内固定有和压电片下表面接触的刚性轴及抵在压电片上表面的柔性轴，所述刚性轴和柔性轴对置，所述压电片的两端分别为密封端和固定端，所述压电片的密封端和进气孔对置；
所述压电片的密封端上表面和阀腔之间设有预紧弹性元件，所述预紧弹性元件将压电片的密封端压向进气孔，以封堵住进气孔；
所述压电片的固定端下表面和阀腔之间设有压紧弹性元件，所述压紧弹性元件抵住压电片的固定端下表面，所述阀体上位于压电片的上方安装有轴向位置可调的调节杆，所述调节杆向下抵住压电片。
本方案中利用调节杆和压紧弹性元件的配合将压电片的固定端固定在阀腔内，实现调节杆在轴向位移时能够调节压电片绕刚性轴转动，使压电片的密封端能够以最佳的姿态和进气孔的上端孔口贴合，提高密封效果，防止控制阀在关闭状态下发生漏气，压电片在调平后，压电片的密封端只需平衡进气孔内气体作用在压电片上的力，无须施加过大的压紧力，最大限度的释放了压电片的变形，提高流量的控制范围，具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点。
进一步地，所述调节杆和阀体螺纹连接。
进一步地，所述阀体上可拆卸的固定有喷嘴，所述喷嘴内具有所述进气孔；采用将进气孔设置在可更换的喷嘴内，可依据所需的流量范围不同，直接更换不同孔径的喷嘴即可，提高了控制阀的流量控制范围。
进一步地，所述阀体包括盖板和底座，所述盖板固定在底座上，且盖板和底座之间形成阀腔，所述底座上开设有用于安装喷嘴的安装孔，所述底座下方固定有流道本体，所述流道本体中具有进气通道和出气通道，所述进气通道和喷嘴的进气孔连通，所述出气通道和阀腔连通；
所述喷嘴插设在安装孔内，且夹持固定在流道本体和底座之间，所述喷嘴的底端端面和流道本体的上表面之间设有密封圈。
进一步地，所述喷嘴内的出气孔上端细下端粗。
进一步地，所述压紧弹性元件的弹力＞预紧弹性元件的弹力；可防止进气孔内气压突然增大所导致的压电片发生转动破坏其密封端和进气孔之间密封的现象。
进一步地，所述压紧弹性元件和预紧弹性元件均采用弹簧。
进一步地，所述阀体上螺纹连接有堵头，所述预紧弹性元件的上端抵住堵头，所述预紧弹性元件的下端抵住压电片的密封端上表面；通过拧动堵头，可将预紧弹性元件调紧或调松。
进一步地，所述压电片的密封端下表面设有密封垫；从而可提高密封效果。
进一步地，所述阀体内固定有柔性体，所述压电片穿过柔性体，所述柔性体的两侧分别开设有与柔性轴相匹配插孔，所述柔性轴的两端分别插设在柔性体两侧的插孔内。
本发明的有益效果是：本发明压电式气体流量控制阀利用调节杆和压紧弹性元件的配合将压电片的固定端固定在阀腔内，实现调节杆在轴向位移时能够调节压电片绕刚性轴转动，使压电片的密封端能够以最佳的姿态和进气孔的上端孔口贴合，提高密封效果，防止控制阀在关闭状态下发生漏气，压电片在调平后，压电片的密封端只需平衡进气孔内气体作用在压电片上的力，无须施加过大的压紧力，最大限度的释放了压电片的变形，提高流量的控制范围，具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明压电式气体流量控制阀关闭时的示意图；
图2是本发明压电式气体流量控制阀的俯视示意图；
图3是本发明压电式气体流量控制阀打开时的示意图。
图中：1、阀体，101、阀腔，102、盖板，103、底座，1031、安装孔，1032、出气孔；
2、压电片，201、密封端，202、固定端；
3、刚性轴，4、柔性轴，5、预紧弹性元件，6、压紧弹性元件，7、调节杆；
8、喷嘴，801、进气孔；
9、流道本体，901、进气通道，902、出气通道；
10、密封圈，11、堵头，12、密封垫，13、柔性体。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1-3所示，一种压电式气体流量控制阀，包括具有阀腔101的阀体1及压电片2，所述阀腔101内具有与其连通的进气孔801和出气孔1032，所述压电片2配置于阀腔101内，所述阀腔101内固定有和压电片2下表面接触的刚性轴3及抵在压电片2上表面的柔性轴4，所述刚性轴3和柔性轴4对置，所述压电片2的两端分别为密封端201和固定端202，所述压电片2的密封端201和进气孔801对置；
