CN101925768B - 先导控制的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种先导控制的阀，特别是先导控制的比例节流阀，具有一个阀活塞(29)和一个先导控制阀装置，所述阀活塞在一个具有流体入口(2)和流体出口(1)的阀套(13)中沿纵长方向可移动地被引导并且通过作用在其背面上的流体压力以其前面(27)朝着一个主阀座(25)那边可预紧，所述先导控制阀装置具有一个借助一个可电控的磁体系统(4)沿纵长方向可移动的操纵元件(7)，该操纵元件与在阀活塞(29)的一个孔(31)内的一个先导控制阀座(33)共同作用，所述孔连接其背面与在活塞前面上的流体出口(1)，以便在释放先导控制阀座(33)时降低在活塞(29)背面的流体压力，用于开启运动，其中为了通过供给先导控制流体建立朝其闭合位置预紧活塞(29)的流体压力，在活塞背面与阀套(13)的流体入口(2)之间存在一个阻流装置(39)，其特征在于：该阻流装置(39)具有一个用于对先导控制流体进行过滤优选间隙过滤的装置。

Description

先导控制的阀
技术领域
本发明涉及一种先导控制的阀，特别是先导控制的比例节流阀，具有一个阀活塞和一个先导控制阀装置，所述阀活塞在一个具有流体入口和流体出口的阀套中沿纵长方向可移动地被引导并且通过作用在其背面上的流体压力以其前面朝着一个主阀座那边可预紧，所述先导控制阀装置具有一个借助一个可电控的磁体系统沿纵长方向可移动的操纵元件，该操纵元件与在阀活塞的一个孔内的一个先导控制阀座共同作用，所述孔连接其背面与在活塞前面上的流体出口，以便在释放先导控制阀座时降低在活塞背面的流体压力，用于开启运动，其中为了通过供给先导控制流体建立朝其闭合位置预紧活塞的流体压力，在活塞背面与阀套的流体入口之间存在一个阻流装置。
背景技术
比例节流阀在流体系统中通常用于对体积流量进行控制。在此直接控制的阀已证明不太适合于必须要对大体积流量进行控制的那些情况，特别是在高压差情况下，因为必要时出现的流动力叠加磁体系统的操纵力继而导致失灵，在直接控制的阀中，一个比例磁体系统直接作用在控制活塞上，如在开关换向阀中那样。
为了解决这一问题，现有技术将上述类型的阀应用于这些应用场合，也就是说，这样的具有液压先导控制装置的比例节流阀。但是，如业已表明的那样，即使在采用这样的阀时，在运行特性方面还是产生了一些问题。尽管将阀活塞与磁体系统在机械上脱开有助于减小不稳定性，但由于阀活塞仅仅通过流体压力进行运动，工作精度与可靠性将极大地依赖于先导控制系统中阻流装置的状态。在流体不是没有污物的流体系统中使用时，阻流装置的阻流孔的堵塞将导致阀的不可控的开启，这意味着安全性的危害。为了防止该风险，通常将阻流孔制得相当大，直径大于0.5mm。由于先导控制阀座的直径必须选择得还要大于阻流孔的直径，以实现阀的功能，所以产生了多方面的问题。一个主要的缺点在于，阻流孔与先导控制阀座的大直径将导致先导控制体积流量很大。在压差相对应地很大时，该体积流量可以为几升/分钟。在这样的体积流量范围内，对阀进行微调是不可能的。
作用在先导控制阀座上的压差在操纵元件的与阀座共同作用的阀锥上形成一个合力，该合力试图将该阀锥保持在闭合位置。因此特别在压差很大的情况下，业已需要一个相当大的无效静流将操纵元件从先导控制阀座抬起。在释放先导控制阀座之后，在活塞背面出现快速的压力降低，由此还明显地减小作用在操纵元件上的力。但是，在大的磁力不变的情况下，会产生磁体系统的力过剩。这种力过剩逆着通常朝先导控制阀座那边预紧操纵元件的弹簧装置的力起作用，由此会不期望地突然出现阀活塞的开启运动。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种先导控制的阀，特别是比例节流阀，该阀在结构简单的情况下的突出之处在于具有特别良好而运行可靠的运行特性。
