一种阀的制作方法

1.本发明涉及检测装置技术领域，具体涉及一种阀。


背景技术：

2.阀作为高精度的液压或气压控制元件，用来改变活门通路通断和介质流动方向，从而控制燃油或气体的方向、压力、流量等，其结构位移的微小变化可能会对系统整体性能产生显著的影响。
3.但是，目前对于阀内部的阀芯相对于阀套的位移量仍然没有精确地测量方式。此外，现有的阀均需要在阀整体的结构外搭设传感器，以检测阀内部的阀芯相对于阀套的位移量，但这样的检测方式破坏了阀的整体结构，尤其在航空机电系统中，增加了额外的结构质量，对航空器的整体性能造成影响。
4.因此，发明人提供了一种阀。


技术实现要素：

5.(1)要解决的技术问题
6.本发明实施例提供了一种阀，解决了在阀的整体结构上增设检测装置导致对航空器结构的干扰和对航空器整体性能影响的技术问题。
7.(2)技术方案
8.本发明提供了一种阀，包括该阀包括阀芯、阀套、第一感测部和感应部，所述第一感测部贴设于所述阀芯的外表面，所述阀套活动套设于所述阀芯，所述感应部贴设于所述阀套的内表面；其中，所述第一感测部与所述感应部相对设置且组成电容结构，以将所述第一感测部与所述感应部之间的相对面积的变化量转换为所述阀芯相对于所述阀套的位移量。
9.进一步地，所述相对面积为所述第一感测部在所述阀套表面上的投影范围与所述感应部相重叠的部分。
10.进一步地，所述第一感测部包括电容层。
11.进一步地，所述电容层的表面粗糙度小于或等于ra.6。
12.进一步地，当所述阀芯为导电材料时，所述第一感测部还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述电容层与所述阀芯的外表面之间。
13.进一步地，所述感应部为能够积累电荷的材质。
14.进一步地，所述阀芯为圆柱结构，所述阀套为筒状结构；其中，所述第一感测部沿所述阀芯的外表面周向设置，和/或，所述感应部沿所述的内表面周向设置。
15.进一步地，所述阀芯上开设有用于放置所述第一感测部的第一凹槽。
16.进一步地，所述感应部上设置第二感测部，初始状态下，所述第二感测部位于所述感应部内，所述第一感测部正对所述第二感测部。
17.进一步地，所述感应部上开设有用于放置所述第二感测部的第二凹槽。
18.(3)有益效果
19.综上，本发明通过阀芯相对于阀套进行相对移动时，第一感测部与感应部之间的相对面积发生变化，从而引起阀芯与阀套之间的电容发生变化，使得能够准确地检测阀芯相对于阀套的位移量。此外，第一感测部位于阀芯的表面，避免了在阀的整体结构以外额外设置检测装置导致对航空器结构的干扰和对航空器整体性能的影响。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例提供的一种阀的结构示意图；
22.图2是本发明实施例提供的一种阀的剖视图；
23.图3是本发明实施例提供的一种阀的电容与位移关系的效果示意图。
24.图中：
25.100-阀芯；200-阀套；300-第一感测部；400-感应部。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
27.本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
29.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本技术。
31.图1是本发明实施例提供的一种阀的结构示意图，如图1、2所示，该阀可以包括阀芯100、阀套200、第一感测部300和感应部400，第一感测部300贴设于阀芯100的外表面，阀
套200活动套设于阀芯100，感应部400贴设于阀套100的内表面；其中，
32.第一感测部300与感应部400相对设置且组成电容结构，以将第一感测部300与感应部400之间的相对面积的变化量转换为阀芯100相对于阀套200的位移量。
33.在上述实施方式中，如图1-2所示，第一感测部300为仿形结构，第一感测部300为仿形结构是指第一感测部300能够与阀芯100的表面结构相匹配。这样，能够避免为了进行位移监测，从而对阀的本身结构进行改变或破坏的情况发生。
