CN103429910B - 阀 - Google Patents

Abstract

提供了一种比例阀，所述比例阀包括阀(1)，所述阀(1)包括具有入口(3)和出口(4)的壳体(2)；定位在所述入口(3)和所述出口(4)之间的阀元件(5)，所述阀元件(5)能够在所述壳体(2)中移动，所述阀元件(5)具有导阀口(7)、第一压力腔(16)、第二压力腔(17)和导阀元件(6)，在所述第一压力腔(16)中的压强沿着第一方向作用到所述阀元件(5)上，在所述第二压力腔(17)中的压强沿着与所述第一方向相反的第二方向作用到所述阀元件(5)上，所述导阀元件(6)与所述导阀口(7)配合以形成导阀，所述导阀元件(6)被驱动装置(8)致动，其中所述入口(3)和所述第一压力腔(16)之间的流动阻力小于所述入口(3)和所述第二压力腔(17)之间的流动阻力。在这样的阀中，可以减小操作螺线管所需要的电力。为此目的，所述导阀通向第三压力腔(19)，所述第三压力腔(19)经由节流流动路径(20)连接至所述出口(3)。

Description

阀

技术领域

本发明涉及一种阀，所述阀包括具有入口和出口的壳体；定位在所述入口和所述出口之间的阀元件，所述阀元件能够在所述壳体中移动，所述阀元件具有导阀口、第一压力腔、第二压力腔和导阀元件，在所述第一压力腔中的压强沿着第一方向作用到所述阀元件上，在所述第二压力腔中的压强沿着与所述第一方向相反的第二方向作用到所述阀元件上，所述导阀元件与所述导阀口配合以形成导阀，所述导阀元件被驱动装置致动，其中所述入口和所述第一压力腔之间的流动阻力小于所述入口和所述第二压力腔之间的流动阻力。

背景技术

这样的阀是从US6017015已知的。入口直接连接至第一压力腔。第一压力腔中的压强沿着打开方向作用到阀元件上。第一压力腔中的压强由于第一压力腔和第二压力腔之间的节流流动路径也出现在第二压力腔中。所述压强可以作用到所述阀元件上的第二压力腔的区域大于在第一压力腔中的阀元件的对应区域。因此，由两个压力腔中的阀元件的不同的有效区域产生的力差沿着关闭方向作用到阀元件上。

在阀的关闭状态中，导阀也被关闭。第二压力腔的压强出现在导阀元件的两侧上。然而，所述压强不会作用到在所述导阀口中的所述阀元件的所述部分上。因此，力差沿着关闭方向作用到导阀元件上。

螺线管被提供以沿着打开方向克服关闭力驱动导阀元件。在导阀元件打开导阀口时，第二压力腔中的压强减小。当第二压力腔中的压强足够低时，第一压力腔中的压强沿着打开方向移动阀元件。所述阀元件跟随所述导阀元件。然而，在导阀的出口处的压强等于在所述出口处的压强。因此，需要相对大的力以移动导阀元件，甚至在导阀和所述阀打开时。所需要的高的力使得难以精确地调整所述阀元件。在所述阀在大多数情形中作用比例阀时，需要精确地调整阀元件的位置，以精确地调整所述阀的开度。

发明内容

本发明所依据的任务是减小操作螺线管所需要的电力。

所述任务被实施，在于所述导阀通向第三压力腔或打开到第三压力腔中，所述第一压力腔经由节流流动路径连接至所述出口。

当导阀打开时，第二压力腔中的流体并不直接逸出至出口，但是仅逸出至第三压力腔。流体的进一步的流动受节流流动路径限制。因此，第三压力腔中的压强在第二压力腔中的压强和出口处的压强之间。因此，沿着打开方向作用到导阀元件上的压强可以保持成相当高，使得在导阀元件上的力差可以保持成较小。移动导阀元件所需要的力可以被减小，并且因此减小了螺线管的尺寸，或在使用相同的力时，可以通过相同的导阀和相同的驱动装置操作更大的阀。因为较小的力必须被克服，用于移动导阀元件，所以较容易获得对导阀元件的位置的精确调节和对阀的阀元件的精确调节。这样的阀尤其适合用作比例阀。第三压力腔中的压强可以沿着打开方向作用到阀元件上。

优选地，第三压力腔形成于所述阀元件和所述壳体的一部分之间。所述壳体的所述部分可以与所述壳体制成一体，或其可以被固定至所述壳体。所述壳体的所述部分限定了用于第三压力腔的静止的边界。所述阀元件限定了第三压力腔的变化的边界。

