專利名稱：一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種高速開(kāi)關(guān)閥，具體涉及一種適用于水基介質(zhì)的高壓液壓電致 伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，屬于液壓傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]高速開(kāi)關(guān)閥是一種采用脈沖流控制方式工作的新型數(shù)字式電液轉(zhuǎn)換控制元件，是 高速開(kāi)關(guān)式數(shù)字閥的簡(jiǎn)稱，根據(jù)一系列幅值相等而在每一個(gè)周期內(nèi)寬度不同的脈沖信號(hào)進(jìn) 行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)高精度的壓力、流量控制，其響應(yīng)頻率越高則控制精度越高。[0003]以水代替礦物油作為液壓傳動(dòng)介質(zhì)，具有價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保等許多突 出優(yōu)點(diǎn)，液壓高速開(kāi)關(guān)閥因其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)污染不敏感、 易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制等優(yōu)良特性，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。[0004]目前，由于采用電磁鐵、壓電晶體驅(qū)動(dòng)器或磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器作為水基液壓高速開(kāi) 關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)裝置，均存在高壓、高頻響與大流量之間的矛盾問(wèn)題，比如采用電磁鐵作為驅(qū) 動(dòng)器，一般響應(yīng)時(shí)間為幾毫秒，若想提高響應(yīng)頻率則面臨著線圈匝數(shù)多、體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜及電磁閥發(fā)熱等問(wèn)題；采用壓電晶體驅(qū)動(dòng)器或磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，其輸出位移僅為長(zhǎng)度的0.1% (幾十微米左右)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閥芯運(yùn)動(dòng)所需位移量(毫米級(jí))，故需借助杠桿放大、壓曲位 移放大、液壓放大等方式將其輸出位移放大后用于閥芯的驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)閥體體積增大、結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、受溫度變化影響大，同時(shí)大大提高制造成本，而且輸出位移放大問(wèn)題尚未得到很好 解決，造成高速開(kāi)關(guān)閥的流量較小、壓力調(diào)節(jié)范圍窄，只能用于低壓系統(tǒng)中，限制了高速開(kāi) 關(guān)閥的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于水基介質(zhì)的高壓液壓電致伸縮式高速開(kāi)關(guān) 閥，它較好地解決了高壓、高頻響與大流量之間的矛盾問(wèn)題，同時(shí)克服了驅(qū)動(dòng)器輸出位移放 大問(wèn)題及受溫度變化影響大等問(wèn)題。