一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片制造技術

一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片，包括上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）、墊片（3）相互粘接組成的雙壓電晶片型壓電陶瓷驅動閥片，上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）為PZT材料且對稱粘接在墊片（3）兩邊，其特征在于：墊片（3）是由單向玻璃纖維或單向碳纖維增強環氧樹脂材料構成的。采用本實用新型專利技術的壓電陶瓷驅動閥片構造方法，有效解決壓電陶瓷驅動閥片中的墊片反復疲勞壽命不足的問題，提高壓電氣閥的工作壽命。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片，包括上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）、墊片（3）相互粘接組成的雙壓電晶片型壓電陶瓷驅動閥片，上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）為PZT材料且對稱粘接在墊片（3）兩邊，其特征在于：墊片（3）是由單向玻璃纖維或單向碳纖維增強環氧樹脂材料構成的。采用本技術的壓電陶瓷驅動閥片構造方法，有效解決壓電陶瓷驅動閥片中的墊片反復疲勞壽命不足的問題，提高壓電氣閥的工作壽命?！緦＠f明】 —種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片
本技術屬于工業流量控制領域，特別是涉及一種氣體流量控制的壓電驅動閥片的構造。
技術介紹
隨著電子技術的發展，采用壓電技術形成的逆壓電效應，可以形成位移開關閥、液體控制閥、液體輸送泵和氣體輸送泵，這些領域都將壓電材料作為智能控制的核心元器件。同樣，壓電陶瓷也可應用于氣體流量控制領域，作為氣體控制的開關閥或流量控制閥，主要利用簡支梁或懸臂梁的長條形雙壓電晶片，帶動壓電振子的彎張振動變形與否實現氣閥的開閉。現有雙壓電晶片型壓電閥片均是采用壓電陶瓷的兩側施加周期性電壓，導致壓電陶瓷本身由于逆壓電效應收縮或膨脹的同時，也會導致與壓電陶瓷粘接在一起的墊片被動性彎曲?，F在一般采用鈹青銅或彈簧鋼片作為壓電陶瓷驅動片的墊片；但是作為壓電氣閥來講，其工作頻率高(可達IOOHz以上)、工作介質復雜(甚至是可燃性氣體)，在這種情況下鈹青銅或彈簧鋼墊片存在彎曲疲勞壽命不足的問題，導致壓電陶瓷驅動閥片因為疲勞而出現閥片失效或擊穿現象，進而造成壓電氣閥控制失效。
技術實現思路
本技術的目的就是為克服上述
技術介紹
的不足，提供一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片的構造，有效解決壓電陶瓷驅動閥片中的墊片反復疲勞壽命不足的問題。本技術的技術方案是:提供一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片，包括兩片壓電陶瓷、墊片相互粘接組成的雙壓電晶片型壓電陶瓷驅動閥片，壓電陶瓷為PZT材料且對稱粘接在墊片兩邊，其特征在于:墊片是由單向玻璃纖維或單向碳纖維增強環氧樹脂材料構成的，墊片厚度為0.1?0.4mm。上下壓電陶瓷的極化方式根據實際可選用“正負負正”、“負正正負”、“正負正負”等方式，驅動方式可按具有一定周期或單獨指令的工作電壓單獨、同時或交替驅動。本技術的壓電陶瓷驅動閥片具有工作可靠性高、疲勞壽命更長的優點。【專利附圖】【附圖說明】圖1簡支梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥的結構示意圖圖2沿圖1的A-A線的剖視圖圖3簡支梁支撐結構的“負正正負”極化壓電陶瓷驅動閥片工作示意圖圖4懸臂梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥的結構示意圖圖5沿圖4的B-B線的剖視圖圖6懸臂梁支撐結構的“正負負正”極化壓電陶瓷驅動閥片工作示意圖圖7懸臂梁支撐結構的“正負正負”極化壓電陶瓷驅動閥片工作示意圖上述圖中:1.上壓電陶瓷；2.下壓電陶瓷；3.墊片；4.閥下蓋；5.閥上蓋；6.下密封圈；7.上密封圈；8.腔體；9.第一氣體進出口 ；10.第三氣體進出口 ；11.第二氣體進出□?！揪唧w實施方式】下面通過實施例，并結合附圖，對本技術技術方案作進一步具體的說明。實施例1實施例1的是采用單向玻璃纖維增強環氧樹脂墊片、簡支梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥的結構如圖1所示，簡支梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥由閥下蓋4、閥上蓋5組成，在閥下蓋4與閥上蓋5之間的空腔8中安裝壓電陶瓷驅動閥片；而壓電陶瓷驅動閥片由上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2、墊片3 (材質單向玻璃纖維增強環氧樹脂)相互粘接而成，長條形的壓電陶瓷驅動閥片尺寸小于閥下蓋4與閥上蓋5形成的空腔8的尺寸，從而使整個腔體連在一體(圖2)。