一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，包括入口端蓋組件、雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器、閥體、導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)、導(dǎo)向片彈簧、閥桿和閥座；閥體為兩端直徑不同的空心圓柱體，直徑小的圓柱體兩端內(nèi)壁加工有臺(tái)階，臺(tái)階上設(shè)置有導(dǎo)向片彈簧和導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)，雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器一側(cè)與閥桿連接，閥桿穿過(guò)導(dǎo)向片彈簧后插入閥座中實(shí)現(xiàn)密封，雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜通過(guò)入口端蓋組件與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，入口端蓋組件與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器另一側(cè)連接，入口端蓋組件與閥體、閥座與閥體通過(guò)電子束焊接方式連接在一起。本發(fā)明的壓電比例調(diào)節(jié)閥質(zhì)量輕、流量調(diào)節(jié)范圍大、精度高、抗力學(xué)環(huán)境能力強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種適用于高壓氣體(10MPa-30MPa)的壓電比例調(diào)節(jié)閥，用于氣體的高精度微流量控制(如電推進(jìn)貯供系統(tǒng)的工質(zhì)控制)，屬于高精度流體控制領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]壓電比例調(diào)節(jié)閥是利用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的一類(lèi)閥門(mén)。由于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的位移與其輸入電壓成正比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)流量的比例控制。
[0003]目前的壓電比例調(diào)節(jié)閥大都不適用于高壓氣體，主要是因?yàn)槠鋲弘娞沾沈?qū)動(dòng)器與流體介質(zhì)通常通過(guò)波紋管或膜片隔離開(kāi)來(lái)，這樣會(huì)使其在高壓氣體下工作存在如下問(wèn)題: (1)波紋管或膜片(特別是膜片)在高壓氣體下容易發(fā)生破裂；(2)即便波紋管或膜片可以承受高壓氣體，在高壓氣體作用下波紋管或膜片將受到很大的反作用力，這種反作用力具有使比例閥閥芯脫離閥座的趨勢(shì)，使得壓電閥的密封成為困難。例如，2000年1.Chakraborty 等發(fā)表在期刊《Sensors and Actuators》第83卷第2000期的文章《MEMS micro-valve for space applicat1ns》中提到一種適用于微推進(jìn)系統(tǒng)的壓電MEMS微閥，采用壓電疊堆實(shí)現(xiàn)密封膜片的關(guān)閉和開(kāi)啟，控制流體的通斷。由于采用了膜片來(lái)隔離流體和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器， 其只能應(yīng)用于IMPa以?xún)?nèi)的氣體壓力下。2006年M.C.A.M.Van der List等在42nd AIAA/ ASME/SAE/ASEE Joint Propuls1n Conference上發(fā)表文章《NEXT GENERAT1N ELECTRICAL PROPULS1N FEED SYSTEMS AND SPIN-OFF MICRO-PROPULS1N COMPONENTS)) 中提到一種用于離子推進(jìn)系統(tǒng)氙氣供給系統(tǒng)的壓電比例閥，該閥利用框架式位移放大機(jī)構(gòu)放大壓電驅(qū)動(dòng)器的位移，可以獲得100M1的位移。由于使用波紋管將氣體介質(zhì)與壓電驅(qū)動(dòng)器隔離，使其只能工作在IMPa以?xún)?nèi)。
[0004]目前，文獻(xiàn)中可查到的兩種適用于高壓氣體的壓電比例閥同樣存在著各自的問(wèn)題。2006年G.Matticari等在42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propuls1n Conference& Exhibit發(fā)表文章〈〈Cold Gas Micro Propuls1n Prototype for very fine spacecraft attitude/posit1n control》中提到一種適用于高壓氣體的壓電比例閥，將壓電驅(qū)動(dòng)器完全沉浸在氣體介質(zhì)內(nèi)，可承受30MPa壓力。但是其采用壓電片與彈性金屬片焊接而成的驅(qū)動(dòng)碟片作為驅(qū)動(dòng)單元，整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用多片驅(qū)動(dòng)碟片串聯(lián)而成，雖然位移放大比大，但其輸出力小、體積大，導(dǎo)致其流量調(diào)節(jié)精度不高且其抗力學(xué)環(huán)境的能力較弱。2007年G.Noci等在 30th Internat1nal Electric Propuls1n Conference上發(fā)表的文章〈〈Advanced fluidic components for Electric and Cold Gas Propuls1n applicat1ns:review of status of achievements at TAS-1 Florence》中提出一種適用于高壓氣體的壓電比例閥，它采用兩個(gè)環(huán)形壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)器雖然提高了輸出力和抗力學(xué)環(huán)境能力，但是其位移沒(méi)有得到放大，不但閥的流量范圍和調(diào)節(jié)精度受到了限制，而且增大了其重量和體積。