另外，优选地，阀元件被形成为围绕壳体的所述部分的滑动件。所述阀元件形成缸，所述壳体的所述部分形成活塞。所述缸在活塞上能够移动。

优选地，节流流动路径布置在所述阀元件和所述壳体的所述部分之间。节流流动路径可以例如通过阀元件和所述壳体的所述部分之间的间隙而形成。不需要对阀元件或所述壳体的所述部分进一步的机加工。

优选地，出口通道布置在所述壳体的所述部分内，所述出口通道连接至所述出口，所述阀元件包括套部件，所述套部件限定了控制边缘，所述控制边缘在出口通道的壁中的开口上能够移动，所述开口将所述出口通道连接至所述第一压力腔。当阀元件被移动时，所述套部件或多或少地关闭在所述出口通道的壁中的开口。所述阀的开度可以被精确地调节。

优选地，所述壳体的所述部分限定了阀座，在所述阀被关闭时，所述阀元件依靠在阀座上。因此，没有间隙泄漏。

优选地，所述驱动装置具有两级致动。这样的两级致动从US2010/0327202A1是已知的。这样的两级致动的优点是在第一级中产生了用于移动导阀元件的大的力。然而，导阀元件在所述第一阶段中的移动是相当小的。一旦导阀是打开的，用于移动导阀元件的力被急剧地减小，使得在第二阶段中较小的力足以移动导阀元件。

优选地，所述驱动装置包括电磁致动器。所述电磁致动器的使用不需要除导阀元件之外的可移动部件。由电磁致动器所产生的力可以由供给至致动器的电流实现。阀的开度可以制成与供给至致动器的电流成比例。因此，所述阀可以用作比例阀。

另一优选的可能性是所述驱动装置包括步进电机。步进电机具有高精度地调节导阀元件的位置的可能性。

另外，优选地，弹簧装置布置在所述导阀元件和所述驱动装置之间。螺线管通常仅在一个方向上起作用。当螺线管未被通电时，所述弹簧可以关闭所述阀。

附图说明

现在将参考附图更加详细地描述本发明的优选示例，在附图中：

图1是穿过具有电磁致动器的比例阀的图解剖面；和

图2是图1的一部分的放大视图。

具体实施方式

图1显示可以用作比例阀的阀1，所述阀1具有壳体2。所述壳体2包括入口3和出口4。阀元件5布置成控制入口3和出口4之间的流动阻力。

阀元件5通过具有导阀的伺服系统的方式致动。所述导阀通过导阀元件6和导阀口7的方式形成，所述导阀口7设置在阀元件5中。另外，伺服系统包括电磁致动器8，该电磁致动器8具有螺线管9和经由弹簧11作用到导阀元件6上的轭10，如之后所说明的。

壳体2包括一部分12，所述部分12可以制成与壳体2一体或可以固定至壳体2。壳体的部分12限定了出口通道13，其直接连接至出口4。出口通道13被壁14围绕。所述壁14具有一些开口15。

入口3连接至壳体内的第一压力腔16。因此，入口3的压强出现在第一压力腔16中。第一压力腔16中的压强沿着第一方向作用到阀元件5上。所述第一方向也被用术语简称为“打开方向”。

同样地对于阀元件7的相对侧，具有第二压力腔17。第二压力腔17中的压强沿着与第一方向相反的第二方向作用。第二方向被术语简称为“关闭方向”。第二压力腔17通过节流流动路径18连接至第一压力腔16，该节流流动路径18可以通过阀元件5和壳体2之间的间隙制成。

阀元件5与壳体的所述部分12一起定义了第三压力腔19。第三压力腔19经由节流流动路径20连接至出口通道13，该节流流动路径20也可以由所述阀元件5和所述部分12之间的间隙形成。

阀元件5包括套部件21，所述套部件21在其自由端处具有边缘22。所述边缘22能够在所述开口15之上移动，使得套部件21或多或少地覆盖所述开口15。

在阀元件5已经移动至完全关闭的位置时，所述边缘22依靠到阀座23上，使得没有发生间隙泄漏。

所述阀1如下工作：

假定阀元件5处于完全关闭的位置，即边缘22依靠在阀座23上且开口15被套部件21完全覆盖。

在这种情形中，假定在入口3处的压强是100％，在出口4的压强是0％。在入口3处的压强被经由节流流动路径18传输至第二压力腔17。另一方面，在第三压力腔19中的压强等于在出口4处的压强，即0％。在导阀上的压差因此是100％。

这种压力差提供了必须被克服的力。第二压力腔17中的压强也出现在导阀元件11的与导阀口7相反的侧上。然而，沿朝向导阀口7的方向压强所作用到的区域略微大于在相反的方向上所作用到的区域。关闭导阀口7的导阀元件6的部分经受0％的压强。在导阀上的压差产生了必须被克服的力。所述力相当大，其使得具有根据US2010/0327202A1所述的“两级电磁致动器”是有利的，其在第一移动阶段提供了大的力，然而仅具有小的行程。

