SE534897C2 - Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve - Google Patents

Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve Download PDF

Info

Publication number
SE534897C2
SE534897C2 SE1050488A SE1050488A SE534897C2 SE 534897 C2 SE534897 C2 SE 534897C2 SE 1050488 A SE1050488 A SE 1050488A SE 1050488 A SE1050488 A SE 1050488A SE 534897 C2 SE534897 C2 SE 534897C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
valve
actuator
high pressure
movement
pressure valve
Prior art date
Application number
SE1050488A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE1050488A1 (en
Inventor
Goeran Cewers
Original Assignee
Mindray Medical Sweden Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mindray Medical Sweden Ab filed Critical Mindray Medical Sweden Ab
Priority to SE1050488A priority Critical patent/SE534897C2/en
Priority to CN201110126190.8A priority patent/CN102251893B/en
Priority to PCT/EP2011/058009 priority patent/WO2011144642A1/en
Priority to PCT/EP2011/057965 priority patent/WO2011144610A1/en
Priority to EP11719839A priority patent/EP2572129A1/en
Priority to EP11719837.4A priority patent/EP2571555B1/en
Publication of SE1050488A1 publication Critical patent/SE1050488A1/en
Publication of SE534897C2 publication Critical patent/SE534897C2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means

Abstract

lO ll SAMANDRAG Ett system och en metod beskrivs for att omvandla enliten rorelse från en piezoelektrisk aktuator till enstorre rorelse på en ventilmekanism. En piezoelektriskaktuator seriekopplas med en mekanisk forstarkare,mekaniskt temperaturkompenseringselement, mekaniskttrimelement, alla med samma verkningsriktning som den piezoelektriska aktuatorn. Att publiceras med Fig. l SUMMARY A system and method are described for converting a small motion from a piezoelectric actuator to a larger motion on a valve mechanism. A piezoelectric actuator is connected in series with a mechanical amplifier, mechanical temperature compensation element, mechanical trim element, all with the same direction of action as the piezoelectric actuator. To be published with Fig. 1

Description

25 30 35 534 897' teknik. Ett exempel där elektromagneter bytts ut mot piezoaktuatorer är bränsleinsprutningsventiler inom bilindustrin. Detta har lett till en ny generation bilmotorer med lägre bränsleförbrukning och mindre utsläpp. 25 30 35 534 897 'technique. An example where electromagnets have been replaced by piezo actuators are fuel injection valves in the automotive industry. This has led to a new generation of car engines with lower fuel consumption and lower emissions.

Detta har möjliggjorts eftersom det med piezoaktuatortekniken är möjligt att styra bränsleinsprutningen på millisekunden när för varje kolvslag.This has been made possible because with the piezo actuator technology it is possible to control the fuel injection at the millisecond when for each piston stroke.

Dessvärre är det inte helt enkelt att byta en elektromagnet till en piezoaktuator eftersom den rörelse som genereras från en sådan är mycket liten, om än kraften är stor. Därför måste piezoaktuatorns genererade rörelse förstärkas. Vidare är temperaturutvidgningskoefficienten mycket låg på en piezoelektrisk aktuator, vilket vid första åsyn kan tyckas fördelaktigt, men är ett problem då omgivande material som arbetar som mekanisk referenspunkt till den piezoelektriska aktuatorn också måste ha en mycket låg temperaturutvidgningskoefficient. Mycket få material har denna egenskap, särskilt om det dessutom finns krav på hållfasthet m.m. Ett annat problem med piezokeramiktekniken är att toleranserna bearbetningsbarhet, korrosion, pris, på delarna ofta är flera gånger större än den rörelse som de kan generera. Detta ställer krav på mekanisk trimning. Även om väldigt stora krafter genereras från piezoelektriska aktuatorer måste beaktas att rörelsen samtidigt är mycket liten. En förstärkning av rörelsen leder i motsvarande magnitud till en reducerad kraft.Unfortunately, it is not easy to change an electromagnet to a piezo actuator because the movement generated from one is very small, although the force is large. Therefore, the generated motion of the piezo actuator must be amplified. Furthermore, the temperature expansion coefficient is very low on a piezoelectric actuator, which at first glance may seem advantageous, but is a problem as surrounding materials that act as a mechanical reference point for the piezoelectric actuator must also have a very low temperature expansion coefficient. Very few materials have this property, especially if there are also requirements for strength etc. Another problem with piezoceramic technology is that the tolerances of machinability, corrosion, price, on the parts are often several times greater than the movement they can generate. This requires mechanical trimming. Although very large forces are generated from piezoelectric actuators, it must be taken into account that the movement is at the same time very small. A reinforcement of the movement leads in a corresponding magnitude to a reduced force.

