基于压电双晶片的压电阀的制作方法

本实用新型涉及液气压控制技术领域，具体地说是一种基于压电双晶片的压电阀。

背景技术：

压电阀作为液气压系统中的重要元件，用于实现对压力、流量和流向的控制，其直接影响着液气压系统的工作过程和工作性能。随着液气压技术从传统领域向空间、信息和生物医学等新技术领域的拓展，对液气压系统的尺寸、控制精度、响应速度、可靠性等各个方面都提出了更高的要求。

现有的压电阀有很多设计方案，详见CN200880025237、CN01133830、CN201420170560等专利中的介绍。压电阀多是由一个通过加电可变形的压电弯曲元件实现对气孔的封堵与否，进而控制流体的压力、流量、流向等。一般的两位三通换向阀始终有两个气孔连通，无法使流体停止流动。在专利CN01133830中使用了两个压电弯曲元件，但是其也只能做到一个通气孔开启另一个通气孔关闭。并且只在压电弯曲元件自由端或者在喷嘴上固定垫片保证密封，外壳与底座的连接处密封效果有待提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种基于压电双晶片的压电阀，以解决现有的压电阀无法使流体停止流动以及密封效果不佳的问题。

本实用新型是这样实现的：一种基于压电双晶片的压电阀，包括设置在底座上的中空壳体，在所述壳体的内腔设置有相对且平行的第一压电双晶片和第二压电双晶片，两个压电双晶片分别与壳体内腔的一对侧壁平行；在与两个压电双晶片平行的壳体内腔的一对侧壁上分别开有与壳体内腔相连通的进气孔和出气孔；所述进气孔正对第一压电双晶片，所述出气孔正对第二压电双晶片；所述第一压电双晶片连接第一对电极针，所述第二压电双晶片连接第二对电极针，所述第一对电极针和所述第二对电极针分别连接壳体外部的控制电路；在壳体的顶部开有与壳体内腔相连通的工作孔，所述工作孔还与壳体外部的工作环境相连通。

在所述第一压电双晶片和所述第二压电双晶片的表面包覆有橡胶套；在所述壳体与所述底座之间的连接处设置有垫圈，所述垫圈与所述橡胶套连接成一体。

在与两个压电双晶片平行的壳体内腔的一对侧壁上分别开设相对的第一螺纹孔和第二螺纹孔；在所述第一螺纹孔内设置第一孔座，在所述第二螺纹孔内设置第二孔座；所述第一孔座和所述第二孔座均具有外螺纹；所述进气孔开设在所第一孔座上，所述出气孔开设在第二孔座上。

所述壳体的材料可以采用非金属材料，防止导电，对硬度要求较高，防止发生形变，像PPS聚苯硫醚、PE聚乙烯、PP聚丙烯、PS聚苯乙烯、PVC聚氯乙烯、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯、PF酚醛树脂等；所述底座采用材料要求与所述壳体材料要求相同。所述第一孔座和所述第二孔座采用金属材料，包括不锈钢等不易腐蚀变形的合金材料。

所述第一压电双晶片和所述第二压电双晶片均是由极化方向相反的两层压电单晶片以及设置在两层压电单晶片之间的一片玻璃纤维或碳纤维夹层构成。夹层电极引线与两层压电单晶片的电极引线在同侧。

当第一对电极针通正向电压时，第一压电双晶片趋向进气孔运动，此时进气孔关闭；当第一对电极针通反向电压时，第一压电双晶片离开进气孔，此时进气孔开启，可为与工作孔连通的工作环境充气。

当第二对电极针通正向电压时，第二压电双晶片趋向出气孔运动，此时出气孔关闭；当第二对电极针通反向电压时，第二压电双晶片离开出气孔，此时出气孔开启，可为与工作孔连通的工作环境放气。

当第一对电极针和第二对电极针同时通正向电压时，进气孔和出气孔均关闭，与工作孔连通的工作环境气压保持不变；第一对电极针和第二对电极针连接至外部的控制电路，工作环境中设置传感器，传感器连接至外部的控制电路，通过传感器可以迅速调节进气孔和出气孔的开闭和开闭时间的长短，达到实时、精确控制工作环境的气体压力。

本实用新型采用两个压电双晶片，并使两个压电双晶片分别与进气孔和出气孔相对，通过控制电路控制两个压电双晶片的变形，进而分别控制进气孔和出气孔，可以使进气孔和出气孔一个开启另一个关闭，或者同时开启同时关闭，达到实时、精确地控制工作环境气体压力的目的。在两个压电双晶片的表面完全包覆橡胶套，并在壳体与底座的连接处设置垫圈，使壳体的内腔独立于底座与电极针，有更好的密封效果。再有，进气孔与排气孔单独加工，然后通过螺纹孔固定在壳体上，可以调节进气孔和出气孔与对应压电双晶片的距离，达到更好的气密效果。

