一种新结构压电开关阀的制作方法
【专利摘要】一种新结构压电开关阀，包括上端盖与下端盖，它的特点是：由电极和压电片通过粘结层组成的悬臂梁一端固定于阀体的一端。压电片通过导线与电源的一极相连而金属电极通过导线与电源的另一极相连。悬臂梁与阀体的内壁有间隙。在阀体内对应于悬臂梁端部的上端盖与下端盖的底面分别设有排气孔与进气孔、导气孔。排、进气孔在开口处分别设有凸台。压电片可为两片，也可以为一片。阀体的上、下端盖的高度也可以不相等，在这种情况下悬臂梁在阀体内的高度随上、下端盖的高度不同而改变。这种新结构压电开关阀具有高抗振动性、低功耗、低耗气和使用时间更长、更可靠、更安全等特点。其结构简单可靠，便于批量生产，成本低廉适于在工业自动化领域广泛推广。
【专利说明】一种新结构压电开关阀
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业自动化仪器仪表控制装置。
【背景技术】
[0002]电/气转换器作为电信号转化为气信号的装置，广泛应用于石油、化工等自动化生产部门。无论是电/气阀门定位器还是转换器，电/气转换装置都是相同的，转换装置简称为Ι/p转换单元，其性能的稳定性直接决定了定位器性能或转换器性能好坏，是定位器或转换器的核心技术。电子化、智能化产品的开发关键就是Ι/p转换元件的研发，按结构形式转换装置可分为:线圈滑阀式、线圈喷嘴挡板式和压电阀式三种结构。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用；线圈喷嘴挡板式i/p转换单元，由于结构简单、制造方便，传统转换器一直采用这种结构方式。压电阀式的Ι/p转换单元最早出现在二十世纪90年代西门子公司推出的SPIART PS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、低功耗、低耗气等特点，非常适合于电子化、智能化阀门定位器对Ι/P转换单元的要求。但是功能陶瓷片长时间动作会使其前端和喷嘴口的接触面撞击而受损；单臂运动会加快弯折处断裂；功能陶瓷片的前端弯曲压住喷嘴是平面接触容易产生缝隙。由于以上的不足，该装置长时间使用后会使电/气转换器失去原有的精度和稳定性。
实用新型内容
[0003]为解决现有技术中所存在的技术问题，本实用新型的提出如下技术方案:
[0004]一种新结构压电开关阀，阀体包括上端盖与下端盖以及它们之间的粘结层i。它的特点是:由长条形金属电极和压电片通过粘结层组成的压电双晶片式悬臂梁一端固定于阀体的一端。压电片通过导线与电源的一极相连接而金属电极通过导线i与电源的另一极相连接。压电双晶片式悬臂梁另一端悬空并与阀体的内壁有间隙。在阀体内对应于悬空的悬臂梁端部的上端盖与下端盖的底面分别设有排气孔与进气孔。下端盖靠近悬臂梁固定端底面设有导气孔。排气孔与进气孔在朝向阀体内的开口处分别设有上凸台和下凸台。
[0005]压电双晶片式悬臂梁的压电片可为两片，分别是通过粘结层ii与粘结层iii固定于长条形金属电极上、下两表面的上压电片和下压电片。上压电片与下压电片分别经导线?与导线iii共同连接到电源的同一极，而金属电极通过导线i与电源的另一极相连接。压电双晶片式悬臂梁的压电片也可以为一片，即通过粘结层?固定于长条形金属电极上表面的上压电片，该上压电片经导线ii连接到电源的一极，而金属电极通过导线i与所述电源的另一极相连接。压电双晶片式悬臂梁的压电片为一片的情况下，还可以是通过粘结层iii固定于长条形金属电极下表面的下压电片，该下压电片经导线iii连接到电源的一极，而金属电极通过导线i与所述电源的另一极相连接。阀体的上端盖与下端盖的高度也可以不相等，在这种情况下压电双晶片式悬臂梁在阀体内的高度随上端盖与下端盖的高度不同而改变。
[0006]由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的这种电信号到气信号的转换装置，通过一种简单的结构、低电压就可实现高抗振动性、低功耗、低耗气和使用时间更长、更可靠、更安全的功能。由于其结构简单可靠，不仅便于批量生产，而且成本低廉适于在工业自动化领域广泛推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型一种新结构压电开关阀的结构示意图；
[0008]图2是图1的I部放大示意图；
[0009]图3是本实用新型压电阀在初始状态下示意图；
[0010]图4是本实用新型压电阀在上电状态下示意图。
[0011]图中:1、上端盖，2、下端盖，3、粘结层i，4、金属电极，5、上压电片，6、下压电片，7、导线ii，8、导线iii，9、电源，10、导线i，11、排气孔，12、进气孔，13、导气孔，14、上凸台，15、下凸台，16、粘结层ii，17、粘结层iii。
【具体实施方式】
[0012]图1是本实用新型一种新结构压电开关阀的结构示意图。
[0013]这种新结构压电开关阀，阀体包括上端盖I与下端盖2以及它们之间的粘结层1-3ο它有以下特点:由长条形金属电极4和压电片通过粘结层组成的压电双晶片式悬臂梁一端固定于阀体的一端。压电片通过导线与电源9的一极相连接而金属电极4通过导线
