一種新結構壓電開關閥的制作方法
【專利摘要】一種新結構壓電開關閥，包括上端蓋與下端蓋，它的特點是：由電極和壓電片通過粘結層組成的懸臂梁一端固定于閥體的一端。壓電片通過導線與電源的一極相連而金屬電極通過導線與電源的另一極相連。懸臂梁與閥體的內壁有間隙。在閥體內對應于懸臂梁端部的上端蓋與下端蓋的底面分別設有排氣孔與進氣孔、導氣孔。排、進氣孔在開口處分別設有凸臺。壓電片可為兩片，也可以為一片。閥體的上、下端蓋的高度也可以不相等，在這種情況下懸臂梁在閥體內的高度隨上、下端蓋的高度不同而改變。這種新結構壓電開關閥具有高抗振動性、低功耗、低耗氣和使用時間更長、更可靠、更安全等特點。其結構簡單可靠，便于批量生產，成本低廉適于在工業(yè)自動化領域廣泛推廣。
【專利說明】一種新結構壓電開關閥

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種工業(yè)自動化儀器儀表控制裝置。

【背景技術】
[0002]電/氣轉換器作為電信號轉化為氣信號的裝置，廣泛應用于石油、化工等自動化生產部門。無論是電/氣閥門定位器還是轉換器，電/氣轉換裝置都是相同的，轉換裝置簡稱為Ι/p轉換單元，其性能的穩(wěn)定性直接決定了定位器性能或轉換器性能好壞，是定位器或轉換器的核心技術。電子化、智能化產品的開發(fā)關鍵就是Ι/p轉換元件的研發(fā)，按結構形式轉換裝置可分為:線圈滑閥式、線圈噴嘴擋板式和壓電閥式三種結構。線圈滑閥式主要在電磁閥中采用；線圈噴嘴擋板式i/p轉換單元，由于結構簡單、制造方便，傳統(tǒng)轉換器一直采用這種結構方式。壓電閥式的Ι/p轉換單元最早出現(xiàn)在二十世紀90年代西門子公司推出的SPIART PS智能閥門定位器中，因其具有高抗振動性、低功耗、低耗氣等特點，非常適合于電子化、智能化閥門定位器對Ι/P轉換單元的要求。但是功能陶瓷片長時間動作會使其前端和噴嘴口的接觸面撞擊而受損；單臂運動會加快彎折處斷裂；功能陶瓷片的前端彎曲壓住噴嘴是平面接觸容易產生縫隙。由于以上的不足，該裝置長時間使用后會使電/氣轉換器失去原有的精度和穩(wěn)定性。
實用新型內容
[0003]為解決現(xiàn)有技術中所存在的技術問題，本實用新型的提出如下技術方案:
[0004]一種新結構壓電開關閥，閥體包括上端蓋與下端蓋以及它們之間的粘結層i。它的特點是:由長條形金屬電極和壓電片通過粘結層組成的壓電雙晶片式懸臂梁一端固定于閥體的一端。壓電片通過導線與電源的一極相連接而金屬電極通過導線i與電源的另一極相連接。壓電雙晶片式懸臂梁另一端懸空并與閥體的內壁有間隙。在閥體內對應于懸空的懸臂梁端部的上端蓋與下端蓋的底面分別設有排氣孔與進氣孔。下端蓋靠近懸臂梁固定端底面設有導氣孔。排氣孔與進氣孔在朝向閥體內的開口處分別設有上凸臺和下凸臺。
[0005]壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片可為兩片，分別是通過粘結層ii與粘結層iii固定于長條形金屬電極上、下兩表面的上壓電片和下壓電片。上壓電片與下壓電片分別經導線?與導線iii共同連接到電源的同一極，而金屬電極通過導線i與電源的另一極相連接。壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片也可以為一片，即通過粘結層?固定于長條形金屬電極上表面的上壓電片，該上壓電片經導線ii連接到電源的一極，而金屬電極通過導線i與所述電源的另一極相連接。壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片為一片的情況下，還可以是通過粘結層iii固定于長條形金屬電極下表面的下壓電片，該下壓電片經導線iii連接到電源的一極，而金屬電極通過導線i與所述電源的另一極相連接。閥體的上端蓋與下端蓋的高度也可以不相等，在這種情況下壓電雙晶片式懸臂梁在閥體內的高度隨上端蓋與下端蓋的高度不同而改變。