Därför bör en högtrycksventil konstrueras på sådant sätt att ingångstrycket får så liten inverkan som möjligt på I US 5,265,594 finns beskrivet en högtrycksventil med en ventilmekanism utgörande änden på ett rör med ett fjäderförspänt mjukt säte som trycker mot röränden. ventilsätet.Therefore, a high pressure valve should be designed in such a way that the inlet pressure has as little effect as possible on US 5,265,594 discloses a high pressure valve with a valve mechanism constituting the end of a pipe with a spring biased soft seat which presses against the pipe end. the valve seat.

Hela rörets tvärsnittsarea kommer att medverka till en kraft orsakad av íngångstrycket, en kraft som nämnda fjäder måste hålla emot, och en kraft som elektromagneten skall övervinna. Detta gör att en stor, 10 15 20 25 30 35 534 B57 stark, dyr och energislukande elektromagnet behövs i denna konstruktion.The entire cross-sectional area of the tube will contribute to a force caused by the inlet pressure, a force which said spring must withstand, and a force which the electromagnet must overcome. This means that a large, strong, expensive and energy-consuming electromagnet is needed in this construction.

Syftet med uppfinningen är att eliminera nämnda tekniska problem och åstadkomma en piezoelektriskt styrd högtrycksventil med ett lågt beroende av ingångstrycket.The object of the invention is to eliminate said technical problems and to provide a piezoelectrically controlled high pressure valve with a low dependence on the inlet pressure.

Sammanfattning av uppfinning Dessa syften åstadkommes med hjälp av anordningen enligt de bifogade oberoende kraven, varvid särskilda utföringsformer behandlas i de beroende kraven.Summary of the invention These objects are achieved by means of the device according to the appended independent claims, wherein particular embodiments are dealt with in the dependent claims.

Den föreliggande uppfinningen söker således framför allt motverka, förbättra eller eliminera en eller flera av ovan identifierade tillkortakommanden och nackdelar inom konventionell teknik, individuellt eller i någon kombination, och löser åtminstone delvis de ovan nämnda problem genom att erbjuda en utrustning enligt de vidlagda patentkraven.The present invention thus seeks in particular to counteract, improve or eliminate one or more of the above-identified shortcomings and disadvantages in conventional technology, individually or in any combination, and at least partially solves the above-mentioned problems by providing an equipment according to the appended claims.

Enlig en aspekt av uppfinningen tillhandahålls en aktuatorstyrd högtrycksventil med ett ventilinlopp och ett ventilutlopp. Högtrycksventilen innefattar en piezoelektrisk aktuator, ett mekaniskt förstärkarelement, och en ventilmekanism verkande mot ett ventilsäte.According to one aspect of the invention, there is provided an actuator controlled high pressure valve having a valve inlet and a valve outlet. The high pressure valve comprises a piezoelectric actuator, a mechanical amplifier element, and a valve mechanism acting against a valve seat.

Aktuatorn, det mekaniska förstärkarelementet och ventilmekanismen är anordnade längs en gemensam axel.The actuator, the mechanical amplifier element and the valve mechanism are arranged along a common axis.

Aktuatorn är anordnad att generera en rörelse för att styra ut ventilmekanismen och det mekaniska förstärkarelementet är anordnad att förstärka aktuatorns rörelse till ventilmekanismens slutande eller öppnande rörelse.The actuator is arranged to generate a movement to control the valve mechanism and the mechanical amplifier element is arranged to amplify the movement of the actuator to the closing or opening movement of the valve mechanism.

Genom denna konstruktion av högtrycksventilen kan man utnyttja fördelarna med piezokeramiktekniken jämfört med till exempel elektromagnetisk teknik. Men samtidigt undgår man problemen som är förknippade med piezoaktuatorernas små rörelser och deras låga temperaturutvidgningskoefficient.Through this construction of the high-pressure valve, the advantages of the piezoceramic technology can be utilized compared with, for example, electromagnetic technology. But at the same time one avoids the problems associated with the small movements of the piezo actuators and their low coefficient of temperature expansion.

