專利名稱：一種自帶傳感器的大流量壓電疊堆閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于流體驅動與控制領域的液壓閥，具體涉及一種自帶傳感器的大流量壓電疊堆閥。
背景技術：
利用壓電疊堆振子在電壓作用下產生伸縮變形的特性，國內外均已開發(fā)出了多種類型的壓電疊堆式液壓閥，因其具有響應快、無電磁干擾、精度高、可控性好等諸多優(yōu)勢而被廣泛應用。目前國內外所提出的壓電疊堆式液壓閥大都為直推式結構，即直接利用壓電疊堆的伸縮驅動閥芯運動，并且均采用單一閥孔進行流體控制，如中國專利02158122. 3、200710117696. 6,200710100005. 1,200810061138. 7,201010226949. 5 等，由于壓電疊堆在電壓作用下的變形量很小、僅微米級，因此目前的直推式單一閥孔結構的液壓閥的流量控制范圍極其有限，只能用于流量小、精度高的開關控制或伺服控制，還無法用于汽車主動懸架等要求流量或阻尼調節(jié)范圍較大的場合。為提高壓電疊堆式液壓閥的流量控制能力，中國專利200710117696. 6提出了一種采用兩個壓電疊堆分別驅動閥芯和閥套的高速開關閥，中國專利200410004541. 8提出了一種采用兩個壓電疊堆聯合控制并通過柔性鉸鏈進行位移放大的伺服閥，上述兩種方法在一定程度上提高了閥的流量控制范圍，但因多用了一個壓電疊堆而使閥的制造成本大幅度增加。除了流量調節(jié)以外，壓電疊堆式液壓閥的流量調節(jié)精度也有待于進一步提升。眾所周知，驅動電壓確定時壓電疊堆的伸長量隨負載的增加而降低，相關部件的制造及安裝誤差、實時的工作溫度及流體壓力變化對其實際變形量都有較大的影響，而且壓電疊堆變形能力又非常小，從而導致壓電疊堆的實際變形量與理論計算值之間產生一定的誤差并降低控制精度。因此，人們相繼提出了多種形式的自帶傳感器的液壓閥，如中國專利200410004541. 8提出的閥芯帶有傳感器的液壓閥、中國專利200710100005. I提出的壓電疊堆自帶傳感器的液壓閥等。前者的問題在于傳感器置于流體環(huán)境中且隨閥芯運動，不利于導線的連接、密封及維護，且高速運動狀態(tài)下導線易因疲勞斷裂而降低可靠性；而后者采用的是間接測量閥芯運動狀態(tài)的方法，即實際測量的是壓電疊堆所承受的負載，無法真實反應閥芯的運動狀態(tài)，如當閥芯運動阻力增加或靜止不動時，壓電疊堆在電壓作用下伸長時傳感器依然會有較大的信號輸出?？梢姡F有的自帶傳感器的壓電疊堆式液壓閥在可靠性及實用性方面還都存在一定的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種自帶傳感器的大流量壓電疊堆閥，以解決現有壓電疊堆式液壓閥所存在的流量調節(jié)及控制范圍小、流量控制精度及可靠性低的問題。本發(fā)明采取的技術方案是驅動器殼體的法蘭通過螺釘固定在閥座上，所述驅動器殼體將置于其內的壓電疊堆壓接在閥體上，所述閥體置于閥座的階梯型閥腔中，所述階梯型閥腔由上閥腔和下閥腔構成；所述閥體上的軸肩和閥芯分別置于上閥腔和下閥腔內，所述軸肩與上閥腔的底壁之間自上而下依次壓接有蝶形彈簧、擋圈和傳感器；所述閥芯上沿軸向設有n=l-20個環(huán)槽，且每個環(huán)槽的兩側均設有密封圈，閥芯的下端設有方形防扭導向柱；閥座上設有進口和出口，使下閥腔與進口連通的n個左閥孔、以及與出口連通的n個右閥孔，用于安裝防扭導向柱的方形通孔；所述閥芯上的環(huán)槽與閥座上的左閥孔及右閥孔共同構成用于流量調節(jié)及開關控制的閥孔；壓電疊堆及傳感器分別通過導線組一和導線組二與電控單元連接。自然狀態(tài)下壓電疊堆不通電，閥體在蝶形彈簧的作用下處于平衡狀態(tài)，閥芯上的所有n個環(huán)槽和與相鄰的左閥孔及右閥孔不連通，閥孔處于常斷狀態(tài)；壓電疊堆通電后伸長并推動閥體向下運動時，傳感器受力、閥孔連通；因閥芯向下運動的位移量即閥孔通流面積的大小與傳感器的輸出電壓成正比，故可根據傳感器的輸出電壓調節(jié)壓電疊堆的輸入電壓值，從而使閥芯的實際移動量與理論控制量相等，實現流量的精確調節(jié)與控制；此外，因閥芯上的所有n個環(huán)槽同時與左閥孔及右閥孔連通或斷開，閥孔連通后的總通流面積為單個閥孔通流面積的n倍，故可實現較大范圍的流量或阻尼調節(jié)；壓電疊堆斷電后開始收縮的同時，碟形彈簧推動閥體向上運動并使閥孔通流面積逐漸減小，直至閥體與驅動器殼體的法蘭相接觸并停止運動，此時閥孔恢復至常斷狀態(tài)。與現有的壓電疊堆式液壓閥相比，本發(fā)明顯著特色及優(yōu)勢在于①采用多個置于同一閥芯上的閥孔進行控制，流量調節(jié)及控制范圍大；②采用固定的傳感器直接測量閥芯運動狀態(tài)，流量控制精度及可靠性高。因此，本發(fā)明的壓電疊堆閥除了用于開關及伺服控制夕卜，還適于大范圍的精密流量及阻尼調節(jié)。


