CN101356394A - 转换阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于接通和关闭混合头的转换阀，其包括壳体(12)和锁止元件(18)，在所述壳体中设有流体入口(14)和流体出口(16)，所述锁止元件与在流体出口(16)范围内的支座(20)协同作用，使得在锁止元件(18)放置在支座(20)上时，在入口(14)和出口(16)之间的流动路径被关闭，以及在锁止元件(18)从支座(20)抬起时，在入口(14)和出口(16)之间的流动路径被打开，其中，锁止元件(18)具有一活塞(38)，在该活塞的两侧设有一可用流体填充的第一作用腔(24)和第二作用腔(22)。为了保障甚至以小的驱动装置功能可靠的转换，设有一具有开关元件(28)的先导控制级(28，30，40，44)，该先导控制级(28，30，40，44)设计成与入口(14)和出口(16)以及与两个作用腔(22，24)相连接，使得在开关元件(28)的第一开关状态下，在活塞(38)的两个作用腔内存在入口(14)的压力，以及在开关元件(28)的第二开关状态下，在活塞(38)的第二作用腔(22)内存在入口(14)的压力而在第一作用腔(24)内存在出口(16)的压力。

Description

转换阀

技术领域

本发明涉及一种转换阀，该转换阀特别是用于接通和关闭混合头。例如当多个混合头在一个定量机器上运行时，便使用这种阀，其中总是仅选择一个混合头用于运行。其它的混合头在该时间段内关闭。

背景技术

为了避免功能故障，基本前提条件是这种转换阀的绝对的密封性。当一个转换阀可能发生泄漏时，会在另一个混合头上产生流量损失，这又会导致废品。

目前，使用这种转换阀，在该转换阀中设置一阀元件形式的开关装置，该阀元件贴靠在阀座上或者可从阀座抬起。当阀元件贴靠在阀座上时，从与容器相连接的进口到与混合头相连接的出口的流动路径被中断。当阀元件从阀座抬起时，这种流动路径打开，因此来自定量设备的材料到达混合头。

然而，由于有时很大的压力作用在转换阀内，需要很大尺寸的用于阀元件的驱动装置。因此，在进口区域内可能存在高达250bar和更高的压力。在出口区域内存在有时(例如阀关闭时)在局部仅几bar的压力。此外，由于动态密封，在已知的转换阀中会出现导致泄漏的密封性问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种转换阀，其以小的驱动单元(例如电磁铁)也保证功能可靠的转换。

所述目的由在权利要求1中所述的特征来实现。

据此设置一种锁止元件，该锁止元件能根据开关位置的不同关闭或者释放在入口和出口之间的流动路径。该锁止元件具有一活塞，在该活塞的两侧设有可用流体填充的第一作用腔和第二作用腔。但与现有技术不同，该作用腔不与周围环境直接相连通，因此原则上不会发生泄漏。

此外，设有一种带有开关元件的先导控制级。该先导控制级这样设计，与入口和出口以及与两个作用腔相连通，使得(i)在开关元件的第一开关状态下入口的压力作用在活塞的两个作用腔内，以及(ii)在开关元件的第二开关状态下作用入口的压力在活塞的第二作用腔内，而出口的压力作用在第一作用腔内。

根据锁止元件或与之相连接的活塞的位置的不同，一方面能保证锁止元件在终端部位的可靠的最终位置，另一方面可靠地执行转换过程。在此本发明的构想在于，由于在入流和回流之间存在压差，引起或促使稳定的最终位置或转换过程。以这种方式和方法，通过包含在流体本身中的能量引起锁止元件的开关过程。仅通过先导控制级影响在转换阀中引起不同压力情况，其中根据在两个作用腔内在活塞两侧的压力情况的不同自动调节开关位置。

本发明的有利的实施形式在从属权利要求中定义。

因此，锁止元件可通过弹簧预紧，以便可靠地转换至锁止状态。

另外有利的是，在活塞和支座之间布置第二作用腔，因此该第二作用腔同时用作入流和回流之间的流动路径的一部分。

先导控制级本身可具有两个腔，即第一和第二先导控制腔。这些先导控制腔优选可流体连通，更确切地说借助于开关元件，该开关元件封闭或释放设置在其中的流体连通。

根据本发明的特别的实施形式，第一先导控制腔与入口以及与第二作用腔流体连通。此外，在入口和第一先导控制腔之间布置有一节流位置。该节流位置有助于进口区域到第一先导控制腔的压力减低，如由下面将说明的实施例更详细地得出。