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，質(zhì)量輕、流量調(diào)節(jié)范圍大、精度高、抗力學(xué)環(huán)境能力強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，包括入口端蓋組件、雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器、閥體、導(dǎo)向片彈簧、閥桿、導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)和閥座；閥體為兩端直徑不同的空心圓柱體結(jié)構(gòu)，直徑小的圓柱體兩端內(nèi)壁加工有臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階面上設(shè)置有導(dǎo)向片彈簧和導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)，導(dǎo)向片彈簧中心開(kāi)孔，導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)通過(guò)與閥體過(guò)盈配合將導(dǎo)向片彈簧壓緊;雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器一側(cè)通過(guò)螺紋與閥桿連接，連接后的組件放入閥體中，其中閥桿穿過(guò)導(dǎo)向片彈簧的中心孔后插入閥座中實(shí)現(xiàn)密封，且閥桿與導(dǎo)向片彈簧的中心孔間隙配合;雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜通過(guò)入口端蓋組件與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，入口端蓋組件通過(guò)螺紋與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器另一側(cè)連接，入口端蓋組件與閥體、閥座與閥體通過(guò)電子束焊接方式連接在一起。
[0007]所述入口端蓋組件包括入口端蓋和兩個(gè)絕緣引線(xiàn)端子;入口端蓋組件由中心開(kāi)有螺紋孔的不銹鋼圓柱體和空心鈦合金圓柱體組成，所述空心鈦合金圓柱體套在不銹鋼圓柱體外側(cè)，且空心鈦合金圓柱體和不銹鋼圓柱體通過(guò)爆炸焊方式連接;在中心螺紋孔兩側(cè)不銹鋼部分對(duì)稱(chēng)開(kāi)有兩個(gè)臺(tái)階孔，所述臺(tái)階孔用于放置絕緣引線(xiàn)端子，所述絕緣引線(xiàn)端子一端與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，另一端與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜連接，用于實(shí)現(xiàn)為雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器供電；絕緣引線(xiàn)端子和入口端蓋通過(guò)電子束焊接方式連接。
[0008]所述絕緣引線(xiàn)端子包括帶有線(xiàn)孔的線(xiàn)針、絕緣陶瓷和可伐合金座，絕緣陶瓷位于可伐合金座上，且與可伐合金座通過(guò)釬焊方式連接，線(xiàn)針穿過(guò)絕緣陶瓷和可伐合金座，線(xiàn)針與絕緣陶瓷通過(guò)釬焊方式連接，且線(xiàn)針與可伐合金座不接觸，所述絕緣引線(xiàn)端子通過(guò)可伐合金座與入口端蓋連接。
[0009]所述雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)、兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂絲和兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽；
[0010]雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)上開(kāi)有兩個(gè)槽口，每個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器插入一個(gè)槽口中，然后戴上壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽，所述壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽上加工有凹槽，壓電驅(qū)動(dòng)器頂絲插入壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽凹槽中，用于將疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)緊固在一起，每個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器的兩根供電電纜分別通過(guò)入口端蓋組件與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接； 雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)用于將兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的水平位移轉(zhuǎn)化為豎向位移。
[0011]所述閥座包括閥座骨架和中心開(kāi)孔的密封墊，閥座骨架為“凸”型結(jié)構(gòu)，中心開(kāi)有臺(tái)階孔，密封墊放置于閥座骨架臺(tái)階孔大孔內(nèi)，通過(guò)滾壓閥座骨架將密封墊壓成一定錐度， 所述密封墊的開(kāi)孔和滾壓閥座骨架臺(tái)階孔小孔同軸連通。
[0012]所述閥體與閥座的材料為鈦合金。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014](1)本發(fā)明將壓電驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置在流體通道內(nèi)，不需要采用彈性隔離機(jī)構(gòu)(如膜片或波紋管)，相對(duì)于采用波紋管或膜片的壓電比例閥，本發(fā)明適用于高壓氣體。
[0015](2)本發(fā)明采用壓電疊堆式驅(qū)動(dòng)器作為源動(dòng)力，它由多片壓電疊片粘結(jié)而成，相對(duì)于單片壓電碟片驅(qū)動(dòng)器，具有更好的抗力學(xué)環(huán)境的能力。
[0016](3)本發(fā)明空心鈦合金圓柱體套在不銹鋼圓柱體外側(cè)，形成入口端蓋組件，使得閥體和閥座都可以采用鈦合金實(shí)現(xiàn)，重量比采用不銹鋼材料減少將近一半。
