壓電閥制造技術

一種流體閥，包括一個閥部件（６），該部件配置成沿著第一方向是可移動的以控制流體流經一個開孔（５），以及電子可致動的裝置（１ａ，１ｂ），用于控制所述閥部件（６）的移動，其特征在于，該電子可致動裝置包括至少一個彎曲元件（１ａ），該元件沿著所述第一方向布置，但是能沿著橫斷所述第一方向的方向彎曲，該閥部件設置有一個異形表面（８），該表面與彎曲元件的一端（３ａ）接合，由此可控制該閥部件的位置。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
在流體閥領域內使用有源材料如壓電陶瓷和電致伸縮材料是眾所周知的。這種設備的運行主要模式是一個懸臂結構，其彎曲以覆蓋或打開一個端口。該方法簡單，但是存在著相對低的密封力的缺點。通過使用軟性密封以及昂貴的陶瓷或彎曲技術可以達到高的密封力。對于閥門的形式要求它能利用低費用的致動器產生高密封力。本專利技術提供的流體閥包括一個閥部件，該部件配置成沿著第一方向移動以控制流體流經一個開孔，以及電子可致動的裝置，用于控制所述閥部件的移動，其特征在于該電子可致動裝置包括至少一個彎曲元件，該元件沿著所述第一方向布置，但是能沿著橫斷所述第一方向的方向彎曲，以及該閥部件上設置有一個異形表面，該表面與彎曲元件的一端接合，由此可控制該閥部件的位置。為了使本專利技術更易于理解，下面參照附圖通過示例的形式詳細描述本專利技術的實施例，其中附圖說明圖1表示處于“關斷”環境下的本專利技術的閥；圖2表示處于“打開”環境下的圖1的閥；圖3以圖的方式表示圖1和2中所示的閥的變化；圖4以圖方式說明圖1和2中所示的閥的進一步實施例的結構和操作。按照本專利技術的優選實施例，提供一個具有電致伸縮類型的軟密封的通常形狀的閥開孔，其一般地用于充氣閥的應用中。一般地，對于主壓力導航閥，開孔是直徑為0.7或1.0mm的平滑孔5，并且密封是腈橡膠。該密封是通過密封部件6提供的，并且該部件6的形狀適于在合適的通道或孔7內平滑地移動，以便它可在孔內滑動但不會旋轉或滾動。該部件的后表面具有一個以柱面的一段形式出現的凸表面8。對于一個系統，其中該致動器能移動大約2mm，柱面的半徑最好是7.5mm，并且柱面的中心低于后表面5mm。通道或孔7還能支持一個以及最好是兩個壓電陶瓷或電致伸縮的彎曲設備1。它們可以是任何一種常規的結構，但最好是平面的雙壓電晶片元件，如EP-A-0265147中所規定的。為了改善硬度，這些平面雙壓電晶片元件最好是(但不是排他的)三頭(prong)型并且可以是多樣的彎曲器以增加該系統的表面。這些彎曲器安裝在它們的安裝點10，以便它們在受到激勵時具有一個2mm的端偏差。通過簡單的幾何形狀可以看出，偏離半徑為7.5mm圓的中心線2mm可以產生相對于該圓的中心線一個大約15°的角度。可以利用位移和偏差的任意合適的組合，調整這些尺寸以達到同樣的效果。兩個致動器對稱地放置在中心線的兩邊以形成一個30°的角度。彎曲器型致動器的一個特征是當它們在Y平面內變形或改變位置時，X平面必須縮短，因為這種材料有效地卷曲。如果彎曲致動器是平行于載體上柱面的中心線放置的，在受到激勵時X尺寸會誘變(seduce)。為了抵消這種效應，該致動器相對于柱形凸面的中心線旋轉，以便當愛到激勵時系統中的X尺寸可以達到最大。對于2mm的偏差，在三頭雙壓電晶片元件上的旋轉大約是5°。從上面的描述中可以看出這些組件包括構成V形的雙致動器，使該載體的后半部分的柱面特征為杯形。下面描述該系統的運行。當把電壓加到致動器的1a、1b時，它們就會變形，帶動端部3a、3b朝向組件的中心線。由這些設備施加的朝向中心的力通過簡單的幾何變換為大約4倍于沿移動方向施加的力，但卻具有1/4的位移。因為端部到凸面的角度關系會隨著該部分以非典型的過集中方式(over-centre)向前移動而變化，致動器向著中心移動得越多，密封向著開孔移動得就越少，但會產生更大的密封力。利用上面討論的在半徑為7.5mm的凸面上的2mm行程，密封件的整個軸向移動大約是0.35mm。為了從1mm的開孔獲得干凈的氣流，需要有0.25mm的孔隙，另外的0.1mm提供密封壓縮和必要的限幅力。圖1表示在靜止環境下的致動器以及圖2表示完全處于受激勵環境下的致動器，其中它們在該圓的中心有效地接觸。