高压阀和控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高压阀和控制方法。在阀结构中，转换压电致动器的小运动为大运动。致动器和机械放大器，机械温度补偿元件，机械精密调节元件串联连接，作用于和压电致动器同样的有效方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电控制的高压阀和其控制方法，特别是将小的动作，尤其是来自压电致动器的小的动作，转换成为可以控制阀机构的大的动作。
技术介绍
随着新技术发展，在压电陶瓷领域，压电陶瓷元件被广泛应用在致动器应用中，并取代了电磁解决方案。原因是和固有质量(内秉质量)相关的作用力是压电陶瓷技术比电磁技术大十倍。一个例子是，在汽车工业的燃料喷射阀中，电磁铁被压电致动器替代。这引导了一个汽车具有低油耗和低排放的汽车引擎的心时代。由于压电致动器技术，在每一个活塞活动中将燃油喷射以毫秒来控制成为可能。不幸的是由于压电技术即使提供巨大的能量，也只能产生小振幅运动，所以无法完全取代电磁铁。因此，压电致动器产生的运动必须经过放大。另外，压电的致动器的热膨胀系数很低，开始可能会被视为有点，但是周围的作为压电的致动器的机械参考点的材料也必须具有很低的热膨胀系数。很少的材料具有这样的属性，特别是在还有合成， 腐蚀，价格，耐用性等要求的时候。还有一个压电陶瓷技术有关的问题是，部件的宽容性 (tolerance)通常比他们能产生的运动振幅大几倍。这对于机械精密调节有很高要求。即使压电的致动器产生了非常大的作用力，它的运动也很小。任何的运动放大的结果是等量的作用力减小。因此，高压阀应该设计为进口压力对阀座具有尽可能小的影响。在美国专利5，265, 594中，揭示了一种高压阀设计，其具有在管道末端的阀结构， 通过弹簧张力的软座压着管道末端。整个管道的横截面区域促进了进口压力产生的作用力，而这个作用力是上述弹簧必须抵抗的，也是电磁铁必须克服的。结果是，大的，强的，贵的且能耗大的电磁铁在这个设计中是必须的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是消除上面提到的技术问题，提供一种对于进口压力依赖很小的压电方式控制的高压阀。因此，本专利技术首先致力于减缓或者消除一个或多个上述现有技术中的单独的或结合的问题或者不足，并且提供如权利要求所述的装置和/或方法解决至少部分上述问题。根据本专利技术的一个方面，一种致动器控制的高压阀，包括阀进口，和阀出口。高压阀包括压电的致动器，机械放大元件和作用在阀座上的阀结构。所述致动器，机械放大元件和阀结构共轴设置。致动器用于产生控制阀结构的运动，而机械放大元件用于放大致动器产生的运动为阀结构的关闭或打开运动。本专利技术高压阀利用了压电技术的优势，并且避免了和压电致动器的小运动和低热膨胀系数的相关问题。本专利技术一个实施例包括串联至少一个致动器单元到至少一个机械放大元件，其用于放大致动器单元的运动幅度，然后放大了的运动控制阀打开或关闭。本专利技术另一实施例中，致动器控制的高压阀包括第一流动阻力元件，其设置在阀座和阀出口之间。第一流动阻力元件用于通过帮助防止紊流和提高动态流动范围使得流体压力和其他事物相等，其还可和压差计量器一起用作流量计量元件。本专利技术另一实施例中，压差计量器分别连接到流动阻力元件的上游和下游两端。本专利技术中，压差作为能够线性化并可补偿压力，流体类型和温度的信号，用来测量流体流量。额外的参数可以被测量，测量数据可用来线性化流量值。在本专利技术另一实施例中，至少一个第二流动阻力元件设置在第一流动阻力元件的下游。第二流动阻力元件和第一流动阻力元件功能相同，例如，使得通过通道流体压力相等，并且防止紊流和提高动态流动范围，或用作流量测量元件。此处，上述流动阻力元件可以具有圆柱体或者圆锥体的形状。并且，第一流动阻力元件外面的流动通道的宽度向下游方向减小。本专利技术另一实施例中，至少一热膨胀元件串联连接到致动器，用于调整致动器从而补偿周围元件的根据温度的膨胀。本专利技术另一实施例中，至少一机械精密调节元件串联连接到致动器。所述机械精密调节元件用于精确的调节致动器相对于装置中的其他单元的行程长度。这是非常重要的，因为压电致动器的宽容度通常比起所能够产生的运动的幅度大几倍。本专利技术的另一方面，提供一种用于控制高压阀的方法，高压阀的所有部件都是串联共轴连接的。该方法包括压电的致动器控制所示高压阀，所述致动器的行程长度可被机械放大元件放大到作用于阀座的阀结构；致动器产生运动，传递所述运动到机械放大元件， 将放大运动用于控制阀结构产生关闭或打开运动。如果需要，该方法还可包括利用机械精密调节元件对高压阀进行精密调节，以及利用热膨胀元件对所述运动进行温度补偿。