EP0504465A1 - Fluid transducer with piezo-electric actuator - Google Patents

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EP0504465A1
EP0504465A1 EP91104466A EP91104466A EP0504465A1 EP 0504465 A1 EP0504465 A1 EP 0504465A1 EP 91104466 A EP91104466 A EP 91104466A EP 91104466 A EP91104466 A EP 91104466A EP 0504465 A1 EP0504465 A1 EP 0504465A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
transducer according
drive device
adjustable element
converter
piezoelectric drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91104466A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Anton Haumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moog GmbH
Original Assignee
Moog GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Moog GmbH filed Critical Moog GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C3/00—Circuit elements having moving parts
    • F15C3/10—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes
    • F15C3/14—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes the jet the nozzle being intercepted by a flap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C3/00—Circuit elements having moving parts
    • F15C3/10—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes
    • F15C3/12—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes the nozzle or jet pipe being movable

Definitions

  • the invention relates to an electrofluid converter based on the beam deflection principle for electrically controllable valves with continuous adjustment, comprising an adjustable element which causes beam deflection and an electrical drive device acting thereon.
  • Such continuous valves are generally known. They have been used in fluid technology (hydraulics, pneumatics) for a long time and serve to convert an electrical input signal of low power analogously into a fluidic output signal of comparatively high power. Depending on their performance, they are referred to as servo valves or proportional valves.
  • a two-stage known continuous valve essentially consists of an actuator with a fluidic converter as the first, amplifying stage (pilot stage) and a second stage, which often contains a piston valve.
  • the fluidic converter is advantageously designed according to the beam deflection principle. Mechanical or electrical feedback is used to control the position of the second stage spool.
  • the electric servomotor is usually a permanent magnet torque motor.
  • the disadvantage of this is that the masses to be moved of this servomotor limit the dynamics of the pilot control stage and thus the dynamics of the entire continuous valve. In certain applications, for example in material testing machines, this is not portable, where greater dynamics be requested.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a converter of the type mentioned at the outset which is structurally simple and reliable and at the same time operates in a highly dynamic manner.
  • FIG. 1 shows in longitudinal section a first embodiment of the invention.
  • a hollow space 112 is formed in a sealed housing, consisting of a lower part 101 and a cover plate 111 secured thereon.
  • Extending in the cavity 112 is an L-shaped angled jet pipe 102, which is led through the lower part 101 and is fixed there on the lower part.
  • the jet pipe 102 is elastically bendable, which is indicated by the arrow A is indicated, and ends in a nozzle opening 104.
  • the nozzle opening 104 is opposed by a receiver block 113, through which two outlet channels 114 and 115 extend out of the housing, which have jet inlet openings 105 and 106, which are arranged adjacent to one another, and the nozzle opening 104 face each other.
  • a drain channel 107 extends through the lower part 101 of the housing and leads out of the cavity 112 to the outside.
  • a piezoelectric drive device 108 is supported on the lower part 101 and is connected to the jet pipe 102 via a plunger 109
  • the jet pipe 102 has an inlet 103 which forms a control connection P X , which is intended to be supplied with a fluid.
  • the outlets A and B of the outlet channels 114 and 115 are intended for connection to a device to be controlled, not shown here.
  • the electrical connection lines of the piezoelectric drive device 108 are not shown for the sake of simplicity.
  • the piezoelectric drive device 108 When the piezoelectric drive device 108 is subjected to a DC electrical voltage, it deforms in one direction or the other in accordance with the polarity of the voltage supplied. This deformation is transmitted to the jet pipe 102 via the punch 109, so that the latter is bent upwards or downwards in the direction of the arrow A.
  • the nozzle opening 104 of one or the other jet inlet opening 105 or 106 of the outlet channels 114 or 115 is more or less strongly opposed, so that the jet of the fluid which is supplied to the jet pipe 102 at its inlet 103, correspondingly into the jet inlet openings 105 and 106 occurs in different proportions. Quantities of fluid not received by the jet inlet openings 105 and 106 are discharged from the cavity via the outlet channel 107 112 removed.
  • the piezoelectric drive device 108 is preferably a disk translator, but it can also be a stack translator. As shown, it can act directly on the jet pipe 102 via a plunger 109, or via a lever transmission device (not shown) known per se, which increases the movement path generated on the jet pipe 102 compared to the change in shape of the piezoelectric drive device 108 caused by the applied electrical voltage .
  • a lever transmission device will be explained later on the basis of another exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, which corresponds in its essential elements with that of FIG. 1.
  • the jet pipe 102 is U-shaped, and between the lower part 101 of the housing and the center leg of the jet pipe 102, a piezoelectric drive device 108 designed as a stack translator is clamped.
  • FIG. 3 and 4 show a third embodiment of the invention.
  • a housing can be seen, consisting of a lower part 201 and a cover plate 221, which enclose a cavity 232.
  • Two outlet lines 225 and 226 lead out of the cavity 232 and have jet inlet openings 205 and 206 which are adjacent to one another.
  • a jet inlet opening 204 of a fluid supply channel At a distance from the two jet inlet openings 205 and 206 is a jet inlet opening 204 of a fluid supply channel, the inlet 203 of which is formed on the lower housing part 201 and which runs through the lower housing part 201 and the cover plate 221.
  • the inlet and outlet areas are shown in the drawing.
  • Sufficient space is formed between the beam outlet opening 204 and the beam inlet openings 205 and 206 for a laterally movable beam deflection plate 202, which has a conical bore 210 in the area between the beam outlet opening 204 and the two beam inlet openings 205 and 206, the cross section of which extends in the direction of the beam inlet openings 205 and 206 is narrowed and the inlet diameter of which is larger than the outlet diameter of the jet outlet opening 204.
  • the beam deflection plate 202 is suspended from two piezoelectric drive devices 208 and 209, which are arranged opposite one another with respect to the beam deflection plate 202 and are supported on the lower housing part 101 in the cavity 232.
  • a drain channel 207 also leads outward from the cavity 232.
  • the piezoelectric drive devices 208 and 209 are controlled electrically via control lines (not shown) in such a way that, when excited, they undergo changes in shape simultaneously in corresponding directions. Through them, the beam deflection plate 202 depending on the polarity and size of the applied voltage is adjusted to the left or right so that the outlet of the bore 210 is juxtaposed with the jet inlet openings 205 and 206 of the outlet channels 224 and 225 to a correspondingly different extent.
  • Fig. 4 shows the internal structure of the converter of Fig. 3 without the housing parts.
  • the beam deflection plate 202 is suspended from the piezoelectric drive devices 208 and 209 at both ends, ie left and right in FIG. 4.
  • These drive devices are preferably piezo bending transducers, each consisting of a piezo stack 211 and a lever mechanism 212, 213 with flexible zones 214, 215 serving as joints, and a bending rod 217.
  • the piezo stack 211 is between a first fixed part 212 of the lever mechanism and a second movable part 213 of the lever mechanism and fixedly connected thereto. Between the two outer ends of the movable part 213, the bending bar 217 is arranged, which has a slightly arcuate shape. The bending bar 217 is deflected transversely to its longitudinal direction by axial pressure or tension exerted by the outer ends of the movable part 213. Each bending rod 217 is connected in its center to the beam deflection plate 202 via a plunger 218.
  • the fixed part 212 of the lever mechanism is supported in the lower housing part 201 by means of bolts 216. Because of the lever mechanism described, it becomes comparative Small change in length of the piezo stack implemented in an increased stroke of the plunger 218.

