侧向开启式高速压电开关阀制造技术

本发明专利技术提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，包括阀套，阀套内设有一端开口的轴向阶梯孔，阶梯孔的不开口的一端的侧面开有阀出口，阶梯孔内安装阀座，阀体安装于阀套内位于阀座下方，盖板与阀套之间采用螺纹连接并将阀体、阀座顺次压紧，阀芯安装于阀体的内部；阀体内部径向上开有水平压电陶瓷槽，压电陶瓷置于压电陶瓷槽内且伸出的一端与阀芯相切；电源线置于阀套、阀座和阀体的同轴深孔内并与压电陶瓷连接。无激励电压时，高压油液将阀芯压合在阀座中心孔上，阀关闭；施加激励电压时，压电陶瓷伸长使得阀芯向一侧转动，阀开启。本发明专利技术采用侧向开启式，无回位弹簧，解决了电磁开关阀响应速度慢、开启压力大、回位弹簧易失效的问题。

Side open high speed piezoelectric opening valve

The invention provides a lateral opening type high speed piezoelectric valve, including valve sleeve, the valve sleeve is provided with one end axial step openings, one end of the side opening step hole provided with the valve outlet, the valve seat is arranged in the stepped hole of the valve installed in the valve sleeve is arranged below the valve seat between the cover and the valve sleeve. The threaded connection and the valve body and valve seat are pressed, the internal spool is arranged on the valve body; the valve body is provided with an internal radial horizontal piezoelectric ceramic groove, piezoelectric ceramic in the end of the piezoelectric ceramic groove and extending and spool tangent; deep hole coaxial power line arranged in the valve sleeve, the valve seat and the valve body and is connected with the pressure piezoelectric ceramics. When no excitation voltage is applied, the high pressure oil presses the spool on the center hole of the valve seat, and the valve closes. When the excitation voltage is applied, the piezoceramic extension makes the valve core rotate to one side, and the valve opens. The invention adopts the lateral opening type and no back position spring, which solves the problems of slow response speed, large opening pressure and easy failure of the return spring.

