[发明专利]一种压电计量阀

说明书

本发明公开了一种压电计量阀，包含出口阀门、入口阀门、阀管、阀芯、弹簧、压电模块、以及第一至第二夹板；出口阀门、入口阀门结构相同，均包含阀头和阀体；阀管为两端开口的空心圆柱体，其在中点处的外壁上设有环形凸起；阀芯包含依次相连的限位部、连接部、接触部、杆部、尖部；压电模块包含2n个压电陶瓷片组；压电陶瓷片组包含两片同轴相叠的圆环形压电陶瓷片，均沿厚度方向极化且极化方向相反。本发明利用材料的纵向振动和泊松效应，实现了阀门动态打开、阀门闭合和推动流体进行单向流动，结构简单，易于实现阀门开合和高频流量输送控制，在对液体流量体积、质量具有严格限制的领域，具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及压电驱动及流量控制领域，尤其涉及一种压电计量阀。

背景技术

目前，社会上存在的各种阀，各有优劣。电磁式的流量调节范围小，计量精度低；机械式计量精度比电磁式高，但结构体积较大。一种计量精度高，体积小的计量阀被人们所需求；特别在生物、医学等高精尖领域，急切需要一种能够精确控制流速和流出流量的计量阀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种压电计量阀，，利用材料的纵向振动和泊松效应，实现了阀门动态打开、阀门闭合、推动流体进行单向流动，结构简单、紧凑，易于实现流量的精确控制。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种压电计量阀，包含出口阀门、入口阀门、阀管、阀芯、弹簧、压电模块、以及第一至第二夹板；

所述出口阀门、入口阀门结构相同，均包含阀头和阀体，其中，所述阀体为两端开口的空心圆柱体；所述阀头呈圆台状，其沿轴线设有通孔，该通孔的直径小于阀体的内径；所述阀头面积较大的端面的直径和阀体的外径相等，且阀头面积较大的一端和所述阀体的一端同轴固连；

所述阀管为两端开口的空心圆柱体，其两端分别伸入出口阀门、入口阀门中阀体远离其阀头的一端且分别和出口阀门、入口阀门的阀体密闭同轴固连；所述阀管在其中点处的外壁上设有环形凸起；

所述阀芯包含依次相连的限位部、连接部、接触部、杆部、尖部，其中，所述连接部为圆柱体，连接部端面的直径小于出口阀门阀体的内径、大于阀管的内径；所述限位部呈圆台状，其面积较大的端面的直径小于所述连接部端面的直径，且限位部面积较大的一端和所述连接部的一端同轴固连；所述接触部呈圆台状，其面积较大的端面的直径等于所述连接部端面的直径，且接触部面积较大的一端和所述连接部的令一端同轴固连；所述杆部长度大于阀管的长度，杆部端面的直径小于阀管的内径；所述尖部呈圆锥状，其底面直径等于杆部端面的直径；所述限位部、连接部、接触部均设置在出口阀门的阀体中；所述弹簧套在所述限位部上，呈压缩状，其一端和所述出口阀门阀头面积较大的端面相抵，另一端和所述连接部靠近限位部的端面相抵，使得接触部的侧壁和所述阀管伸入出口阀门内一端的内缘相抵；所述弹簧的内径等于限位部面积较大端面的直径；所述杆部一端和所述接触部面积较小的端面同轴固连，另一端穿过阀管的通孔伸入入口阀门的阀体内和所述尖部的底面同轴固连；所述尖部和所述入口阀门不接触；

所述压电模块包含2n个压电陶瓷片组，n为大于等于1的自然数，所述压电陶瓷片组包含两片同轴相叠的圆环形压电陶瓷片，均沿厚度方向极化且极化方向相反；所述2n压电陶瓷片组均套在所述阀管外，其中n个压电陶瓷片组位于阀管环形凸起的一侧，另外n个压电陶瓷片组位于阀管环形凸起的另一侧；

所述第一夹板、第二夹板中心均设有和所述阀管相匹配的通孔，均套在所述阀管外且位于压电模块的两侧；所述所述第一夹板、第二夹板相互固连，用于将2n个压电陶瓷片组紧压在阀管环形凸起的两侧；

所述阀管的三阶纵向振动模态频率和所述阀芯的四阶纵向振动模态频率之间的差值小于等于预设的频率阈值，且阀管的三阶纵向振动模态频率为所述弹簧、阀芯组成的振动系统固有振动频率的倍频。

作为本发明一种压电计量阀进一步的优化方案，所述n取4。