鐵電流體流量控制閥的製作方法

2023-06-20 04:30:01

專利名稱：鐵電流體流量控制閥的製作方法
對相關申請的交叉引用本申請與下述未獲授權的相同申請人的PCT專利申請相關，申請號__，於1998年_月_日提交，名稱是「鐵電泵」。
所屬領域本申請涉及一種流體流量控制閥，具體涉及一種鐵電主動流體流量控制閥，它在某個時間段提供改善的流體通道，在其他時間段提供確定的關閉。
現有的止回閥利用流體流動的反向作用來驅動閥動作，也可以用電磁或其他驅動來帶動閥。這些被動止回閥需要流體來驅動閥動作。需要流體來驅動閥會導致不希望的與流向相反的阻力。這導致泵提供的作用力損失。還有，流體引起的閥閉合需要一個不希望的流體體積量(按錯誤方向流動)。該「死」區要求泵輸送沒用的流體流量。現有的主動止回閥需要複雜機構以實現外部電驅動。發明綜述因此，本發明的一個目的是提供一種由外部電操縱控制和驅動的主動閥。
另一個目的是提供一種閥，該閥在某一時間段裡給流體提供無阻礙通道，在其他時間段不給流體提供通道。
本發明的又一個目的是提供一種不需要用流體驅動閥動作的閥。
本發明的再一個目的是提供一種利用鐵電部件打開和關閉流體流動的閥。
本發明的再一個目的是提供一種利用有一曲率的圓頂形內預應力式鐵電驅動器的閥，所述圓頂形驅動器有一邊緣和頂點，和一個圓頂高度，該高度是測量從經過所述邊緣的一平面到所述頂點之間距離得到的，該高度隨施加在所述圓頂形驅動器內外側之間的電壓而變化。
本發明還有一個目的是提供一種可以在浮動(floating)出現之前以較高頻率運行的閥。
本發明的再一個目的是提供一種可以隔離化學和汙染的閥。
本發明的其他目的和優點通過下面的附圖
和具體描述將更加顯然。
圖2是根據本發明的一個電接觸環。
圓柱形間隙根據驅動器26的位移打開和關閉。在圓柱形間隙打開期間，流體經過外殼出口19離開閥。管接頭12和閥止動塊16的內徑尺寸應當這樣確定當流體流過由驅動器26位移產生的間隙時，流速保持恆定。這就避免了不希望的壓力降。與現有的閥不同，不需要用氣動驅動器或者電磁驅動器來驅動膜片。驅動器及其相關的安裝件執行膜片和氣動驅動器/電磁驅動器的雙重功能。
鐵電驅動器26這樣安裝安裝結構將驅動器26與流體隔離，為施加在驅動器26上的電壓提供一個路線，當根據所施加的電壓驅動器26產生全位移時為驅動器26提供確定的抑制(positive cortainment)。外殼18布置在頂蓋10和底蓋34之間。驅動器安裝結構包括兩個不導電的密封墊20和32，一電絕緣體22，兩個電接觸環24和30，一個驅動器墊片28和一個驅動器26。墊片28最好與驅動器26厚度相同。驅動器26位於墊片28內，驅動器26的圓周與墊片28的內圓周接觸。電接觸環24和30布置在墊片28的每一側並與其接觸並為驅動器26提供電壓接觸。一個電絕緣體22布置成與上接觸環24的外表面接觸並與驅動器26同心。該絕緣體22應當與泵送的介質，例如膠乳，相適應並具有一定彈性。在絕緣體22和驅動器26之間採用一種不導電流體，比如矽流體。該流體應當相對其他材料具有化學穩定性並且具有合適粘性以使絕緣體22和驅動器26結合在一起的。這將消除了氣袋，增加了效率和容量。密封墊20有一個孔與接觸環24的孔同心，該密封墊20與絕緣體22接觸。密封墊20由不導電材料如橡膠製成。安裝組件由緊固件如定位螺釘(set screw)固定。所需要的緊固力僅僅是適當固定組件所需要的最小的力。不需要預應力。
該結構並不限制驅動器的任何具體數量、厚度或尺寸。每一個具體應用都應考慮部件的結構參數；例如，驅動器位移量和驅動力的能力。
電壓引線36經過外殼18中的一個鑽孔定位在外殼18內。電壓引線36與外殼18內的定位螺釘彈簧(set screw spring)38接觸。彈簧38與電接觸環24接觸為環24提供所施加的電壓。接觸環24蓋住部分墊片和驅動器。如圖2所示，接觸環24有一部分40與驅動器重疊，該重疊部分40是導電體如鋁箔。與驅動器接觸的接觸環24的外部42是非導電材料，它有一與螺釘彈簧38接觸的導電部分44。膠紙帶是一種適合的非導電材料。雖然圓形驅動器及其有關的圓形安裝部件是最佳的，但是也可以採用其他形狀。