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Abstract

An electrical-fluid transducer according to the jet-deflection principle is specified for electrically controllable valves having continuous adjustment, containing an adjustable element (102, 202) which causes jet deflection, and a piezo-electric drive device (108) which acts on this element and whose shape change which is caused by a supplied actuating voltage acts on the adjustable element (102, 202) in the sense of an adjustment. The adjustable element (102, 202) may be a jet tube or a jet deflector. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrofluidischen Wandler nach dem Strahlablenkprinzip für elektrisch steuerbare Ventile mit stetiger Verstellung, enthaltend ein verstellbares, eine Strahlablenkung hervorrufendes Element und eine auf dieses einwirkende elektrische Antriebseinrichtung.The invention relates to an electrofluid converter based on the beam deflection principle for electrically controllable valves with continuous adjustment, comprising an adjustable element which causes beam deflection and an electrical drive device acting thereon.

Solche Stetigventile sind allgemein bekannt. Sie werden in der Fluidtechnik (Hydraulik, Pneumatik) seit langem eingesetzt und dienen dazu, ein elektrisches Eingangssignal geringer Leistung analog in ein fluidisches Ausgangssignal vergleichsweise großer Leistung zu wandeln. Je nach Leistungsvermögen werden sie als Servoventile oder Proportionalventile bezeichnet.Such continuous valves are generally known. They have been used in fluid technology (hydraulics, pneumatics) for a long time and serve to convert an electrical input signal of low power analogously into a fluidic output signal of comparatively high power. Depending on their performance, they are referred to as servo valves or proportional valves.