一旦导阀元件6已经移动打开导阀，即在导阀元件6和阀元件5之间产生间隙24，流体可以流入到导阀口7中。流体流从入口进入第一压力腔16、穿过节流流动路径18进入到第二压力腔17中，并且从第二压力腔17穿过间隙24和导阀口7进入到第三压力腔19中，并且从那里通过节流流动路径20流入到出口通道13和出口4中。这导致了在节流流动路径18、间隙24和节流流动路径20处的显著大的压力损失。这将具有第二压力腔17中的压强小于第一压力腔16中的压强并且第三压力腔19中的压强小于第二压力腔17中的压强的结果。然而，第三压力腔19中的压强仍然大于在出口4处的压强。

这样的压力分布可以通过选择两个节流流动路径18、20的合适的流动阻力来进行调节。在本示例中，可见节流流动路径18具有比节流流动路径20更短的长度。

为了便于说明，假定第一压力腔16中的压强是100％。第二压力腔17中的压强是75％。第三压力腔19中的压强是50％，并且在出口4处的压强是0％。这意味着在导阀上的压差是75％-50％＝25％。这种压差必须被克服以移动导阀元件6。所述力远小于如在现有技术中所已知的由压差所产生的力。

在使用两级致动器时，其在第二阶段提供了大的行程，但是仅小的力。

在所有情形中，导阀元件6控制阀元件5的位置，因为间隙24的增大将导致第二压力腔17中的压强降低和第三压力腔19中的压强增大，因此导致了沿打开方向的在阀元件5(所述部分12和壳体2的内侧之间环形区域)上的更大的力。因此，阀元件5将总是跟随导阀元件6。

因为移动导阀元件6所需要的力较小，所以电力的消耗可以被降低。

图1所示的实施例显示出电磁致动器8。然而可以使用其他驱动装置，例如步进电机。

Claims (10)

1.一种阀(1)，所述阀包括具有入口(3)和出口(4)的壳体(2)，定位在所述入口(3)和所述出口(4)之间的阀元件(5)，所述阀元件(5)能够在所述壳体(2)中移动，所述阀元件(5)具有导阀口(7)、第一压力腔(16)、第二压力腔(17)和导阀元件(6)，在所述第一压力腔(16)中的压强沿着第一方向作用到所述阀元件(5)上，在所述第二压力腔(17)中的压强沿着与所述第一方向相反的第二方向作用到所述阀元件(5)上，所述导阀元件(6)与所述导阀口(7)配合以形成导阀，所述导阀元件(6)被驱动装置(8)致动，其中所述入口(3)和所述第一压力腔(16)之间的流动阻力小于所述入口(3)和所述第二压力腔(17)之间的流动阻力，

其特征在于，所述导阀通向第三压力腔(19)，所述第三压力腔(19)经由节流流动路径(20)连接至所述出口(4)，其中，导阀元件(6)控制阀元件(5)的位置，导阀元件(6)和阀元件(5)之间的间隙(24)的增大导致第二压力腔(17)中的压强降低和第三压力腔(19)中的压强增大，从而导致了沿打开方向的在阀元件(5)上的更大的力，使得阀元件(5)总是跟随导阀元件(6)。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述第三压力腔(19)形成在所述阀元件(5)和所述壳体(2)的一部分(12)之间。

3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述阀元件(5)形成为围绕所述壳体(2)的所述部分(12)的滑动件。

4.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述节流流动路径(20)布置在所述阀元件(5)和所述壳体(2)的所述部分(12)之间，所述节流流动路径(20)由所述阀元件(5)和所述壳体(2)的所述部分(12)之间的间隙形成。

5.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，出口通道(13)布置在所述壳体(2)的所述部分(12)内，所述出口通道(13)连接至所述出口(4)，所述阀元件(5)包括套部件(21)，所述套部件(21)限定了控制边缘(22)，所述控制边缘(22)在出口通道(13)的壁(14)中的开口(15)上能够移动，所述开口(15)将所述出口通道(13)连接至所述第一压力腔(16)。

6.根据权利要求5所述的阀，其特征在于，所述壳体(2)的所述部分(12)限定了阀座(23)，在所述阀(1)被关闭时，所述阀元件(5)依靠在阀座(23)上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的阀，其特征在于，所述驱动装置(8)具有两级致动。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的阀，其特征在于，所述驱动装置(8)包括电磁致动器(9、10)。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀装置包括步进电机。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的阀，其特征在于，弹簧装置(11)布置在所述导阀元件(6)和所述驱动装置(8)之间。