1-10与电源9的另一极相连接。压电双晶片式悬臂梁另一端悬空并与所述阀体的内壁有间隙。在阀体内对应于悬空的悬臂梁端部的上端盖I与下端盖2的底面分别设有排气孔11与进气孔12，下端盖2靠近悬臂梁固定端底面设有导气孔13，排气孔11与进气孔12在朝向阀体内的开口处分别设有上凸台14和下凸台15。压电双晶片式悬臂梁的压电片可以是两片，分别是通过粘结层? -16与粘结层ii1-17固定于长条形金属电极4上、下两表面的上压电片5和下压电片6。上压电片5与下压电片6分别经导线i1-7与导线ii1-8共同连接到电源9的同一极，而金属电极4通过导线1-10与电源9的另一极相连接。压电双晶片式悬臂梁的压电片也可设为一片，即通过粘结层i1-16固定于长条形金属电极4上表面的上压电片5，该上压电片5经导线i1-7连接到电源9的一极，而金属电极4通过导线1-10与电源9的另一极相连接。
[0014]压电双晶片式悬臂梁的压电片设为一片时，也可以是通过粘结层ii1-17固定于长条形金属电极4下表面的下压电片6，该下压电片6经导线ii1-8连接到电源9的一极，而金属电极4通过导线1-10与电源9的另一极相连接。阀体的上端盖I与下端盖2的高度可以设为不相等，在这种情况下，压电双晶片式悬臂梁在阀体内的高度随所述上端盖I与下端盖2的高度不同而改变。
[0015]从图2至图4可以看出，本新结构电信号到气信号转换装置中采用的是压电双晶片式悬臂梁，由于压电双晶片式悬臂梁中的上压电片5、下压电片6分别引出导线i1-7与导线ii1-8串联到电源9的同一极，从金属电极4引导线1-10连接到电源9的另一极上，在外电场作用下，压电双晶片式悬臂梁的上压电片5极化方向与电场相同，下压电片6极化方向与电场相反，从而导致上压电片5收缩，下压电片6伸长，整个压电双晶片式悬臂梁向下弯曲，调整好弯曲度使其能够将进气孔12上的下凸台15堵住，导气孔13和排气孔11导通；相反调整电源9的极性，压电双晶片式悬臂梁的上压电片5极化方向与电场相反，下压电片6极化方向与电场相同，从而导致上压电片5伸长，下压电片8收缩，整个压电双晶片式悬臂梁向上弯曲将排气孔11上的上凸台14堵住，导气孔13和进气孔12导通；使用时，要两个阀门同时使用，压电转换元件采用两个压电微型阀，压电阀只有通和断两种状态，需要加大阀门开度，则打开进气阀，否则打开排气阀，状态稳定时，两阀均处于切断状态，将执行器锁定在设定位置。由于压电双晶片式悬臂梁采用的是长条结构，通过改变电压的极性来确定通孔的通断；动作时由于压电双晶片式悬臂梁一端固定，另一端同喷嘴孔接触，只需要低电压就可以实现，密封接触深、完全，这样就不会由于长时间动作使接触面发生偏移而出现漏气的现象。
[0016]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新结构压电开关阀，阀体包括上端盖(I)与下端盖(2)以及它们之间的粘结层i (3)，其特征在于:由长条形金属电极(4)和压电片通过粘结层组成的压电双晶片式悬臂梁一端固定于所述阀体的一端；所述压电片通过导线与电源(9)的一极相连接而金属电极(4)通过导线i (10)与所述电源(9)的另一极相连接；所述压电双晶片式悬臂梁另一端悬空并与所述阀体的内壁有间隙；在所述阀体内对应于悬空的悬臂梁端部的上端盖(I)与下端盖⑵的底面分别设有排气孔(11)与进气孔(12)，所述下端盖(2)靠近悬臂梁固定端底面设有导气孔(13)，所述排气孔(11)与进气孔(12)在朝向阀体内的开口处分别设有上凸台(14)和下凸台(15) ο
2.根据权利要求1所述的新结构压电开关阀，其特征在于:所述压电双晶片式悬臂梁的压电片设为两片，分别是通过粘结层? (16)与粘结层iii (17)固定于所述长条形金属电极⑷上、下两表面的上压电片(5)和下压电片(6);所述上压电片(5)与下压电片(6)分别经导线ii (7)与导线iii⑶共同连接到电源(9)的同一极，而金属电极⑷通过导线i (10)与所述电源(9)的另一极相连接。
3.根据权利要求1所述的新结构压电开关阀，其特征在于:所述压电双晶片式悬臂梁的压电片设为一片，即通过粘结层ii (16)固定于所述长条形金属电极(4)上表面的上压电片(5)，该上压电片(5)经导线ii (7)连接到电源(9)的一极，而金属电极⑷通过导线i (10)与所述电源(9)的另一极相连接。
4.根据权利要求1所述的新结构压电开关阀，其特征在于:所述压电双晶片式悬臂梁的压电片设为一片，即通过粘结层iii (17)固定于所述长条形金属电极(4)下表面的下压电片(6)，该下压电片(6)经导线iii⑶连接到电源(9)的一极，而金属电极⑷通过导线i (10)与所述电源(9)的另一极相连接。
5.根据权利要求1所述的新结构压电开关阀，其特征在于:所述阀体的上端盖(I)与下端盖(2)的高度不相等。
6.根据权利要求5所述的新结构压电开关阀，其特征在于:所述压电双晶片式悬臂梁在阀体内的高度随所述上端盖(I)与下端盖(2)的高度不同而改变。
【文档编号】F16K31/02GK204201166SQ201420664410
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】田小静, 李东明 申请人:大连交通大学