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，包括閥 體1、端蓋2、彈簧3、0型密封圈4、閥套5、閥芯6、擋圈7、同軸密封圈8、輸出桿9、壓蓋10、 電致伸縮棒11、套筒12、殼體13、溫度補(bǔ)償片14、調(diào)節(jié)螺桿15、鎖緊螺母16、底座17 ;底座 17通過(guò)過(guò)渡配合裝入殼體13中，溫度補(bǔ)償片14 一端與底座17相接觸、另一端與電致伸縮 棒11及套筒12相接觸，電致伸縮棒11與套筒12間隙配合，電致伸縮棒11的頂端與輸出 桿9的一端相接觸，壓蓋10嵌入殼體13中，輸出桿9另一端通過(guò)壓蓋10中間的圓孔與閥 芯6相接觸，閥套5由左右兩個(gè)閥座和擋圈7組成，擋圈7的兩端分別與左右閥座的相鄰一 側(cè)緊密接觸，閥芯6裝在閥套5里面并與閥套5內(nèi)壁滑動(dòng)配合，閥芯6在與閥套5的滑動(dòng)配 合面上加裝有同軸密封圈8，閥套5通過(guò)過(guò)渡配合裝入閥體I中，閥套5的外側(cè)上加裝有O 型密封圈4，底座17通過(guò)螺紋連接固定在閥體I上，殼體13通過(guò)間隙配合裝入閥體I中，殼 體13的頂端頂緊閥套5的兩端，調(diào)節(jié)螺桿9通過(guò)螺紋連接裝到到底座17上、并通過(guò)鎖緊螺母16與底座17鎖緊，調(diào)節(jié)螺桿9的底端與溫度補(bǔ)償片14相接觸。[0007]所述電致伸縮棒11采用碳納米管膜和柔性高分子基體兩部分組成的電致伸縮復(fù)合材料加工而成。[0008]鑒于水介質(zhì)特殊的理化性質(zhì)，閥芯采用雙錐閥對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且在與閥套的滑動(dòng)配合面上選用同軸組合密封形式，密封材料選用工程塑料，有效減少氣穴產(chǎn)生，同時(shí)消除泄漏。 端蓋和閥體采用表面陶瓷化處理的鋼鐵件或鋁合金件，制造成本低?？紤]到水基液壓高速開(kāi)關(guān)閥閥芯運(yùn)動(dòng)速度較快，其所產(chǎn)生的加速度也較大，因此，采用SiC或Si3N4工程陶瓷制作閥芯，可以有效降低閥芯運(yùn)動(dòng)慣性，提高閥芯工作頻率和響應(yīng)速度，此外SiC或Si3N4工程陶瓷的抗腐蝕、耐磨損及其較高的硬度，可以提高閥芯的抗氣蝕和拉絲侵蝕性能。金屬石墨材料在具有金屬的良好性能的同時(shí)還具有良好的自潤(rùn)滑性、良好的減震導(dǎo)熱性以及較小的膨脹系數(shù)等，因此閥套采用金屬石墨材料，能夠有效提高水液壓二通插裝閥的頻率，提高密封性能，緩沖減震，與閥芯材料形成軟一硬材料配對(duì)，有效提高水基液壓高速開(kāi)關(guān)閥的使用壽命O[0009]將電致伸縮驅(qū)動(dòng)器用于水壓元件，需考慮水基液的特殊理化性質(zhì)及外殼材料需要具備良好的電絕緣性，因此驅(qū)動(dòng)器的底座、殼體及壓蓋都選用聚四氟乙烯加工制造，保證了優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、電絕緣性及抗老化能力，且本身無(wú)毒性，對(duì)人體無(wú)害。[0010]為了較好地解決壓電晶體驅(qū)動(dòng)器或磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器輸出位移小的問(wèn)題，本發(fā)明中的電致伸縮棒采用由碳納米管膜和柔性高分子基體兩部分組成的電致伸縮復(fù)合材料加工而成，輸出位移與輸出力均達(dá)到水基液壓高速開(kāi)關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)要求。由于電致伸縮復(fù)合材料高頻伸縮工作一段時(shí)間后，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生較大的不可控伸縮誤差，因此，為了補(bǔ)償電致伸縮復(fù)合材料的溫度效應(yīng)，在驅(qū)動(dòng)器中增加了溫度補(bǔ)償片。[0011]本實(shí)用新型的工作原理是:初始狀態(tài)即當(dāng)電致伸縮驅(qū)動(dòng)器不通電時(shí)，在彈簧預(yù)緊力作用下，閥芯與閥套一側(cè)的閥座緊密接觸，閥芯一側(cè)關(guān)閉，進(jìn)油口 P與出油口 T接通，與出油口 A斷開(kāi)，此時(shí)，水基液從P 口進(jìn)入閥體，經(jīng)T 口流出。