在這種狀態下，由氣流和返回彈簧施加的壓力被處于壓縮中的柱反作用，以提供一個剛性的系統。最好但不是排外地，該柱形凸面基本上是柱面的，其在中心處具有一個平直部分以便當該系統受到完全激勵時徹底地消除橫向推力。類似地，可以使用該系統的內在恢復力并且該部分可以用作一個負荷(dip)以提供一個鎖定動作，該鎖定動作將要求壓電致動器向外脈動以按照圖3所示釋放。上面討論的閥是一個單一作用閥，其在打開環境下的力要小于關閉環境下的力。在此希望提供一種雙位置閥，執行同一功能的第二配置的致動器可以如圖4所示進行布置，第一套致動器1在凸形表面8上的致動使載體40移動，并且使類似的凸形表面41與第二套致動器2接觸，該第二套致動器2隨后被致動以迫使載體40返回到其初始位置。可以看出載體40替換了圖1、2、3中的部件6。目前已知有幾種類型的閥可以提供有效的切換，上面所討論的閥一般地稱為提升閥。同樣的結構也可以方便地形成一個滑動閥，其中框架(frame)沿著裂縫、孔或類似特征的移動使得氣流從一個通道流向另一個或使其轉向。從上面的討論可以看出，可以以不同方式采用該基本原理，并且該機制本身并不需要僅對空氣的控制，而且可以用于對粉末、流體以及機械系統的切換。使用這種類型的凸形的一個特別好處是撥轉機制，因為從壓電和電致伸縮致動器得到的力和移動是很小的，卻有很高的力。如果沒有高級的工程精度，如使用錐形鉆石軸承，在樞軸撥轉系統內積累的損耗不能保證長壽以及可重復致動。使用活動鉸鏈和柔性部件結構不是優選的，因為這種系統壽命短并且會隨著溫度變化。為了達到長壽，這種類型的充氣閥所要求的循環是關鍵的，其是1×109運行該磨擦學以及匹配表面的管理。這些表面可以由任意合適的材料制作，目前已知運行在陶瓷或類似材料上的裝有PTFE塑料是有效的，作為陶瓷或陶瓷系統。進一步改進的改善包括對凸形異形(profiled)的變更以提供多個點，在這些點，該系統被停止以允許完全流動、有限制的流動以及完全關斷。權利要求1.一種流體閥，包括一個閥部件(6)，該部件配置成沿著第一方向是可移動的以控制流體流經一個開孔(5)；以及電子可致動的裝置(1a，1b)，用于控制所述閥部件(6)的移動，其特征在于，該電子可致動裝置(1a，1b)包括至少一個彎曲元件(1a)，該元件沿著所述第一方向布置，但是能沿著橫斷所述第一方向的方向彎曲，以及該閥部件上設置有一個異形表面(8)，該表面與彎曲元件的一端(3a)接合，由此可控制該閥部件的位置。2.如權利要求1所述的流體閥，其中該電子可致動裝置包括兩個彎曲元件(1a，1b)，其配置成沿著相反的方向彎曲，以及該異形表面包括相反導向的曲線。3.如權利要求1所述的流體閥，其中該閥部件(6)位于通道(7)內，并被限制成在該通道(7)內僅沿著所述第一方向往復。4.如權利要求1或2所述的流體閥，其中該該閥部件包括框架(40)，其中該框架的內表面設置該異形表面。5.如權利要求4所述的流體閥，其中該框架包括分別設置有不同形狀(8，41)的異形的兩個相對表面，以及該電子可控裝置包括兩個彼此反平行配置的彎曲元件配置(1，2)，該框架在第一與第二位置之間是可移動的，其中在所述的第一位置其中一個異形鄰接其中一個彎曲元件配置，而在另一個位置另一個異形鄰接另一個彎曲元件配置。6.按照前述任一權利要求的流體閥，其中該異形或每個異形被定形為提供一個過中心動作，要求該彎曲元件被致動成在第一與第二位置之間往復移動。全文摘要一種流體閥，包括一個閥部件(6)，該部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種流體閥，包括一個閥部件（６），該部件配置成沿著第一方向是可移動的以控制流體流經一個開孔（５）；以及電子可致動的裝置（１ａ，１ｂ），用于控制所述閥部件（６）的移動，其特征在于，該電子可致動裝置（１ａ，１ｂ）包括至少一個彎曲元件（１ａ），該元件沿著所述第一方向布置，但是能沿著橫斷所述第一方向的方向彎曲，以及該閥部件上設置有一個異形表面（８），該表面與彎曲元件的一端（３ａ）接合，由此可控制該閥部件的位置。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑威爾西蒙，
申請(專利權)人：PBTIP有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]