專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵電流體流量控制閥的制作方法
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)與下述未獲授權(quán)的相同申請(qǐng)人的PCT專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)，申請(qǐng)?zhí)朹_，于1998年_月_日提交，名稱(chēng)是“鐵電泵”。
所屬領(lǐng)域本申請(qǐng)涉及一種流體流量控制閥，具體涉及一種鐵電主動(dòng)流體流量控制閥，它在某個(gè)時(shí)間段提供改善的流體通道，在其他時(shí)間段提供確定的關(guān)閉。
現(xiàn)有的止回閥利用流體流動(dòng)的反向作用來(lái)驅(qū)動(dòng)閥動(dòng)作，也可以用電磁或其他驅(qū)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)閥。這些被動(dòng)止回閥需要流體來(lái)驅(qū)動(dòng)閥動(dòng)作。需要流體來(lái)驅(qū)動(dòng)閥會(huì)導(dǎo)致不希望的與流向相反的阻力。這導(dǎo)致泵提供的作用力損失。還有，流體引起的閥閉合需要一個(gè)不希望的流體體積量(按錯(cuò)誤方向流動(dòng))。該“死”區(qū)要求泵輸送沒(méi)用的流體流量?，F(xiàn)有的主動(dòng)止回閥需要復(fù)雜機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)外部電驅(qū)動(dòng)。發(fā)明綜述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種由外部電操縱控制和驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)閥。
另一個(gè)目的是提供一種閥，該閥在某一時(shí)間段里給流體提供無(wú)阻礙通道，在其他時(shí)間段不給流體提供通道。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種不需要用流體驅(qū)動(dòng)閥動(dòng)作的閥。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種利用鐵電部件打開(kāi)和關(guān)閉流體流動(dòng)的閥。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種利用有一曲率的圓頂形內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電驅(qū)動(dòng)器的閥，所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器有一邊緣和頂點(diǎn)，和一個(gè)圓頂高度，該高度是測(cè)量從經(jīng)過(guò)所述邊緣的一平面到所述頂點(diǎn)之間距離得到的，該高度隨施加在所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器內(nèi)外側(cè)之間的電壓而變化。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種可以在浮動(dòng)(floating)出現(xiàn)之前以較高頻率運(yùn)行的閥。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可以隔離化學(xué)和污染的閥。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面的附圖
和具體描述將更加顯然。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電接觸環(huán)。
圓柱形間隙根據(jù)驅(qū)動(dòng)器26的位移打開(kāi)和關(guān)閉。在圓柱形間隙打開(kāi)期間，流體經(jīng)過(guò)外殼出口19離開(kāi)閥。管接頭12和閥止動(dòng)塊16的內(nèi)徑尺寸應(yīng)當(dāng)這樣確定當(dāng)流體流過(guò)由驅(qū)動(dòng)器26位移產(chǎn)生的間隙時(shí)，流速保持恒定。這就避免了不希望的壓力降。與現(xiàn)有的閥不同，不需要用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器或者電磁驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)膜片。驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)的安裝件執(zhí)行膜片和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器/電磁驅(qū)動(dòng)器的雙重功能。