當(dāng)電致伸縮驅(qū)動(dòng)器通電時(shí)，在外電場(chǎng)作用下，電致伸縮棒產(chǎn)生應(yīng)變，通過(guò)輸出桿推動(dòng)閥芯快速運(yùn)動(dòng)，直到閥芯與閥套另一側(cè)的閥座緊密接觸，閥芯另一側(cè)關(guān)閉，P 口與A 口接通，與T 口斷開(kāi)，水基液從P 口進(jìn)入閥體，經(jīng)A 口流出。當(dāng)電致伸縮驅(qū)動(dòng)器斷電時(shí)，水基電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥恢復(fù)到初始狀態(tài)。[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:[0013](I)工作介質(zhì)為純水或加了添加劑的水基液 。[0014](2)閥芯采用SiC或Si3N4工程陶瓷制造的雙錐閥對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可提高閥芯的抗腐蝕磨損、抗氣蝕和拉絲侵蝕性能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏錐密封。[0015](3)水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)頻率高。[0016](4)水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥的許用工作壓力大。[0017](5)水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥的輸出流量大。[0018](6)水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥受溫度變化影響小，可靠性高。


[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖中各標(biāo)號(hào)為:1:閩體、2: 蓋、3:彈黃、4:0型乾'封圈、5:閩套、6:閩心、7:擋圈、8:同軸密封圈、9:輸出桿、10:壓蓋、11:電致伸縮棒、12:套筒、13:殼體、14:溫度補(bǔ)償片、 15:調(diào)節(jié)螺桿、16:鎖緊螺母、17:底座。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不 限于所述范圍。[0022]實(shí)施例1:如圖所示，一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，包括閥體1、端 蓋2、彈簧3、O型密封圈4、閥套5、閥芯6、擋圈7、同軸密封圈8、輸出桿9、壓蓋10、電致伸 縮棒11、套筒12、殼體13、溫度補(bǔ)償片14、調(diào)節(jié)螺桿15、鎖緊螺母16、底座17 ;底座17通過(guò) 過(guò)渡配合裝入殼體13中，溫度補(bǔ)償片14 一端與底座17相接觸、另一端與電致伸縮棒11及 套筒12相接觸，電致伸縮棒11與套筒12間隙配合，電致伸縮棒11的頂端與輸出桿9的一 端相接觸，壓蓋10嵌入殼體13中，輸出桿9另一端通過(guò)壓蓋10中間的圓孔與閥芯6相接 觸，閥套5由左右兩個(gè)閥座和擋圈7組成，擋圈7的兩端分別與左右閥座的相鄰一側(cè)緊密接 觸，閥芯6裝在閥套5里面并與閥套5內(nèi)壁滑動(dòng)配合，閥芯6在與閥套5的滑動(dòng)配合面上加 裝有同軸密封圈8，閥套5通過(guò)過(guò)渡配合裝入閥體I中，閥套5的外側(cè)上加裝有O型密封圈 4，底座17通過(guò)螺紋連接固定在閥體I上，殼體13通過(guò)間隙配合裝入閥體I中，殼體13的 頂端頂緊閥套5的兩端，調(diào)節(jié)螺桿9通過(guò)螺紋連接裝到到底座17上、并通過(guò)鎖緊螺母16與 底座17鎖緊，調(diào)節(jié)螺桿9的底端與溫度補(bǔ)償片14相接觸。電致伸縮棒11采用碳納米管膜 和柔性高分子基體兩部分組成的電致伸縮復(fù)合材料加工而成。