Solche Stetigventile sind mitunter mehrstufig, insbesondere zweistufig ausgeführt. Ein zweistufiges bekanntes Stetigventil hesteht im wesentlichen aus einem Stellmotor mit fluidischem Wandler als erste, verstärkende Stufe (Vorsteuerstufe) sowie einer zweiten Stufe, die häufig einen Kolbenschieber enthält. Der fluidische Wandler ist aus energetischen Gründen vorteilhafterweise nach dem Strahlablenkprinzip ausgeführt. Zur Lageregelung des Kolbenschiebers der zweiten Stufe werden mechanische oder elektrische Rückführungen verwendet.Such continuous valves are sometimes multi-stage, especially two-stage. A two-stage known continuous valve essentially consists of an actuator with a fluidic converter as the first, amplifying stage (pilot stage) and a second stage, which often contains a piston valve. For energy reasons, the fluidic converter is advantageously designed according to the beam deflection principle. Mechanical or electrical feedback is used to control the position of the second stage spool.

Bei den bekannten Stetigventilen ist der elektrische Stellmotor zumeist ein Permanentmagnet-Momentenmotor. Nachteilig daran ist, daß die zu bewegenden Massen dieses Stellmotors die Dynamik der Vorsteuerstufe und damit die Dynamik des gesamten Stetigventils begrenzen. Dieses ist bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise in Werkstoff-Prüfmaschinen, nicht tragbar, wo größere Dynamiken verlangt werden.In the known continuous valves, the electric servomotor is usually a permanent magnet torque motor. The disadvantage of this is that the masses to be moved of this servomotor limit the dynamics of the pilot control stage and thus the dynamics of the entire continuous valve. In certain applications, for example in material testing machines, this is not portable, where greater dynamics be requested.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wandler der eingangs genannten Art anzugeben, der baulich einfach und funktionssicher ist und zugleich hochdynamisch arbeitet.The invention is therefore based on the object of specifying a converter of the type mentioned at the outset which is structurally simple and reliable and at the same time operates in a highly dynamic manner.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Längsschnitt;
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 3
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt, und
Fig. 4
die inneren Komponenten der Ausführungsform nach Fig. 3 von oben.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. It shows:
Fig. 1
a schematic representation of a first embodiment of the invention in longitudinal section;
Fig. 2
a schematic representation of a second embodiment of the invention in longitudinal section;
Fig. 3
a schematic representation of a third embodiment in longitudinal section, and
Fig. 4
the inner components of the embodiment of FIG. 3 from above.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung. In einem abgedichteten Gehäuse, bestehend aus einem Unterteil 101 und einer abgedichtet darauf befestigten Deckplatte 111, ist ein Holhlraum 112 ausgebildet. In dem Hohlraum 112 erstreckt sich ein L-förmig abgewinkeltes Strahlrohr 102, das durch das Unterteil 101 hindurchgeführt ist und dort an dem Unterteil festgelegt ist. Das Strahlrohr 102 ist elastisch verbiegbar, was durch den Pfeil A angedeutet ist, und endet in einer Düsenöffnung 104. Der Düsenöffnung 104 steht ein Empfängerblock 113 gegenüber, durch den hindurch sich zwei Auslaßkanäle 114 und 115 aus dem Gehäuse heraus erstrecken, die Strahleinlaßöffnungen 105 und 106 aufweisen, die benachbart zueinander angeordnet sind und der Düsenöffnung 104 gegenüberstehen. Weiterhin erstreckt sich durch das Unterteil 101 des Gehäuses ein Ablaßkanal 107, der aus dem Hohlraum 112 nach außen führt. An dem Unterteil 101 ist eine piezoelektrische Antriebseinrichtung 108 abgestützt, die über einen Stempel 109 mit dem Strahlrohr 102 in Verbindung steht.Fig. 1 shows in longitudinal section a first embodiment of the invention. A hollow space 112 is formed in a sealed housing, consisting of a lower part 101 and a cover plate 111 secured thereon. Extending in the cavity 112 is an L-shaped angled jet pipe 102, which is led through the lower part 101 and is fixed there on the lower part. The jet pipe 102 is elastically bendable, which is indicated by the arrow A is indicated, and ends in a nozzle opening 104. The nozzle opening 104 is opposed by a receiver block 113, through which two outlet channels 114 and 115 extend out of the housing, which have jet inlet openings 105 and 106, which are arranged adjacent to one another, and the nozzle opening 104 face each other. Furthermore, a drain channel 107 extends through the lower part 101 of the housing and leads out of the cavity 112 to the outside. A piezoelectric drive device 108 is supported on the lower part 101 and is connected to the jet pipe 102 via a plunger 109.

Das Strahlrohr 102 weist einen Einlaß 103 auf, der einen Steueranschluß PX bildet, der zur Speisung mit einem Fluid bestimmt ist. Die Auslässe A und B der Auslaßkanäle 114 und 115 sind zur Verbindung mit einer hier nicht gezeigten, zu steuernden Einrichtung bestimmt.The jet pipe 102 has an inlet 103 which forms a control connection P X , which is intended to be supplied with a fluid. The outlets A and B of the outlet channels 114 and 115 are intended for connection to a device to be controlled, not shown here.