鐵電驅(qū)動(dòng)器26這樣安裝安裝結(jié)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)器26與流體隔離，為施加在驅(qū)動(dòng)器26上的電壓提供一個(gè)路線(xiàn)，當(dāng)根據(jù)所施加的電壓驅(qū)動(dòng)器26產(chǎn)生全位移時(shí)為驅(qū)動(dòng)器26提供確定的抑制(positive cortainment)。外殼18布置在頂蓋10和底蓋34之間。驅(qū)動(dòng)器安裝結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)不導(dǎo)電的密封墊20和32，一電絕緣體22，兩個(gè)電接觸環(huán)24和30，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器墊片28和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器26。墊片28最好與驅(qū)動(dòng)器26厚度相同。驅(qū)動(dòng)器26位于墊片28內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器26的圓周與墊片28的內(nèi)圓周接觸。電接觸環(huán)24和30布置在墊片28的每一側(cè)并與其接觸并為驅(qū)動(dòng)器26提供電壓接觸。一個(gè)電絕緣體22布置成與上接觸環(huán)24的外表面接觸并與驅(qū)動(dòng)器26同心。該絕緣體22應(yīng)當(dāng)與泵送的介質(zhì)，例如膠乳，相適應(yīng)并具有一定彈性。在絕緣體22和驅(qū)動(dòng)器26之間采用一種不導(dǎo)電流體，比如硅流體。該流體應(yīng)當(dāng)相對(duì)其他材料具有化學(xué)穩(wěn)定性并且具有合適粘性以使絕緣體22和驅(qū)動(dòng)器26結(jié)合在一起的。這將消除了氣袋，增加了效率和容量。密封墊20有一個(gè)孔與接觸環(huán)24的孔同心，該密封墊20與絕緣體22接觸。密封墊20由不導(dǎo)電材料如橡膠制成。安裝組件由緊固件如定位螺釘(set screw)固定。所需要的緊固力僅僅是適當(dāng)固定組件所需要的最小的力。不需要預(yù)應(yīng)力。
該結(jié)構(gòu)并不限制驅(qū)動(dòng)器的任何具體數(shù)量、厚度或尺寸。每一個(gè)具體應(yīng)用都應(yīng)考慮部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)；例如，驅(qū)動(dòng)器位移量和驅(qū)動(dòng)力的能力。
電壓引線(xiàn)36經(jīng)過(guò)外殼18中的一個(gè)鉆孔定位在外殼18內(nèi)。電壓引線(xiàn)36與外殼18內(nèi)的定位螺釘彈簧(set screw spring)38接觸。彈簧38與電接觸環(huán)24接觸為環(huán)24提供所施加的電壓。接觸環(huán)24蓋住部分墊片和驅(qū)動(dòng)器。如圖2所示，接觸環(huán)24有一部分40與驅(qū)動(dòng)器重疊，該重疊部分40是導(dǎo)電體如鋁箔。與驅(qū)動(dòng)器接觸的接觸環(huán)24的外部42是非導(dǎo)電材料，它有一與螺釘彈簧38接觸的導(dǎo)電部分44。膠紙帶是一種適合的非導(dǎo)電材料。雖然圓形驅(qū)動(dòng)器及其有關(guān)的圓形安裝部件是最佳的，但是也可以采用其他形狀。
加在驅(qū)動(dòng)器上的正負(fù)電壓值隨驅(qū)動(dòng)器的厚度改變，歲太大電壓產(chǎn)生的電弧改變。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，前文描述的絕緣膜片22與驅(qū)動(dòng)器26是一個(gè)整體。在該實(shí)施例中，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器26(兩側(cè)和邊緣)封裝在聚合物涂層中。
該鐵電驅(qū)動(dòng)閥機(jī)構(gòu)比電磁和氣動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量輕，所以在浮動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)之前可以在高頻下工作。該閥消除了現(xiàn)有閥尤其是被動(dòng)閥中存在的死區(qū)，該閥比現(xiàn)有閥更簡(jiǎn)單、效率更高。
顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，對(duì)本發(fā)明作很多附加修改和變換是可能的。