[0023]實(shí)施例2:如圖所示，一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，包括閥體1、端 蓋2、彈簧3、O型密封圈4、閥套5、閥芯6、擋圈7、同軸密封圈8、輸出桿9、壓蓋10、電致伸 縮棒11、套筒12、殼體13、溫度補(bǔ)償片14、調(diào)節(jié)螺桿15、鎖緊螺母16、底座17 ;底座17通過(guò) 過(guò)渡配合裝入殼體13中，溫度補(bǔ)償片14 一端與底座17相接觸、另一端與電致伸縮棒11及 套筒12相接觸，電致伸縮棒11與套筒12間隙配合，電致伸縮棒11的頂端與輸出桿9的一 端相接觸，壓蓋10嵌入殼體13中，輸出桿9另一端通過(guò)壓蓋10中間的圓孔與閥芯6相接 觸，閥套5由左右兩個(gè)閥座和擋圈7組成，擋圈7的兩端分別與左右閥座的相鄰一側(cè)緊密接 觸，閥芯6裝在閥套5里面并與閥套5內(nèi)壁滑動(dòng)配合，閥芯6在與閥套5的滑動(dòng)配合面上加 裝有同軸密封圈8，閥套5通過(guò)過(guò)渡配合裝入閥體I中，閥套5的外側(cè)上加裝有O型密封圈 4，底座17通過(guò)螺紋連接固定在閥體I上，殼體13通過(guò)間隙配合裝入閥體I中，殼體13的 頂端頂緊閥套5的兩端，調(diào)節(jié)螺桿9通過(guò)螺紋連接裝到到底座17上、并通過(guò)鎖緊螺母16與 底座17鎖緊，調(diào)節(jié)螺桿9的底端與溫度補(bǔ)償片14相接觸。
權(quán)利要求1.一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，其特征在于:包括閥體(I)、端蓋(2)、 彈簧(3)、O型密封圈(4)、閥套(5)、閥芯(6)、擋圈(7)、同軸密封圈(8)、輸出桿(9)、壓蓋(10)、電致伸縮棒(11)、套筒(12)、殼體(13)、溫度補(bǔ)償片(14)、調(diào)節(jié)螺桿(15)、鎖緊螺母(16)、底座(17);底座(17)通過(guò)過(guò)渡配合裝入殼體(13)中，溫度補(bǔ)償片(14)一端與底座(17)相接觸、另一端與電致伸縮棒(11)及套筒(12)相接觸，電致伸縮棒(11)與套筒(12) 間隙配合，電致伸縮棒(11)的頂端與輸出桿(9)的一端相接觸，壓蓋(10)嵌入殼體(13)中， 輸出桿(9)另一端通過(guò)壓蓋(10)中間的圓孔與閥芯(6)相接觸，閥套(5)由左右兩個(gè)閥座 和擋圈(7)組成，擋圈(7)的兩端分別與左右閥座的相鄰一側(cè)緊密接觸，閥芯(6)裝在閥套(5)里面并與閥套(5)內(nèi)壁滑動(dòng)配合，閥芯(6)在與閥套(5)的滑動(dòng)配合面上加裝有同軸密 封圈(8 )，閥套(5 )通過(guò)過(guò)渡配合裝入閥體(I)中，閥套(5 )的外側(cè)上加裝有O型密封圈(4)， 底座(17)通過(guò)螺紋連接固定在閥體(I)上，殼體(13)通過(guò)間隙配合裝入閥體(I)中，殼體(13)的頂端頂緊閥套(5)的兩端，調(diào)節(jié)螺桿(9)通過(guò)螺紋連接裝到到底座(17)上、并通過(guò) 鎖緊螺母(16)與底座(17)鎖緊，調(diào)節(jié)螺桿(9)的底端與溫度補(bǔ)償片(14)相接觸。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水基液壓非對(duì)稱電致伸縮式高速開(kāi)關(guān)閥，屬于液壓傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括電致伸縮驅(qū)動(dòng)器和液壓高速開(kāi)關(guān)閥兩部分，其中，電致伸縮驅(qū)動(dòng)器由輸出桿、壓蓋、電致伸縮棒、套筒、殼體、溫度補(bǔ)償片和底座組成，液壓高速開(kāi)關(guān)閥由閥芯、閥套、擋圈、密封圈、彈簧、端蓋和閥體組成。本實(shí)用新型較好地解決了高壓、高頻響與大流量之間的矛盾問(wèn)題，同時(shí)克服了驅(qū)動(dòng)器輸出位移放大問(wèn)題及受溫度變化影響大等問(wèn)題，調(diào)壓范圍寬，響應(yīng)速度快，可靠性高。
文檔編號(hào)F16K11/044GK203162220SQ20122066104
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者王慶輝, 吳張永, 王嫻, 段振華, 溫成卓, 吳喜, 莫子勇, 曲金濤, 劉云韓, 高曉艷 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)