一种微小流量压电陶瓷比例阀的制作方法

本发明涉及一种比例阀，具体是一种微小流量压电陶瓷比例阀。

背景技术：

压力控制与流量调节是航天领域中的重要环节。尤其是在微小卫星和微小推进领域，例如电推进系统和冷气推进系统，所需输出推力为毫牛级或微牛级，因此目前亟需一种体积小、质量轻、分辨率高、输出精度高、响应快、寿命长的阀门来提高微小推进系统的机动能力与寿命。由于材料和结构等原因，传统的调节阀门无法满足上述使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种微小流量压电陶瓷比例阀，以压电陶瓷为驱动部件，即给压电陶瓷施加一定的电压来使压电陶瓷产生微小形变与微小位移，可以通过控制施加电压来实现阀门的微小位移，阀门分辨率高、控制精度高，具有良好的运动刚性和动态稳定性，且具有响应快、可靠性高和寿命高等优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种微小流量压电陶瓷比例阀，包括上壳体、下壳体和导线，上壳体和下壳体通过螺栓连接，所述上壳体上方安装有一接线柱，所述下壳体内安装有压电陶瓷组件，所述导线一端与压电陶瓷组件连通，并另一端通过接线柱引出连接有控制电源，所述下壳体下端设有出口接头，通过锁紧螺母锁紧固定。

优选地，包括两个压电陶瓷组件，两压电陶瓷组件通过上连接件和下连接件相连，上端的压电陶瓷组件上端连接有入口接头，下端的压电陶瓷组件连接有阀针。

优选地，所述压电陶瓷组件由若干压电陶瓷片和安装环组装而成，若干压电陶瓷片通过安装环安装在下壳体内，导线将若干压电陶瓷片的电极连通，并过接线柱引出连接控制电源。

优选地，所述导线、接线柱、上壳体之间通过螺纹压紧密封。

优选地，所述导线、接线柱通过氟材料与上壳体电绝缘。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、阀门以压电陶瓷为驱动部件，即给压电陶瓷施加一定的电压来使压电陶瓷产生微小形变与微小位移，且其形变量和位移量与其两端施加电压有一定的对应关系。

2、阀门开度取决于压电陶瓷片形式、片数和施加电压值，结构和形式一定的情况下，采用相对简单的电压控制方式即可使阀门得到相应比例的压力与流量调节能力。

3、由于压电陶瓷具有无限的位移分辨率，可以通过控制施加电压来实现阀门的微小位移，阀门分辨率高、控制精度高。

4、由于压电陶瓷片具有良好的运动刚性和动态稳定性，因此阀门具有响应快、可靠性高和寿命高等优点。

5、由于陶瓷片的材料较轻，并同时与进口接头和阀针集成一体，因此阀门质量轻、体积小。

附图说明

图1是本发明实施例微小流量压电陶瓷比例阀的剖视图。

图2是本发明实施例微小流量压电陶瓷比例阀中压电陶瓷组件的剖视图。

图3是本发明实施例微小流量压电陶瓷比例阀中压电陶瓷片通电形变图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种微小流量压电陶瓷比例阀，包括上壳体1、下壳体2和导线5，上壳体1和下壳体2通过螺栓7连接，所述上壳体1上方安装有一接线柱6，所述下壳体2内安装有压电陶瓷组件3，所述导线5一端与压电陶瓷组件3连通，并另一端通过接线柱6引出连接有控制电源，所述下壳体2下端设有出口接头4，可通过调整出口接头位置获得所需的阀门开度，通过锁紧螺母8锁紧固定。

如图2所示，包括两个压电陶瓷组件3，两压电陶瓷组件3通过上连接件12和下连接件13相连，上端的压电陶瓷组件3上端连接有入口接头9，下端的压电陶瓷组件3连接有阀针14。

如图2所示，所述压电陶瓷组件3由若干压电陶瓷片10和安装环11组装而成，若干压电陶瓷片10通过安装环11安装在下壳体2内，导线5将若干压电陶瓷片的电极连通，并过接线柱6引出连接控制电源。

所述导线5、接线柱6、上壳体1之间通过螺纹压紧密封。

所述导线5、接线柱6通过氟材料与上壳体1电绝缘，导线、接线柱、上壳体之间通过胶水进行固化与绝缘处理。

本具体实施例的工作原理为：

首先，单个压电陶瓷片在通电时产生的逆压电效应会使陶瓷片产生一定微小形变与微小位移；微小流量压电陶瓷比例阀以压电陶瓷组件3作为驱动元件，通过导线5与外部控制电路连通。通电时，压电陶瓷片产生形变，带动阀针14动作，引起阀门开度变化，进而调节阀门出口压力或介质流量；采用相对简单的外部闭环控制电路，通过调整压电陶瓷组件3两端施加电压可以实时在线调节阀门调节能力，得到所需的出口压力或介质流量。

本具体实施阀门以压电陶瓷为驱动部件，利用其机电耦合效应，即给压电陶瓷施加一定的电压来使压电陶瓷产生微小形变与微小位移带动阀针运动，最小位移为几纳米，从而达到调节阀门开度的效果，进而调节阀门出口压力或介质流量，满足微小流量的调节。阀门开度取决于压电陶瓷片结果形式、片数和施加电压值，结构和形式一定的情况下，通过调节施加电压即可使比例阀得到相应比例的压力与流量调节能力，采用闭环反馈控制措施，可以实时在线控制阀门调节能力。由于压电陶瓷具有无限的位移分辨率，可以通过控制施加电压来实现阀门的微小位移，因此阀门分辨率高纳米级、控制精度高。此外，阀门还具有响应快、质量轻、体积小和寿命高等优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。