Die elektrischen Anschlußleitungen der piezoelektrischen Antriebseinrichtung 108 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Wenn die piezoelektrische Antriebseinrichtung 108 einer elektrischen Gleichspannung ausgesetzt wird, verformt sie sich entsprechend der Polarität der zugeführten Spannung in der einen oder anderen Richtung. Diese Verformung wird über den Stempel 109 auf das Strahlrohr 102 übertragen, so daß dieses in Richtung des Pfeils A nach oben oder unten gebogen wird. Hierdurch wird die Düsenöffnung 104 der einen oder der anderen Strahleinlaßöffnung 105 bzw. 106 der Auslaßkanäle 114 oder 115 mehr oder minder stark gegenübergestellt, so daß der Strahl des Fluides, das dem Strahlrohr 102 an dessen Einlaß 103 zugeführt wird, entsprechend in die Strahleinlaßöffnungen 105 und 106 in unterschiedlichen Anteilen eintritt. Von den Strahleinlaßöffnungen 105 und 106 nicht aufgenommene Fluidmengen werden über den Ablaßkanal 107 aus dem Hohlraum 112 abgeführt.The electrical connection lines of the piezoelectric drive device 108 are not shown for the sake of simplicity. When the piezoelectric drive device 108 is subjected to a DC electrical voltage, it deforms in one direction or the other in accordance with the polarity of the voltage supplied. This deformation is transmitted to the jet pipe 102 via the punch 109, so that the latter is bent upwards or downwards in the direction of the arrow A. As a result, the nozzle opening 104 of one or the other jet inlet opening 105 or 106 of the outlet channels 114 or 115 is more or less strongly opposed, so that the jet of the fluid which is supplied to the jet pipe 102 at its inlet 103, correspondingly into the jet inlet openings 105 and 106 occurs in different proportions. Quantities of fluid not received by the jet inlet openings 105 and 106 are discharged from the cavity via the outlet channel 107 112 removed.

Die piezolelektrische Antriebseinrichtung 108 ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ein Scheibentranslator, er kann aber auch ein Stapeltranslator sein. Er kann, wie dargestellt, über einen Stempel 109 direkt auf das Strahlrohr 102 einwirken, oder über eine an sich bekannte Hebelübersetzungseinrichtung (nicht dargestellt), die den am Strahlrohr 102 erzeugten Bewegungsweg gegenüber der durch die angelegte elektrische Spannung hervorgerufenen Formänderung der piezoelektrischen Antriebseinrichtung 108 vergrößert. Eine solche Hebelübersetzungseinrichtung wird später anhand eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert.In this embodiment, the piezoelectric drive device 108 is preferably a disk translator, but it can also be a stack translator. As shown, it can act directly on the jet pipe 102 via a plunger 109, or via a lever transmission device (not shown) known per se, which increases the movement path generated on the jet pipe 102 compared to the change in shape of the piezoelectric drive device 108 caused by the applied electrical voltage . Such a lever transmission device will be explained later on the basis of another exemplary embodiment of the invention.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die in ihren wesentlichen Elementen mit der nach Fig. 1 übereinstimmt. Das Strahlrohr 102 ist bei dieser Ausführungsform U-förmig gestaltet, und zwischen dem Unterteil 101 des Gehäuses und dem Mittenschenkel des Strahlrohrs 102 ist eine als Stapeltranslator ausgebildete piezoelektrische Antriebseinrichtung 108 eingespannt. Bei Beaufschlagung derselben mit einer elektrischen Spannung erfährt sie eine Längenänderung, die zur Folge hat, daß das die Düsenöffnung 104 aufweisende freie Ende des Strahlrohres 102 in Richtung des Pfeiles A nach links oder rechts schwenkt und dadurch den Strahleinlaßöffnungen 105 und 106 der Auslaßkanäle 114 bzw. 115 in unterschiedlichem Umfang gegenübergestellt wird, so daß eine entsprechende Aufteilung des von der Düsenöffnung 104 abgegebenen Fluidstrahls auf die vorgenannten Öffnungen 105 und 106 stattfindet. Die übrigen, mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehenen Komponenten dieser Ausführungsform entsprechen der erstgenannten Ausführungsform und brauchen daher nicht erläutert zu werden.Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, which corresponds in its essential elements with that of FIG. 1. In this embodiment, the jet pipe 102 is U-shaped, and between the lower part 101 of the housing and the center leg of the jet pipe 102, a piezoelectric drive device 108 designed as a stack translator is clamped. When an electrical voltage is applied to it, it undergoes a change in length, which has the consequence that the free end of the jet pipe 102 having the nozzle opening 104 swivels to the left or right in the direction of the arrow A and thereby the jet inlet openings 105 and 106 of the outlet channels 114 or 115 is compared to a different extent, so that a corresponding division of the fluid jet emitted by the nozzle opening 104 into the aforementioned openings 105 and 106 takes place. The remaining components of this embodiment, which have the same reference numerals, correspond to the first-mentioned embodiment and therefore do not need to be explained.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigen die Fig. 3 und 4. In dem Längsschnitt nach Fig. 3 erkennt man ein Gehäuse, bestehend aus einem Unterteil 201 und einer Deckplatte 221, die einen Hohlraum 232 umschließen. Aus dem Hohlraum 232 führen zwei Auslaßleitungen 225 und 226 nach außen, die Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 aufweisen, die einander benachbart sind. Im Abstand steht den beiden Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 eine Strahleinlaßöffnung 204 eines Fluidzuführungskanals gegenüber, dessen Einlaß 203 am Gehäuseunterteil 201 ausgebildet ist und der durch das Gehäuseunterteil 201 und die Deckplatte 221 verläuft. Von diesem Fluidzuführungskanal sind in der Zeichnung nur die Einlaß- und Auslaßbereiche dargestellt. Zwischen der Strahlauslaßöffnung 204 und den Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 ist ausreichend Raum für eine seitlich bewegliche Strahlablenkplatte 202 ausgebildet, die im Bereich zwischen der Strahlauslaßöffnung 204 und den beiden Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 eine konische Bohrung 210 aufweist, deren Querschnitt sich in Richtung auf die Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 verengt und deren Einlaßdurchmesser größer ist, als der Auslaßdurchmesser der Strahlauslaßöffnung 204.3 and 4 show a third embodiment of the invention. In the longitudinal section according to FIG. 3, a housing can be seen, consisting of a lower part 201 and a cover plate 221, which enclose a cavity 232. Two outlet lines 225 and 226 lead out of the cavity 232 and have jet inlet openings 205 and 206 which are adjacent to one another. At a distance from the two jet inlet openings 205 and 206 is a jet inlet opening 204 of a fluid supply channel, the inlet 203 of which is formed on the lower housing part 201 and which runs through the lower housing part 201 and the cover plate 221. Of the fluid supply channel, only the inlet and outlet areas are shown in the drawing. Sufficient space is formed between the beam outlet opening 204 and the beam inlet openings 205 and 206 for a laterally movable beam deflection plate 202, which has a conical bore 210 in the area between the beam outlet opening 204 and the two beam inlet openings 205 and 206, the cross section of which extends in the direction of the beam inlet openings 205 and 206 is narrowed and the inlet diameter of which is larger than the outlet diameter of the jet outlet opening 204.

