CN101033759A - 用于调节流体工作压力的调节装置 - Google Patents

Abstract

在此提出一种借助于可电气控制的压力比例阀对流体装置中的流体工作压力进行调节的调节装置。该压力比例阀的阀门元件可以由在分配室中的预调压力进行致动，而该分配室则可以由控制阀进行压力加载。工作压力额定值以及由工作压力传感器探测到的工作压力实际值存在于工作压力调节回路上，该工作压力调节回路则具有电子式工作压力调节器，并且在该工作压力调节回路的下级设置了用于调节控制阀的预调压力调节回路，其中根据工作压力调节器的作为参考变量的输出信号并且根据由预调压力传感器所探测到的作为实际值的分配室压力进行调节。通过这种双回路的调节结构结合两个布置在所述压力比例阀中的传感器可以实现高调节动态性及调节精度。

Description

用于调节流体工作压力的调节装置

技术领域

本发明涉及一种借助于可电气控制的压力比例阀对流体装置中的流体工作压力进行调节的调节装置，所述压力比例阀具有至少一个进压接头、一个卸压接头以及一个可与所述流体装置相连接的工作压力接头，并且该压力比例阀的阀门元件可以由在分配室中的预调压力进行致动，而该分配室则可以由一个控制阀进行压力加载，所述调节装置具有一个工作压力调节回路，而该工作压力调节回路则具有一个电子式工作压力调节器，在所述工作压力调节回路上施加一个工作压力额定值以及一个由工作压力传感器所探测到的工作压力实际值。

背景技术

在由DE 19504364 C2中公开的调节装置上，试图通过机械上的设计措施来实现良好的调节质量并且防止振荡。为进行调节使用一种普通的调节回路，在该调节回路上工作压力调节器根据工作压力额定值和工作压力实际值来影响预调压力。但对于有些应用情况来说，已经证实存在着尚有待大力改进调节动态性和调节精度这种需求。

发明内容

鉴于此，本发明的任务是提供一种开头所述种类的具有更好的调节动态性和调节精度的调节装置。

按本发明，该任务通过以下方法得到解决，即在工作压力调节回路中设置一个下级(unterlagerter)的预调压力调节回路，用于根据工作压力调节器的作为参考变量的输出信号并且根据由一个预调压力传感器所探测到的作为实际值的分配室压力对控制阀进行调节。

通过所述按本发明的双回路调节器结构结合用于探测工作压力及预调压力的传感器，可以有利地实现对工作压力或者说压力比例阀的调节，与单回路的调节相比这种调节具有明显改进的动态性及精度。对分配室压力或者说预调压力的探测以及在这种双回路调节或者说级联调节中的处理防止了调节器的过调，从而如愿地改进调节精度和调节速度。本发明实际上可以应用于每种具有预调阀和分配室的压力比例阀，其中仅仅必须使用两个传感器。

通过在从属权利要求中所列出的措施，可以实现在权利要求1中所说明的调节装置有利的进一步拓展和改进。

为精确地调节分配室压力，所述控制阀优选为可电气控制的比例阀。

所述分配室优选是膜片室，并且通过一种弹性膜片与所述阀门元件处于有效连接之中。

为了必须将通过所述分配室中的压力产生的调节力仅仅施加在一个方向上，优选设置一个克服所述分配室的压力作用于所述阀门元件的压力弹簧。

所述工作压力传感器优选集成在压力比例阀中，并且在这种情况下尤其布置在工作压力接头中或者布置在与该工作压力接头相连接的通道中。

在所述双回路调节器结构的一种优选的结构方案中，一个包括在预调压力调节回路中的预调压力调节器与控制阀相连接用于调节该控制阀。

所述预调压力传感器优选布置在所述分配室中，并且由此同样集成在所述压力比例阀中。

附图说明

在附图中示出了本发明的一种实施例，并且在下面的说明中对其进行详细解释。其中：

图1是作为实施例的压力比例阀的剖面图，该压力比例阀配有一个预调压力传感器及一个工作压力传感器，并且

图2是作为本发明的实施例的双回路调节器结构的示意图。

具体实施方式

在图1中所示的构造为压力比例阀的调压阀具有一个多构件的阀门外壳1，该阀门外壳1包括一个基体2、一个安置在该基体2的一个轴向端面3上的间隔板4以及一个放置在该间隔板4上的盖板5。所述盖板5通过螺纹件6与所述基体2旋紧在一起，其中处于其间的间隔板4同样得到固定。在所述基体2的侧面外表面上有一个进压接头(P)8、一个工作压力接头(A)9和一个卸压接头(R)10，该卸压接头(R)10比如是通风接头。

