CN201326808Y - 超磁致伸缩高速开关阀 - Google Patents

Abstract

超磁致伸缩高速开关阀，包括液压阀、微位移放大机构、电磁铁。液压阀安装在一个壳体内，微位移放大机构和电磁铁安装在导磁壳体内，电磁铁的超磁致伸缩棒在线圈体产生的激励磁场作用下，输出应变和力，推动传动轴，顶起杠杆，通过杠杆微位移放大，压迫液压阀使液压阀开启，从而接通进出油口，油流通过。本实用新型的电磁铁和液压阀分开，有利于整个装置的散热；本实用新型优化了杠杆的结构，大大增加了杠杆的使用寿命；本实用新型传动轴和阀芯都采用球头连接，同杠杆的接触点都置于支撑点支承圆柱的同侧，能更有效的利用杠杆；本实用新型碟形弹簧放置于液压阀部分的调节螺母上，一来省了复位弹簧，二来利用杠杆原理，减小了碟形弹簧的预压力，提高了控制精度。

Description

超磁致伸缩高速开关阀

技术领域

本实用新型涉及一种超磁致伸缩高速开关阀，属于机电液一体化领域。

背景技术

超磁致伸缩材料的长度能随着它所在磁场强度的增加而伸长，当磁场强度变小时其长度缩短，并且在一定的磁场变化范围内具有近似线性的关系，磁场伸缩材料在一定的预压力下具有最大的伸长率，虽然其抗拉强度较低，不能在拉应力下工作，但是具有较高的抗压强度。

专利号为CN200320110969.1的专利公布了一种新型电液高速开关阀，包括阀体、杠杆结构和驱动装置，阀体内设有一个活动阀套，在活动套内装有阀芯，活动阀套的一端为封闭端，阀芯与活动阀套的封闭端之间设有复位弹簧，与阀芯连接的阀杆从活动阀套的另一端穿出，阀杆的端部穿出阀体并在阀体外通过杠杆与驱动装置连接，在活动阀套的封闭端的阀体上设有一个驱动杆，驱动杆穿出阀体外并在阀体外通过杠杆与另一个驱动装置连接。阀体、杠杆结构和驱动装置设置在一个外壳内，散热性不好；杠杆结构在使用时容易应力应变集中，降低使用寿命。

发明内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种散热性好、使用寿命长的超磁致伸缩高速开关阀。

本实用新型的技术解决方案是：超磁致伸缩高速开关阀，包括液压阀、微位移放大机构和电磁铁，液压阀安装于壳体内，微位移放大机构和电磁铁安装于导磁壳体内，壳体和导磁壳体之间机械连接，微位移放大机构的杠杆分别同液压阀的阀芯和电磁铁的传动轴连接。

所述的电磁铁包括传动轴、线圈体、超磁致伸缩棒、导磁支承棒、导磁端盖和微调螺母，线圈体安装在导磁壳体内，线圈体端部用导磁端盖压紧，线圈体通过导磁壳体上的小孔引出导线，外接控制电路，线圈体中间的通孔中放置传动轴、超磁致伸缩棒和导磁支承棒，微调螺母安装在导磁端盖上，通过微调螺母调节传动轴与杠杆的连接。

所述的液压阀包括调节螺母、碟形弹簧、阀芯、阀套和压紧螺母，碟形弹簧压在调节螺母上，阀芯安装在阀套内并压在碟形弹簧上，阀套和压紧螺母机械连接。

所述的微位移放大机构包括杠杆和支承圆柱，杠杆和支承圆柱采用线接触，支承圆柱安装在导磁壳体上的U型槽内，杠杆安装在导磁壳体上的方型槽内。

所述的杠杆为楔形，杠杆楔形小端的尺寸是大端的1/2～2/3，杠杆大端的尺寸是杠杆长度的1/2～2/3，杠杆厚度是杠杆长度的2/5～1/2。

所述的传动轴和阀芯的端部采用球头形式。

所述的传动轴和阀芯与杠杆的接触点在杠杆和支承圆柱接触位置的同一侧。

本实用新型与现有技术相比的有益效果：

(1)本实用新型的电磁铁和液压阀分开，有利于整个装置的散热；

(2)本实用新型优化了杠杆的结构，大大增加了杠杆的使用寿命；

(3)本实用新型传动轴和阀芯都采用球头连接，同杠杆的接触点都置于支撑点支承圆柱的同侧，能更有效的利用杠杆；

(4)本实用新型碟形弹簧放置于液压阀部分的调节螺母上，一来省了复位弹簧，二来利用杠杆原理，减小了碟形弹簧的预压力，提高了控制精度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型俯视图。

具体实施方式

如图1所示，超磁致伸缩高速开关阀包括液压阀、微位移放大机构和电磁铁。如附图2所示，液压阀和电磁铁分开，液压阀安装在壳体1内，电磁铁安装在导磁壳体8内，两者通过螺钉连接，有利于散热。

液压阀包括调节螺母2、碟形弹簧3、阀芯4、阀套5、压紧螺母6等，碟形弹簧3放置于调节螺母2上并卡于阀芯4的凸肩上，阀芯4穿过阀套5、压紧螺母6通过碟形弹簧3的预压力顶起杠杆7，阀套5一端座于壳体1内台阶上，另一端被压紧螺母6压紧。碟形弹簧3一反已有技术，放置于液压阀部分的调节螺母2上，一来省了复位弹簧，二来利用杠杆原理，减小了碟形弹簧3的预压力，以小控大，提高了控制精度。碟形弹簧3压在调节螺母2上，不仅有利于调节预压力，更有利于碟形弹簧3的缓冲、吸振和储能。阀芯4的阀口形式采用锥阀，采用线接触，有利于密封；锥阀的锥度较大，为83～84°，流量增益好。