所述压电片2的密封端201上表面和阀腔101之间设有预紧弹性元件5，所述预紧弹性元件5将压电片2的密封端201压向进气孔801，以封堵住进气孔801；
所述压电片2的固定端202下表面和阀腔101之间设有压紧弹性元件6，所述压紧弹性元件6抵住压电片2的固定端202下表面，所述阀体1上位于压电片2的上方安装有轴向位置可调的调节杆7，所述调节杆7向下抵住压电片2。
所述调节杆7和阀体1螺纹连接。
所述阀体1上可拆卸的固定有喷嘴8，所述喷嘴8内具有所述进气孔801；采用将进气孔801设置在可更换的喷嘴8内，可依据所需的流量范围不同，直接更换不同孔径的喷嘴8即可，提高了控制阀的流量控制范围。
所述阀体1包括盖板102和底座103，所述盖板102固定在底座103上，且盖板102和底座103之间形成阀腔101，所述底座103上开设有用于安装喷嘴8的安装孔1031，所述底座103下方固定有流道本体9，所述流道本体9中具有进气通道901和出气通道902，所述进气通道901和喷嘴8的进气孔801连通，所述出气通道902和阀腔101连通；
所述喷嘴8插设在安装孔1031内，且夹持固定在流道本体9和底座103之间，所述喷嘴8的底端端面和流道本体9的上表面之间设有密封圈10。
本实施例中出气孔1032开设在底座103上，出气孔1032的底端边缘和流道本体9的上表面之间也设有密封圈10，安装孔1031中具有上台阶面，喷嘴8外周面的底端具有下台阶面，从而在底座103固定在流道本体9上时，安装孔1031的上台阶面会向下抵住喷嘴8的下台阶面，实现将喷嘴8夹持固定在底座103和流道本体9之间，流道本体9和底座103之间具体可采用螺纹连接，盖板102可粘接固定在底座103上。
所述喷嘴8内的出气孔1032上端细下端粗。
所述压紧弹性元件6的弹力＞预紧弹性元件5的弹力；可防止进气孔801内气压突然增大所导致的压电片2发生转动破坏其密封端201和进气孔801之间密封的现象。
所述压紧弹性元件6和预紧弹性元件5均采用弹簧。
所述阀体1上螺纹连接有堵头11，所述预紧弹性元件5的上端抵住堵头11，所述预紧弹性元件5的下端抵住压电片2的密封端201上表面；通过拧动堵头11，可将预紧弹性元件5调紧或调松。
所述压电片2的密封端201下表面设有密封垫12；从而可提高密封效果。
所述阀体1内固定有柔性体13，所述压电片2穿过柔性体13，所述柔性体13的两侧分别开设有与柔性轴4相匹配插孔，所述柔性轴4的两端分别插设在柔性体13两侧的插孔内。
本实施例中压电片2呈方形；压电片2通电后，压电片2的密封端201发生弯曲，以远离进气孔801。
本实施例中，刚性轴3为金属件，柔性体13和柔性轴4均可为橡胶件。
本实施的压电式气体流量控制阀的工作原理如下：
利用柔性轴4和刚性轴3的配合以对压电片2形成柔性夹持，实现调节杆7在轴向位移时能够调节压电片2绕刚性轴3转动，使压电片2的密封端201能够以最佳的姿态和喷嘴8的上端孔口贴合，提高密封效果，防止控制阀在关闭状态下发生漏气；
其次，由于压紧弹性元件6的弹力很大，当调节杆7调节到位后，压紧弹性元件6配合调节杆7将压电片2的固定端202固定，一方面使压电片2不会因为喷嘴8处气压输入过大而发生转动，避免压电片的密封端201和喷嘴8间的密封被破坏，另一方面，由于压电片2调平后，其密封端201能够与喷嘴8之间形成可靠的密封，因此不需要预紧弹性元件5提供过大的预紧力，可以使压电片2最大程度的弯曲变形，充分释放压电片2的性能；