前面所述接头8、9、10在基体2的内部汇入一个在轴向上延伸的接收室13中，该接收室13用于放置一个安置在所述阀门外壳1中的并且概括地用附图标记14表示的调节装置的部件。所述接收室13基本上为圆柱形结构，不过在纵向上分成多级结构。

在所述轴向端面3的区域中，所述接收室13朝一个构造在所述间隔板4和/或盖板5中的工作室17敞开。在所述基体2的相对置的端面15上，所述接收室13由一个装入其中的密封盖16密封封闭。

所述调节装置14包括一个杆状的调节元件18，该调节元件18在所述接收室13中同轴延伸，并且以一个端部区段22伸入工作室17中。在所述端部区段22上布置了一个负荷加载机构23，该负荷加载机构23将所述工作室17在轴向上并且在保持密封的情况下划分为一个配属于所述盖板5的分配室24和一个配设给所述基体2的背压室25。所述负荷加载机构23可与所述调节元件18一起沿所述工作室17的纵向方向运动。相应的运动被称为调节运动。所述接收室13与所述背压室25直接相连。

所述工作压力接头9通过一个设定在所述接收室13中的第一溢流孔26与所述进压接头8连接。此外，该工作压力接头9通过一个与所述第一溢流孔26轴向间隔开地布置的并且同样处于所述接收室13中的第二溢流孔27与所述卸压接头10连接。通过调节元件18的调节运动，由所述溢流孔26、27提供的溢流横截面可以灵活地无级调节。

所述工作压力接头9在轴向上布置在所述两个溢流孔26、27之间的中间区段28中汇入所述接收室13中。所述进压接头8汇入所述接收室13的朝着所述密封盖16的方向轴向连接到所述第一溢流孔26上的第一端部区段32中。所述卸压接头10汇入接收室13的第二端部区段33中，该第二端部区段33处于所述中间区段28的与所述第一端部区段32相对置的轴向侧面上。所述第一端部区段32受到所述密封盖16的限制。所述第二端部区段33通过一个间壁34与所连接的背压室25相隔离。

每个溢流孔26、27都被一个固定在外壳上的环形阀座35、36所包围，所述阀座35、36在轴向离开所述中间区段28。在所述第一端部区段32中，有一个第一闭锁元件37，在所述第二端部区段33中则布置了一个第二闭锁元件38。这两个闭锁元件37、38在所属的端部区段32、33中轴向运动，可能的运动方向因此与所述调节元件18的调节运动的方向相同。

每个闭锁元件37、38可以占据一个闭合位置，在该闭合位置中所述闭锁元件37、38密封地抵靠着所属的阀座35、36，并且由此完全封闭所属的溢流孔26、27。在这种情况下，所述工作压力接头9与所属的进压接头8或者说卸压接头10的连接中断。此外，每个闭锁元件37、38占据不同的敞开位置，在这些敞开位置中所述闭锁元件37、38或多或少地从所属的阀座35、36抬起，从而可以根据敞开程度为压力介质提供不同的溢流横截面。

每个闭锁元件37、38由弹簧机构42进行负荷加载以加以闭合。所述弹簧机构42在本实施例中由螺旋压力弹簧构成。它一方面支撑在相应的闭锁元件37、38上，并且另一方面支撑在所属的密封盖16上或者说间壁34上。如果没有反作用力，那么所述闭锁元件37、38则由所述弹簧机构42的弹力保持在闭合位置中。

所述第一闭锁元件37可轴向运动地在所述密封盖16的空隙43中导引。在导引接触的范围内，比如通过一个布置在可移动的闭锁元件37上的密封环44进行密封，这种密封防止在所述进压接头8上的压力介质进入到所述空隙43中。

所述第二闭锁元件38可以相应的方式轴向移动地在一个穿过所述间壁34的穿孔45中导引。密封环44’防止在所述背压室25和所述接收室13的第二端部区段33之间出现压力介质流动。