Die Strahlablenkplatte 202 ist an zwei piezoelektrischen Antriebseinrichtungen 208 und 209 aufgehängt, die in bezug auf die Strahlablenkplatte 202 einander entgegengesetzt angeordnet und an dem Gehäuseunterteil 101 in dem Hohlraum 232 abgestützt sind. Aus dem Hohlraum 232 führt außerdem ein Ablaßkanal 207 nach außen. Die piezoelektrischen Antriebseinrichtungen 208 und 209 sind elektrisch derart über Steuerleitungen (nicht dargestellt) angesteuert, daß sie bei Erregung simultan in übereinstimmenden Richtungen Formänderungen erfahren. Durch sie wird die Strahlablenkplatte 202 je nach Polarität und Größe der angelegten Spannung nach links oder rechts verstellt, so daß der Auslaß der Bohrung 210 den Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 der Auslaßkanäle 224 und 225 in entsprechend unterschiedlichem Umfang gegenübergestellt wird. Hierdurch wird eine am Fluideinlaß 203 zugeführte Fluidströmung, die aus der Fluidauslaßöffnung 204 austritt, von der Bohrung 210 in entsprechend unterschiedlichem Umfang den Einlaßöffnungen 205 und 206 zugeführt. Von diesen nicht aufgenommene Fluidanteile werden über den Ablaßkanal 207 nach außen abgeführt.The beam deflection plate 202 is suspended from two piezoelectric drive devices 208 and 209, which are arranged opposite one another with respect to the beam deflection plate 202 and are supported on the lower housing part 101 in the cavity 232. A drain channel 207 also leads outward from the cavity 232. The piezoelectric drive devices 208 and 209 are controlled electrically via control lines (not shown) in such a way that, when excited, they undergo changes in shape simultaneously in corresponding directions. Through them, the beam deflection plate 202 depending on the polarity and size of the applied voltage is adjusted to the left or right so that the outlet of the bore 210 is juxtaposed with the jet inlet openings 205 and 206 of the outlet channels 224 and 225 to a correspondingly different extent. As a result, a fluid flow supplied at the fluid inlet 203 and emerging from the fluid outlet opening 204 is supplied to the inlet openings 205 and 206 to a correspondingly different extent from the bore 210. Fluid portions not absorbed by these are discharged to the outside via the discharge channel 207.