34.其中，阀套200套设在阀芯100外，阀芯100能够相对于阀套200发生相对移动，相对移动可以是沿轴向或径向等，在此不做具体的限定。阀芯100能够相对于阀套200发生相对移动以控制阀的开启和关闭，同时还能够调节阀的开启的程度。
35.第一感测部300能够与感应部400相配合以形成电容结构，第一感测部300可以作为电容结构的一个极板，感应部400可以作为电容结构的另一个极板。
36.当阀套200为导电材料时，感应部400可以为阀套200本体。例如，当阀为本发明中的阀时，阀套200具有口部，阀芯100的局部由口部伸出，感应部400位于阀套200口部，并形成设置的长度。也可以是在阀套200与第一感应部300相对的表面上，通过镀膜、溅射或沉积等方式形成的能够与第一感测部300相感应的感应部400。
37.在这里，不对感应部400的位置和尺寸进行限定，以在阀芯100相对于阀套200发生相对移动时，感应部400与第一感测部300之间的相对面积能够发生变化为准。
38.作为一种优选的实施方式，相对面积为第一感测部300在阀套200表面上的投影范围与感应部400相重叠的部分。其中，第一感测部300和感应部400的形状可以为矩形、三角形、多边形或不规则形状。在这里，不对第一感测部300和感应部400的形状进行具体的限定，以能够实现在阀芯100和阀套200发生相对移动时，第一感测部300和感应部400的相对面积能够发生变化为准。
39.在实际使用的过程中。当阀芯100相对于阀套200发生相对运动时，相对面积发生变化，从而阀芯100与阀套200之间的电容值发生变化。电容值的变化与阀芯100相对于阀套200的位移成线性关系。根据电容值的变化与位移之间的关系，可以将电容值的变化与位移之间进行标定。参见图3，展示了电容值的变化与阀芯100相对于阀套200的位移成线性关系。在本技术的实施例中，阀能够识别的位移精度至少为0.01mm。
40.通过这样的方式，能够精准地检测阀芯100相对于阀套200的位移量。此外，避免了在阀的整体结构以外额外设置检测装置导致对航空器结构的干扰和对航空器整体性能的影响。
41.例如，阀还包括处理器，处理器能够获取第一感测部300的电容值，从而对阀芯100相对于阀套200的位移量进行精准地检测。在实际使用的过程中，阀芯100相对于阀套200发生移动调节阀的开合度，当阀芯100相对于阀套200发生相对移动时，对阀的位移量进行实时监测，当阀芯100相对于阀套200发生相对移动至设定位移量时，处理器发出阀芯100和/或阀套200停止运动的指令。这样，能够控制阀芯100相对阀套200的位移量，从而能够精准地控制阀的开合程度。
42.当阀芯100相对于阀套200发生移动时，第一感测部300与感应部400的相对面积发生变化。例如，阀为本发明的一种阀，阀芯100能够沿阀套200的轴向发生移动。在阀的初始状态下，也即，当阀芯100位于阀套200内的初始位置时，阀处于闭合的状态，第一感测部300
与感应部400之间的相对面积为s1；当阀芯100开始发生移动，相对面积发生变化，变为s2；当相对面积为s1时，第一感测部300与感应部400之间的电容为c1，当相对面积为s2时，第一感测部300与感应部400之间的电容为c2。这样，能够通过第一感测部300与感应部400之间的电容值的变化。根据电容与位移量之间的正比例关系，能够根据电容值的变化实时监测出阀芯100相对于阀套200的位移量，同时能够判断，阀芯100的移动方向。
43.当第一感测部300的尺寸与感应部400的尺寸相同时，第一感测部300正对感应部400设置，或第一感测部300与感应部400交错设置；其中，交错设置是指第一感测部300在阀套200上的投影范围的局部位于感应部400以外的区域，这样避免了检测滞后的情况发生。
44.如图3所示，可以明显看出，在本发明的技术方案中，电容值与位移量之间具有明显且稳定的正比例关系。
