CN103375612B

CN103375612B - 流体控制元件

Info

Publication number: CN103375612B
Application number: CN201310139127.7A
Authority: CN
Inventors: 拉尔夫·沙伊贝
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: CN103375612A; US9115820B2; US20130277592A1; DE102013103606B4; DE102013103606A1; DE202012004020U1

Abstract

本发明涉及一种流体控制元件，具有外壳，它由至少两个外壳部件组成。在外壳部件之间形成流体室，至少第一和第二流体通道通到流体室中，所述流体通道分别具有密封座。此外，控制元件包括在流体室中可摆动的阀体，该阀体为设计成双臂杠杆的组合的密封及操纵元件的形式。该杠杆的每个臂在相应的终端位置可以关闭和打开其从属的流体通道。所述阀体具有承载的芯以及分段包围芯的弹性的密封罩，该芯具有轴，所述轴至少在其位于外壳中的支承区域内嵌入到外壳中。该密封罩具有成形的密封环，它夹紧在外壳部件之间并且包围杠杆臂，其中所述轴至少在其嵌入到密封环中且邻接密封环的部位中是倒圆的。

Description

流体控制元件

技术领域

本发明涉及一种流体控制元件，具有外壳，该外壳由至少两个外壳部件组成，其中在外壳部件之间形成流体室，至少第一和第二流体通道通到流体室中，所述流体通道分别具有密封座，所述流体控制元件还具有可在流体室中摆动的阀体，该阀体为设计成双臂杠杆的组合的密封及操纵元件的形式，其中该杠杆的每个臂在相应的终端位置可以关闭和打开其从属的流体通道，其中所述阀体具有承载的芯以及弹性的密封罩，该芯具有轴，所述轴至少在其位于外壳中的支承区域内嵌入到该密封罩中，其中该密封罩具有成形的密封环，该密封环夹紧在外壳部件之间并且包围杠杆臂。

背景技术

这种流体控制元件尤其是电磁阀的一部分。

由EP1026407B1已知一种控制元件。这种控制元件尤其用于所谓的分离介质的阀门，它们例如在食品领域、分析领域、实验领域或医药领域中使用。所述流体控制元件是所谓的直接作用的等臂杆-电磁阀，其中在双臂杠杆、也称等臂杆上从外部直接施加转矩、尤其通过磁致动器。

上述类型的流体控制元件、进而按照本发明的流体控制元件可以用于流体流动的截止、传导、节流、转换、混合或分配。

上述类型的这种流体控制元件的特点是组合的密封及操纵元件。这种元件夹紧在两个外壳部件之间。其密封罩具有密封环，该密封环如同O形环一样夹紧在外壳部件之间并且在外壳部件的分隔面的区域中密封流体室。承载芯包括轴，它向外穿过密封环，使得从外部将在轴上施加转矩。因此在流体室内部在相反方向上从轴伸出两个杠杆臂。所述芯也可以从轴开始延伸到杠杆臂中，以赋予杠杆臂更高的弹性。弹性的密封罩可以完全包围位于流体室中的整个芯，但是不必一定是这样。然而至少在密封座的区域中存在密封罩，以通过弹性的压面可靠地封闭密封座。这个选择不仅适用于现有技术，而且适用于下面描述的按照本发明的控制元件。

在杠杆摆动时所述弹性密封罩变形，由此它负责复位力。但是由此也产生密封罩的持久负荷。

当前的芯设计成冲压部件，围绕它通过包封或硫化来设置密封罩。所述轴在穿过密封环的通过部的区域的横截面是矩形的。在轴穿过密封环的通过部的区域中密封环承受高负荷并且随时可能断裂。

发明内容

本发明的目的是，改善流体控制元件，使所述阀体具有更长的使用寿命。

为了实现这个目的，在上述类型的控制元件中，所述轴至少在其嵌入到密封环中且邻接密封环的区域中是倒圆的。

在目前的芯中通常使用矩形的、锐棱的横截面轮廓以实现良好地嵌入到密封罩到中，而本发明采用不同的途径。通过倒圆不存在棱边或边缘，因为如果它们存在总是被倒圆。由此也不会导致在密封罩中源自这些锐棱而形成的裂纹。