[0017](4)本發(fā)明設(shè)計(jì)了雙菱形的雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)壓電疊堆式驅(qū)動(dòng)器的位移放大，具有更大的位移放大比(約12倍)，有效減小了整個(gè)閥的體積、增大了流量調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)由于疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的位移與輸入電壓成正比，所以可以通過(guò)控制電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)壓電閥對(duì)氣體流量的比例控制，提高了調(diào)節(jié)精度。
[0018](5)本發(fā)明通過(guò)滾壓閥座骨架將密封墊壓成一定錐度，保證了高壓下的有效、安全密封?！靖綀D說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0020]圖2為本發(fā)明端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；[0021 ]圖3為本發(fā)明絕緣端子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明雙級(jí)柔性鉸鏈?zhǔn)轿灰品糯髾C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；[〇〇23]圖5為本發(fā)明閥座結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇24]圖6為本發(fā)明雙級(jí)柔性鉸鏈?zhǔn)轿灰品糯笤韴D?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明一種適用于高壓氣體的新型壓電比例調(diào)節(jié)閥，包括入口端蓋組件1、雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器2、閥體3、上導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)4、上導(dǎo)向片彈簧5、 閥桿6、下導(dǎo)向片彈簧7、下導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)8和閥座9。
[0026]閥體3為兩端直徑不同的空心圓柱體結(jié)構(gòu)，直徑小的圓柱體兩端內(nèi)壁加工有臺(tái)階， 上端的臺(tái)階面上設(shè)置有上導(dǎo)向片彈簧4和上導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)6,上導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)6通過(guò)與閥體3過(guò)盈配合將上導(dǎo)向片彈簧4壓緊；下端的臺(tái)階面上設(shè)置有下導(dǎo)向片彈簧7和下導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)8,閥座9和下導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)8通過(guò)與閥體3過(guò)盈配合將下導(dǎo)向片彈簧7壓緊。上導(dǎo)向片彈簧4和下導(dǎo)向片彈簧7中心開(kāi)孔。
[0027]雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器一側(cè)通過(guò)螺紋與閥桿6—端連接，閥桿6另一端為針形，連接后的組件放入閥體3中，其中閥桿6穿過(guò)上導(dǎo)向片彈簧5中心孔、下導(dǎo)向片彈簧7中心孔后插入閥座9中實(shí)現(xiàn)密封，閥桿6分別與上導(dǎo)向片彈簧5中心孔、下導(dǎo)向片彈簧7中心孔間隙配合，上導(dǎo)向片彈簧5和下導(dǎo)向片彈簧7的作用是對(duì)閥桿6起到導(dǎo)向作用，保證閥桿 6與閥座9閥口的同軸性，雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜通過(guò)入口端蓋組件1 與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，入口端蓋組件1通過(guò)螺紋與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器另一側(cè)連接，入口端蓋組件1與閥體3通過(guò)電子束焊接方式連接在一起，閥座9與閥體3通過(guò)電子束焊接方式連接在一起，保證高氣壓下的密封。
[0028]如圖2所示，入口端蓋組件1包括入口端蓋11和兩個(gè)絕緣引線(xiàn)端子12;入口端蓋11 由中心開(kāi)有螺紋孔的不銹鋼圓柱體和空心鈦合金圓柱體組成，空心鈦圓柱體套在不銹鋼圓柱體外側(cè)，且空心鈦合金圓柱體和不銹鋼圓柱體通過(guò)爆炸焊方式連接，在中心螺紋孔兩側(cè)不銹鋼部分對(duì)稱(chēng)開(kāi)有兩個(gè)臺(tái)階孔，用于放置絕緣引線(xiàn)端子12。入口端蓋11采用外部鈦與內(nèi)部不銹鋼形式的目的是可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)壓電比例閥的閥體3與閥座9都可以采用鈦合金，以便減輕重量。如圖3所示，絕緣引線(xiàn)端子12包括線(xiàn)針101、絕緣陶瓷102和可伐合金座103,絕緣陶瓷102位于可伐合金座103上，線(xiàn)針101穿過(guò)絕緣陶瓷102和可伐合金座103,且線(xiàn)針101與可伐合金座103不接觸。線(xiàn)針101與絕緣陶瓷102通過(guò)釬焊方式連接在一起，絕緣陶瓷102和可伐合金座103通過(guò)釬焊方式連接在一起，這樣就實(shí)現(xiàn)了引線(xiàn)端子的絕緣和高壓密封。兩個(gè)絕緣引線(xiàn)端子12都是通過(guò)可伐合金座103與入口端蓋11通過(guò)電子束焊接方式連接在一起。
[0029] 雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器2包括兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21、一個(gè)雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22、兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂絲23和兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽24。雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22用于將兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21產(chǎn)生的水平位移轉(zhuǎn)化為豎向位移。
