CN205026186U - 一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，包括阀体，所述阀体内设有由套筒连接为一体的左阀套、右阀套，所述左阀套与右阀套内设有阀芯，所述阀芯背离左阀套的一端套设有复位弹簧，复位弹簧由紧定螺钉固定，且阀芯凸出于紧定螺钉，所述紧定螺钉外设有第二杠杆机构，第二杠杆机构与第二驱动机构连接；所述阀芯另一端凸出于阀体，且其外部设有第一杠杆机构，第一杠杆机构与第一驱动机构连接；所述第一驱动机构与第二驱动机构外分别连接有控制信号输入接口。本实用新型的结构合理，能有效提供阀芯的复位速度，通过一级与二级杠杆机构传递位移，能够放大位移，提高响应速度。

Description

一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀

技术领域

本实用新型涉及高速开关阀，具体涉及一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀。

背景技术

目前高速开关阀、比例阀、伺服阀等液压控制阀的驱动器通常采用电磁铁或压电晶体驱动，这种开关普遍存在的问题是其响应时间一般为几个毫秒。对于电磁铁而言，要提高其快速响应性就需要更多的安匝数，以及更高的驱动电压，这不仅使得线圈发热严重，而且导致其结构复杂、体积庞大，受到这些因素的限制，电磁开关阀的响应频率始终限制在1000Hz以下，无法满足高频工况下的使用要求，而压电晶体同样存在着响应频率较低的问题。而超磁致伸缩材料作为一种新型的功能材料，在磁场作用下，其伸缩系数是压电晶体的2-5倍，输出力可达到40MPa，响应速度为纳秒级，控制电压低，并能够避免压电晶体的漂移现象，是制作高速开关阀驱动器的理想材料。

一般情况下，高速开关阀多使用复位弹簧对阀芯进行复位，而为了满足高频响应的要求，加快阀芯的复位速度，就需要提高复位弹簧的刚度，然而提高复位弹簧的刚度又会加大阀芯开启时所要克服的弹簧力，又减小了阀芯的开启速度，由此阀芯的开启速度与复位速度往往是矛盾的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种回程速度快，响应频率高的超磁致伸缩驱动的高速开关阀。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，包括阀体，所述阀体内设有由套筒连接为一体的左阀套、右阀套，所述左阀套与右阀套内设有阀芯，所述阀芯背离左阀套的一端套设有复位弹簧，复位弹簧由紧定螺钉固定，且阀芯凸出于紧定螺钉，所述紧定螺钉外设有第二杠杆机构，第二杠杆机构与第二动机构连接；所述阀芯另一端凸出于阀体，且其外部设有第一杠杆机构，第一杠杆机构与第一驱动机构连接；所述第一驱动机构与第二驱动机构外分别连接有控制信号输入接口。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一杠杆机构、第一驱动机构与第二杠杆机构、第二驱动机构结构分别一致且互为中心对称。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一杠杆机构与第二杠杆机构外设有防尘罩。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一杠杆机构包括一级杠杆推杆、一级杠杆、二级杠杆推杆、二级杠杆、二级杠杆阀芯推杆；所述一级杠杆推杆一端与第一驱动机构连接，另一端依次与一级杠杆连接、二级杠杆推杆、二级杠杆及二级杠杆阀芯推杆连接，二级杠杆阀芯推杆与阀芯可形成点接触，一级杠杆两端通过小密封垫由小端盖密封，二级杠杆推杆贯穿于小端盖。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述二级杠杆上靠近二级杠杆推杆一侧设有销钉，销钉上设有外螺纹，销钉穿过二级杠杆并贯穿防尘罩，在二级杠杆两侧及销钉末端均设有螺母，销钉与防尘罩外侧接触的位置设有小密封圈。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，在所述小端盖内且位于二级杠杆推杆上设有密封圈。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一驱动机构包括超磁致伸缩棒、电磁线圈，所述超磁致伸缩棒两侧设有电磁线圈，超磁致伸缩棒一端与第一杠杆机构连接，另一端通过大密封垫由大端盖将超磁致伸缩棒与电磁线圈封闭；超磁致伸缩棒上设有调节螺钉，调节螺钉凸出于大端盖。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述电磁线圈与一级杠杆推杆间设有密封垫。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，在位于左阀套与阀体之间的阀芯上设有阀芯密封圈。

本实用新型具有以下优点和有益效果：

（1）、本实用新型设置的一级杠杆及二级杠杆，能有效对超磁致伸缩棒产生的微小位移进行两次位移放大，从而加快高速开关阀的响应频率。

（2）、本实用新型通过两个控制信号输入接口交替作用，二者几乎可达到无缝衔接，并且无需只依靠复位弹簧的作用力使阀芯复位，既提高了弹簧的使用寿命又提高了阀芯的复位速度。