45.作为一种优选的实施方式，第一感测部300包括电容层。其中，电容层通过喷涂、沉积、溅射或电镀的方式形成。例如，通过溅射的方式形成第一感测部300，靶材为铜，阀芯100为衬底材料，使用带电离子轰击铜靶材，铜原子由靶材溢出并沉积在阀芯100的表面，以形成第一感测部300。
46.电容层为能够积累电荷的材料如金属、导电陶瓷或碳纳米材料等。
47.作为一种优选的实施方式，电容层的表面粗糙度小于或等于ra1.6。其中，在这个范围内，电容层的表面更加平整，能够进一步提高对阀的位移检测，避免粗糙度导致的第一感测部300的电容层与感应部400之间的相对距离的微小变化对阀的检测精度造成的影响。
48.电容层的表面的粗糙度小于ra1.1，这样，能够进一步提高位移检测的精确程度。
49.作为一种优选的实施方式，当阀芯100为导电材料时，第一感测部300还包括绝缘层320，绝缘层320位于电容层与阀芯100的外表面之间。
50.具体地，绝缘层320与电容层层叠并连接，绝缘层320用于在第一感测部300与金属阀芯100之间形成绝缘，绝缘层320可以为tio2、al2o3或聚酰亚胺。
51.电容层为纳米级别的层，例如，电容层的厚度为30nm。当第一感测部300包括绝缘层320和电容层时，第一感测部300的厚度能够小于10μm。当第一感测部300仅包括电容层，无需设置绝缘层320时，第一感测部300的厚度为纳米级别。通过这样的方式，第一感测部300和感应部400可用于曲面、薄壁、内壁等结构复杂且空间狭小的阀内。例如，绝缘层320的介电常数大于10，或绝缘层320的介电常数等于10。这样，能够进一步提高位移检测的精度(例如：精度可以控制在
±
3％以内)。
52.第一感测部300厚度的公差等于0.02μm，或第一感测部300厚度的公差小于0.02μm；或第一感测部300厚度的公差等于-0.02μm；或第一感测部300厚度的公差大于-0.02μm。在这个范围内，能够提高位移检测的精确程度。
53.优选地，第一感测部300的上表面与感应部400之间的直线距离在1mm～2mm之间(或0～5mm之间)。通过这样的方式，使得本实施例中的阀能够应用于更加精密的阀部件中。
54.作为一种优选的实施方式，感应部400为能够积累电荷的材质。
55.作为一种优选的实施方式，阀芯100为圆柱结构，阀套200为筒状结构；其中，第一感测部300沿阀芯100的外表面周向设置，和/或，感应部400沿200的内表面周向设置。
56.在上述实施方式中，第一感测部300的上表面与感应部400之间的直线距离在1mm～2mm之间(或0～5mm之间)，通过这样的方式，使得本公开中的阀能够应用于更加精密的阀
部件中。
57.具体地，阀可以包括两个第一感测部300，两个第一感测部300对称设置于阀芯100的两个相背的表面上；以及，
58.两个感应部400，两个感应部400与两个第一感测部300一一对应设置在阀套200的朝向阀芯100的表面上。
59.两个第一感测部300对称设置在阀芯100的外表面上，两个第二感测部对称设置在阀套200的内表面上，两个第一感测部300和两个第二感测部一一对应。
60.例如，阀芯100为柱状、阀套200为筒状的阀套200，阀芯100位于阀套200内。至少两个第一感测部300相对于柱状阀芯100的轴线周向均布设置在阀芯100的外表面上。感应部400相对于阀套200的中轴线对称设置在阀套200的内表面。
61.由于本发明所检测的电容值与第一感测部300距离和第一感测部300相对应的感应部400组成的电容结构的距离以及相对面积有关。当阀套200和阀芯100在运动过程中，第一感测部300和感应部400之间的径向间隙变化或者安装偏心时也会影响电容值。通过本技术的技术方案，在圆柱体的阀芯100上周向均布设置至少两个第一感测部300和在阀套200上对应设置的感应部400，由于圆柱体在各个方向的对称性，可以把上述由于电容结构距离引起电容值变化的这部分影响均化抵消掉，可以认为只有面积一个因素影响电容变化，信号更稳定准确。
62.也即，可以根据周向均布设置的第一感测部300和感应部400的电容均值，得到更加准确的电容值，从而避免了在阀装配过程中和移动过程中，阀芯100和阀套200的中心线不重合引起的轻微径向位移导致电容值被干扰的情况发生。