根据本发明，上述目的通过一种其总体上具有以下技术特征的先导控制的阀而实现，即：所述阀具有一个阀活塞和一个先导控制阀装置，所述阀活塞在一个具有流体入口和流体出口的阀套中沿纵长方向可移动地被引导并且通过作用在该阀活塞的背面上的流体压力以该阀活塞的前面朝着一个主阀座那边可预紧，所述先导控制阀装置具有一个借助一个可电控的磁体系统沿纵长方向可移动的操纵元件，该操纵元件与在阀活塞的一个孔内的一个先导控制阀座共同作用，所述孔连接阀活塞的背面与在阀活塞的前面上的流体出口，以便在释放先导控制阀座时降低在阀活塞的背面的流体压力，用于开启运动，其中为了通过供给先导控制流体建立朝阀活塞的闭合位置预紧阀活塞的流体压力，在阀活塞的背面与阀套的流体入口之间存在一个阻流装置，该阻流装置具有一个用于对先导控制流体进行过滤的装置；并且阻流装置被插入到一条先导控制通道中，先导控制通道以相对于纵向轴线径向延伸的通道轴线在阀套的壁中在一个内通道口与一个外通道口之间延伸，内通道口与阀活塞的背面流体连通，外通道口与流体入口连通。
按照本发明，设置用于对先导控制流体进行过滤优选间隙过滤的措施的方式，可以避免上述的难题。避免阻流装置的污染危险性开辟了将阻流孔与先导控制阀座的直径制得比现有技术小得多的可能性。由此实现的先导控制体积流量的减小能够实现即使在高压差和较小的待控制的流体体积流量范围情况下也能对阀进行微调。此外，减小先导控制阀座的直径在操纵元件的阀锥从先导控制阀座抬起时有利于稳定的运行特性，因为消除了在开启过程中的突然运动，由此再次有利于微调。
特别具有优点的是，对先导控制流体进行间隙过滤。在相应的间隙长度情况下，间隙宽度与相关阻流孔的开启横截面相比可以选择得这样小，以致细微的污物颗粒被可靠地挡住，但由于间隙长度的缘故，用于先导控制流体通流所需的流动横截面积是可供使用的。
在特别有利的实施例中，阻流装置被插入到一条先导控制通道中，该先导控制通道以相对于纵向轴线径向延伸的通道轴线在阀套的壁中在一个内通道口与一个外通道口之间延伸，内通道口与活塞的背面流体连通，外通道口与流体入口连通。这样的结构方式能够将在先导控制通道中用于进行间隙过滤的装置直接集成到阀套中。
在此情况下，可以按有利的方式这样进行设置，即先导控制通道通过一个圆形的通道孔构成，阻流装置以一个圆形插入体的形式容纳在该通道孔中。插入体可以这样进行设置，即插入体不仅满足阻流功能，而且还形成一个间隙过滤的部件。
在此情况下，可以这样进行设置，即插入体具有一个朝向内通道口的、在通道孔中适当配合的填塞区段和一个与此相对直径变小的外部区段，在该外部区段上构成一个阻流孔和一个间隙过滤装置。
在一种特别有利且简单的结构方式中，在填塞区段中设置一个同心的盲孔，该盲孔从内通道口向外一直延伸到外部区段中，其中阻流孔沿相对于通道轴线径向的方向在插入体的盲孔与具有变小直径的外部区段的外面之间延伸。
利用一个这样构成的插入体，可以按特别容易的方式这样实现间隙过滤装置，即插入体的外部区段的直径这样地成阶梯形，以致一个第一长度区域的直径小于向外连接的长度区域的直径，阻流孔通到第一长度区域，向外连接的长度区域的直径这样选择，以致与先导控制通道的壁一起形成一个用于对先导控制流体进行间隙过滤的环形间隙。因此，环形间隙的长度与插入体的整个环周长度或先导控制通道的内环周的长度相对应，由此开辟的可能性是，间隙宽度可以选择得这样小，以致即使细小的污物颗粒也被可靠地挡住。
如果位于先导控制通道的插入体中的阻流孔下游连接一个第二阻流孔，可实现特别强地减小有效的阻流开启尺寸，继而可实现特别强地减小先导控制体积流量。
在一种具有特别简单的结构方式的备选实施例中，阻流装置设置在一个先导控制通道中，该先导控制通道以相对于纵向轴线径向延伸的通道轴线在阀活塞的壁中从其内部孔延伸到阀活塞的一个直径变小的环周区段，其中在直径变小的环周区段的外边缘区域处设置所述用于对先导控制流体进行过滤的装置。
在这种结构方式中，可以按照特别简单的方式形成一个在阀活塞的整个环周长度上延伸的环形间隙，用于对先导控制流体进行间隙过滤，其方式为，阀活塞在一个环周区域内具有一个外径，该外径这样选择，以致与阀套的壁一起形成所述用于间隙过滤的环形间隙，所述环周区域在直径变小的环周区段的一个邻近前面的边缘与一个在闭合位置与流体入口保持连通的区段之间延伸。