Detta löses genom att i ett utförande koppla minst en aktuatorenhet i serie med minst ett mekaniskt förstärkarelement som förstorar aktuatorenhetens amplitud som då kan styra så att en ventil öppnas och stängs. 10 15 20 25 30 35 534 897 I ett annat utförande av uppfinningen innefattar den aktuatorstyrda högtrycksventilen ett första flödesresistanselement som ligger mellan ventilsätet och ventilutloppet.This is solved by in one embodiment connecting at least one actuator unit in series with at least one mechanical amplifier element which increases the amplitude of the actuator unit which can then control so that a valve is opened and closed. In another embodiment of the invention, the actuator controlled high pressure valve comprises a first flow resistance element located between the valve seat and the valve outlet.

Flödesresistanselementet används här till att tryckutjämna flödet genom att bl a hjälpa till att förhindra turbulens samt öka det dynamiska flödesområdet.The flow resistance element is used here to equalize the pressure by, among other things, helping to prevent turbulence and increasing the dynamic flow range.

Det kan också användas ihop med en differentialtrycksmätare som ett flödesmätarelement.It can also be used together with a differential pressure gauge as a flow meter element.

I ett annat utförande av den aktuatorstyrda högtrycksventilen är differentialtryckmätaren ansluten uppströms respektive nedströms flödesresistanselementet.In another embodiment of the actuator-controlled high-pressure valve, the differential pressure gauge is connected upstream and downstream of the flow resistance element, respectively.

Differentialtrycket blir genom denna konstruktion en signal som kan linjäriseras och kompenseras för tryck, fluidtyp och temperatur för att ge ett mått på fluidflödet.Through this design, the differential pressure becomes a signal that can be linearized and compensated for pressure, fluid type and temperature to provide a measure of fluid flow.

Sådana ytterligare parametrar kan mätas och mätdatan användas för linjärisering av flödesvärden.Such additional parameters can be measured and the measurement data used for linearization of flow values.

I ytterligare ett utförande av den aktuatorstyrda högtrycksventilen ligger minst ett andra flödesresistanselement nedströms det första flödesresistanselement.In a further embodiment of the actuator-controlled high-pressure valve, at least one second flow resistance element is located downstream of the first flow resistance element.

Detta andra flödesresistanselement har samma uppgift som det första, nämligen att utjämna fluidtrycket genom kanalen och förhindra turbulens samt öka det dynamiska flödesområdet eller användas som ett flödesmätarelement. De flödesresistanselementen kan här ha formen av ett cylinderformat rör eller formen av en kon. Men kan även konstrueras så att flödeskanalen, nedströms utsidan på första flödesresistanselementet, har en avtagande vidd.This second flow resistance element has the same task as the first, namely to equalize the fluid pressure through the channel and prevent turbulence as well as increase the dynamic flow range or be used as a flow meter element. The flow resistance elements here can have the shape of a cylindrical tube or the shape of a cone. But can also be designed so that the flow channel, downstream of the outside of the first flow resistance element, has a decreasing width.

I ett annat utförande av den aktuatorstyrda högtrycksventilen är minst ett temperaturutvidgningselement 114 kopplat i serie med aktuatorn.In another embodiment of the actuator controlled high pressure valve, at least one temperature expansion element 114 is connected in series with the actuator.

Denna adderade enhet används till att justera aktuatorn för att kompensera för temperaturberoende utvidgningar av omkringliggande konstruktions material. 10 15 20 25 30 35 534 89? I ytterligare ett utförande av den aktuator styrda högtrycksventilen är minst ett mekaniskt trimelement 115 kopplat i serie med aktuatorn.This added unit is used to adjust the actuator to compensate for temperature-dependent extensions of the surrounding construction material. 10 15 20 25 30 35 534 89? In a further embodiment of the actuator controlled high pressure valve, at least one mechanical trim element 115 is connected in series with the actuator.

Det mekaniska trimelementet används till att justera så att aktuatorns slaglängd hamnar rätt gentemot övriga konstruktionens övriga enheter. Detta är mycket viktigt eftersom toleransen pà piezoaktuatorer oftast är flera gånger större än den rörelse som de kan generera.The mechanical trim element is used to adjust so that the stroke of the actuator ends up correctly in relation to the other units of the other construction. This is very important because the tolerance of piezo actuators is usually several times greater than the movement they can generate.

I en andra aspekt innefattar uppfinningen ett förfarande för att styra en högtrycksventil där alla ingående enheter är seriekopplade längs en gemensam axel.In a second aspect, the invention comprises a method of controlling a high pressure valve in which all the included units are connected in series along a common axis.