压电片2的两端被施加电压后会向上发生弯曲变形，压电片2的密封端201和喷嘴8的顶端端面之间形成间隙，气体从进气通道901经进气孔801后从压电片2的密封端201和喷嘴8的顶端端面之间所形成的间隙处流入阀腔101，而后阀腔101内的气体经出气孔1032到达出气通道902并流出，动态调节施加在压电片2上的电压，可控制压电片2的变形程度，改变压电片2的密封端201和喷嘴8之间所形成的间隙的大小，从而实现气体流量的调节。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种压电式气体流量控制阀，包括具有阀腔（101）的阀体（1）及压电片（2），所述阀腔（101）内具有与其连通的进气孔（801）和出气孔（1032），其特征在于：所述压电片（2）配置于阀腔（101）内，所述阀腔（101）内固定有和压电片（2）下表面接触的刚性轴（3）及抵在压电片（2）上表面的柔性轴（4），所述刚性轴（3）和柔性轴（4）对置，所述压电片（2）的两端分别为密封端（201）和固定端（202），所述压电片（2）的密封端（201）和进气孔（801）对置；
所述压电片（2）的密封端（201）上表面和阀腔（101）之间设有预紧弹性元件（5），所述预紧弹性元件（5）将压电片（2）的密封端（201）压向进气孔（801），以封堵住进气孔（801）；
所述压电片（2）的固定端（202）下表面和阀腔（101）之间设有压紧弹性元件（6），所述压紧弹性元件（6）抵住压电片（2）的固定端（202）下表面，所述阀体（1）上位于压电片（2）的上方安装有轴向位置可调的调节杆（7），所述调节杆（7）向下抵住压电片（2）；
所述压紧弹性元件（6）的弹力＞预紧弹性元件（5）的弹力。
2.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述调节杆（7）和阀体（1）螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体（1）上可拆卸的固定有喷嘴（8），所述喷嘴（8）内具有所述进气孔（801）。
4.根据权利要求3所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体（1）包括盖板（102）和底座（103），所述盖板（102）固定在底座（103）上，且盖板（102）和底座（103）之间形成阀腔（101），所述底座（103）上开设有用于安装喷嘴（8）的安装孔（1031），所述底座（103）下方固定有流道本体（9），所述流道本体（9）中具有进气通道（901）和出气通道（902），所述进气通道（901）和喷嘴（8）的进气孔（801）连通，所述出气通道（902）和阀腔（101）连通；
所述喷嘴（8）插设在安装孔（1031）内，且夹持固定在流道本体（9）和底座（103）之间，所述喷嘴（8）的底端端面和流道本体（9）的上表面之间设有密封圈（10）。
5.根据权利要求3所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述喷嘴（8）内的出气孔（1032）上端细下端粗。
6.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述压紧弹性元件（6）和预紧弹性元件（5）均采用弹簧。
7.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体（1）上螺纹连接有堵头（11），所述预紧弹性元件（5）的上端抵住堵头（11），所述预紧弹性元件（5）的下端抵住压电片（2）的密封端（201）上表面。
8.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述压电片（2）的密封端（201）下表面设有密封垫（12）。
9.根据权利要求1所述的压电式气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体（1）内固定有柔性体（13），所述压电片（2）穿过柔性体（13），所述柔性体（13）的两侧分别开设有与柔性轴（4）相匹配插孔，所述柔性轴（4）的两端分别插设在柔性体（13）两侧的插孔内。
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