根据本发明的阀可以构成为无电流闭合型，其中设置一个在通电流时产生吸引作用的磁体系统。在此情况下，可以这样进行设置，即操纵元件借助一个蓄能器优选一个弹簧装置预紧，用于在磁体系统无电流时执行关闭先导控制阀座的运动，而在磁体系统通电流时，操纵元件从先导控制阀座可缩回。作为备选方案，所述阀还可以构成为无电流开启型(利用一个顶压作用的磁体系统)。
在本说明书中，在先导控制的比例节流阀的实例中对本发明进行说明，由于按本发明实现了减小先导控制阻流孔和先导控制阀座的开启尺寸，因此特别在节流阀中在稳定的控制性能方面是特别具有优点的。但是，采用根据本发明的具有集成的间隙过滤装置必要时结合串联阻流孔的阻流装置，一般也适合于其它结构类型的其中在不增大污染风险情况下希望降低先导控制流体量的先导控制阀。作为实例这里可以列举先导控制的限压阀以及调压阀。
附图说明
下面借助附图详细描述本发明，在附图中：
图1按现有技术的配合形式的先导控制的比例节流阀的纵向剖面图；
图2在图1中用II标注的局部的与图1相比强烈放大的剖视图；
图3根据本发明的比例节流阀的一个实施例的与图1相比轻微放大且拆开的纵向剖视图，其中，朝该图的视向看，左上方描述了用于根据本发明的阀的液压开关符号；
图4在图3中用IV标注的局部的与图3相比强烈放大的剖视图；
图5基本上与图3相对应的纵向剖面图，但其中示出的是根据本发明的比例节流阀的一个相对改动的实施例；以及
图6在图5中用VI标注的局部的与图5相比强烈放大的剖视图。
具体实施方式
按图1的配合形式的已知的先导控制的比例节流阀设有一个可电控的磁体系统4。在现有技术(DE 44 16 279 A1)中充分已知一些此类用于控制各阀的磁体系统，其中，借助磁体系统4的一个操纵线圈3可控制一个衔铁5。在所示的实施方式中，磁体系统4构成为所谓的吸拉式位移控制的比例磁体，朝图1的视向看，该比例磁体在通电流状态下使衔铁5继而使一个与其连接的操纵元件7从下向上运动。在无电流状态下，衔铁5继而操纵元件7经由一个通过压缩弹簧9构成的蓄能装置向下复位，也就是说，相对于纵向轴线11而言，被安置到一个与节流阀的闭合状态相对应的轴向位置上。
磁体系统4的壳体在形成密封情况下与一个阀套13连接，操纵元件7延伸到阀套的与纵向轴线11同心的连续孔17中，其尖形渐变的端部形成一个先导控制阀锥15。在阀套13中的孔17是阶梯形的。一个与磁体系统4相邻的台阶19构成为用于弹簧9的支撑部，弹簧9的另一端支撑在操纵元件7的一个凸环21上。在阀套13的出口端23附近，构成一个主阀座25，阀的被称作接口1的流体出口位于阀套上，主阀座与一个在起主阀体作用的阀活塞29的端部上的微调面27共同作用。阀活塞29圆周上在阀体孔17的区段内沿纵向可移动地被引导，该区段在图1中看向上毗连被称作接口2流体入口。阀活塞29自身具有一个与纵向轴线11同心的内部孔31，该内部孔在距朝向接口1的端部一定距离处缩小而形成一个先导控制阀座33，如从图2可最为清楚地看出的那样，该先导控制阀座与在操纵元件7的端部上的先导控制阀锥15共同作用。如从该图同样可最为清楚地看出的那样，从流体接口2开始，一个阻流孔35延伸到在阀活塞29中的内部孔31中，由此从流体接口2起在阀活塞29的活塞背面上可建立一个流体压力，在图1中，该流体压力将阀活塞29向下预紧到闭合位置上，在该闭合位置，其控制面27闭合地贴靠在主阀座25上。
在图1中坐落在先导控制阀座33上方的区段中，内部孔31构成一个引导区段32，它用作滑动引导装置，用于操纵元件7的一个具有引导边缘的引导体37。
通过从接口2经由阻流孔35进入到阀活塞29的内部孔31中的流体在阀活塞29的背面建立压力，阀活塞29保持在其闭合位置。如果操纵元件7通过给磁体系统4通电流而缩回，则阀锥15从先导控制阀座33抬起，而在阀活塞背面产生压力降低，这样从接口2作用在阀活塞29上的流体压力导致活塞29的开启运动，继而导致在接口1流体排出，其中先导控制流体流量与由阻流孔35和先导控制阀座33的尺寸产生的流体流量叠加。