在閥下蓋4上開有圓形的第一氣體進出口 9、第二氣體進出口 11，在閥上蓋5上開有圓形的第三氣體進出口 10 ；閥下蓋4與閥上蓋5之間安裝有下密封圈6、上密封圈7，起到壓電陶瓷驅動閥的減震與壓電氣閥的密封作用。上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2的極化方式按照圖3a中的“負正正負”方式極化，圖中P為壓電陶瓷極化方向，下同。上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2分別單獨正電壓驅動，圖中E為對壓電陶瓷施加電場方向，下同，上壓電陶瓷I的上表面電極與下壓電陶瓷2的下表面電極采用導線相互連接并引出導線形成地線零電位。其中上壓電陶瓷I的驅動電壓Ul加在上壓電陶瓷I的下表面電極和零電位之間；下壓電陶瓷2的驅動電壓U2加在下壓電陶瓷2的上表面電極和零電位之間，驅動電壓U1、U2的波形可以采用整流后周期正偏置電壓。圖3a為上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2都沒有施加電壓的自然狀態，壓電驅動閥片沒有發生變形，處于非工作狀態，此時第一氣體進出口 9、第二氣體進出口 11、第三氣體進出口 10相互連通。當下壓電陶瓷2上施加正電壓U2 = Vdc時，上壓電陶瓷I的驅動電壓Ul = 0V，即處于短路放電狀態，此時下壓電陶瓷2因逆壓電效應發生收縮，而上壓電陶瓷I不產生逆壓電效應形變，如圖3b虛線所示，下壓電陶瓷2帶動整個壓電陶瓷驅動閥片向上彎曲變形幾十微米，此時第三氣體進出口 10封閉(圖1b虛線所示)，而第一氣體進出口 9、第二氣體進出口 11相互連通。當上壓電陶瓷I上施加正電壓Ul =Vdc時，此時下壓電陶瓷2的驅動電壓U2 = 0V,即處于短路放電狀態，上壓電陶瓷I因逆壓電效應發生收縮，而下壓電陶瓷2不產生逆壓電效應形變，如圖3c虛線所示，上壓電陶瓷I帶動整個壓電陶瓷驅動閥片向下彎曲變形幾十微米，此時第一氣體進出口 9封閉(圖1c虛線所示)，第三氣體進出口 10與第二氣體進出口 11相互連通。上壓電陶瓷I和下壓電陶瓷2在各自的周期工作電壓下可按照上述方式交替式工作，完成氣體控制工作。本實施例中，上下壓電陶瓷尺寸為45mm (長)X 7mm (寬)X0.2mm (厚)，單向玻璃纖維增強環氧樹脂墊片厚度0.25mm ;驅動電壓Ul =+ 96V、U2 =+ 96V矩形波。采用上述參數制備的壓電氣閥工作可靠度及工作疲勞壽命明顯提高。實施例2實施例2的是采用單向玻璃纖維增強環氧樹脂墊片、懸臂梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥的結構如圖4所示，簡支梁支撐結構的雙晶片型壓電氣閥結構與實施例1基本相同，其不同點在于壓電陶瓷驅動閥片的一端固定在閥下蓋4、閥上蓋5之間，形成懸臂梁結構；另外閥下蓋4的第一氣體進出口 9、閥上蓋5上的第三氣體進出口 10在遠離壓電陶瓷驅動閥片固定的一端。上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2的極化方式按照圖6a中的“正負負正”方式極化。上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2分別單獨正電壓驅動，上壓電陶瓷I的下表面電極與下壓電陶瓷2的上表面電極采用導線相互連接并引出導線形成地線零電位。其中上壓電陶瓷I的驅動電壓Ul加在上壓電陶瓷I的上表面電極和零電位之間；下壓電陶瓷2的驅動電壓U2加在下壓電陶瓷2的下表面電極和零電位之間，驅動電壓Ul、U2的波形可以采用整流后周期正偏置電壓。圖6a為上壓電陶瓷1、下壓電陶瓷2都沒有施加電壓的自然狀態，壓電驅動閥片沒有發生變形，處于非工作狀態，此時第一氣體進出口 9、第二氣體進出口 11、第三氣體進出口 10相互連通。當上壓電陶瓷I上施加正電壓Ul = Vdc時，下壓電陶瓷2的驅動電壓U2 = 0V，即處于短路放電狀態，此時上壓電陶瓷I因逆壓電效應發生收縮，而下壓電陶瓷2不產生逆壓電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣體控制的壓電陶瓷驅動閥片，包括上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）、墊片（3）相互粘接組成的雙壓電晶片型壓電陶瓷驅動閥片，上壓電陶瓷（1）、下壓電陶瓷（2）為PZT材料且對稱粘接在墊片（3）兩邊，其特征在于：墊片（3）是由單向玻璃纖維或單向碳纖維增強環氧樹脂材料構成的，墊片厚度為0.1～0.4mm。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王素貞，
申請(專利權)人：重慶中鐳科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：