Förfarandet innefattar att ventilen styrs av en piezoelektrisk aktuator med en slaglängd som förstärks av ett mekaniskt förstärkarelement till en ventilmekanism verkande mot ett ventilsäte. Förfarandet innefattar vidare att generera en rörelse med aktuatorn, förmedla rörelsen till det mekaniska förstärkarelementet och att styra ut ventilmekanismen med den förstärkta rörelsen till en slutande eller öppnande rörelse hos ventilmekanismen.The method comprises that the valve is controlled by a piezoelectric actuator with a stroke which is amplified by a mechanical amplifier element to a valve mechanism acting against a valve seat. The method further comprises generating a movement with the actuator, transmitting the movement to the mechanical amplifier element and directing the valve mechanism with the amplified movement to a closing or opening movement of the valve mechanism.

Förfarandet kan, innefatta att trimma in ventilen med ett mekaniskt trimelement och vid behov, temperaturkompensera rörelsen med ett temperaturutvidgningselement.The method may comprise trimming the valve with a mechanical trim element and, if necessary, temperature compensating the movement with a temperature expansion element.

Fördelarna med denna metod är som för ovan beskrivna utrustning att på ett enkelt och billigt sätt kunna utnyttja, företrädelsevis, piezoaktuatorer och deras fördelar till att styra en högtrycksventil men samtidigt lösa problemen associerade med piezoaktuatorer. Översiktlig beskrivning av ritningen Dessa och andra aspekter, särdrag och fördelar som uppfinningen åtminstone partiellt innehar blir tydligare och specificerade genom följande beskrivning av utförandeformer av föreliggande uppfinning, där referens görs till de vidliggande Figuren 1 som visar i en schematisk vy ett utförandeexempel på en piezoelektrisk ventil. 10 15 20 25 30 35 534 857 Beskrivning av utföranden Figur 1 visar i en schematisk vy ett utförandeexempel på en piezoelektrisk ventil.The advantages of this method are, as for the equipment described above, to be able to use in a simple and inexpensive way, preferably, piezo actuators and their advantages to control a high pressure valve but at the same time solve the problems associated with piezo actuators. General description of the drawing These and other aspects, features and advantages which the invention at least partially possesses become clearer and specified by the following description of embodiments of the present invention, where reference is made to the accompanying Figure 1 which shows in a schematic view an embodiment of a piezoelectric valve . Description of embodiments Figure 1 shows in a schematic view an embodiment of a piezoelectric valve.

Utifrån sett består ventilen av ett rör 10 med en inloppskanal 101, utloppskanal 102 och en trimskruv 50 på ett mekaniskt trimelement 115.From the outside, the valve consists of a pipe 10 with an inlet channel 101, outlet channel 102 and a trim screw 50 on a mechanical trim element 115.

Inuti röret 10 sitter det mekaniska trimelementet 115, det mekaniska temperaturutvidqhingselementet 114, piezoaktuatorn 113 omsluten av förspänningsröret 112, buffertplattan 123, ventilmekanismen 118, ventilsäte 15 och flödesmätarnät 18 i serie. den mekaniska förstärkaren 119, Det mekaniska trimelementet 115 hålls fast i röret 10 med en fjäderring 117 och tätas från omgivningsmiljön med o-ringen 116.Inside the tube 10 are the mechanical trim element 115, the mechanical temperature expansion element 114, the piezo actuator 113 enclosed by the bias tube 112, the buffer plate 123, the valve mechanism 118, the valve seat 15 and the flow meter network 18 in series. the mechanical amplifier 119. The mechanical trim element 115 is held in the tube 10 by a spring ring 117 and sealed from the surrounding environment by the o-ring 116.

Buffertplattan 123 tjänar som tätningsbricka och rörligt element mellan piezoaktuatorn 113 och högtryckskaviteten 100. O-ringarna 110 och lll tjänar som tätning mot röret 10 och flexelement för buffertplattans 123 rörelse. Till utrymmet mellan O-ringarna 110 och 111 går genom röret 10 en luftningskanal 19.The buffer plate 123 serves as a sealing washer and movable element between the piezo actuator 113 and the high pressure cavity 100. The O-rings 110 and III serve as a seal against the tube 10 and flex elements for the movement of the buffer plate 123. An aeration channel 19 passes through the tube 10 to the space between the O-rings 110 and 111.