本专利技术的优点在于，通过简单、低成本的方式，利用压电的致动器的优点控制高压阀，同事解决了压电致动器带来的缺点。附图说明本专利技术的特点和优点将在下面描述的具体实施方式中予以展示和表述，请参照附图，其中图1是本专利技术高压阀的一个实施例的示意图。 具体实施例方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1是压电致控制的高压阀的一个实施例的示意图，在外面，该阀包括具有进口管道101，出口管道102和位于机械精密调节元件115上的精密调节螺钉50的管道10。在管道10内部，包括机械精密调节元件，机械热膨胀元件114，压电致动器113，被预张力管道 112，缓冲盘123，接卸放大器119，阀结构118。阀座115和流量测量网18串联围绕。机械精密调节元件115通过弹簧环117固定在管道10上，并通过周围的0型环116密封。缓冲盘123作为密封垫圈和可移动元件位于压电致动器113和高压腔100之间。0型环110和111作为密封垫圈仅靠管道10和用于缓冲盘123运动的弹性元件。通风通道(或通风孔)19穿透过管道10到达0型环110和111之间。机械放大器119处于来自缓冲盘123 的运动下，从而被压紧在底盘120上。补偿薄膜16位于底盘120和流动通道盘14之间。补偿薄膜16的外部边缘固定在阀结构118上。流动通道盘14具有到流动通道盘14的外部组件12的内部的通道，其用于支持软阀座15。组件120，12，14，15和管道10之间是机械固定。在流动管道盘14和尾端11之间设有透气管(gas permable tube) 18。在管道10和透气管18之间设有具有圆锥形内部的体积减小管道。该体积减少管道17可以是管道10的集成部分。通风通道19的作用是根据高压腔100的泄露通过0型环110后，气体会通过通风通道19排出。由于通风通道19使得0型环111不会曝露在高压下，因此高压腔的泄露被阻止在压电致动器113。从而因为压电致动器不接触周围物体，从而在爆炸敏感的环境中具有优势，或者用于防止潮湿气体从致动器泄露。上述高压阀的装置的工作描述如下。施加电压到压电致动器113，使其膨胀，致动器继续向上移动到缓冲盘123。并通过紧靠底盘120的机械放大器119。通过被机械放大器119放大后的致动器的运动，阀结构118被从阀座14抬起。气体便通过流动通道盘14 向下流进底部逐渐变窄的通道122，并通过透气管18。压差计量器(图中未示出)连接到通道122，且位于透气管18下方。压差被转换为可线性化的型号，并用来补偿压力，气体类型，和温度从而提供气体流量的测量。透气管18内部可内衬具有裂口的薄金属片，用于减少大流量时的压差，并提高动态流量测量。在关闭状态，进口气体增大高压腔100以及补偿薄膜16顶部的压力，是因为机械放大器119和阀结构118之间的连接包括狭窄的连接元件。关闭的状态在高压时，在阀结构118和阀座15之间的进口气体尽量泄露本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有阀进口和阀出口的致动器控制的高压阀，其特征在于，包括：压电的致动器（１１３）；机械放大元件（１１９）；作用于阀座（１１８）上的阀结构；其中，致动器，机械放大元件和阀结构是共轴设置，致动器用于产生用于控制阀结构的运动，机械放大元件用于将放大致动器产生的运动放大为阀结构的关闭或打开运动。

【技术特征摘要】
2010.05.17 SE 1050488-41.一种具有阀进口和阀出口的致动器控制的高压阀，其特征在于，包括压电的致动器(113)；机械放大元件(119)；作用于阀座(118)上的阀结构；其中，致动器，机械放大元件和阀结构是共轴设置，致动器用于产生用于控制阀结构的运动，机械放大元件用于将放大致动器产生的运动放大为阀结构的关闭或打开运动。2.根据权利要求1所述的高压阀，其特征在于，高压阀设置在具有阀进口和阀出口的管道中。3.根据权利要求1-2所述的高压阀，其特征在于，还包括设置在阀进口和阀出口之间的第一流动阻力元件。4.根据权利要求3所述的高压阀，其特征在于，还包括和第一流动阻力元件的上游和下游分别连接的压差计量器。5.根据权利要求3所述的高压阀，其特征在于，还包括设置在第一流动阻力元件下游的第二流动阻力元件。6.根据权利要求3-5所述的高压阀，其特征在于第一流动阻力元件具有圆柱管或者圆锥体的形状。7.根据权利要求3-6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈兰·西维斯，
申请(专利权)人：迈瑞医疗瑞典公司，
类型：发明
国别省市：SE