电磁铁包括传动轴9、线圈体10、超磁致伸缩棒11、导磁支承棒12、导磁端盖13、微调螺母14等，线圈体10置于导磁壳体8内，端部用导磁端盖13压紧调节，线圈体10通过导磁壳体8上小孔接出导线，外接控制电路，线圈体10内置传动轴9、超磁致伸缩棒11和导磁支承棒12，通过微调螺母14调节传动轴9与杠杆7的接触。液压阀和电磁铁通过螺钉紧固，可调节液压阀和电磁铁的位置。超磁致伸缩棒11采用Terfenol-D材料，在磁场激励下，它能产生比传统磁致伸缩材料(如镍、铁等)大几个数量级的应变输出；具有很大的磁致伸缩应变、特高的储能密度、响应快、工作电压低、稳定性与可靠性高等优点。导磁壳体8散热性能良好，并且微调螺母14能调节超磁致伸缩棒11热变形对输出位移的影响。在激励电流1A作用下，要输出36μm的位移，通过放大比为8～10的杠杆7放大后，位移达到0.3～0.4mm。

微位移放大机构包括杠杆7、支承圆柱15等，微位移放大机构安装在导磁壳体8内，导磁壳体8上有U型槽和方型槽，支承圆柱15压入导磁壳体8的U型槽中，杠杆7安装在方型槽内，支承圆柱15与杠杆7线接触，其接触作为杠杆7的支撑点。杠杆7通过反复加载实验，剔除了矩形杠杆中应力应变集中的部分，最后形成了楔形，疲劳强度高，使用寿命大大提高。杠杆楔形小端的尺寸是大端的1/2～2/3，杠杆大端的尺寸是杠杆长度的1/2～2/3，杠杆厚度是杠杆长度的2/5～1/2。

液压阀和电磁铁分置杠杆7的两端，传动轴9和阀芯4都采用球头连接，传动轴9和阀芯4与杠杆7的两接触点都置于支承圆柱15支撑点的同侧，更有效的利用杠杆。

装调时，先用调节螺母2、导磁端盖13从两边压紧调节，预压碟形弹簧3，再用微调螺母14精调，超磁致伸缩棒11在高频响应下，容易发生热变形，可用微调螺母14调节。

传动轴9、阀芯4与杠杆7接触处采用球头形式，杠杆7和支承圆柱15采用线接触，摩擦小、润滑方便，并且能降低噪声。

工作原理：电磁铁的超磁致伸缩棒11在线圈体10产生的激励磁场作用下，输出应变和力，推动传动轴9，顶起杠杆7，通过杠杆7微位移放大，压迫阀芯4，使阀芯4开启，从而接通进出油口，使油流通过。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1、超磁致伸缩高速开关阀，包括液压阀、微位移放大机构和电磁铁，其特征在于：液压阀安装于壳体(1)内，微位移放大机构和电磁铁安装于导磁壳体(8)内，壳体(1)和导磁壳体(8)之间机械连接，微位移放大机构的杠杆(7)分别同液压阀的阀芯(4)和电磁铁的传动轴(9)连接。

2、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的电磁铁包括传动轴(9)、线圈体(10)、超磁致伸缩棒(11)、导磁支承棒(12)、导磁端盖(13)和微调螺母(14)，线圈体(10)安装在导磁壳体(8)内，线圈体(10)端部用导磁端盖(13)压紧，线圈体(10)通过导磁壳体(8)上的小孔引出导线，外接控制电路，线圈体(10)中间的通孔中放置传动轴(9)、超磁致伸缩棒(11)和导磁支承棒(12)，微调螺母(14)安装在导磁端盖(13)上，通过微调螺母(14)调节传动轴(9)与杠杆(7)的连接。

3、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的液压阀包括调节螺母(2)、碟形弹簧(3)、阀芯(4)、阀套(5)和压紧螺母(6)，碟形弹簧(3)压在调节螺母(2)上，阀芯(4)安装在阀套(5)内并压在碟形弹簧(3)上，阀套(5)和压紧螺母(6)机械连接。

4、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的微位移放大机构包括杠杆(7)和支承圆柱(15)，杠杆(7)和支承圆柱(15)采用线接触，支承圆柱(15)安装在导磁壳体(8)上的U型槽内，杠杆(7)安装在导磁壳体(8)上的方型槽内。

5、根据权利要求1或4所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的杠杆(7)为楔形，杠杆楔形小端的尺寸是大端的1/2～2/3，杠杆大端的尺寸是杠杆长度的1/2～2/3，杠杆厚度是杠杆长度的2/5～1/2。

6、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的传动轴(9)和阀芯(4)的端部采用球头形式。

7、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的传动轴(9)和阀芯(4)与杠杆(7)的接触点在杠杆(7)和支承圆柱(15)接触位置的同一侧。

8、根据权利要求1或2所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的超磁致伸缩棒(11)采用Terfenol-D材料。

9、根据权利要求1所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的阀芯(4)阀口形式采用锥阀。

10、根据权利要求9所述的超磁致伸缩高速开关阀，其特征在于：所述的阀芯(11)锥度为83～84°。

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