因此可以理解的是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除了按這里具體描述的方式，還可以按其他方式實(shí)施該發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種鐵電主動(dòng)流體控制閥，它包括一個(gè)外殼；經(jīng)過(guò)所述外殼的流體入口裝置；經(jīng)過(guò)所述外殼的流體出口裝置；一個(gè)圓頂形、內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電驅(qū)動(dòng)器，它有一個(gè)曲率，所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器有一個(gè)邊緣和一個(gè)頂點(diǎn)，以及一個(gè)從經(jīng)過(guò)所述邊緣的平面到所述頂點(diǎn)測(cè)量的圓頂高度，該圓頂高度隨施加在所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器內(nèi)外表面之間的電壓而變化；用來(lái)安裝所述驅(qū)動(dòng)器的安裝裝置，該裝置使驅(qū)動(dòng)器與所述流體隔離，為施加到所述驅(qū)動(dòng)器上的所述電壓提供一個(gè)路徑，并且當(dāng)允許每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)所述電壓產(chǎn)生全位移時(shí)，為所述驅(qū)動(dòng)器提供確定的抑制(positive containment)；和閥止動(dòng)塊裝置，同所述安裝裝置一起與輸入裝置對(duì)接，從而所述驅(qū)動(dòng)器的位移打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)圓柱形流動(dòng)區(qū)，流體經(jīng)過(guò)該區(qū)進(jìn)入所述輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述入口裝置包括一個(gè)管接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述出口裝置是一個(gè)通過(guò)所述外殼的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外殼包括一個(gè)頂蓋和底蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述圓柱形流動(dòng)區(qū)的尺寸使流過(guò)所述入口裝置和所述出口裝置的流體速度保持恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述安裝裝置包括一個(gè)墊片，它有第一墊片平面和第二墊片平面，并有一個(gè)中心開(kāi)口，所述驅(qū)動(dòng)器位于該中心開(kāi)口內(nèi)，因而所述驅(qū)動(dòng)器的外邊界與所述開(kāi)口邊界接觸；兩個(gè)電接觸層，每一個(gè)接觸層有一個(gè)中心開(kāi)口，第一所述接觸層設(shè)置為與所述第一墊片平面的一部分接觸，第二所述接觸層設(shè)置為與所述第二墊片平面的一部分接觸，為所述驅(qū)動(dòng)器提供電壓接觸；一個(gè)絕緣膜片，它有第一絕緣平面和第二絕緣平面，所述第一絕緣平面位于第一所述接觸層上方中心處并與其外表面的一部分接觸，并在所述驅(qū)動(dòng)器上方中央位置；一個(gè)在所述驅(qū)動(dòng)器和所述絕緣體之間的非導(dǎo)電流體，該流體有適當(dāng)?shù)恼承?，使所述絕緣體和所述驅(qū)動(dòng)器結(jié)合在一起；一個(gè)非導(dǎo)電密封墊，它有一個(gè)中心開(kāi)口，居中位于所述絕緣膜片正上方并且設(shè)置為與所述絕緣膜片接觸；一個(gè)非導(dǎo)電密封墊，位于第二所述接觸層的正上方并且設(shè)置為與該接觸層接觸；和緊固裝置，該裝置將所述墊片、所述接觸層、所述絕緣體和所述密封墊固定到所述外殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電壓裝置包括位于所述外殼中的電壓引線(xiàn)；和與所述電壓引線(xiàn)接觸的定位螺釘彈簧，所述彈簧與所述安裝裝置接觸。
全文摘要
一種主動(dòng)閥,該閥由鐵電驅(qū)動(dòng)器的外部電操縱來(lái)控制和驅(qū)動(dòng),以在某段時(shí)間里提供改善的流體通道,并在其他時(shí)間段里提供完全關(guān)閉。該閥在流動(dòng)方向提供改善的通道,在與流動(dòng)相反的方向提供完全關(guān)閉。該驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)有一曲率的圓頂形的內(nèi)預(yù)應(yīng)力式鐵電驅(qū)動(dòng)器,所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器有一個(gè)邊緣和頂點(diǎn),和一個(gè)圓頂高度,該高度是測(cè)量從經(jīng)過(guò)所述邊緣的一平面到所述頂點(diǎn)之間距離得到的,該高度隨施加在所述圓頂形驅(qū)動(dòng)器內(nèi)外側(cè)之間的電壓而變化。
文檔編號(hào)F16K31/00GK1327520SQ98814354
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期1998年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月3日
發(fā)明者A·小賈林克, R·F·黑爾鮑姆, W·W·羅爾芭克 申請(qǐng)人:美國(guó)政府美國(guó)國(guó)家宇航管理局管理者代表