因此，在按照本发明的控制元件中至少在轴的密封环通过部的区域中、但是优选在轴的所有嵌入密封罩的区域中都没有锐棱。

优选的实施例甚至规定，所述轴的所有的位于密封罩中的、邻接密封罩的部分都是倒圆的，即没有锐棱的拐角或棱边。

尽管尤其所述轴的区域在杠杆摆动时在密封罩上产生最高的载荷，本发明的实施例规定，所述芯的所有的位于密封罩中的、邻接密封罩的段都倒圆地构造。

如上所述，所述芯可以具有从轴开始的、稳定杠杆臂的凸起。这意味着，所述轴例如一体地过渡到这些凸起，由此实现从轴到杠杆臂的直接的转矩传递。

所述凸起可以在所有侧面嵌入到密封罩中，也就是说阀体的所有与流体形成接触的区域都被弹性材料覆盖。

在轴上在流体室以外可以成形有至少一个操纵臂，优选在两个轴端部上分别成形有两个指向相反方向的操纵臂。

一个或多个操纵臂可以具有弯曲的稳定筋，该稳定筋例如通过由薄板制成的芯的卷边形成。

所述芯可以制造为冲压部件并因此非常成本有利地制成。

所述芯的边缘尤其机械地、化学地和/或电化学地或物理地倒圆，例如通过磨削、射流、腐蚀、侵蚀或电解切削或其组合。

用于倒圆芯的加工方法的一种变型是，所述轴在穿过密封环的通过部的区域中多层地、也可以多件地构造。在此设有承载的内部件（也称为内部的芯）、例如冲压件，在其上在外侧设置倒圆的、尤其塑料制成的外罩。例如可以通过在这个区域包封内部件形成所述外罩，或者通过内部件例如通过塑料覆层，或者通过固定预制的部件。

为了优化轴到密封罩中的嵌入以及在阀体摆动时在密封罩与轴之间不产生缝隙，优选在密封罩与轴之间、优选甚至在密封罩与整个芯之间存在材料配合连接。

本发明的优选实施例规定，所述密封环具有自增强的密封形状，具有在接触面的区域中在外壳部件上突出的凸部。通过这些凸部得到底切部，在该底切部中流体施加压力到凸部上，该压力使凸部更强烈地压靠接触面。

在使用薄板作为承载的内部件的实施例中优点是，在其嵌入到密封罩中之前，对其粉末覆层，尤其利用PTFE。

作为由金属构成芯或内部芯的代替，其也可以由硬塑料制造，或者是薄板弯曲件。

附图说明

由下面的说明并且由所参照的下面的附图给出本发明的其它特征和优点。在附图中示出：

图1按照本发明的控制元件的横剖面，

图2在按照本发明的控制元件中使用的阀体的第一实施例的立体图，

图3按照图2的控制元件的俯视图，

图4沿着图3中的线IV-IV的剖面图，

图5在本发明中使用的阀体的芯的不同剖面图变型，

图6在现有技术中使用的阀体的芯的不同剖面图变型，

图7在本发明中使用的阀体的芯的第二实施例的立体图，

图8按照图7沿着剖视线VIII-VIII的阀体的芯的剖面图，

图9在本发明中使用的阀体的芯的第三实施例，

图10在按照图9中的芯中使用的轴，其中在这里只示出轴的中间部位，

图11在本发明中使用的阀体的另一实施例的俯视图，

图12按照图11的阀体沿着线XII-XII的剖面图，

图13在图12中以X表示的、框出的区域在装配状态中的放大图，

图14在本发明中使用的另一阀体的剖面图，

图15按照图14的阀体在安装状态中的剖面图，以及

图16在基本状态和在偏转状态中在轴的区域内的阀体的放大的细节横剖面。

具体实施方式

图1示出两位三通功能的流体控制元件，它是两位三通阀的一部分。

控制元件包括优选扁平的、方形的外壳，该外壳由两个相互压紧的外壳部件10、12组成。

在外壳部件10、12之间构成流体室14，该流体室由外壳部件10、12中的凹部限定。

也称为阀座的两个密封座16、18伸到流体室14中。密封座16、18包围附属的流体通道20、22的入口，所述流体通道在流体室14中开始或者通到流体室中。流体通道20、22穿过外壳部件10并且连接在管道系统（未示出）上。其也适用于没有阀座地构成并且优选在密封座16、18之间通到流体室14或者来自流体室的流体通道24。

阀体26位于流体室14中，阀体设计成组合的密封及操纵元件并且具有围绕轴线28可摆动的、双臂的杠杆。

在图2中更详细地示出阀体26。阀体26包括包围轴线28的中间的轴段30，双臂杠杆的两个臂32、34源自中间的轴段。此外，阀体26包括封闭的环绕的密封环26，该密封环源自轴段30并且与双臂杠杆的侧向间隔开地延伸。

轴段30延伸到密封环36以外，并且在其轴向端部上分别成形单臂或双臂的、与轴线28成角度的操纵臂38。

阀体26是优选由薄板或硬塑料制成的、具有承载的芯40的夹层式零部件，它逐段地被由塑料制成的弹性密封罩包围。

按照图3，芯40包括操纵臂38，在该操纵臂的区域中芯40不被密封罩42包围；还包括将操纵臂38相互连接的轴44；以及两个从轴44中间在相反方向上伸出来的舌形的凸起46，所述凸起形成两个杠杆臂32、34的芯40。轴44以及凸起46由密封罩42的弹性塑料完全包围，使得它们嵌入到密封罩中。