附图说明

图1是本实用新型中基于压电双晶片的压电阀的一个实施例的主视剖视图。

图2是本实用新型中基于压电双晶片的压电阀的一个实施例的俯视剖视图。

图3是本实用新型中基于压电双晶片的压电阀的一个实施例的壳体与底座连接处的局部示意图。

图中：1、壳体，2、内腔，3、底座，4、工作孔，5a、第一压电双晶片，5b、第二压电双晶片，6a、第一对电极针，6b、第二对电极针、7a、第一孔座、7b、第二孔座，8a、进气孔，8b、出气孔，9、橡胶套。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中基于压电双晶片的压电阀包括壳体1、底座3、第一压电双晶片5a、第二压电双晶片5b、第一对电极针6a、第二对电极针6b、第一孔座7a、第二孔座7b、橡胶套9等。

其中，壳体1设置在底座3上，壳体1为中空结构，其内腔2（或称可穿流内腔）为长方体形的空腔，该空腔的底部即为底座3的上表面，该空腔的顶部以及侧壁均为壳体1的内壁。在壳体1的顶部（也是内腔2的顶部）设置有与内腔2相连通的工作孔4。第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b均置于壳体1的内腔2中，第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b相对并平行设置，两者与壳体1内腔2的一对侧壁平行，具体是：第一压电双晶片5a紧挨壳体1内腔2的一个侧壁（图1中左侧壁）并与之平行，第二压电双晶片5b紧挨壳体1内腔2的另一相对的侧壁（图1中右侧壁）也与之平行。第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b的底部设置在底座3上。

在壳体1内腔2的与第一压电双晶片5a紧挨且平行的侧壁上开有第一螺纹孔，在壳体1内腔2的与第二压电双晶片5b紧挨且平行的侧壁上开有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔相对设置。第一孔座7a置于第一螺纹孔内，第二孔座7b置于第二螺纹孔内，在第一孔座7a上沿轴向开有进气孔8a，在第二孔座7b上沿轴向开有出气孔8b，进气孔8a和出气孔8b均与内腔2相连通，且进气孔8a和出气孔8b的中心轴线处于同一直线上，该中心轴线垂直于第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b，进气孔8a正对第一压电双晶片5a，出气孔8b正对第二压电双晶片5b。第一孔座7a和第二孔座7b均具有外螺纹，因此，第一孔座7a可相对第一螺纹孔而移动，进而可改变进气孔8a与第一压电双晶片5a之间的距离；第二孔座7b可相对第二螺纹孔而移动，进而可改变出气孔8b与第二压电双晶片5b之间的距离。进气孔8a和出气孔8b可分别通过第一孔座7a和第二孔座7b伸入至壳体1的内腔2中。

第一压电双晶片5a与第一对电极针6a相连接，第二压电双晶片5b与第二对电极针6b相连接，且第一对电极针6a和第二对电极针6b分别连接至外部的控制电路。

当第一对电极针6a通正向电压时，第一压电双晶片5a趋向进气孔8a运动，此时进气孔8a关闭；当第一对电极针6a通反向电压时，第一压电双晶片5a离开进气孔8a，此时进气孔8a开启，可为与工作孔4连通的工作环境充气。

当第二对电极针6b通正向电压时，第二压电双晶片5b趋向出气孔8b运动，此时出气孔8b关闭；当第二对电极针6b通反向电压时，第二压电双晶片5b离开出气孔8b，此时出气孔8b开启，可为与工作孔4连通的工作环境放气。

当第一对电极针6a通正向电压、第二对电极针6b通反向电压时，进气孔8a关闭，出气孔8b开启，此时可为与工作孔4连通的工作环境放气；当第一对电极针6a通反向电压、第二对电极针6b通正向电压时，进气孔8a开启，出气孔8b关闭，此时可为与工作孔4连通的工作环境充气；当第一对电极针6a和第二对电极针6b同时通正向电压时，进气孔8a和出气孔8b均关闭，此时与工作孔4连通的工作环境气压保持不变。

第一对电极针6a和第二对电极针6b连接至外部的控制电路，在工作环境中可设置传感器，传感器连接至外部的控制电路，通过传感器可以迅速调节进气孔8a和出气孔8b的开闭以及开闭时间的长短，实现实时、精确控制工作环境的气体压力。

第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b的结构均是由极化方向相反的两层压电单晶片以及一片玻璃纤维或碳纤维夹层构成。夹层电极引线与两层压电单晶片的电极引线在同侧。

壳体1的材料可以采用非金属材料，以防止导电，对硬度要求较高，防止发生形变，像PPS聚苯硫醚、PE聚乙烯、PP聚丙烯、PS聚苯乙烯、PVC聚氯乙烯、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯、PF酚醛树脂等均可用来制作壳体1；底座3采用的材料与壳体1材料相同。第一孔座7a和第二孔座7b均采用金属材料，包括不锈钢等不易腐蚀变形的合金材料。

橡胶套9完全包覆第一压电双晶片5a和第二压电双晶片5b的表面；在壳体1与底座3的连接处设置有垫圈；橡胶套9和垫圈连接成一体，如图3所示。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本实用新型，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。