【技术实现步骤摘要】
侧向开启式高速压电开关阀
本专利技术涉及液压
，具体而言，涉及一种侧向开启式高速压电开关阀。
技术介绍
高速开关阀是20世纪80年代发展起来的一种具有体积小、控制灵活、结构简单、抗污染能力强、可靠性高和价格廉价、与电子电路配合好等特点的电液控制转换元件。只要控制脉冲频率或脉冲宽度，就能对流量进行连续的控制。在液压控制系统中,高速开关阀起到非常重要的作用,其性能直接影响到整个系统的性能。传统的电磁高速开关阀普遍存在精度低和响应速度慢的问题,本专利技术采用压电材料做为驱动力源，从而满足高精度液压系统的要求超声驱动与传统电机驱动相比，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应，具有结构简单、小型轻量、响应速度快，噪声低、低速大转矩、控制特点好、定位精度高；不受磁场干扰，运动准确等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点。本专利技术为插装式，安装维护方便；采用侧向开启式，利用杠杆原理，大大降低了阀芯的开启力；阀芯利用阀体内部的曲面和油液压力自动回位，无回位弹簧，解决了弹簧易疲劳失效的问题。侧向开启式高速压电开关阀阀口开度的定位精度高，分辨率可达纳米级。侧向开启式高速压电开关阀将会在一些精密仪器、医疗设备以及半导体制造技术中得到广泛应用。由于具有侧向开启式高速压电开关阀耐污染能力强，响应速度快，可靠性高等特性，是航天航空动力系统、空间站、能力转化设备、水下作业系统等领域的液压系统中的关键部件，将在以上各类液压系统中广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，采用压电陶瓷驱动，以解决现有电磁开关阀在受电磁干扰、低温、真空等环境中应用受限，电磁铁的响应频率不够高，噪声大等问题；采用侧向开启式，利用杠杆原理，大大降低了阀芯的开启力，以解决现有电磁开关阀开启力不足的问题；阀芯利用阀体内部的曲面和油液压力自动回位，无回位弹簧，以解决现有电磁开关阀弹簧易疲劳失效的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种侧向开启式高速压电开关阀，包括阀套、阀座、阀体盖板和压电陶瓷，阀套的轴向方向设有一端开口的阶梯孔，阶梯孔的底部与阀套的侧面上开设的阀出口相连通；盖板与阶梯孔的开口端螺纹连接并将阀体和阀座顺次紧密压装在阶梯孔内，阀座的一面贴合与阶梯孔的台阶面上，阀体的内部设置有容纳阀芯的空间且两端开口，阀芯为圆形钢球，阀座的轴向中心设置有阀座中心孔，盖板的轴向中心设置有盖板中心孔形成阀入口，阀座中心孔和盖板中心孔的直径小于阀芯的直径，开关阀未动作时，阀芯被高压油液托起顶在阀座中心孔上；阀体的内部径向水平方向开设有压电陶瓷槽，压电陶瓷安装于压电陶瓷槽内且一端与压电陶瓷槽的槽底顶接，阀芯顶于阀座中心孔上时，压电陶瓷的伸出一端与阀芯水平方向的中间部位表面相切，电源线通过贯穿于阀套、阀座、阀体上的深孔与压电陶瓷的靠近压电陶瓷槽槽底的一端连接，压电陶瓷在激励电压的作用下伸长从而推动阀芯向一侧转动。进一步地，阀套内部设有助力钢球，助力钢球嵌入阀体的内部空间并安装于压电陶瓷的一侧的上部。进一步地，阀体上对应助力钢球设置有助力钢球限位槽，阀体的一侧安装有助力钢球限位槽内，助力钢球限位槽限制助力钢球沿圆周方向运动。进一步地，阀套的外周的两端分别开有第一环形凹槽和第三环形凹槽，第一环形凹槽和第三环形凹槽分别设置于阀出口的两侧，第一密封圈和第三密封圈分别安装于第一环形凹槽和第三环形凹槽中用于实现开关阀与外部连接时的密封；阶梯孔的朝向阀座的一侧台阶面上开有第二环形凹槽，第二密封圈置于第二环形凹槽内，用于阀套与阀座之间的密封。进一步地，侧向开启式高速压电开关阀采用插装形式，阀套的设有第一环形凹槽的一端外径大于设有第三环形凹槽的一端，阀套的设有第一环形凹槽的一端端部设有锥角过渡。进一步地，阀套的阶梯孔的设有阀出口的一端底部设有缓冲槽，用于减小从阀芯处喷出高压油液的液动力，降低对阀套底部的冲击和噪声；阀出口的靠近缓冲槽的一端开有阀出口集液槽，用于汇集经缓冲槽流出的油液。进一步地，阀套上开有轴向的第一电源线孔，阀座上开有轴向的第二电源线孔，阀体上开有轴向的第三电源线孔，电源线顺次贯穿第一电源线孔、第二电源线孔和第三电源线孔与压电陶瓷连接，第一电源线孔与电源线之间间隙用密封胶密封。进一步地，阀座的阀座中心孔出口侧开有阀座出口分液槽，盖板中心孔入口端开有盖板入口集液槽，有利于油液进入开关阀，盖板中心孔的出口端开有盖板出口分液槽，有利于将压力油液分散至阀芯的四周。进一步地，阀体内部靠近盖板的一端为球形的阀体第一曲面，为阀芯开启时提供动作空间；阀体内部靠近阀座的一端且远离压电陶瓷的一侧设有锥形的阀体第二曲面，有利于压力油液沿阀芯四周均布并将阀芯托起。应用本专利技术的技术方案，高压油液从阀入口处进入，推动钢球阀芯顶住阀座中心孔，使得阀芯与阀座中心孔之间就形成密封，油液就不能继续向前流动，开关阀处于关闭状态；需要阀开启时，给压电陶瓷通高频电压，压电陶瓷会发生轴向伸长，推动阀芯绕与阀座中心孔接触的一个支点转动，助力钢球的重力起到助力作用，这样在压电陶瓷和助力钢球的共同作用下，使得阀芯向一侧转动，高压油液通过阀座中心孔流到阀出口；断电时，压电陶瓷收缩，高压油液推动阀芯向阀座中心孔中心运动，将阀座中心孔入口堵住，使得开关阀处于关断状态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是采用压电陶瓷驱动，解决了现有电磁开关阀在受电磁干扰、低温、真空等环境中应用受限的问题，压电陶瓷驱动响应频率高，噪声小；采用侧向开启式，利用杠杆原理，大大降低了阀芯的开启力，解决了现有电磁开关阀开启力不足的问题；阀芯利用阀体内部的曲面和油液压力自动回位，无回位弹簧，以解决现有电磁开关阀弹簧易疲劳失效的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术的侧向开启式高速压电开关阀的整体结构示意图；图2示出了图1中的正视剖面图；图3示出了图2中的阀套的剖面图；图4示出了图2中的阀座的剖面图；图5示出了图2中的阀体的剖面图；图6示出了图2中的盖板的剖面图；图7示出了图2中的阀芯的受力结构示意图；其中，上述附图包括以下附图标记：1、阀套；2、电源线；3、阀座；4、助力钢球；5、压电陶瓷；6、阀体；7、阀入口；8、盖板；9、第三密封圈；10、阀芯；11、第二密封圈；12、阀出口；13、第一密封圈；14、阀出口集液槽；15、缓冲槽；16、第一电源线孔；17、第一环形凹槽；18、第二环形凹槽；19、第三环形凹槽；20、阀座出口分液槽；21、阀座中心孔；22、第二电源线孔；23、阀体第一曲面；24、助力钢球限位槽；25、第三电源线孔；26、压电陶瓷槽；27、阀体第二曲面；28、盖板出口分液槽；29、盖板中心孔；30、盖板入口集液槽；31、压电陶瓷推力力矩；32、高压油液阻力力矩；33、助力钢球重力的分力力矩；34、助力钢球重力的分力；35、压电陶瓷推力。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧向开启式高速压电开关阀，其特征在于，包括：阀套（1），所述阀套（1）的轴向方向设有一端开口的阶梯孔，所述阶梯孔的底部与所述阀套（1）的侧面上开设的阀出口（12）相连通；阀座（3）、阀体（6）和盖板（8），所述盖板（8）与所述阶梯孔的开口端螺纹连接并将所述阀体（6）和所述阀座（3）顺次紧密压装在所述阶梯孔内，所述阀座（3）的一面贴合与所述阶梯孔的台阶面上，所述阀体（6）的内部设置有容纳阀芯（10）的空间且两端开口，所述阀芯（10）为圆形钢球，所述阀座（3）的轴向中心设置有阀座中心孔（21），所述盖板（8）的轴向中心设置有盖板中心孔（29）形成阀入口（7），所述阀座中心孔（21）和所述盖板中心孔（29）的直径小于所述阀芯（10）的直径，开关阀工作时，所述阀芯（10）被高压油液托起顶在所述阀座中心孔（21）上；压电陶瓷（5），所述阀体（6）的内部径向水平方向开设有压电陶瓷槽（26），所述压电陶瓷（5）安装于所述压电陶瓷槽（26）内且一端与所述压电陶瓷槽（26）的槽底顶接，与所述阀芯（10）顶于所述阀座中心孔（21）上时，所述压电陶瓷（5）的伸出一端与所述阀芯（10）水平方向的中间部位表面相切，电源线（2）通过贯穿于所述阀套（1）、所述阀座（3）、所述阀体（6）上的深孔与所述压电陶瓷（5）的靠近所述压电陶瓷槽（26）槽底的一端连接，所述压电陶瓷（5）在激励电压的作用下伸长从而推动所述阀芯（10）向一侧转动。...