加在驅動器上的正負電壓值隨驅動器的厚度改變，歲太大電壓產生的電弧改變。
在一個可選擇的實施例中，前文描述的絕緣膜片22與驅動器26是一個整體。在該實施例中，整個驅動器26(兩側和邊緣)封裝在聚合物塗層中。
該鐵電驅動閥機構比電磁和氣動機構質量輕，所以在浮動問題出現之前可以在高頻下工作。該閥消除了現有閥尤其是被動閥中存在的死區，該閥比現有閥更簡單、效率更高。
顯然，根據上述教導，對本發明作很多附加修改和變換是可能的。因此可以理解的是在權利要求的範圍內，除了按這裡具體描述的方式，還可以按其他方式實施該發明。
權利要求
1.一種鐵電主動流體控制閥，它包括一個外殼；經過所述外殼的流體入口裝置；經過所述外殼的流體出口裝置；一個圓頂形、內預應力式鐵電驅動器，它有一個曲率，所述圓頂形驅動器有一個邊緣和一個頂點，以及一個從經過所述邊緣的平面到所述頂點測量的圓頂高度，該圓頂高度隨施加在所述圓頂形驅動器內外表面之間的電壓而變化；用來安裝所述驅動器的安裝裝置，該裝置使驅動器與所述流體隔離，為施加到所述驅動器上的所述電壓提供一個路徑，並且當允許每個所述驅動器響應所述電壓產生全位移時，為所述驅動器提供確定的抑制(positive containment)；和閥止動塊裝置，同所述安裝裝置一起與輸入裝置對接，從而所述驅動器的位移打開和關閉一個圓柱形流動區，流體經過該區進入所述輸出裝置。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述入口裝置包括一個管接頭。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述出口裝置是一個通過所述外殼的通道。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述外殼包括一個頂蓋和底蓋。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述圓柱形流動區的尺寸使流過所述入口裝置和所述出口裝置的流體速度保持恆定。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述安裝裝置包括一個墊片，它有第一墊片平面和第二墊片平面，並有一個中心開口，所述驅動器位於該中心開口內，因而所述驅動器的外邊界與所述開口邊界接觸；兩個電接觸層，每一個接觸層有一個中心開口，第一所述接觸層設置為與所述第一墊片平面的一部分接觸，第二所述接觸層設置為與所述第二墊片平面的一部分接觸，為所述驅動器提供電壓接觸；一個絕緣膜片，它有第一絕緣平面和第二絕緣平面，所述第一絕緣平面位於第一所述接觸層上方中心處並與其外表面的一部分接觸，並在所述驅動器上方中央位置；一個在所述驅動器和所述絕緣體之間的非導電流體，該流體有適當的粘性，使所述絕緣體和所述驅動器結合在一起；一個非導電密封墊，它有一個中心開口，居中位於所述絕緣膜片正上方並且設置為與所述絕緣膜片接觸；一個非導電密封墊，位於第二所述接觸層的正上方並且設置為與該接觸層接觸；和緊固裝置，該裝置將所述墊片、所述接觸層、所述絕緣體和所述密封墊固定到所述外殼上。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述電壓裝置包括位於所述外殼中的電壓引線；和與所述電壓引線接觸的定位螺釘彈簧，所述彈簧與所述安裝裝置接觸。
全文摘要
一種主動閥,該閥由鐵電驅動器的外部電操縱來控制和驅動,以在某段時間裡提供改善的流體通道,並在其他時間段裡提供完全關閉。該閥在流動方向提供改善的通道,在與流動相反的方向提供完全關閉。該驅動器是一個有一曲率的圓頂形的內預應力式鐵電驅動器,所述圓頂形驅動器有一個邊緣和頂點,和一個圓頂高度,該高度是測量從經過所述邊緣的一平面到所述頂點之間距離得到的,該高度隨施加在所述圓頂形驅動器內外側之間的電壓而變化。
文檔編號F16K31/00GK1327520SQ98814354
公開日2001年12月19日 申請日期1998年12月11日 優先權日1997年4月3日
發明者A·小賈林克, R·F·黑爾鮑姆, W·W·羅爾芭克 申請人:美國政府美國國家宇航管理局管理者代表