在密封环36容纳轴44的区域以外，密封环36没有嵌入的加强体、即没有芯40地构成并由此与弹性的O形环或类似部件的功能相同。

在分别面对密封座16、18的一侧上密封罩42略微更厚地构成，如同在图1中看到的那样。为了简化，在图1中未示出芯40。但是要看到，密封环36容纳在位于外壳部件10、12中的凹部中并且构造在外壳部件10、12之间的分隔面区域中的流体室14的外侧边界。密封环36轴向在外壳部件10、12之间压缩。

通过导入转矩，例如利用作用于操纵臂38上的电磁致动器，使双臂阀体26在两个终端位置之间摆动。

在按照图1的实施例中，阀体26的摆动使臂34封闭密封座18。由此可以使流体通过通道20流到流体室14中并且通过通道24再流出。反过来，在另一终端位置通过通道22可以流入并且通过通道24再从控制元件流出。在两个密封座16、18都打开的任一中间位置，流体也能够在数量上非常精确地混合。

在密封环36夹紧在外壳部件10、12之间以后，弹性的密封罩42如同一种轴承一样对于在其中运动的芯40、尤其在轴44区域中起作用。

在图4中示出轴端30的截面图。轴44具有基本矩形的横截面，包括倒圆的拐角或边缘47。可以通过不同的方式形成拐角或边缘47的这种倒圆。

例如芯40可以在其边缘和拐角的区域内通过机械的、化学的和/或电化学的或物理的再加工倒圆。至少在轴44的嵌入到弹性的密封罩的区域中实现这种倒圆。

倒圆的另一方案是，使轴44配有外侧的覆层48。因此多层地构造轴44。实现的覆层48使得尽管内部的金属芯或塑料芯是锐棱的，但是由此得到的固体的、多层芯的边缘是倒圆的，由此没有弹性材料邻接的锐角或锐棱。在该区域中，芯40如上所述多层地实施有承载的内部的芯和外罩，轴44通过该外罩具有倒圆的外圆周。

在图5中示出作为示例的用于形成圆的轴44的不同选择。轴可以没有外罩或覆层地构成，为此轴具有完全圆形的、在左侧实施例中椭圆的外部形状，具有圆形的横截面或者具有明显倒圆棱边的任何其它的、例如矩形的横截面。对此可选地，也可以通过内部的芯的外罩形成外表面，其中外罩可以实施为覆层、作为喷射的部件或者固定在其上的、独立制成的部件。由此，内部的芯例如可仍然矩形并且完全锐棱地构成。这些内部的芯在图5中通过虚线表示并且仅仅是示例。

图6示出当前在现有技术中常见的轴的横截面，轴未覆层并且形成冲压件的区段。可以看出，横截面没有倒圆的棱边，部分甚至具有锐棱的拐角，以保证在圆周方向到密封罩内的良好的锚接和形状锁合的嵌入。

图7示出按照本发明的阀体的芯40的另一实施例，其中在轴44穿过未示出的、如同在图3中描述的密封环的通过部的区域中设有套状的外罩148。在这里轴也多层地实施有内部的芯140，该芯例如未加工并且是锐棱的以及在横截面中是矩形的（见图8）并且具有由塑料材料制成的外罩148，该外罩具有倒圆的、在这里圆形的外形状。

外罩148尤其通过直接包封内部的芯140形成或者也可以通过粘接两件式的套形成。接着通过硫化或围铸产生包围轴44以及双臂杠杆的密封罩。

在这个实施例中芯40在流体室14内部完全被密封罩包围。可选地，当然可以只将部分的芯40嵌入到弹性体中。

在按照图9的实施例中芯40两件式地构造，具有U形钢丝，它包括轴44和操纵臂38并且它具有圆的、尤其圆形的横截面。钢丝优选但并非必须在轴44部位具有削平部52（见图10）。两件式的杠杆54事先独立地制成然后固定在钢丝上，或者将杠杆54喷射到钢丝上。削平部52用于在圆周方向上更好地连接和形状锁合地嵌入，由此使通过操纵臂38施加的转矩形状锁合地设置到双臂杠杆54中。

按照图11至13的阀体26的实施例基本对应于上述的实施例，下面只需什么不同之处。在这里，芯40构造成冲压件或由塑料件，它被具有密封环36的密封罩包围。在这里，双臂杠杆以及轴44也在流体室14内部并且在密封环36的区域中完全嵌入到弹性体中。但也可能的是，轴44侧向在密封环36外部例如是露出的，即不嵌入到弹性体中。