[0006]由于采用了上述技術方案，本實用新型提供的這種電信號到氣信號的轉換裝置，通過一種簡單的結構、低電壓就可實現(xiàn)高抗振動性、低功耗、低耗氣和使用時間更長、更可靠、更安全的功能。由于其結構簡單可靠，不僅便于批量生產，而且成本低廉適于在工業(yè)自動化領域廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型一種新結構壓電開關閥的結構示意圖；
[0008]圖2是圖1的I部放大示意圖；
[0009]圖3是本實用新型壓電閥在初始狀態(tài)下示意圖；
[0010]圖4是本實用新型壓電閥在上電狀態(tài)下示意圖。
[0011]圖中:1、上端蓋，2、下端蓋，3、粘結層i，4、金屬電極，5、上壓電片，6、下壓電片，7、導線ii，8、導線iii，9、電源，10、導線i，11、排氣孔，12、進氣孔，13、導氣孔，14、上凸臺，15、下凸臺，16、粘結層ii，17、粘結層iii。

【具體實施方式】
[0012]圖1是本實用新型一種新結構壓電開關閥的結構示意圖。
[0013]這種新結構壓電開關閥，閥體包括上端蓋I與下端蓋2以及它們之間的粘結層1-3ο它有以下特點:由長條形金屬電極4和壓電片通過粘結層組成的壓電雙晶片式懸臂梁一端固定于閥體的一端。壓電片通過導線與電源9的一極相連接而金屬電極4通過導線
1-10與電源9的另一極相連接。壓電雙晶片式懸臂梁另一端懸空并與所述閥體的內壁有間隙。在閥體內對應于懸空的懸臂梁端部的上端蓋I與下端蓋2的底面分別設有排氣孔11與進氣孔12，下端蓋2靠近懸臂梁固定端底面設有導氣孔13，排氣孔11與進氣孔12在朝向閥體內的開口處分別設有上凸臺14和下凸臺15。壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片可以是兩片，分別是通過粘結層? -16與粘結層ii1-17固定于長條形金屬電極4上、下兩表面的上壓電片5和下壓電片6。上壓電片5與下壓電片6分別經導線i1-7與導線ii1-8共同連接到電源9的同一極，而金屬電極4通過導線1-10與電源9的另一極相連接。壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片也可設為一片，即通過粘結層i1-16固定于長條形金屬電極4上表面的上壓電片5，該上壓電片5經導線i1-7連接到電源9的一極，而金屬電極4通過導線1-10與電源9的另一極相連接。
[0014]壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片設為一片時，也可以是通過粘結層ii1-17固定于長條形金屬電極4下表面的下壓電片6，該下壓電片6經導線ii1-8連接到電源9的一極，而金屬電極4通過導線1-10與電源9的另一極相連接。閥體的上端蓋I與下端蓋2的高度可以設為不相等，在這種情況下，壓電雙晶片式懸臂梁在閥體內的高度隨所述上端蓋I與下端蓋2的高度不同而改變。
[0015]從圖2至圖4可以看出，本新結構電信號到氣信號轉換裝置中采用的是壓電雙晶片式懸臂梁，由于壓電雙晶片式懸臂梁中的上壓電片5、下壓電片6分別引出導線i1-7與導線ii1-8串聯(lián)到電源9的同一極，從金屬電極4引導線1-10連接到電源9的另一極上，在外電場作用下，壓電雙晶片式懸臂梁的上壓電片5極化方向與電場相同，下壓電片6極化方向與電場相反，從而導致上壓電片5收縮，下壓電片6伸長，整個壓電雙晶片式懸臂梁向下彎曲，調整好彎曲度使其能夠將進氣孔12上的下凸臺15堵住，導氣孔13和排氣孔11導通；相反調整電源9的極性，壓電雙晶片式懸臂梁的上壓電片5極化方向與電場相反，下壓電片6極化方向與電場相同，從而導致上壓電片5伸長，下壓電片8收縮，整個壓電雙晶片式懸臂梁向上彎曲將排氣孔11上的上凸臺14堵住，導氣孔13和進氣孔12導通；使用時，要兩個閥門同時使用，壓電轉換元件采用兩個壓電微型閥，壓電閥只有通和斷兩種狀態(tài)，需要加大閥門開度，則打開進氣閥，否則打開排氣閥，狀態(tài)穩(wěn)定時，兩閥均處于切斷狀態(tài)，將執(zhí)行器鎖定在設定位置。