（3）、本实用新型的密封效果非常好，几乎所有部件均能在密闭空间内，能有效防尘。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为销钉的剖视图；

其中，1-紧定螺钉，2-复位弹簧，3-阀体，4-大端盖，5-调节螺钉，6-超磁致伸缩棒，7-电磁线圈，8-大密封垫，9、31-控制信号输入接口，10-密封垫，11-小密封垫，12-一级杠杆推杆，13-一级杠杆，14-小端盖，15-密封圈，16-二级杠杆推杆，17-销钉，18-二级杠杆，19-二级杠杆阀芯推杆，20、32-防尘罩，21-阀芯，22-阀芯密封圈，23-左阀套，24-套筒，25-右阀套，43-螺母，44-小密封圈。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：

实施例1

如图1所示，一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，包括阀体3，在阀体3中间设有呈阶梯状的孔，孔内依次连接左阀套23、套筒24、右阀套25，左阀套23、右阀套25与孔为过渡配合，套筒24将左套筒24及右套筒24连接为一体，所述左阀套23与右阀套25内设有阀芯21，所述阀芯21背离左阀套23的一端套设有复位弹簧2，复位弹簧2由紧定螺钉1固定，且阀芯21凸出于紧定螺钉1，所述紧定螺钉1外设有第二杠杆机构，第二杠杆机构与第二驱动机构连接；所述阀芯21另一端凸出于阀体3，且其外部设有第一杠杆机构，第一杠杆机构与第一驱动机构连接；所述第一驱动机构与第二驱动机构外分别连接有控制信号输入接口9、31。第一驱动机构由控制信号输入接口9输入信号控制，第一驱动机构产生微小位移变化并传递给第一杠杆机构，第一杠杆机构的最远端在杠杆作用下与阀芯21接触，即推动阀芯21动作；所述第一杠杆机构与第二杠杆机构外设有防尘罩20、32。

实施例2

所述第一杠杆机构、第一驱动机构与第二杠杆机构、第二驱动机构结构分别一致且互为中心对称；此处互为中心对称，这样的好处在于第一杠杆机构与第二杠杆机构可交替与阀芯21作用，不间断的接触阀芯21，使阀芯21保持高速响应。

实施例3

所述第一杠杆机构包括一级杠杆推杆12、一级杠杆13、二级杠杆推杆16、二级杠杆18、二级杠杆阀芯推杆19；所述一级杠杆推杆12一端与第一驱动机构连接，另一端与一级杠杆13连接，一级杠杆13的另一端与二级杠杆推杆16连接，二级杠杆推杆16的另一端与二级杠杆18，二级杠杆18与二级杠杆阀芯推杆19连接，当第一杠杆机构作用时，二级杠杆阀芯推杆19向阀芯21伸出并形成点接触使阀芯21向右动作，采用半球形点接触方式，可提高接触质量；其中，一级杠杆13两端通过小密封垫11由小端盖14密封，二级杠杆推杆16一端与一级杠杆13连接，且贯穿小端盖14向外延伸，二级杠杆推杆16顶端呈半球形，同样是为了提高接触质量。在所述小端盖14内且位于二级杠杆推杆16上设有用于密封圈15。

实施例4

如图2所示，所述二级杠杆18上靠近二级杠杆推杆16一侧设有销钉17，销钉17上设有外螺纹，且销钉17穿过二级杠杆18并贯穿防尘罩20，在二级杠杆18两侧及销钉17末端均设有螺母43，销钉17与防尘罩20外侧接触的位置设有小密封圈44，用于防止灰尘进入；销钉17用于二级杠杆18及前端的二级杠杆阀芯推杆19的固定，以销钉17为支点，二级杠杆18在二级杠杆推杆16推动下，二级杠杆18可绕销钉17转动以传递位移，同理，在第二杠杆机构上也设有以上结构。

实施例5

所述第一驱动机构包括超磁致伸缩棒6、电磁线圈7，所述超磁致伸缩棒6两侧设有电磁线圈7，超磁致伸缩棒6一端与第一杠杆机构连接，电磁线圈7接入控制信号输入接口9的信号输入，使超磁致伸缩棒6产生磁致伸缩效应，使超磁致伸缩棒6向一级杠杆推杆12伸出；另一端通过大密封垫8由大端盖4将超磁致伸缩棒6与电磁线圈7封闭；超磁致伸缩棒6上设有调节螺钉5，且调节螺钉5凸出于大端盖4，调节螺钉5用来调节超磁致伸缩棒6与电磁线圈7的接触长度，从而控制超磁致伸缩棒6的伸缩长度，进而将输出位移传递至二级杠杆阀芯推杆19；所述电磁线圈7与一级杠杆推杆12间设有密封垫10。通过在电磁线圈7及超磁致伸缩棒6左右端设置密封垫10和大密封垫8，如此，将超磁致伸缩棒6与电磁线圈7整体密封。