Den mekaniska förstärkaren 119 utsätts för en rörelse från buffertplattan 123 varpå den trycks mot fundamentskivan 120.The mechanical amplifier 119 is subjected to a movement from the buffer plate 123 whereupon it is pressed against the foundation plate 120.

Mellan fundamentskivan 120 och flödeskanalskivan 14 sitter inklämt ett kompensationsmembran 16.A compensation membrane 16 is sandwiched between the foundation plate 120 and the flow channel plate 14.

Kompensationsmembranets ytterkant sitter fast i ventilmekanismen 118.The outer edge of the compensation diaphragm is fixed in the valve mechanism 118.

Flödeskanalskivan 14 har genomgående kanaler 13 innanför flödeskanalsskivans yttre del 12 som häller det mjuka ventilsätet 15.The flow channel disc 14 has continuous channels 13 inside the outer part 12 of the flow channel disc which pours the soft valve seat 15.

Delarna 120, 12, 14, fixt förbundna med varandra. 15 och röret 10 är mekaniskt Mellan flödeskanalskivan 14 och ändstycket 11 sitter ett gaspermeabelt rör 18 inklämt.The parts 120, 12, 14, fixedly connected to each other. 15 and the tube 10 is mechanical Between the flow channel disc 14 and the end piece 11 a gas permeable tube 18 is sandwiched.

Mellan röret 10 och det gaspermeabla röret 18 sitter ett volymreduceringsrör med koniskt formad innersida.Between the tube 10 and the gas permeable tube 18 is a volume reducing tube with a conically shaped inner side.

Volymreduceringsröret 17 kan vara en integrerad del av röret 10. 10 15 20 25 30 35 534 897 Luftningskanalens 19 funktion är att vid läckage från högtryckskaviteten 100, förbi o-ringen 110, skall gasen läcka ut igenom luftningshálet 19. Tack vare luftningshälet 19 kommer inte o-ringen 111 att utsättas för något högre tryck, varpå läckage från högtryckskaviteten förhindras in till piezoaktuatorn 113. Detta kan exempelvis vara fördelaktigt i explosionskänsliga miljöer där det är viktigt att piezoaktuatorn ej kommer i kontakt med omgivningen, eller för att förhindra fuktig gas att läcka in till aktuatorn.The volume reduction tube 17 can be an integral part of the tube 10. The function of the aeration channel 19 is that in the event of a leak from the high-pressure cavity 100, past the o-ring 110, the gas should leak out through the aeration hole 19. Thanks to the aeration heel 19, the o-ring 111 to be subjected to a slightly higher pressure, whereupon leakage from the high pressure cavity to the piezo actuator 113 is prevented. into the actuator.

Anordning fungerar i drift på följande sätt. Genom en pålagd spänning på piezoaktuatorn 113 sker en expansion av densamma, aktuatorns rörelse fortsätter till buffertplattan 123 som vidare pressar ihop den mekaniska förstärkaren 119 mot fundamentskivan 120. Ventilmekanismen 118 lyfts då från ventilsätet 14 med aktuatorrörelsen gånger den mekaniska förstärkarens 119 förstärkning. Ett gasflöde kommer då att strömma genom flödeskanalsskivans 14 kanaler, avsmalnande kanalen 122 och vidare genom det gaspermeabla ner i den röret 18. En differentialtryckgivare, ej visad i figur, ansluts till kanalen 122 respektive under det gaspermeabla röret 18. Differentialtrycket blir då ett en signal som kan linjäriseras och kompenseras för tryck, gastyp och temperatur för att ge ett mått på qasflödet.The device works in operation in the following way. Due to a applied voltage on the piezo actuator 113, an expansion thereof takes place, the movement of the actuator continues to the buffer plate 123 which further compresses the mechanical amplifier 119 against the foundation plate 120. The valve mechanism 118 is then lifted from the valve seat 14 with the actuator movement times the mechanical amplifier 119. A gas flow will then flow through the channels of the flow channel disc 14, tapered channel 122 and further through the gas permeable down into that tube 18. A differential pressure sensor, not shown in the figure, is connected to the channel 122 and below the gas permeable tube 18. The differential pressure then becomes a signal which can be linearized and compensated for pressure, gas type and temperature to provide a measure of the qas flow.