由于壓電雙晶片式懸臂梁采用的是長條結構，通過改變電壓的極性來確定通孔的通斷；動作時由于壓電雙晶片式懸臂梁一端固定，另一端同噴嘴孔接觸，只需要低電壓就可以實現(xiàn)，密封接觸深、完全，這樣就不會由于長時間動作使接觸面發(fā)生偏移而出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。
[0016]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本實用新型的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種新結構壓電開關閥，閥體包括上端蓋(I)與下端蓋(2)以及它們之間的粘結層i (3)，其特征在于:由長條形金屬電極(4)和壓電片通過粘結層組成的壓電雙晶片式懸臂梁一端固定于所述閥體的一端；所述壓電片通過導線與電源(9)的一極相連接而金屬電極(4)通過導線i (10)與所述電源(9)的另一極相連接；所述壓電雙晶片式懸臂梁另一端懸空并與所述閥體的內壁有間隙；在所述閥體內對應于懸空的懸臂梁端部的上端蓋(I)與下端蓋⑵的底面分別設有排氣孔(11)與進氣孔(12)，所述下端蓋(2)靠近懸臂梁固定端底面設有導氣孔(13)，所述排氣孔(11)與進氣孔(12)在朝向閥體內的開口處分別設有上凸臺(14)和下凸臺(15) ο
2.根據(jù)權利要求1所述的新結構壓電開關閥，其特征在于:所述壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片設為兩片，分別是通過粘結層? (16)與粘結層iii (17)固定于所述長條形金屬電極⑷上、下兩表面的上壓電片(5)和下壓電片(6);所述上壓電片(5)與下壓電片(6)分別經導線ii (7)與導線iii⑶共同連接到電源(9)的同一極，而金屬電極⑷通過導線i (10)與所述電源(9)的另一極相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的新結構壓電開關閥，其特征在于:所述壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片設為一片，即通過粘結層ii (16)固定于所述長條形金屬電極(4)上表面的上壓電片(5)，該上壓電片(5)經導線ii (7)連接到電源(9)的一極，而金屬電極⑷通過導線i (10)與所述電源(9)的另一極相連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的新結構壓電開關閥，其特征在于:所述壓電雙晶片式懸臂梁的壓電片設為一片，即通過粘結層iii (17)固定于所述長條形金屬電極(4)下表面的下壓電片(6)，該下壓電片(6)經導線iii⑶連接到電源(9)的一極，而金屬電極⑷通過導線i (10)與所述電源(9)的另一極相連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的新結構壓電開關閥，其特征在于:所述閥體的上端蓋(I)與下端蓋(2)的高度不相等。
6.根據(jù)權利要求5所述的新結構壓電開關閥，其特征在于:所述壓電雙晶片式懸臂梁在閥體內的高度隨所述上端蓋(I)與下端蓋(2)的高度不同而改變。
【文檔編號】F16K31/02GK204201166SQ201420664410
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】田小靜, 李東明 申請人:大連交通大學