在优选的设计方案中，如图所示所述两个闭锁元件37、38被所述调节元件18同轴穿过。其中，相应的闭锁元件37、38与调节元件18可以彼此相对进行轴向运动。不过，为每个闭锁元件37、38配设了一个被称为操纵部分46、46’的运动止挡，所述运动止挡固定地与所述调节元件18相连接，并且尤其与其连接为一体。如此进行布置，使得所述操纵部分46、46’仅仅可以克服所述弹簧机构42的闭合力来作用于所属的闭锁元件37、38。在本实施例中，所述操纵部分46、46’处于所述调节元件18的纵向区段中，该纵向区段则在所述两个闭锁元件37、38之间轴向延伸。所述操纵部分46、46’在这里尤其是环绕的径向凸起，所述径向凸起可以抵靠着相关的闭锁元件37、38的面对的端面47。如此选择它们彼此间的轴向间距，使得其在两个闭锁元件37、38处于闭合位置中时正好抵靠着两个端面47。所述调节元件18的或者说整个调节装置14的这个位置被称为中性位置。

在所述压力比例阀工作时，处于起始压力下的流体压力介质作用在所述进压接头8上。所述工作压力接头9与一个未示出的负载处于连接之中，该负载需要一个精确的由一个额定值预先给定的压力，该压力则应该相应地通过所述压力比例阀进行调节。

如果所述工作压力具有所期望的数值，那么所述调节装置14就留在前面解释过的中性位置中。如果所述工作压力处于预先设定的额定值以下，那么所述调节元件18就朝着下端面15的方向移动，其中所述调节元件的第一操纵部分46就使所述第一闭锁元件37从所属的阀座上抬起。由此压力介质就从所述进压接头8流向所述工作压力接头9，并且使那里的压力升高。所述调节装置14的这个相关的调节位置被称为供给位置。可以有不同的供给位置，它们的区别在于各自所提供的溢流横截面的大小。在所有的供给位置上，所述第二溢流孔27处于封闭状态。其中，由于在运动的调节元件18和固定的第二闭锁元件38之间的相对运动，所述操纵部分46’或多或少地离开所属的第二闭锁元件38的端面47。

如果所述工作压力超过所述额定值，那么所述调节元件18就朝相反方向移动。一旦所述操纵部分46’到达所述第二闭锁元件38，那么该第二闭锁元件38就从所述第一阀座36上抬起，其中在抬起的那一时刻所述第一溢流孔26已经再次关闭。现在，压力介质可以通过所述卸压接头10从工作压力接头9中流出来。这个相关的调节位置被称为通风位置。

所描述的调节装置14的调节运动受到分配室压力Pm的影响，所述分配室24被加载了该分配室压力Pm。这个分配室压力由一个构造为比例调节阀的控制阀70预先给定，该控制阀70通过控制通道48将该压力输送给所述分配室24。该控制阀70尤其是可以电气控制的阀门，比如电磁阀或者压电阀。其中，就象还要结合图2进行详细解释的一样，对所述分配室压力进行调节。所述分配室压力Pm作用于所述与调节元件18相连接的负荷加载机构23，从而朝着所述供给位置的方向对该调节元件18进行负荷加载。当前在背压室25中存在的次级压力反作用于所述控制压力。为此目的，所述背压室25通过一条构造在阀门外壳1中的连接通道52连接到所述工作压力接头9上。

不过，所述反作用于预调压力的反作用力还得到一个机械式弹簧机构53的支持，该弹簧机构53不断地朝着所述通风位置的方向给调节元件18施加负荷。

所述弹簧机构53使所述调节装置14在所述分配室24无压力时占据一个初始位置。该初始位置就象上面早已提到的一样是一个通风位置。如果所述控制压力等于零，也就是说所述控制压力相当于环境压力，那么所述调节装置14自发地或者说自动地占据所述的初始位置。

所述按照实施例的负荷加载机构23包括两个轴向分级布置的负荷加载盘54、54’，它们与所述调节元件18同轴布置，并且比如通过螺纹连接件固定在所述调节元件18上。它们的外径小于所述工作室17的内径。此外，所述负荷加载机构23包括一个由柔性的弹性材料制成的通气的膜片55，通过该膜片55所述调节元件18可轴向运动地悬挂在所述阀门外壳1上。该膜片55由一种具有橡胶弹性性能的材料制成，并且流体密封地隔开所述分配室24和背压室25，并且以其外部边缘56在四周固定在外壳上的方式加以固定。此外，该膜片55具有一个中心穿孔57，该膜片55以该穿孔57套装到所述调节元件18的端部区段22上。该膜片55由所述两个负荷加载盘54、54’固定到位，这两个负荷加载盘54、54’将包围着所述穿孔57的边缘58夹紧在其间。

