Пьезоэлектрический клапан Советский патент 1993 года по МПК F16K21/12 

Изобретение относится к арматурост- роению, в частности к гидравлическим клапанам с дистанционным управлением.

Цель изобретения - повышение надежности клапана в работе за счет гидростатической разгрузки затвора.

На чертеже показан предлагаемый клапан.

Клапан имеет корпус 1, пьезопакет 2, соединенный с поршнем привода 3, седло- вой затвор 4, нагруженный пружиной 5, шток 6, золотниковый затвор 7 с пружиной 8. В исходном положении золотниковый затвор 7 удерживается усилием пружины 8 и штоком 6, упирающимся в седловой затвор 4, который удерживается в исходном положении перепадом давления на клапане и усилием пружины 5. Диаметр затвора 7 меньше диаметра седла затвор 4, поэтому исходное положение затворов 4 и 7 устойчивое. В корпусе 1 образована полость цилиндра 9.

Клапан работает следующим образом.

Система включения подает напряжение на электроды пьезопакета 2, полярно совпадающие с их знаком. В результате обратного пьезоэффекта пьезопакет 2 удлиняется и двигает поршень привода 3, который передает усилие пьезопакета через рабочую жидкость в полость цилиндра привода 9 на седловой затвор 4. Когда суммарное усилие, действующее на седловой затвор 4 со стороны штока 6 и поршня привода 3, превзойдет суммарное усилие гидростатического давления и усилие пружины 5 с противоположной стороны, седловой затвор 4 отойдет от седла. Поскольку объем поршневой полости 9 достаточно мал, давление в полости скачкообразно возрастет от начального до номинального. При этом усилие, действующее на затвор 7 со стороны штока 6, скачко- образно уменьшится и он начнет интенсивно перемещаться под действием гидростатического усилия на свободный торец, преодолевая усилие со стороны штока, равное сумме гидростатического давления на шток и усилия пружины 5. В результате перемещения золотникового затвора 7 открывается сливной канал клапана. При уменьшении перепада давления на клапане до определенной величины, соответствующей величине разности усилий пружин 5 и 8, седловой затвор 4, шток 6 и затвор 7 возвращаются в исходное положение усипи- ем пружины 5. После фиксирования затвора 4 в седле давление в полости 9 за счет утечек в уплотнениях поршня привода 3 и штока 6 падает до исходного, чем завершается цикл срабатывания клапана.

Использование пьезоэлектрического привода в виде пакета синфазно соединенных пьезопластин, жестко связанного с поршнем привода 3, позволяет за малое время создать необходимый импульс усилия привода, что обусловливает повышение быстродействия клапана.

Использование непосредственного воздействия поршня привода 3 на седловой затвор 4 позволяет повысить быстродействие за счет уменьшения объема сжимаемой рабочей жидкости при срабатывании привода. Непосредственное воздействие поршня

привода 3 на затвор 4 уменьшает гидравлическое сопротивление клапана за счет упрощения конструкции проточной части. Использование гидростатической разгрузки седлового затвора 4 повышает надежность работы клапана, так как для его срабатывания достаточно импульса усилия привода, практически равного усилию пружины 5 при любом перепаде давления на клапане. Гидростатическая разгрузка затвора 4 позволяет увеличить диаметр условного прохода клапана при сохранении усилия пьезопривода. Использование механической развязки золотникового 7 и седлового 4 затворов позволяет устранить необходимость соосного выполнения цилиндра золотника и седла затвора и соосную установку затвора 7, штока 6 и седлового затвора 4.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический клапан, содержащий золотниковый затвор, запирающий с положительным перекрытием сливное отверстие, седловой затвор, шток, расположенный между золотниковым и седловым затворами, вспомогательные элементы, смещающие затвор в закрытое положение, и импульсный привод, причем затворы установлены с возможностью нагружения их

давлением рабочей среды в закрытом положении, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, импульсный привод выполнен в виде пакета синфазно соединенных пьезопластин. жестко

связанных с поршнем, расположенным в цилиндре, седловой затвор в закрытом положении размещен на торце указанного ци- линдра, внутренняя кромка которого совмещена с седлом затвора, причем диаметр седла этого затвора выполнен большим диаметра золотникового затвора, в пьезопакете и поршне привода выполнено отверстие, через которое уплотненно пропущен шток, один торец которого свободно уперт в нагруженный давлением рабочей

среды торец золотникового затвора, а рабочей среды поверхность седлового за другой - в ненагруженную давлением твора.

Изобретение относится к арматуростро- ению, в частности к конструкциям гидравлических клапанов с дистанционно управляемым приводом. Целью изобретения является повышение надежности клапана в работе за счет гидростатической разгрузки затвора. Клапан содержит соосно расположенные седловой 4 и золотниковый 7 затворы, шток 6, пьезопакет 2 и поршень 3 привода, причем седловой 4 и золотниковый 7 затворы установлены с возможностью нагружения их в закрытом положении давлением рабочей среды. Затвор, запирающий с положительным перекрытием сливное отверстие, передает гидростатическое усилие рабочей среды через шток 6, уплотненно пропущенный через отверстие в поршне 3 привода, на седловой затвор 4 таким образом, что осуществляется гидростатическая разгрузка седлового затвора 4. Срабатывание клапана осуществляется импульсом усилия пьезоэлектрического привода, выполненного в виде пакета 2 синфазно соединенных пьезопластин. Пьезопакет 2 жестко связан с поршнем 3 привода, который воздействует непосредственно на седловой затвор. 1 ил. Ј 00 ю OJ ю 00 Сл