Fig. 4 zeigt den inneren Aufbau des Wandlers von Fig. 3 ohne die Gehäuseteile. Man erkennt die Strahlablenkplatte 202 mit der Bohrung 210, die über den Strahleinlaßöffnungen 205 und 206 angeordnet ist, die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet sind. Die Strahlablenkplatte 202 ist an beiden Enden, d.h. in Fig. 4 links und rechts, an den piezoelektrischen Antriebseinrichtungen 208 und 209 aufgehängt. Bei diesen Antriebseinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um Piezo-Biegewandler, bestehend jeweils aus einem Piezostapel 211 und einem Hebelmechanismus 212, 213 mit als Gelenken dienenden biegeweichen Zonen 214, 215 sowie einem Biegestab 217. Der Piezostapel 211 ist zwischen einem ersten festen Teil 212 des Hebelmechanismus und einem zweiten beweglichen Teil 213 des Hebelmechanismus angeordnet und mit diesen fest verbunden. Zwischen den beiden äußeren Enden des beweglichen Teils 213 ist der Biegestab 217 angeordnet, der eine leicht bogenförmige Gestalt hat. Durch axialen Druck oder Zug, ausgeübt von den äußeren Enden des beweglichen Teils 213, wird der Biegestab 217 quer zu seiner Längsrichtung ausgelenkt. Jeder Biegestab 217 ist in seiner Mitte über einen Stößel 218 mit der Strahlablenkplatte 202 verbunden. Der feste Teil 212 des Hebelmechanismus ist mittels Bolzen 216 im Gehäuseunterteil 201 abgestützt. Aufgrund des beschriebenen Hebelmechanismus wird die vergleichsweise geringe Längenänderung des Piezostapels in einen vergrößerten Hub des Stößels 218 umgesetzt.Fig. 4 shows the internal structure of the converter of Fig. 3 without the housing parts. One can see the beam deflection plate 202 with the bore 210, which is arranged above the beam inlet openings 205 and 206, which are shown in broken lines in FIG. 4. The beam deflection plate 202 is suspended from the piezoelectric drive devices 208 and 209 at both ends, ie left and right in FIG. 4. These drive devices are preferably piezo bending transducers, each consisting of a piezo stack 211 and a lever mechanism 212, 213 with flexible zones 214, 215 serving as joints, and a bending rod 217. The piezo stack 211 is between a first fixed part 212 of the lever mechanism and a second movable part 213 of the lever mechanism and fixedly connected thereto. Between the two outer ends of the movable part 213, the bending bar 217 is arranged, which has a slightly arcuate shape. The bending bar 217 is deflected transversely to its longitudinal direction by axial pressure or tension exerted by the outer ends of the movable part 213. Each bending rod 217 is connected in its center to the beam deflection plate 202 via a plunger 218. The fixed part 212 of the lever mechanism is supported in the lower housing part 201 by means of bolts 216. Because of the lever mechanism described, it becomes comparative Small change in length of the piezo stack implemented in an increased stroke of the plunger 218.

Werden an die beiden Piezostapel 211 Gleichspannungen mit unterschiedlicher Polarität angelegt, kommt es zu seitlichen Auslenkungen der Biegestäbe 217 und damit zu einer seitlichen Verstellung der Strahlablenkplatte 202 gegenüber den Strahleinlaßöffnungen 205 und 206. Der aus der Strahlauslaßöffnung 204 austretende Fluidstrahl versorgt, je nach Stellung der Strahlablenkplatte 202, die beiden Auslaßkanäle 224 und 225 ungleichmäßig, so daß an ihren Ausgängen A und B eine Druckdifferenz entstehen kann.If direct voltages with different polarities are applied to the two piezo stacks 211, there is lateral deflection of the bending rods 217 and thus a lateral displacement of the beam deflection plate 202 relative to the beam inlet openings 205 and 206. The fluid jet emerging from the beam outlet opening 204 supplies, depending on the position of the beam deflection plate 202, the two outlet channels 224 and 225 non-uniformly, so that a pressure difference can arise at their outputs A and B.

Claims (14)