63.可选地，阀芯100为圆柱结构，阀套200为筒状结构，和/或第一检测部300围绕阀芯100的外表面设置，第二检测部围绕阀套200的内表面设置。这样，能够进一步的提高检测的准确性，避免阀芯100在阀套200内发生径向的摆动，或是阀芯100沿阀套200的中轴线发生转动时，对电容值产生的误差。
64.阀也可以为球阀，在阀芯100上设置第一感测部300，在球形阀套200上设置感应部400，第一检测部与感应部400之间的相对面积可以发生变化。当阀芯100为球体时，第一感测部300覆盖球体的局部位置，感应部400与第一感测部300相对设置，第一感测部300和感应部400均沿着阀芯100相对于阀套200发生移动的方向延伸。
65.通过这样的方式，能够准确地检测阀芯100相对于阀套200的位移量。此外，第一感测部300位于阀芯100的表面，避免了在阀的整体结构以外，额外设置检测装置导致对航空器结构的干扰和对航空器整体性能的影响。
66.此外，第一感测部300和感应部400不需要改变或破坏阀的结构，可以根据阀的形状尺寸完成第一感测部300和感应部400的一体化集成。
67.阀套200至少局部为导体，以将阀套200和阀芯100形成电连接，第一感测部300包括阀芯100，第二极板包括阀套200，阀芯100和阀套200构成平行板电容器的两个导体极板。
68.例如，在阀芯100朝向阀套200的表面上至少局部设置第一感测部300，第一感测部300具有电容层，电容层为能够积累电荷的材料。电容层与阀套200形成电连接。
69.可选地，第一感测部300位于阀套200朝向阀芯100的表面上至少局部为导体，电容层与阀芯100之间形成电连接。第一感测部300可以覆盖阀芯100的外表面或是第一感测部
300可以覆盖阀套200的内表面。在这里不对第一感测部300的具体形状进行限定。
70.作为一种优选的实施方式，阀芯100上开设有用于放置第一感测部300的第一凹槽310。其中，第一凹槽310结构由阀芯100的外表面朝向阀芯100的中轴线的方向凹陷，第一凹槽310用于容纳第一感测部300。例如，当第一感测部300只具有电容层时，将电容层通过沉积或溅射等方式设置于第一凹槽310中。当第一感测部300具有绝缘层320和电容层时，使绝缘层320覆盖第一凹槽310的内壁，电容层层叠于绝缘层320上，电容层的厚度方向的侧壁通过绝缘层320与第一凹槽310的侧壁形成绝缘。
71.作为一种优选的实施方式，感应部400上设置第二感测部，初始状态下，第二感测部位于感应部400内，第一感测部300正对第二感测部。
72.具体地，当阀套200为能够积累电荷的材料时，第二感测部包括电容层和绝缘层320，绝缘层320被形成在阀套200的内表面上，电容层通过沉积或溅射等方式形成在绝缘层320上。第二感测部的电容层与第一感测部300的电容层相对设置，并作为电容结构的两个极板。第二感测部位于感应部400内。第一感测部300与感应部400的相对面积为第一感测部300的电容层与第二感测部的电容层的相对面积。
73.当阀套200为绝缘材料时，第二感测部只包括电容层，电容层位于阀套200的内表面，与第一感测部300的电容层相对设置。
74.作为一种优选的实施方式，感应部400上开设有用于放置第二感测部的第二凹槽。其中，第二凹槽由阀套200的内表面朝向远离阀芯100的方向凹陷，第二凹槽用于容纳第二感测部。例如，当第二感测部只具有电容层时，将电容层通过沉积或溅射等方式设置于第二凹槽中。当第二感测部具有绝缘层320和电容层时，使绝缘层320覆盖第二凹槽的内壁，电容层层叠于绝缘层320上，电容层的厚度方向的侧壁通过绝缘层320与第二凹槽的侧壁形成绝缘。
75.例如，第一感测部300的厚度与第一凹槽310相匹配，第二感测部的厚度与第二凹槽的厚度相匹配。这样，能够进一步提高对阀的位移检测的精度。
76.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
77.以上仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。