一种面向二维阀的高速驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于二维阀的高速驱动装置，包括驱动器以及力偶传递机构；采用该高速驱动装置的二维液压阀由电致伸缩件(如压电叠堆)驱动，二维阀芯端部台肩上的高压孔、低压孔分别与阀套上的斜腰型通孔相交，形成两个微小的开口面积，构成液压阻力半桥，敏感腔的压力受控于该液压阻力半桥；利用逆压电效应使关于阀芯轴对称布置的两个压电叠堆产生力偶，再由力偶传递机构作用于二维阀芯使其旋转，进而改变敏感腔压力，控制阀芯轴向运动；其以电致伸缩件(如压电叠堆)作为驱动器，具有高频响与高输出力的特性；体积小，能量密度大、结构紧凑；功耗低、不受电磁干扰等；所述力偶传递机构与二维阀的结合，实现了电致伸缩件(如压电叠堆)小位移的跨数量级放大，具有放大倍数大、控制精度高、能够同时实现高压与大流量的作用。

A High Speed Driving Device for Two-Dimensional Valve

【技术实现步骤摘要】
一种面向二维阀的高速驱动装置
本专利技术涉及电液控制系统领域，更具体地说，涉及用于二维阀的高速驱动装置。
技术介绍
新型功能材料的研制以及作为驱动元件的应用为液压控制阀实现高频响提供了新的途径，因而，压电陶瓷(Piezoelectric，PZT)、形状记忆合金、超磁致伸缩等新材料驱动液压阀得到了广泛关注，其中压电陶瓷材料以其动态响应快速、控制精度高、能量密度大、结构紧凑、不受电磁干扰等优点，成为近年来研究的热点。目前，采用新型功能材料的液压阀大多采用直接推动阀芯的方式，以压电阀为例，由于压电陶瓷材料本身的物理特性，即使采用叠堆式的结构，其输出位移仍然很小，导致输出流量很小，这几乎是所有压电陶瓷驱动的液压阀包括开关阀、比例阀以及伺服阀等均面临的瓶颈难题。目前常采用杠杆式、桥式等机械式位移方法机构来解决压电陶瓷驱动器位移小的瓶颈问题，这些放大机构一般都采用柔性铰链结构，普遍存在承受载荷小、抗冲击能力差等问题，可以说通过柔性铰链获得阀芯位移放大的方法已经达到极限，很难突破因此，解决位移放大问题是压电陶瓷驱动的液压控制阀同时实现高频响和大流量的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供结构简单紧凑的用于二维阀的高速驱动装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种用于二维阀的高速驱动装置，包括：致动部，用于通过电致伸缩方式产生相对于该二维阀的阀芯轴体切向上的直线形变位移；以及连接该致动部的传递部，用于将所述致动部产生的直线形变位移传递给该二维阀的阀芯或阀套以带动该阀芯或阀套轴体作旋转运动，同时通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过一螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。优选地，所述致动部包括致动元件与调节装置，所述传递部包括阀芯夹紧装置与复位装置。在一个实施例中，所述致动元件采用压电叠堆，所述调节装置为一对自锁楔形块与调节螺栓，所述阀芯夹紧装置是选用一或多个锁紧联接块，并通过螺栓锁紧阀芯或阀套，所述复位装置是较佳选用复位弹簧。在其他实施例中，致动元件可能采用其他器件，调节装置与复位装置的构造可能变化，阀芯夹紧装置与阀芯或阀套的锁紧方式不限于螺栓紧固，两者之间也可以一体成型加工。在一个实施例中，所述致动部还包括用于防止该致动部在带动该阀芯或阀套做双向旋动时，与阀芯轴体之间发生干涉的台阶。进一步地，所述传递部包括用于减少所述致动部在该直线形变位移传递过程中与该传递部产生摩擦的支撑零件。更进一步地，所述致动部包括用于保证该致动部的直线形变位移有效传递至所述传递部的的预紧装置。在上述实施例的基础上实现一种用于二维阀的高速驱动方法，包括：通过电致伸缩方式产生相对于该二维阀的阀芯轴体切向上的直线形变位移；将所述致动部产生的直线形变位移传递给该二维阀的阀芯或阀套以带动该阀芯或阀套作旋转运动，同时通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过一螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。实施本专利技术的装置或方法可产生以下有益效果：所述用于二维阀的高速驱动装置采用高频致动元件(如压电叠堆)驱动置于该二维阀阀体内的传递机构以带动该二维阀的阀芯产生转动，将压电叠堆产生的直线形变能量作为带动该阀芯轴体旋转的运动能，同时可以通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过合适的螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。