[0030]如圖4所示，雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22的一種具體實(shí)現(xiàn)形式如下:包括第一子機(jī)構(gòu)221、第二子機(jī)構(gòu)222和一個(gè)連接塊223,第一子機(jī)構(gòu)221和第二子機(jī)構(gòu)222均包括基座 2211、端帽2212和外壁帶有螺紋的圓柱體2213,基座2211上開(kāi)有用于放置疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21的槽，端帽2212為中空結(jié)構(gòu)，端帽2212內(nèi)壁加工有螺紋孔;第一子機(jī)構(gòu)221基座和端帽上端分別通過(guò)鉸鏈與外壁帶有螺紋的圓柱體一側(cè)連接，第一子機(jī)構(gòu)221基座和端帽下端分別通過(guò)鉸鏈與連接塊223—側(cè)連接，第二子機(jī)構(gòu)222基座和端帽上端分別通過(guò)鉸鏈與連接塊 223另一側(cè)連接，第二子機(jī)構(gòu)222基座和端帽下端分別通過(guò)鉸鏈與外壁帶有螺紋的圓柱體一側(cè)連接。雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22采用一體成型的方式加工。第一子機(jī)構(gòu)221通過(guò)外壁帶有螺紋的圓柱體與入口端蓋組件1螺紋連接，第二子機(jī)構(gòu)222通過(guò)外壁帶有螺紋的圓柱體與閥桿6螺紋連接。
[0031] 兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21分別插入第一子機(jī)構(gòu)和第二子機(jī)構(gòu)基座的槽口中，然后分別戴上壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽24,壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽24上加工有凹槽，壓電驅(qū)動(dòng)器頂絲23穿過(guò)端帽插入壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽24凹槽中，且與端帽螺紋連接，用于將疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22緊固在一起。每個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21有兩根供電電纜，將兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21的電纜并聯(lián)后，分別連接在入口端蓋組件1的線(xiàn)針101上。[〇〇32]如圖5所示，閥座9包括密封墊91和閥座骨架92,密封墊中心開(kāi)孔，閥座骨架92為“凸”型結(jié)構(gòu)，中心開(kāi)有臺(tái)階孔，密封墊91壓入閥座骨架92的臺(tái)階孔大孔內(nèi)，密封墊91的開(kāi)孔和滾壓閥座骨架92臺(tái)階孔小孔同軸連通，閥桿6與密封墊91接觸的一端為針形，插入密封墊 91的開(kāi)孔中實(shí)現(xiàn)密封。通過(guò)滾壓閥座骨架92將密封墊91壓成一定錐度，這樣為了起到高氣壓下的密封效果。[〇〇33]本發(fā)明壓電比例調(diào)節(jié)閥的工作過(guò)程為:[〇〇34]壓電比例調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)，通過(guò)閥桿6的針形尖部(錐形)插入到閥座9的密封墊91的閥口上實(shí)現(xiàn)密封；當(dāng)通過(guò)兩個(gè)線(xiàn)針101給兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21供電時(shí)，疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21將產(chǎn)生水平方向的位移1^-1^，如圖6所示，經(jīng)過(guò)雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22后(放大倍數(shù)大約為12倍)，產(chǎn)生向上的位移H，帶動(dòng)閥桿6向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得閥座9的閥口打開(kāi)。由于疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21產(chǎn)生的位移與輸入電壓成正比，在調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓時(shí)， 閥桿6的閥口開(kāi)啟高度H隨之改變，所以可以通過(guò)控制電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)壓電閥對(duì)氣體流量的高精度比例控制。此外，由于采用雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)22,可以將疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器21的位移放大10?12倍，從而增大閥桿6的位移，增大了壓電比例閥的流量調(diào)節(jié)范圍。[〇〇35] 本發(fā)明的壓電比例調(diào)節(jié)閥在0-200V的輸入電壓下，20MPa壓力下，流量調(diào)節(jié)范圍達(dá)到0-lg/s〇