实施例6

在位于左阀套23与阀体3之间的阀芯21上设有阀芯密封圈22；阀芯密封圈22用于防止工作油液的泄漏。

综上所述，本实用新型的工作原理如下：以第一杠杆机构及第一驱动机构工作原理为例，高速开关阀共轭控制信号由控制信号接入接口9，控制信号输入至电磁线圈7，使超磁致伸缩棒6产生磁致伸缩效应，超磁致伸缩棒6推动一级杠杆推杆12向外伸出，一级杠杆推杆12通过两端的半球形触头推动一级杠杆13，由此，将超磁致伸缩棒6产生的微小位移进行第一次放大，一级杠杆13推动二级杠杆推杆16向外伸出，进而推动二级杠杆18，此时，对位移进行第二次放大，最后由二级杠杆阀芯推杆19推动阀芯21动作，阀芯21右移且阀芯21压紧右阀套25，此时P口与A口相通，向执行装置输送压力油。

控制信号输入接口9处于失电状态的同时，另一侧的控制信号输入接口31输入控制信号，此时的工作原理与上述工作原理一致，与二级杠杆阀芯推杆9相对的推杆推动阀芯21动作使阀芯21左移且压紧左阀套23，此时P口与T口相通，实现卸载；两侧的控制信号输入接口9、31交替输入信号，控制二级杠杆阀芯推杆19及另一侧的阀芯推杆交替接触阀芯21，这样就实现了高速开关阀的快速启闭，实现了流量与压力的精确控制。

当高速开关阀无信号输入时，阀芯21在复位弹簧2的作用力下向左移动并压紧左阀套23，此时P口与T口相通，实现卸载，此时仅依靠弹簧的作用力，使阀芯21复位。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型对以上实施例所作任何无需经过创造性劳动即能到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：包括阀体（3），所述阀体（3）内设有由套筒（24）连接为一体的左阀套（23）、右阀套（25），所述左阀套（23）与右阀套（25）内设有阀芯（21），所述阀芯（21）背离左阀套（23）的一端套设有复位弹簧（2），复位弹簧（2）由紧定螺钉（1）固定，且阀芯（21）凸出于紧定螺钉（1），所述紧定螺钉（1）外设有第二杠杆机构，第二杠杆机构与第二驱动机构连接；所述阀芯（21）另一端凸出于阀体（3），且其外部设有第一杠杆机构，第一杠杆机构与第一驱动机构连接；所述第一驱动机构与第二驱动机构外分别连接有控制信号输入接口（9、31）。

2.根据权利要求1所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述第一杠杆机构、第一驱动机构与第二杠杆机构、第二驱动机构结构分别一致且互为中心对称。

3.根据权利要求1所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述第一杠杆机构与第二杠杆机构外设有防尘罩（20、32）。

4.根据权利要求1所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述第一杠杆机构包括一级杠杆推杆（12）、一级杠杆（13）、二级杠杆推杆（16）、二级杠杆（18）、二级杠杆阀芯推杆（19）；所述一级杠杆推杆（12）一端与第一驱动机构连接，另一端依次与一级杠杆（13）、二级杠杆推杆（16）、二级杠杆（18）及二级杠杆阀芯推杆（19）连接，二级杠杆阀芯推杆（19）与阀芯（21）可形成点接触，一级杠杆（13）两端通过小密封垫（11）由小端盖（14）密封，二级杠杆推杆（16）贯穿于小端盖（14）。

5.根据权利要求4所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述二级杠杆（18）上靠近二级杠杆推杆（16）一侧设有销钉（17），销钉（17）上设有外螺纹，销钉（17）穿过二级杠杆（18）并贯穿防尘罩（20），在二级杠杆（18）两侧及销钉（17）末端均设有螺母（43），销钉（17）与防尘罩（20）外侧接触的位置设有小密封圈（44）。

6.根据权利要求4所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：在所述小端盖（14）内且位于二级杠杆推杆（16）上设有密封圈（15）。

7.根据权利要求4所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述第一驱动机构包括超磁致伸缩棒（6）、电磁线圈（7），所述超磁致伸缩棒（6）两侧设有电磁线圈（7），超磁致伸缩棒（6）一端与第一杠杆机构连接，另一端通过大密封垫（8）由大端盖（4）将超磁致伸缩棒（6）与电磁线圈（7）封闭；超磁致伸缩棒（6）上设有调节螺钉（5），调节螺钉（5）凸出于大端盖（4）。

8.根据权利要求7所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：所述电磁线圈（7）与一级杠杆推杆（12）间设有密封垫（10）。

9.根据权利要求1所述的一种超磁致伸缩驱动的高速开关阀，其特征在于：在位于左阀套（23）与阀体（3）之间的阀芯（21）上设有阀芯密封圈（22）。