根据该致动部的力偶作用于该传递机构时存在偏心距(即力臂)，该力偶传递机构处拥有一级放大作用，并且结合二维(2D)螺旋伺服机构处的旋转——直动位移放大作用(二级放大)，在较以往技术显著精简的阀体结构下将电致伸缩件(如压电叠堆)产生的形变位移进行了两次放大，此类驱动装置以压电叠堆作为驱动器，具有高频响与高输出力的特性；体积小，能量密度大、结构紧凑；功耗低、不受电磁干扰等；所述力偶传递机构与二维阀的结合，实现了电致伸缩件(如压电叠堆)小位移的跨数量级放大，具有放大倍数大、控制精度高、能够同时实现高压与大流量的作用。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术较佳实施的一种面向二维阀的高速驱动装置；图2是本专利技术较佳实施例提供的湿式压电二维(二维(2D))电液高速开关阀的剖面结构示意图；图3是图1所示的开关阀中阀芯、压电驱动器与力偶传递机构联接图；图4是图1所示的开关阀中的阀芯剖面图；图5是图1所示的开关阀中的压电驱动器与力偶传递机构结构位置关系图；图6是图1所示的开关阀中力偶传递机构中的锁紧联接块。图7是图1所示的开关阀中的密封罩。图8是图1所示的开关阀工作运动分解图；图9是本专利技术任何实施例中的阀芯位移放大关系图的说明图；图10是本专利技术较佳实施例提供的半桥式压电型二维(2D)电液比例减压阀的结构示意图；图11是本专利技术二维(2D)电液比例减压阀的剖面结构示意图；图12是图10所示的减压阀阀体剖面图；图13是图10所示的减压阀压电控制部分的结构示意图；图14是图10所示的减压阀阀芯结构图；图15是本专利技术较佳实施的一种湿式简化全桥压电型二维(2D)电液高速换向阀外形图；图16是图15所示的换向阀内部结构示意图图；图17是图15所示的换向阀阀体内部结构图；图18是是图15所示的换向阀压电模块结构示意图。图19是是图15所示的换向阀压电模块安装结构示意图；图20是是图15所示的换向阀阀芯剖面图；图21是本专利技术较佳实施的一种半桥式压电型二维(2D)螺纹插装阀剖面结构示意图；图22是是图21所示的螺纹插装阀侧面压电致动部结构示意图。图23是是图21所示的螺纹插装阀的一体式波纹管轴测图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。从本专利技术一个总的方面来说，用于这种二维阀的高速驱动装置可包括：致动部，用于通过(例如)电致、光学、热电或磁致等伸缩方式产生相对于该二维阀的阀芯轴体切向上的直线形变位移；以及连接该致动部的传递部，用于将所述致动部产生的直线形变位移传递给该二维阀的阀芯或阀套以带动该阀芯或阀套作旋转运动，同时通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过一螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。如图1所示为本专利技术较佳方案可提供的一种面向二维阀的高速驱动装置，具体地，在一个典型例子中，致动部1包括调节螺栓3与压电叠堆4；传递部包括预紧复位弹簧5、锁紧联接块6与直线轴承7。所述调节螺栓3与压电叠堆4同轴心固连为一个驱动单位，所述一对驱动单元关于阀芯轴轴向对称布置，且上述一对驱动单元的轴心不重叠；所述一对直线轴承7安装于所述锁紧联接块6表面的一对关于阀芯轴轴向对称布置的圆柱之上，所述该压电叠堆4通过预紧复位弹簧5紧压于直线轴承7的表面；所述锁紧联接块6中心由设有与阀芯轴方向一致且可与阀芯互相配合的花键，在垂直阀芯轴上的方向上设有螺纹通孔用于紧固阀芯；所述夹紧联接块5上设有与预紧复位弹簧5配合的弹簧座。如图2到图8所示，提供一种实施上述面向二维阀的高速驱动装置的二维电液开关阀，其主要包括开关阀、与所述高速驱动装置。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二维阀的高速驱动装置，其特征在于包括：致动部，用于通过电致伸缩方式产生相对于该二维阀的阀芯轴体切向方向上的直线形变位移；以及连接该致动部的传递部，用于将所述致动部产生的直线形变位移传递给该二维阀的阀芯或阀套以带动该阀芯或阀套作旋转运动，同时通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过一螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。

【技术特征摘要】
1.一种用于二维阀的高速驱动装置，其特征在于包括：致动部，用于通过电致伸缩方式产生相对于该二维阀的阀芯轴体切向方向上的直线形变位移；以及连接该致动部的传递部，用于将所述致动部产生的直线形变位移传递给该二维阀的阀芯或阀套以带动该阀芯或阀套作旋转运动，同时通过改变该致动部切向作用力的力臂长度，以产生不同的旋动位移放大效果，进而通过一螺旋伺服机构控制该阀芯的轴向开口。2.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：左强，王迦勒，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33