Insidan av det gaspermeabla röret 18 kan kläs med en folie med slitsade öppningar enligt ovan nämnda patentansökan med titeln ”Flödesrestriktor samt förfarande att reducera ett flödesmotstånd”, för att reducera differentialtrycket vid stora flöden och på så sätt öka dynamiken på flödesmätningen.The inside of the gas permeable tube 18 can be clad with a foil with slotted openings according to the above-mentioned patent application entitled "Flow restrictor and method of reducing a flow resistance", in order to reduce the differential pressure at large flows and thus increase the dynamics of the flow measurement.

I stängt tillstånd kommer inloppsgasen att trycksätta högtryckskaviteten 100, och även ovansidan av kompensationsmembranet 16 eftersom förbindelsen mellan den mekaniska förstärkaren 119 och ventilmekanismen 118 består av smala länkarmar. Vid högt tryck i stängt läge strävar inloppsgasen att läcka mellan ventilmekanism 118 och 10 15 20 25 30 35 534 89? ventilsäte 15. Samtidigt kommer dock trycket att orsaka en kraft ovanpå kompensationsmembranet 16 som kommer att pressa ventilmekanismen 118 hårdare mot ventilsätet 15. På detta sätt förhindras läckage vid högt ingångstryck. Härav kan aktuatorns kraft, storlek och pris reduceras.In the closed state, the inlet gas will pressurize the high pressure cavity 100, and also the top of the compensation diaphragm 16 since the connection between the mechanical amplifier 119 and the valve mechanism 118 consists of narrow link arms. At high pressure in the closed position, the inlet gas tends to leak between valve mechanism 118 and 10 15 20 25 30 35 534 89? valve seat 15. At the same time, however, the pressure will cause a force on top of the compensation diaphragm 16 which will press the valve mechanism 118 harder against the valve seat 15. In this way, leakage at high inlet pressure is prevented. As a result, the power, size and price of the actuator can be reduced.

I ett annat utförande av uppfinningen innefattar den aktuatorstyrda högtrycksventilen ett första flödesresistanselement som ligger mellan ventilsätet och ventilutloppet, såsom flödesmätarnätet 18.In another embodiment of the invention, the actuator-controlled high pressure valve comprises a first flow resistance element located between the valve seat and the valve outlet, such as the flow meter network 18.

Det första flödesresistanselementet används här till att tryckutjämna flödet genom att bl a hjälpa till att förhindra turbulens samt öka det dynamiska flödesområdet.The first flow resistance element is used here to equalize the flow by, among other things, helping to prevent turbulence and increasing the dynamic flow range.

Det kan också användas ihop med en differentialtryckmätare som ett flödesmätarelement.It can also be used together with a differential pressure gauge as a flow meter element.

I ytterligare ett utförande av den aktuatorstyrda högtrycksventilen ligger minst ett andra flödesresistanselement (visas ej) nedströms det första flödesresistanselement.In a further embodiment of the actuator-controlled high-pressure valve, at least one second flow resistance element (not shown) is located downstream of the first flow resistance element.

Detta andra flödesresistanselement har samma uppgift som det första, nämligen att utjämna fluidtrycket genom kanalen och förhindra turbulens samt öka det dynamiska flödesområdet eller användas som ett flödesmätarelement. De flödesresistanselementen kan här ha formen av ett cylinderformat rör eller formen av en kon. Men kan även konstrueras så att flödeskanalen, nedströms utsidan på första flödesresistanselementet, har en avtagande vidd.This second flow resistance element has the same task as the first, namely to equalize the fluid pressure through the channel and prevent turbulence as well as increase the dynamic flow range or be used as a flow meter element. The flow resistance elements here can have the shape of a cylindrical tube or the shape of a cone. But can also be designed so that the flow channel, downstream of the outside of the first flow resistance element, has a decreasing width.