在图3和图4中示出的本发明的阀的实施例与图1、图2相比的区别特别在于：设置一个阻流装置39，来取代直接通过活塞29的壁从接口2延伸到活塞29的内部孔31中的阻流孔35，阻流装置安装在一个先导控制通道41中，先导控制通道以一个相对于纵向轴线11径向延伸的通道轴线43在阀套13的壁内延伸。关于该阻流装置39的进一步的细节，请参见图4。更确切来讲，阻流装置39是一个组合的阻流和过滤装置。它具有一个圆形的插入体45，其内部的、朝向先导控制通道41的内口的填塞区段47配合地容纳在圆形的先导控制通道41中。一个外部区段49与该内部填塞区段47毗连，该外部区段与填塞区段47相比具有更小的外径，其中该外径成阶梯形。一个与通道轴线43同心的盲孔51从填塞区段47的端部一直延伸到外部区段49。
阻流孔35从盲孔51的底部的区域开始相对于轴线43径向延伸地延伸到直径变小的外部区段49的阶梯形外环周。如上文提到的那样，该区段是阶梯形的。更确切来讲，一个直径再次增大的端部区段53与阻流孔35的外口毗连，该端部区段的直径这样选择，以致与先导控制通道41的壁一起形成一个起间隙过滤器作用的细小的环状间隙55，先导控制流体从接口2可以经由该间隙过滤器到达阻流孔35。在此，环形间隙55的间隙宽度这样选择，以致即使细小的污物颗粒也被挡住。但是，由于环形间隙55的长度与外端部区段53和先导控制通道41的内环周的整个环周长度相对应，所以，污物颗粒在环形间隙长度的一小部分上积聚不会造成流体通道的堵塞。即使在阻流孔35的开启尺寸被设计得很小的情况下，也能确保无干扰地运行。
在一些特别有利的实施例中，如同在现有技术中通常的阻流孔35那样的情况，以类似的位置配置在阀活塞29本身中设置一个附加的第二阻流孔57，该阻流孔连接在阻流装置39中的阻流孔35下游。这个附加的阻流孔57位于阀活塞29的一个直径变小的环周区段59中并且连接该环周区段59与阀活塞29中的内部孔31。环周区段59的轴向位置这样选择，以致下游的第二阻流孔57在阀活塞29处在运行中发生的轴向位置时对准先导控制通道41的内通道口。
图5和6示出一个改型的实施例，其中，先导控制通道41以相对于纵向轴线11径向延伸的方向仅仅穿过阀活塞29的壁向阀套13的壁44延伸。在毗连内部孔31的端部区域，先导控制通道41形成阻流孔35。在其径向外部的区域，该先导控制通道41过渡到阀活塞29的一个直径变小的环周区段46。在与阀套13的壁44一起形成一个环形间隙的环周区段46和阀活塞29的与流体入口2保持连通的环周区段48(见图6)之间，阀活塞的直径这样选择，以致与阀套13的壁44一起形成一个环形间隙56(见图6)，该环形间隙形成用于对先导控制流体进行间隙过滤的装置。根据阀活塞29的环周长度和环形间隙56的由此产生的长度，可以将其构成得如此地窄，以致即使最小的污物颗粒也能可靠地被挡住。
根据本发明设定的采用组合的阻流与间隙过滤装置形式的阻流装置39，即使在尺寸尽可能最小的阻流开孔情况下，也能确保无故障地运行，并且即使在高压差和小体积流量的情况下也能获得最佳的运行性能，其中特别是，如果阻流装置39的阻流孔35下游连接一个附加的第二阻流孔57，则能达到特别优良的性能。
根据本发明的阀不仅可以用于中等体积流量的情况，也可以用于大体积流量的情况，特别是在闭合状态下需要无泄漏的密封时和在所述阀不仅要以在接口2处很低的输入压力(约1bar)而且还要以高的压力(约高达350bar)使用时。

Claims (14)

1.一种先导控制的阀，具有一个阀活塞(29)和一个先导控制阀装置，所述阀活塞在一个具有流体入口(2)和流体出口(1)的阀套(13)中沿纵长方向可移动地被引导并且通过作用在该阀活塞的背面上的流体压力以该阀活塞的前面(27)朝着一个主阀座(25)那边可预紧，所述先导控制阀装置具有一个借助一个可电控的磁体系统(4)沿纵长方向可移动的操纵元件(7)，该操纵元件与在阀活塞(29)的一个孔(31)内的一个先导控制阀座(33)共同作用，所述孔连接阀活塞的背面与在阀活塞的前面上的流体出口(1)，以便在释放先导控制阀座(33)时降低在阀活塞(29)的背面的流体压力，用于开启运动，其中为了通过供给先导控制流体建立朝阀活塞的闭合位置预紧阀活塞(29)的流体压力，在阀活塞的背面与阀套(13)的流体入口(2)之间存在一个阻流装置(39)，其特征在于：该阻流装置(39)具有一个用于对先导控制流体进行过滤的装置(41、45、55、56)；并且阻流装置(39)被插入到一条先导控制通道(41)中，先导控制通道以相对于纵向轴线(11)径向延伸的通道轴线(43)在阀套(13)的壁中在一个内通道口与一个外通道口之间延伸，内通道口与阀活塞(29)的背面流体连通，外通道口与流体入口(2)连通。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于：所述阀是比例节流阀。