Elektrofluidischer Wandler nach dem Strahlablenkprinzip für elektrisch steuerbare Ventile mit stetiger Verstellung, enthaltend ein verstellbares, eine Strahlablenkung hervorrufendes Element (102,202) und eine auf dieses einwirkende elektrische Antriebseinrichtung (108), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine piezoelektrische Antriebseinrichtung (108) ist, deren durch eine zugeführte Stellspannung hervorgerufene Formänderung im Sinne einer Verstellung auf das verstellbare Element (102,202) einwirkt.Electrofluidic converter based on the beam deflection principle for electrically controllable valves with continuous adjustment, comprising an adjustable element (102, 202) which causes beam deflection and an electrical drive device (108) acting thereon, characterized in that the drive device is a piezoelectric drive device (108), the a change in shape caused by an applied actuating voltage acts in the sense of an adjustment on the adjustable element (102, 202). Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Element ein Strahlrohr (102) ist, das am freien Ende eine Düsenöffnung (104) aufweist, die zwei nebeneinander fest angeordneten Strahleinlaßöffnungen (105,106) gegenübersteht.Transducer according to claim 1, characterized in that the adjustable element is a jet pipe (102) which has a nozzle opening (104) at the free end, the two side by side fixed jet inlet openings (105,106) faces. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Antriebseinrichtung ein Piezo-Scheibentranslator (108) ist.Transducer according to Claim 2, characterized in that the piezoelectric drive device is a piezo disk transformer (108). Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Antriebseinrichtung ein Piezo-Stapeltranslator (108;208,209) ist.Transducer according to Claim 2, characterized in that the piezoelectric drive device is a piezo stack translator (108; 208, 209). Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem verstellbaren Element (102,202) und der piezoelektrischen Antriebseinrichtung eine Hebelübersetzungseinrichtung (212,213) angeordnet ist.Transducer according to one of Claims 2 to 4, characterized in that a lever transmission device (212, 213) is arranged between the adjustable element (102, 202) and the piezoelectric drive device. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Element ein Strahlablenker (202) ist, der zwischen einer feststehenden Strahldüse (204) und zwei nebeneinander angeordneten, feststehenden Strahleinlaßöffnungen (205,206) angeordnet ist und der von zwei gegenüberliegend angeordneten piezoelektrischen Stapeltranslatoren (208,209) beaufschlagbar ist.Transducer according to Claim 1, characterized in that the adjustable element is a beam deflector (202) which is arranged between a fixed jet nozzle (204) and two fixed jet inlet openings (205, 206) arranged next to one another and which is arranged by two piezoelectric stack translators (208, 209) arranged opposite one another. is acted upon. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Stapeltranslator (208,209) und dem Strahlablenker (201) eine Hebelübersetzungseinrichtung (212,213) angeordnet ist.Converter according to claim 6, characterized in that a lever translation device (212, 213) is arranged between each stack translator (208, 209) and the beam deflector (201). Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. eine der piezoelektrischen Antriebseinrichtung(en) (108;208,209) mit einem Meßaufnehmer versehen ist.Transducer according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the piezoelectric drive device (s) (108; 208, 209) is provided with a measuring sensor. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer Bestandteil eines elektrischen Regelkreises zur Verminderung von Hysterese und Temperaturdifferenzauswirkungen ist.Transducer according to claim 8, characterized in that the sensor is part of an electrical control circuit for reducing the effects of hysteresis and temperature difference. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis in einem den Wandler aufnehmenden Gehäuse integriert ist.Converter according to claim 9, characterized in that the control circuit is integrated in a housing accommodating the converter. Wandler nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer ein Dehnungsmeßstreifen ist.Transducer according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the measuring sensor is a strain gauge. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Vorsteuerstufe in einem Stetigventil zur indirekten Beeinflussung fluidischer Leistungsströme ist.Converter according to one of the preceding claims, characterized in that it is a pilot control stage in a continuous valve for indirectly influencing fluidic power flows. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Hauptkolbenschieber mit elektrischer Lageregelung enhält.Transducer according to one of claims 1 to 7 or 12, characterized in that it contains a main spool with electrical position control. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er zur direkten Beeinflussung fluidischer Leistungsströme verwendet ist.Converter according to one of Claims 1 to 11, characterized in that it is used for directly influencing fluidic power flows.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1229264A2 (en) * 2001-01-26 2002-08-07 Hydraulik-Ring GmbH Control device for hydraulic and/or mechanical components
WO2003071132A2 (en) * 2002-02-15 2003-08-28 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
CN102242743A (en) * 2011-07-11 2011-11-16 南京航空航天大学 Multi-nozzle baffle plate electro-hydraulic servo valve and working method thereof
CN102242742A (en) * 2011-07-11 2011-11-16 南京航空航天大学 Two-stage jet nozzles series super-magnetostrictive jet servo valve and operating method thereof
EP3242041A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-08 Zodiac Hydraulics Servo valve with asymmetric redundant piezoelectric actuator
FR3051027A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-10 Zodiac Hydraulics SERVOVALVE PILOTAGE STAGE, WHICH CAN SERVE AS A FIRST FLOOR IN A SERVOVALVE WITH TWO FLOORS.
CN111237296A (en) * 2020-01-08 2020-06-05 西安理工大学 Capillary throttling arrangement with adjustable hydraulic resistance based on piezoelectric actuator
DE102020209593A1 (en) 2020-07-30 2022-02-03 Festo Se & Co. Kg fluid device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1750678A1 (en) * 1967-05-26 1971-08-12 Bendix Corp Control valve for a flow medium
US3939857A (en) * 1975-06-24 1976-02-24 Bernaerts Henry J Dual piezoelectric fluid jet transfer valve
EP0012743A1 (en) * 1978-12-18 1980-06-25 United Technologies Corporation Piezoelectric control valve
GB2163877A (en) * 1982-09-30 1986-03-05 Gen Electric Servovalve actuation method
EP0205381A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-17 Centre Technique Des Industries Mecaniques Electrofluidic jet/flapper transducer, and servo valve equipped with such a transducer
DE3714337A1 (en) * 1987-04-29 1988-11-10 Rexroth Mannesmann Gmbh Servo valve with piezoelectric activation as well as piezoelectric control motor
DE3738630A1 (en) * 1987-11-13 1989-07-20 Rexroth Mannesmann Gmbh SERVO VALVE WITH PIEZOELEMENT AS A CONTROL MOTOR
EP0366605A1 (en) * 1988-10-25 1990-05-02 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Electrohydraulic or like pneumatic actuator
GB2225133A (en) * 1988-11-17 1990-05-23 Smc Corp Nozzle flapper mechanism