Ovan beskrivna principer är fördelaktiga i kombination med aktuatorer med en liten rörelse, och förutom med piezoaktuatorer kan kombinationer göras med andra aktuatorer såsom elektrostriktiva, termiska eller kemiska.The principles described above are advantageous in combination with actuators with a small movement, and in addition to piezo actuators, combinations can be made with other actuators such as electrostrictive, thermal or chemical.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 534 as? PATENTKRAV Aktuatorstyrd högtrycksventil med ett ventilinlopp och ett ventilutlopp, som innefattar - en piezoelektrisk aktuator (1l3); - ett mekaniskt förstärkarelement (119): - en ventilmekanism verkande mot ett ventilsäte (118): - två tätningar (110, 111) är anordnade mellan aktuatorn (113) och det mekaniska förstârkarelement (l19); - varvid aktuatorn, det mekaniska förstärkarelementet och ventilmekanismen är anordnade längs en gemensam axel där aktuatorn är anordnad att generera en rörelse för att styra ut ventilmekanismen och det mekaniska förstärkarelementet är anordnad att förstärka aktuatorns rörelse till ventilmekanismens slutande eller öppnande rörelse; kännetecknad av en luftningskanal (19) är anordnad mellan de två tätningar (110, 111). Högtrycksventilen enligt krav 1, där anordningen âr anordnat i ett rör med ventilinloppet och ventilutloppet. Högtrycksventilen enligt krav 1 eller 2, där ett första flödesresistanselement ligger mellan ventilsåtet och ventilutloppet. Högtrycksventilen enligt krav 3, där minst en differentialtryckmätare är ansluten uppströms respektive nedströms flödesresistanselementet. Högtrycksventilen enligt krav 3, där minst ett andra flödesresistanselement ligger nedströms det första flödesresistanselementet. 10 15 20 25 30 35 G) 10. 534 89? IO Högtrycksventilen enligt något av kraven 3-5, där det första flödesresistanselementet har formen av ett cylinderformat rör eller en kon. Högtrycksventilen enligt något av kraven 3-6, där en flödeskanal nedströms en utsida på första flödesresistanselementet har en avtagande vidd. Högtrycksventilen enligt något av kraven 1-7, där minst ett temperaturutvidgningselement (114) är kopplad i serie med aktuatorn. Högtrycksventilen enligt något av kraven 1-8, där minst ett mekaniskt trimelement (115) är kopplad i serie med aktuatorn. Förfarande för att styra en högtrycksventil där alla ingående enheter är seriekopplade längs en gemensam axel, som innefattar att ventilen styrs av en piezoelektrisk aktuator med en slaglängd som förstärks av ett mekaniskt förstärkarelement till en ventilmekanism verkande mot ett ventilsäte, och varvid förfarandet innefattar att generera en rörelse med aktuatorn, förmedla rörelsen till det mekaniska förstärkarelementet och att styra ut ventilmekanismen med den förstärkta rörelsen till en slutande eller öppnande rörelse hos ventilmekanismen; kânnetecknad av att vid läckage frán en högtryckskavitet leda ut en gas genom en luftningskanal anordnad mellan tvâ tätningar. 11. Förfarandet enligt krav 10, innefattandes att trimma in ventilen med ett mekaniskt trimelement (115) och temperaturkompensera rörelsen med ett temperaturutvidgningselement (114).1. 0 15 20 25 30 35 534 as? CLAIMS Actuator-controlled high-pressure valve with a valve inlet and a valve outlet, which comprises - a piezoelectric actuator (133); a mechanical amplifier element (119): - a valve mechanism acting against a valve seat (118): - two seals (110, 111) are arranged between the actuator (113) and the mechanical amplifier element (119); wherein the actuator, the mechanical amplifier element and the valve mechanism are arranged along a common axis where the actuator is arranged to generate a movement for controlling the valve mechanism and the mechanical amplifier element is arranged to amplify the movement of the actuator to the closing or opening movement of the valve mechanism; characterized by an aeration channel (19) is arranged between the two seals (110, 111). The high pressure valve according to claim 1, wherein the device is arranged in a pipe with the valve inlet and the valve outlet. The high pressure valve according to claim 1 or 2, wherein a first flow resistance element lies between the valve seat and the valve outlet. The high pressure valve according to claim 3, wherein at least one differential pressure gauge is connected upstream and downstream of the flow resistance element, respectively. The high pressure valve according to claim 3, wherein at least one second flow resistance element is located downstream of the first flow resistance element. 10 15 20 25 30 35 G) 10. 534 89? The high pressure valve according to any one of claims 3-5, wherein the first flow resistance element is in the form of a cylindrical tube or cone. The high pressure valve according to any one of claims 3-6, wherein a flow channel downstream of an outside of the first flow resistance element has a decreasing width. The high pressure valve according to any one of claims 1-7, wherein at least one temperature expansion element (114) is connected in series with the actuator. The high pressure valve according to any one of claims 1-8, wherein at least one mechanical trim element (115) is connected in series with the actuator. A method of controlling a high pressure valve wherein all the included units are connected in series along a common axis, comprising the valve being controlled by a piezoelectric actuator having a stroke amplified by a mechanical amplifier element to a valve mechanism acting against a valve seat, and the method comprising generating a movement with the actuator, transmitting the movement to the mechanical amplifier element and directing the valve mechanism with the amplified movement to a closing or opening movement of the valve mechanism; characterized in that in the event of leakage from a high-pressure cavity, a gas is led out through an aeration duct arranged between two seals. The method of claim 10, comprising trimming the valve with a mechanical trim element (115) and temperature compensating the movement with a temperature expansion element (114).
SE1050488A 2010-05-17 2010-05-17 Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve SE534897C2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050488A SE534897C2 (en) 2010-05-17 2010-05-17 Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve
CN201110126190.8A CN102251893B (en) 2010-05-17 2011-05-16 High pressure valve and control method
PCT/EP2011/058009 WO2011144642A1 (en) 2010-05-17 2011-05-17 Piezo electric controlled high-pressure valve and method for controlling a high-pressure valve
PCT/EP2011/057965 WO2011144610A1 (en) 2010-05-17 2011-05-17 Mechanical temperature compensation means, method for assembly said means and method for mechanically temperature compensating
EP11719839A EP2572129A1 (en) 2010-05-17 2011-05-17 Piezo electric controlled high-pressure valve and method for controlling a high-pressure valve
EP11719837.4A EP2571555B1 (en) 2010-05-17 2011-05-17 Mechanical temperature compensation means, method for assembly said means and method for mechanically temperature compensating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1050488A SE534897C2 (en) 2010-05-17 2010-05-17 Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1050488A1 SE1050488A1 (en) 2011-11-18
SE534897C2 true SE534897C2 (en) 2012-02-07