第二先导控制腔优选通过旁路通道与出口流体连通。因此，第二先导控制腔可保持在排出区域的压力水平上。

当然先导控制级的接通元件可气动、电磁或液压驱动。但鉴于转换阀的根据本发明的构型，这里不需要大的驱动功率。

当活塞安放在支座上时有效的、指向支座的活塞面积小于在相反方向上起作用的面积时，便保证了一特别优选的实施形式。该特征也由所附的实施例更详细地示出。

附图说明

下面参考附图根据实施例更详细地说明本发明。附图示出：

图1示出本发明的实施形式在第一开关位置的示意性局部剖视图，以及

图2示出在图1中所示实施形式在第二开关位置的相同的示意性视图。

具体实施方式

在图1和2中所示的转换阀10包括一壳体12，该壳体为了更好地安装可设计成两件式，如图1和2所示的那样。在壳体12中示出一入口14以及出口16。来自高压源(定量设备)的流体(入流)汇入入口14中。在这里会出现高达250bar的范围内和更高的压力。回流与这里未示出的混合头相连接。在回流中的压力可在一定范围内变化，该范围从略低于入流的压力水平直到几bar范围(例如8bar)。

在壳体12中形成一腔，在该腔中可往复运动地(在图1和2中向左和向右)容纳有一锁止阀18，在该锁止阀上一体地形成有一活塞38。在此，该活塞38的尺寸这样确定，使得该活塞用壁密封地封闭所述腔，由此在活塞38的两侧上形成大小可变的作用腔。第一作用腔用附图标记24表示，第二作用腔用附图标记22表示。在这里，锁止元件18设计成栓状或针状的且具有尖端，其中该尖端可与支座20在出口16的上游端部共同作用。也就是说，如果锁止元件18向右移动，如在图1中所示，那么其尖端放置在支座20上，由此在第二作用腔22和出口16之间的流体连通被中断。

但如果锁止元件18向左移动，如图2所示，则该锁止元件从支座20抬起，由此在第二作用腔22和出口16之间建立流体连通。在锁止元件18的远离支座的端部上，该锁止元件支撑在螺旋弹簧26上，由此锁止元件18通常朝支座20的方向预紧。

第二作用腔22通过通道44直接与入口14相连接。

此外，在转换阀中设计有一先导控制级，该先导控制级在本实施例中可能以控制活塞28、第二先导控制腔30、第一先导控制腔40和第二螺旋弹簧46的形式实现。该先导控制级包括两个通过一开口彼此流体连通的先导控制腔，即第一先导控制腔40和第二先导控制腔30。该开口可通过操作控制活塞28而释放或封闭。控制活塞28可借助于电磁工作的驱动装置32往复运动。在图1中的开关位置处，控制活塞28支承在另一支座上，因此第一先导控制腔40和第二先导控制腔30之间的流动路径被中断。在图2所示的位置处，控制活塞28从支座抬起，使得在这两个先导控制腔30和40之间建立连接。

先导控制腔30通过旁路管道34与出口16直接连接。先导控制腔40一方面通过连接通道36与第一作用腔24连接，以及在另一方面在中间连接一节流位置42位置的情况下与入口14相连接。

进一步说明按照本发明的转换阀的工作原理：

在第一开关状态下，该开关状态通过驱动装置32调整并在图1中示出，控制活塞28封闭在两个先导控制腔30和40之间的流体连通。由此在第一先导控制腔40中建立入口14的压力(例如250bar)。该压力通过连接通道36同时出现在第一作用腔24中并作用在活塞38的面向该作用腔的活塞侧上。同时，入口14的压力通过通道44也出现在第二作用腔22中。但因为由于锁止元件18支承在喷嘴支座20上，朝向喷嘴支座的合成的面积小于在作用腔24的范围内的作用面积，则在支座20的方向上产生一个合力，该合力通过螺旋弹簧24进一步增强。总的来说，这导致锁止元件18在支座20上的稳定的最终位置，由此有效地中断了在入口14和出口16之间的流体连通。因此，没有材料从定量设备流向连接在转换阀上的混合头。

现如果将转换阀置于“打开位置”，则如图2所示，控制活塞28借助于驱动装置32从其支座抬起，因此在第一先导控制腔40和第二先导控制腔30之间建立流体连通。由于通过旁路通道34与出口16的连接，出口16的压力水平作用在先导控制腔30内。因为现在在第一先导控制腔40和第二先导控制腔30之间的流体交换，所以在第一先导控制腔40中建立出口16的压力水平。这主要取决于，在入口14和第一先导控制腔40之间设置有一节流位置42，使得材料能被限制地转移到第一先导控制腔40中，由此入口14中的压力不是直接扩散到第一先导控制腔40内，而是在那里降低。因为由此基本上出口16的压力水平作用在第一先导控制腔41内，所以通过连接通道36也在第二作用腔22中建立该压力水平。因此，对于活塞38存在在第二作用腔22中相对于第一作用腔24的较低压力的高压侧。结果是锁止元件18在图中向左移动，即逆着螺旋弹簧26的作用。因此，锁止元件18的尖端从支座20抬起，由此在入口14和出口之间建立流体连通。在这种状态下，转换阀打开，材料从定量设备流向混合头。