【技术特征摘要】
1.一种侧向开启式高速压电开关阀，其特征在于，包括：阀套（1），所述阀套（1）的轴向方向设有一端开口的阶梯孔，所述阶梯孔的底部与所述阀套（1）的侧面上开设的阀出口（12）相连通；阀座（3）、阀体（6）和盖板（8），所述盖板（8）与所述阶梯孔的开口端螺纹连接并将所述阀体（6）和所述阀座（3）顺次紧密压装在所述阶梯孔内，所述阀座（3）的一面贴合与所述阶梯孔的台阶面上，所述阀体（6）的内部设置有容纳阀芯（10）的空间且两端开口，所述阀芯（10）为圆形钢球，所述阀座（3）的轴向中心设置有阀座中心孔（21），所述盖板（8）的轴向中心设置有盖板中心孔（29）形成阀入口（7），所述阀座中心孔（21）和所述盖板中心孔（29）的直径小于所述阀芯（10）的直径，开关阀工作时，所述阀芯（10）被高压油液托起顶在所述阀座中心孔（21）上；压电陶瓷（5），所述阀体（6）的内部径向水平方向开设有压电陶瓷槽（26），所述压电陶瓷（5）安装于所述压电陶瓷槽（26）内且一端与所述压电陶瓷槽（26）的槽底顶接，与所述阀芯（10）顶于所述阀座中心孔（21）上时，所述压电陶瓷（5）的伸出一端与所述阀芯（10）水平方向的中间部位表面相切，电源线（2）通过贯穿于所述阀套（1）、所述阀座（3）、所述阀体（6）上的深孔与所述压电陶瓷（5）的靠近所述压电陶瓷槽（26）槽底的一端连接，所述压电陶瓷（5）在激励电压的作用下伸长从而推动所述阀芯（10）向一侧转动。2.根据权利要求1所述的侧向开启式高速压电开关阀，其特征在于，所述阀套（1）内部设有助力钢球（4），所述助力钢球（4）嵌入所述阀体（6）的内部空间并安装于所述压电陶瓷（5）的一侧的上部。3.根据权利要求2所述的侧向开启式高速压电开关阀，其特征在于，所述阀体（6）上对应所述助力钢球（4）设置有助力钢球限位槽（24），所述钢球（4）安装于所述助力钢球限位槽（24）内，所述助力钢球限位槽（24）限制所述助力钢球（4）沿圆周方向运动。4.根据权利要求1所述的侧向开启式高速压电开关阀，其特征在于，所述阀套（1）的外周的两端分别开有第一环形凹槽（17）和第三环形凹槽（19），所述第一环形凹槽（17）和所述第三环形凹槽（19）分别设置于所述阀出口（12）的两侧，第一密封圈（13）和第三密封圈（9）分别安装于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：方继根，王西峰，吴进军，张天鹭，
申请(专利权)人：中机生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：北京,11