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1750678A1 (en) * 1967-05-26 1971-08-12 Bendix Corp Control valve for a flow medium
US3939857A (en) * 1975-06-24 1976-02-24 Bernaerts Henry J Dual piezoelectric fluid jet transfer valve
EP0012743A1 (en) * 1978-12-18 1980-06-25 United Technologies Corporation Piezoelectric control valve
GB2163877A (en) * 1982-09-30 1986-03-05 Gen Electric Servovalve actuation method
EP0205381A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-17 Centre Technique Des Industries Mecaniques Electrofluidic jet/flapper transducer, and servo valve equipped with such a transducer
DE3714337A1 (en) * 1987-04-29 1988-11-10 Rexroth Mannesmann Gmbh Servo valve with piezoelectric activation as well as piezoelectric control motor
DE3738630A1 (en) * 1987-11-13 1989-07-20 Rexroth Mannesmann Gmbh SERVO VALVE WITH PIEZOELEMENT AS A CONTROL MOTOR
EP0366605A1 (en) * 1988-10-25 1990-05-02 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Electrohydraulic or like pneumatic actuator
GB2225133A (en) * 1988-11-17 1990-05-23 Smc Corp Nozzle flapper mechanism

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1229264A2 (en) * 2001-01-26 2002-08-07 Hydraulik-Ring GmbH Control device for hydraulic and/or mechanical components
EP1229264A3 (en) * 2001-01-26 2002-10-02 Hydraulik-Ring GmbH Control device for hydraulic and/or mechanical components
WO2003071132A2 (en) * 2002-02-15 2003-08-28 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US7061161B2 (en) 2002-02-15 2006-06-13 Siemens Technology-To-Business Center Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US7282837B2 (en) 2002-02-15 2007-10-16 Siemens Technology-To-Business Center Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
WO2003071132A3 (en) * 2002-02-15 2007-12-21 Siemens Tech To Business Ct Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US7358649B2 (en) 2002-02-15 2008-04-15 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US7417359B2 (en) 2002-02-15 2008-08-26 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
CN102242743A (en) * 2011-07-11 2011-11-16 南京航空航天大学 Multi-nozzle baffle plate electro-hydraulic servo valve and working method thereof
CN102242742A (en) * 2011-07-11 2011-11-16 南京航空航天大学 Two-stage jet nozzles series super-magnetostrictive jet servo valve and operating method thereof
CN102242743B (en) * 2011-07-11 2013-08-21 南京航空航天大学 Multi-nozzle baffle plate electro-hydraulic servo valve and working method thereof
CN102242742B (en) * 2011-07-11 2013-08-21 南京航空航天大学 Two-stage jet nozzles series super-magnetostrictive jet servo valve and operating method thereof
EP3242041A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-08 Zodiac Hydraulics Servo valve with asymmetric redundant piezoelectric actuator
FR3051026A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-10 Zodiac Hydraulics SERVOVALVE WITH ASYMMETRICALLY REDUNDANT PIEZO ELECTRIC ACTUATOR.
FR3051027A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-10 Zodiac Hydraulics SERVOVALVE PILOTAGE STAGE, WHICH CAN SERVE AS A FIRST FLOOR IN A SERVOVALVE WITH TWO FLOORS.
US10651364B2 (en) 2016-05-03 2020-05-12 Zodiac Hydraulics Servo valve with asymmetrical redundant piezoelectric actuator
CN111237296A (en) * 2020-01-08 2020-06-05 西安理工大学 Capillary throttling arrangement with adjustable hydraulic resistance based on piezoelectric actuator
DE102020209593A1 (en) 2020-07-30 2022-02-03 Festo Se & Co. Kg fluid device
DE102020209593B4 (en) 2020-07-30 2022-02-17 Festo Se & Co. Kg fluid device

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