与上述实施例不同，从轴线28的同一侧伸出来的操纵臂38通过桥56成对地相互连接。

在所示的实施例中桥56基本跟随密封环36的形状，由此得到在密封环36与桥56以及操纵臂38之间的空隙58。

因此在所示的实施例中，承载的芯40具有Ω的形状，在其中间的腿上向下或向上伸出舌形的凸起46。

芯40的外边缘在侧向在形成稳定筋60的情况下弯曲。在芯40作为薄板冲压件的实施方式中稳定筋60仅仅通过弯边形成。

按照图11的实施方式的另一特点是，密封环36具有自加强的形状，但是它不限于芯40的特殊形状。

图12示出，密封环36在横截面中向着其与外壳部件10、12接触的外表面具有侧向突出的（即轴向突出的）凸部62。在相邻的凸部62之间可能但并非必须存在凹部64。

在夹紧的状态（见图13）中，密封环36变形，使得凸部62侧向地、即向内朝向流体室14并且可选择地也向外突出。由此得到底切部66，为此流体将力施加在凸部62上，力使凸部62更强烈地顶压在外壳部件10、12的接触面上。由此实现自增强的效果。

在按照图14和15的实施例中在未负荷的状态（见图14）中在密封环36的内侧构造向上和向下突出的凸部62。在夹紧的状态（见图15）弹性体变形，使得形成向内指向的凸部62，它又形成底切部66，为此压力流体负责自增强的密封效果。

在图16中看出，轴44在偏转s和摆角α时从参照图16水平的方向变换到摆动的方向，由此导致弹性体在密封环36区域中的变形。但是轴44的圆形的外部形状负责，在弹性体中不产生裂纹并且弹性体不会与轴脱离从而可能导致密封性问题。

Claims

1.一种流体控制元件，具有外壳，该外壳由至少两个外壳部件(10，12)组成，其中在外壳部件(10，12)之间形成流体室(14)，至少第一流体通道(20)和第二流体通道(22)通到流体室中，所述流体通道分别具有密封座(16，18)，所述流体控制元件还具有在流体室(14)中可摆动的阀体(26)，该阀体为设计成双臂杠杆的组合的密封及操纵元件的形式，其中该杠杆的每个臂(32，34)在相应的终端位置可以关闭和打开其从属的流体通道(20，22)，其中所述阀体(26)具有承载的芯(40)以及分段包围芯(40)的弹性的密封罩(42)，该芯具有轴(44)，所述轴(44)至少在其位于外壳中的支承区域内嵌入到该密封罩中，其中该密封罩(42)具有成形的密封环(36)，该密封环夹紧在外壳部件(10，12)之间并且包围两个杠杆臂(32，34)，其特征在于，所述轴(44)至少在其嵌入到密封环(36)中且邻接该密封环的区域中是倒圆的。

2.如权利要求1所述的控制元件，其特征在于，所述轴(44)的所有的位于密封罩(42)中的、邻接密封罩(42)的部分都是无棱边的。

3.如权利要求2所述的控制元件，其特征在于，所述轴(44)至少在其嵌入到密封环(36)中且邻接密封环的区域内具有倒圆的棱边或者具有圆的外部几何形状。

4.如上述权利要求中任一项所述的控制元件，其特征在于，所述芯(40)的所有的位于密封罩(42)中的、邻接密封罩(42)的部分都是无棱边的，具有倒圆的棱边或者圆的外部轮廓。

5.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述芯(40)具有从轴(44)开始、限定所述两个杠杆臂(32，34)的凸起(46)。

6.如权利要求5所述的控制元件，其特征在于，所述凸起(46)在所有侧面嵌入到密封罩(42)中。

7.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，在所述轴(44)上在流体室(14)以外成形有至少一个操纵臂(38)。

8.如权利要求7所述的控制元件，其特征在于，所述至少一个操纵臂(38)具有弯曲的稳定筋(60)。

9.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述芯(40)是冲压部件、薄板弯曲件或注塑件。

10.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述芯(40)的边缘机械地、化学地和/或电化学地倒圆。

11.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述轴(44)在穿过密封环(36)的通过部的区域中多层地构造，为此在承载的内芯上设置外部倒圆的、塑料制成的外罩(48)。

12.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述密封罩(42)通过包封或硫化设置在芯(40)上。

13.如权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述密封环(36)具有自增强的密封形状，具有在其接触面的区域中在外壳部件(10，12)上突出的凸部(62)。

14.如权利要求9所述的控制元件，其特征在于，所述冲压部件是薄板冲压件。