所述第二闭锁元件38的与所述第二阀座36相对置的轴向端面63由处于所述背压室25中的压力介质进行负荷加载。因此，该端面63形成所述背压室25的一个可移动的壁体区段。为了对其中出现的压力进行补偿，所述与另一个第一闭锁元件37的所属的阀座35相对置的端面63’在该实施例中经受相同的压力情况。为此目的设置了一个压力补偿通道64，该压力补偿通道64永久地使所述空隙43与工作压力接头9相连接。该通道64主要由纵槽构成，该纵槽在所述调节元件的相应区段的外圆周上挖取而成，所述第一闭锁元件37可纵向运动动地处于该区段上。所述两个端面63、63’大小相同。

因为所述两个闭锁元件37、38在机械上彼此脱耦，所以所述压力比例阀本身已经具有良好的调节质量，方法是在其中一个闭锁元件振荡的情况下另一个闭锁元件的功能保持不受影响。其中，调节质量尤其是调节动态性及调节精度的根本改进还是通过图2所示的双回路调节器结构来实现。为此，在所述工作压力接头9的内部布置一个用于测量工作压力Pi的第一压力传感器71，并且在所述分配室24中布置一个用于测量所述分配室压力Pm的第二压力传感器72。当然，这些压力传感器71、72也可以布置在其它分别存在着相应压力的位置上。

将工作压力额定值Ps和工作压力实际值Pi之间的差值输送给一个作为外部调节器连接的工作压力调节器73，其中所述工作压力实际值Pi相当于由所述第一压力传感器71所测量的压力值。所述工作压力调节器73的输出构成用于下级的预调压力调节回路的参考变量。该预调压力调节回路包含一个预调压力调节器74，将在所述工作压力调节器73的输出端上的参考变量和所述分配室压力Pm的实际值之间的差值输送给所述预调压力调节器74。所述分配室压力由第二压力传感器72探测得到。所述预调压力调节器74作用于控制阀70，而该控制阀70作为调节回路的调节装置，通过该控制阀70在所述分配室24中产生一个相应的预调压力，而该预调压力则又在所述第二压力传感器72中被探测到。其中，所述分配室24与所述压力比例阀的调节元件18一起形成所述调节对象。由此调节的工作压力A一方面通过所述第一压力传感器71进行测量，并且另一方面输送给未在图1中示出的流体负载75。所描述的双回路压力调节器结构也被称为级联调节。

所描述的双回路压力调节器结构可以按模拟或数字方式工作。代替在模拟结构形式中所述工作压力额定值Ps的模拟设定值，该工作压力额定值Ps在数字实施方式中按数字方式进行设定，并且在所述两个压力传感器71、72后面分别接上模拟-数字-转换器。

在图1中所描绘的作为调节阀的压力比例阀仅仅是用于一种这样的调节阀的许多可能的实施方案中的一种，其中在本发明的框架内可以使用所有的可以通过预调压力致动的比例阀。

Claims (7)

1.借助于可电气控制的压力比例阀对流体装置中的流体工作压力(A)进行调节的调节装置，该压力比例阀具有至少一个进压接头(8)、一个卸压接头(10)和一个可与所述流体装置连接的工作压力接头(9)，并且该压力比例阀的阀门元件(18)可以通过在分配室(24)中的预调压力进行操纵，而该分配室(24)则可以由控制阀(70)进行压力加载，该调节装置具有工作压力调节回路，该工作压力调节回路则具有电子式工作压力调节器(73)，在该工作压力调节回路上存在工作压力额定值(Ps)以及由工作压力传感器(71)所探测到的工作压力实际值(Pi)，其特征在于，在工作压力调节回路中设置了具有预调压力调节器(74)的下级预调压力调节回路，该预调压力调节器(74)用于根据工作压力调节器(73)的作为参考变量的输出信号并且根据由预调压力传感器(72)所探测到的作为实际值的分配室压力(Pm)对所述控制阀(70)进行调节。

2.按权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述控制阀(70)是可以电气控制的比例阀，尤其是电磁阀或压电阀。

3.按权利要求1或2所述的调节装置，其特征在于，所述构造为膜片室的分配室(24)通过弹性膜片(55)与所述阀门元件(18)有效连接。

4.按权利要求3所述的调节装置，其特征在于，设置克服所述分配室(24)的压力作用于所述阀门元件的压力弹簧(53)。

5.按前述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述工作压力传感器(71)布置在工作压力接头(19)中或者布置在所述压力比例阀中的与该工作压力接头(19)相连接的通道中。

6.按前述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述预调压力传感器(72)布置在所述分配室(24)中。

7.按前述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于，包含在所述预调压力调节回路中的预调压力调节器(74)与所述控制阀(70)相连接，用于对该控制阀(70)进行调节。

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