圖I是本發(fā)明一個較佳實施例壓電疊堆未通電時的結構剖面示意圖；圖2是本發(fā)明一個較佳實施例壓電疊堆通電后的結構剖面示意圖；圖3是本發(fā)明一個最佳實施例閥座的結構剖面示意圖。
具體實施例方式驅動器殼體I的法蘭101通過螺釘固定在閥座6上，所述驅動器殼體I將置于其內的壓電疊堆2壓接在閥體3上，所述閥體3置于閥座6的階梯型閥腔C中，所述階梯型閥腔C由上閥腔604和下閥腔603構成；所述閥體3上的軸肩303和閥芯301分別置于上閥腔604和下閥腔603內，所述軸肩303與上閥腔604的底壁之間自上而下依次壓接有蝶形彈簧5、擋圈9和傳感器8 ;所述閥芯301上沿軸向設有n=l-20個環(huán)槽302，且每個環(huán)槽302的兩側均設有密封圈7，閥芯301的下端設有方形防扭導向柱304 ;閥座6上設有進口 602’和出口 602，使下閥腔603與進口 602’連通的n個左閥孔601’、以及與出口 602連通的n個右閥孔601，用于安裝防扭導向柱304的方形通孔605 ;所述閥芯301上的環(huán)槽302與閥座6上的左閥孔601’及右閥孔601共同構成用于流量調節(jié)及開關控制的閥孔；壓電疊堆2及傳感器8分別通過導線組一 4和導線組二 10與電控單元11連接。自然狀態(tài)時壓電疊堆2不通電，閥體3在蝶形彈簧5的作用下處于平衡狀態(tài)，且其上端面頂靠在驅動器殼體I的法蘭101上，從而確保閥芯301上的所有n個環(huán)槽302和與相鄰的左閥孔601’及右閥孔601不連通，即閥孔處于常斷狀態(tài)。
壓電疊堆2通電后開始伸長，推動閥體3向下運動并通過碟形彈簧5使傳感器8受力；當閥體3上的閥芯301向下運動一定距離后，閥芯301上環(huán)槽302便與閥座6上的左閥孔601’及右閥孔601相互連通，使閥孔處于連通狀態(tài)；因閥芯301向下運動的位移量即閥孔通流面積的大小與傳感器8的輸出電壓成正比，故可根據傳感器8的輸出電壓調節(jié)壓電疊堆2的輸入電壓值，從而使閥芯3的實際移動量與理論控制量相等，實現流量的精確調節(jié)與控制；此外，由于閥芯301上的所有n個環(huán)槽302同時與左閥孔601’及右閥孔601連通或斷開，閥孔連通后的總通流面積為單個閥孔通流面積的n倍，故可實現較大范圍的流量或阻尼調節(jié)。當壓電疊堆2斷電后，壓電疊堆2在其自身彈性力的作用下開始收縮；同時，碟形彈簧5推動閥體3向上運動，使閥芯301上環(huán)槽302與閥座6上的左閥孔601’及右閥孔601之間的通流面積逐漸減??；當閥體3在碟形彈簧5作用下向上移動至與驅動器殼體I的法蘭101相接觸并停止運動時，閥芯301上環(huán)槽302與閥座6上的左閥孔601’及右閥孔601之間斷開，閥孔通流面積降至為零，即閥孔恢復至常斷狀態(tài)。
權利要求
1.一種自帶傳感器的大流量壓電疊堆閥，其特征在于驅動器殼體的法蘭通過螺釘固定在閥座上，所述驅動器殼體將置于其內的壓電疊堆壓接在閥體上，所述閥體置于閥座的階梯型閥腔中，所述階梯型閥腔由上閥腔和下閥腔構成；所述閥體上的軸肩和閥芯分別置于上閥腔和下閥腔內，所述軸肩與上閥腔的底壁之間自上而下依次壓接有蝶形彈簧、擋圈和傳感器；所述閥芯上沿軸向設有n=l-20個環(huán)槽，且每個環(huán)槽的兩側均設有密封圈，閥芯的下端設有方形防扭導向柱；閥座上設有進口和出口，使下閥腔與進口連通的n個左閥孔、以及與出口連通的n個右閥孔，用于安裝防扭導向柱的方形通孔；所述閥芯上的環(huán)槽與閥座上的左閥孔及右閥孔共同構成用于流量調節(jié)及開關控制的閥孔；壓電疊堆及傳感器分別通過導線組一和導線組二與電控單元連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自帶傳感器的大流量壓電疊堆閥，屬于液壓閥。驅動器殼體固定在閥座上并將壓電疊堆壓在閥體上，閥體置于閥座上由上下閥腔構成的階梯型閥腔中；軸肩和閥芯分別置于上下閥腔內，軸肩與上閥腔底壁間壓接有蝶形彈簧、擋圈和傳感器；閥芯上設有1-20個環(huán)槽，閥芯下端設有方形防扭導柱；閥座上設有進出口、使下閥腔與進出口連通的左右閥孔、用于安裝防扭導向柱的方形通孔；閥芯環(huán)槽與左右閥孔構成閥孔；壓電疊堆及傳感器分別通過導線組與電控單元連接。優(yōu)點在于采用多個閥孔進行控制，流量調節(jié)及控制范圍大；采用固定的傳感器直接測量閥芯運動狀態(tài)，流量控制精度及可靠性高；尤其適于大范圍的精密流量及阻尼調節(jié)。
文檔編號F16K31/02GK102979941SQ20121054369
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者闞君武, 于麗, 王淑云, 曾平, 程光明 申請人:浙江師范大學