如果转换阀再次关闭，则控制活塞28由于驱动装置32的致动又移动到“关闭位置”。因此，在第一先导控制腔40内也如同通过在第一作用腔24内的连接通道36建立入口14的压力。现在相同的压力(入口的高压)又作用在两个作用腔内22和24中，但该压力现在对同样大小的作用面加载。但由于弹簧26在锁止元件18上的弹力加载，该锁止元件又运动到“关闭位置”(贴靠在支座20上)，该锁止元件便又到达稳定位置。

通过上述方式和方法，通过影响锁止元件的两个作用腔内的压力可靠地实现了可靠的转换以及稳定的最终位置，而不需要大的操作驱动装置。相反地利用在入口和出口中的压差。对于开关本身，可设置尺寸相对小的电动、气动或液压方式的驱动装置。

在这一点上，所述的阀在液压方面来看是电致动的、先导控制的两位两通换向阀。

如果在设计成电磁式的驱动单元中磁铁未被激励，则先导级关闭，活塞两侧的压力平衡。弹簧将锁止活塞压在密封座上，被压力加载的面产生朝向支座的附加的合力。

如果磁铁被激励，以打开锁止活塞，则在第一作用腔和出口之间的压力平衡，由此使锁止元件克服弹簧力而被压紧。

所述的阀例如以纯电动的方式工作，而不需要附加的辅助能量，即也不需要附加的液压系统。特别有利的是，避免了相对于周围环境的动态密封，使得不会发生泄漏。

附图标记列表

10    转换阀

12    阀壳体

14    入口

16    出口

18    锁止元件

20    用于锁止元件的支座

22    第二作用腔

24    第一作用腔

26    第一螺旋弹簧

28    控制活塞

30    第二先导控制腔

32    用于控制活塞的驱动装置(电力的)

34    旁通管道

36    连通通道

38    锁止元件活塞

40    第一先导控制腔

42    节流位置

44    通道

46    第二螺旋弹簧

Claims (9)

1.一种特别是用于接通和关闭混合头的转换阀，包括：

壳体(12)，在该壳体中设有流体入口(14)和流体出口(16)，

以及锁止元件(18)，该锁止元件与一在流体出口(16)区域内的支座(20)共同作用，使得

在锁止元件(18)放置在支座(20)上时，关闭在入口(14)和出口(16)之间的流动路径，以及

在锁止元件(18)从支座(20)抬起时，打开在入口(14)和出口(16)之间的流动路径，

其中，锁止元件(18)具有一活塞(38)，在该活塞的两侧设有一可用流体填充的第一作用腔(24)和第二作用腔(22)，其特征在于，设有一具有开关元件(28)的先导控制级(28，30，40，44)，该先导控制级(28，30，40，44)设计成与入口(14)和出口(16)连接以及与两个作用腔(22，24)相连接，使得

-在开关元件(28)的第一开关状态下，入口(14)的压力作用在活塞(38)的两个作用腔内，以及

-在开关元件(28)的第二开关状态下，入口(14)的压力作用在活塞(18)的第二作用腔(22)内，而出口(16)的压力作用在第一作用腔(24)内。

2.按照权利要求1所述的转换阀，其特征在于，通过弹簧(26)沿封闭方向预紧所述锁止元件(18)。

3.按照权利要求1或2所述的转换阀，其特征在于，所述第二作用腔(22)设置在活塞(18)和支座(20)之间。

4.按照上述权利要求中任一项所述的转换阀，其特征在于，所述先导控制级(28，30，40，44)具有第一先导控制腔(40)和第二先导控制腔(30)，连接在两个先导控制腔之间的流体连通可借助于开关元件(28)封闭或释放。

5.按照权利要求4所述的转换阀，其特征在于，所述第一先导控制腔(40)与入口(14)以及第二作用腔(22)流体连通。

6.按照权利要求4或5所述的转换阀，其特征在于，在入口(14)和第一先导控制腔(40)之间设置一节流位置(42)。

7.按照上述权利要求中任一项所述的转换阀，其特征在于，所述第二先导控制腔(30)通过旁路通道(34)与出口(16)流体连通。

8.按照上述权利要求中任一项所述的转换阀，其特征在于，所述先导控制级(28，30，40，44)的锁止元件(28)以气动、电磁或液压的方式驱动。

9.按照上述权利要求中任一项所述的转换阀，其特征在于，在活塞(18)放置在支座(20)上时，有效的、指向支座的活塞面积小于在相反方向上起作用的面积。

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