Family

ID=44979395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1050488A SE534897C2 (en) 2010-05-17 2010-05-17 Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102251893B (en)
SE (1) SE534897C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215080A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Johnson Matthey Piezo Products Gmbh Actuator for actuating an actuator

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0483401B1 (en) * 1990-10-30 1994-10-05 Siemens-Elema AB Device, e.g. a lung ventilator, for controlling a fluid flow, particularly a gas flow
US6539968B1 (en) * 2000-09-20 2003-04-01 Fugasity Corporation Fluid flow controller and method of operation
JP2004526617A (en) * 2001-02-22 2004-09-02 コンチネンタル・テベス・アーゲー・ウント・コンパニー・オーハーゲー Valve for hydraulic vehicle brake system
US6843465B1 (en) * 2003-08-14 2005-01-18 Loren W. Scott Memory wire actuated control valve

Also Published As

Publication number Publication date
SE1050488A1 (en) 2011-11-18
CN102251893A (en) 2011-11-23
CN102251893B (en) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4933936B2 (en) Piezoelectric drive valve
US8960221B2 (en) Gas pressure regulating valve
KR101887364B1 (en) Pressure-type flow control device and method for preventing overshooting at start of flow control performed by said device
JP5491619B2 (en) Fuel injection device with pressure sensor
US10077789B2 (en) Pneumatic actuation system and method
US9709994B2 (en) Device for providing a fluid having regulated output pressure
JP2000193106A (en) Flow control valve
JP2009115271A (en) Flow rate measurement valve
CN102667284A (en) Piezoelectrically driven valve and piezoelectrically driven flow volume control apparatus
US9971359B2 (en) Controlled three-way proportional valve unit
US9441758B2 (en) Valve device, valve assembly and method for calibrating a valve assembly
US20110284779A1 (en) Method and apparatus for controlling a high-pressure valve
SE534897C2 (en) Piezoelectric controlled high pressure valve and method for controlling a high pressure valve
KR102268375B1 (en) valve
KR102155850B1 (en) Classification valve
JP5561864B2 (en) Pressure reducing device for fuel cell system and bellows used therefor
CN104110412A (en) Flow Regulating Valve Assembly
US20150028238A1 (en) Valve Assembly for Switching and/or Regulating a Medium Flow of an Aerospace Engine and Aerospace Engine
CN201925572U (en) Two-way solenoid valve with diaphragm structure
CN102537477A (en) Two-way electromagnetic vale with diaphragm structure
CN102563118A (en) Three-way electromagnetic valve with diaphragm structure
JP2012220996A (en) Pressure regulator
JP6173186B2 (en) Characteristic evaluation apparatus and characteristic evaluation method
Choudhury et al. Different types of faults in control valves
US20110284788A1 (en) High Performance Miniature Regulator