[0036]以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0037]本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:包括入口端蓋組件(1)、雙級(jí) 柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器(2)、閥體(3)、導(dǎo)向片彈簧、閥桿(6)、導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)和閥 座(9);閥體(3)為兩端直徑不同的空心圓柱體結(jié)構(gòu)，直徑小的圓柱體兩端內(nèi)壁加工有臺(tái)階， 每個(gè)臺(tái)階面上設(shè)置有導(dǎo)向片彈簧和導(dǎo)向片彈簧壓環(huán)，導(dǎo)向片彈簧中心開(kāi)孔，導(dǎo)向片彈簧壓 環(huán)通過(guò)與閥體(3)過(guò)盈配合將導(dǎo)向片彈簧壓緊;雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器一側(cè) 通過(guò)螺紋與閥桿(6)連接，連接后的組件放入閥體(3)中，其中閥桿(6)穿過(guò)導(dǎo)向片彈簧的中 心孔后插入閥座(9)中實(shí)現(xiàn)密封，且閥桿(6)與導(dǎo)向片彈簧的中心孔間隙配合;雙級(jí)柔性鉸 鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜通過(guò)入口端蓋組件(1)與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，入口端蓋組 件(1)通過(guò)螺紋與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器另一側(cè)連接，入口端蓋組件(1)與閥 體(3 )、閥座(9)與閥體(3)通過(guò)電子束焊接方式連接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述入 口端蓋組件(1)包括入口端蓋(11)和兩個(gè)絕緣引線(xiàn)端子(12);入口端蓋組件(11)由中心開(kāi) 有螺紋孔的不銹鋼圓柱體和空心鈦合金圓柱體組成，所述空心鈦合金圓柱體套在不銹鋼圓 柱體外側(cè)，且空心鈦合金圓柱體和不銹鋼圓柱體通過(guò)爆炸焊方式連接;在中心螺紋孔兩側(cè) 不銹鋼部分對(duì)稱(chēng)開(kāi)有兩個(gè)臺(tái)階孔，所述臺(tái)階孔用于放置絕緣引線(xiàn)端子(12)，所述絕緣引線(xiàn) 端子(12)—端與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接，另一端與雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器的電纜 連接，用于實(shí)現(xiàn)為雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器供電；絕緣引線(xiàn)端子(12)和入口端 蓋(11)通過(guò)電子束焊接方式連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述絕 緣引線(xiàn)端子(12)包括帶有線(xiàn)孔的線(xiàn)針(101)、絕緣陶瓷(102)和可伐合金座(103)，絕緣陶瓷 (102)位于可伐合金座(103)上，且與可伐合金座(103)通過(guò)釬焊方式連接，線(xiàn)針(101)穿過(guò) 絕緣陶瓷(102)和可伐合金座(103)，線(xiàn)針(101)與絕緣陶瓷(102)通過(guò)釬焊方式連接，且線(xiàn) 針(101)與可伐合金座(103)不接觸，所述絕緣引線(xiàn)端子(12)通過(guò)可伐合金座(103)與入口 端蓋(11)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述雙 級(jí)柔性鉸鏈位移放大式壓電驅(qū)動(dòng)器(2)包括兩個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器(21)、一個(gè)雙級(jí)柔性鉸 鏈位移放大機(jī)構(gòu)(22)、兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂絲(23)和兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽(24);雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)(22)上開(kāi)有兩個(gè)槽口，每個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器(21)插入一 個(gè)槽口中，然后戴上壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽(24)，所述壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽(24)上加工有凹槽，壓電驅(qū) 動(dòng)器頂絲(23)插入壓電驅(qū)動(dòng)器頂帽(24)凹槽中，用于將疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器(21)與雙級(jí)柔性 鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)(22)緊固在一起，每個(gè)疊堆型壓電驅(qū)動(dòng)器(21)的兩根供電電纜分別通過(guò) 入口端蓋組件(1)與外部驅(qū)動(dòng)電壓連接;雙級(jí)柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)(22)用于將兩個(gè)疊堆 型壓電驅(qū)動(dòng)器(21)產(chǎn)生的水平位移轉(zhuǎn)化為豎向位移。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述閥 座(9)包括閥座骨架(92)和中心開(kāi)孔的密封墊(91 )，閥座骨架(92)為“凸”型結(jié)構(gòu)，中心開(kāi)有 臺(tái)階孔，密封墊(91)放置于閥座骨架(92)臺(tái)階孔大孔內(nèi)，通過(guò)滾壓閥座骨架(92)將密封墊 (91)壓成一定錐度，所述密封墊(91)的開(kāi)孔和滾壓閥座骨架(92)臺(tái)階孔小孔同軸連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壓氣體的壓電比例調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述閥 體(3)與閥座(9)的材料為鈦合金。
【文檔編號(hào)】F16K31/02GK106015685SQ201610587115
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日
【發(fā)明人】官長(zhǎng)斌, 陳君, 汪旭東, 范旭豐, 李恒建, 宋新河, 張良
【申請(qǐng)人】北京控制工程研究所