3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于：所述过滤是间隙过滤。
4.根据权利要求3所述的阀，其特征在于：先导控制通道(41)通过一个圆形的通道孔构成，阻流装置(39)以一个圆形插入体(45)的形式容纳在该通道孔中。
5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于：插入体(45)具有一个朝向内通道口的、在通道孔中适当配合的填塞区段(47)和一个与此相对直径变小的外部区段(49)，在该外部区段上构成一个阻流孔(35)和一个间隙过滤装置(55)。
6.根据权利要求5所述的阀，其特征在于：在填塞区段(47)中设置一个同心的盲孔(51)，该盲孔从内通道口向外一直延伸到外部区段(49)中，并且阻流孔(35)沿相对于通道轴线(43)径向的方向在插入体(45)的盲孔(51)与具有变小直径的外部区段(49)的外面之间延伸。
7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于：插入体(45)的外部区段(49)的直径这样地成阶梯形，以致一个第一长度区域的直径小于向外连接的、端侧的长度区域(53)的直径，阻流孔(35)通到第一长度区域，端侧的长度区域的直径这样选择，以致与先导控制通道(41)的壁一起形成一个用于对先导控制流体进行间隙过滤的环形间隙(55)。
8.根据权利要求1到7之一所述的阀，其特征在于：阀活塞(29)的孔(31)具有一个从阀活塞的背面开始的引导区段(32)，具有一个用于与先导控制阀座(33)共同作用的阀锥(15)的操纵元件(7)在该引导区段中引导，并且阀活塞(29)具有一个直径变小的环周区段(59)，在该环周区段内有一条通道，用于使流过阻流装置(39)的先导控制流体进入到阀活塞(29)的孔(31)的引导区段(32)中。
9.根据权利要求8所述的阀，其特征在于：阀活塞(29)的直径变小的环周区段(59)在轴向长度和轴向位置方面这样设置，以致在阀活塞(29)在运行中处在可能的轴向位置时，该环周区段与先导控制通道(41)的内通道口连通。
10.根据权利要求9所述的阀，其特征在于：在阀活塞的通道中设置一个第二阻流孔(57)，该第二阻流孔连接在阻流装置(39)的插入体(45)中的阻流孔(35)下游。
11.根据权利要求1所述的阀，其特征在于：阻流装置(39)位于一个先导控制通道(41)中，先导控制通道以相对于纵向轴线(11)径向延伸的通道轴线(43)在阀活塞(29)的壁中从该阀活塞的内部孔(31)延伸到阀活塞(29)的一个直径变小的环周区段(46)，并且在直径变小的环周区段(46)的外边缘区域处设置所述用于对先导控制流体进行过滤的装置。
12.根据权利要求11所述的阀，其特征在于：阀活塞(29)在一个环周区域内具有一个外径，该外径这样选择，以致与阀套(13)的壁(44)一起形成一个用于对先导控制流体进行间隙过滤的环形间隙(56)，所述环周区域在直径变小的环周区段(46)的一个邻近前面(27)的边缘与一个在闭合位置与流体入口(2)保持连通的区段(48)之间延伸。
13.根据权利要求1到7之一或9到12之一所述的阀，其特征在于：操纵元件(7)借助一个蓄能器预紧，用于在磁体系统(4)无电流时执行关闭先导控制阀座(33)的运动，而在磁体系统(4)通电流时，操纵元件从先导控制阀座(33)可缩回。
14.根据权利要求13所述的阀，其特征在于：所述蓄能器是弹簧装置。
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