CN103688091B - 阀模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于影响可用流体来使之运转的负载的流体供给部的阀模块，带有：阀壳体(4)，其确定阀腔(17)，其中，该阀腔带有至输入接口(18)和输出接口(19)的流体相连的连接部；以及可运动地容纳在阀腔(17)中的阀元件(5)，其可沿着运动轴线(21)在封锁状态和释放状态之间调整，以影响在输入接口(18)和输出接口(19)之间的自由的流截面；以及弹簧装置(20)，其构造成用于提供作用到阀元件(5)上的可预定的预紧力，以确定阀元件(5)在阀腔(17)中的优选位置，其特征在于，弹簧装置(20)利用背对阀元件的端部区域支撑在支撑器件处，该支撑器件可在调整区域中固定在相对于阀壳体(4)可自由选择的调准位置中。

Description

阀模块
技术领域
本发明涉及一种用于影响可用流体来使之运转的负载的流体供给部的阀模块，带有：阀壳体，其确定阀腔，其中，该阀腔带有至输入接口和输出接口的流体相连的连接部；以及可运动地容纳在阀腔中的阀元件，其可沿着运动轴线在封锁状态和释放状态之间调整，以影响在输入接口和输出接口之间的自由的流截面；以及弹簧装置，其构造成用于提供作用到阀元件上的可预定的预紧力，以确定阀元件在阀腔中的优选位置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阀装置，其在成本有利的制造方式的情况下具有可受限允许的切换性能。
对于开头提及的类型的阀装置，该目的利用权利要求1的特征来实现。
根据本发明设置成：弹簧装置利用背对阀元件的端部区域支撑在支撑器件处，该支撑器件可在调整区域中固定在相对于阀壳体可自由选择的调准位置中。通过调整用于支撑元件的调准位置确定弹簧装置的预紧力或内部应力，其自身对阀元件的切换性能有直接影响。可选地，阀元件可通过机电的或流体的执行器(例如借助于励磁线圈或借助于流体式的操控系统，尤其借助于构造为用于流体的柱体的调整器件)使之运动。运动至少主要取决于由执行器提供的调整力、弹簧装置的与该调整力相反的弹簧力以及与在阀元件沿着运动轴线运动时的摩擦力。通过支撑器件的自由的可调整性可至少很大程度地平衡公差(例如，其在制造阀元件的单个的构件(尤其阀壳体)、弹簧装置时出现)，以实现阀元件取决于调整力的可预定的切换性能。
在从属权利要求中给出了本发明的其它有利的改进方案。
如果支撑器件构造成用于在端侧密封阀腔，这是适宜的。由此使支撑器件得到有利的双重功能，因为支撑器件除了支撑弹簧装置之外还在端侧限制阀腔。由此有利于阀装置的简单且成本有利的结构方式。
优选地，为了确定调准位置，支撑器件可与阀壳体和/或阀嵌件材料配合地相连接。利用在支撑器件和阀壳体和/或阀嵌件之间的材料配合的连接实现将支撑器件可靠地固定在调准位置中。此外，可省去在加工技术方面昂贵的加工过程，例如经常使用的切削螺纹，以便实现在两个构件之间的可调整的相对位置。为了建立材料配合的连接，尤其可使用粘接方法和/或钎焊方法和/或焊接方法，优选激光焊接。
在本发明的一改进方案中设置成：支撑器件在阀壳体或可安装在阀壳体中的阀嵌件的凹部中可移动运动地来布置，直至固定在调准位置中。由此确保支撑器件相对于阀壳体或阀嵌件的所期望的自由的可调整性。优选地，支撑器件和在阀壳体或阀嵌件中的凹部如此彼此协调，即，
在本发明的另一设计方案中，弹簧装置的中轴线平行于阀元件的运动轴线取向。由此实现有利地利用可储存在弹簧装置中的弹性能量以预定阀元件的优选位置。这尤其当弹簧装置构造为螺旋弹簧时，那时为这种情况。
如果阀元件可移动运动地容纳在支撑器件的凹部中，这是有利的。优选地，阀元件和在支撑器件中的凹部如此彼此相匹配，即，在横向于运动轴线的方向上不存在或者仅存在很小的运动间隙，从而阀元件有利地由支撑器件来支撑和引导。这尤其在由弹簧装置施加到阀元件上的预紧力方面以及在针对阀元件为了实现尽可能短的切换时间的所期望的很高的运动动力学方面是有利的。特别优选地，用于阀元件的支撑器件形成滑动引导部。
在这种情况下，如果阀元件与支撑器件一起限制用于弹簧装置的尤其密封地构造的容纳腔，这可为适宜的。由此使得能够实现弹簧装置的紧凑的布置方案。在压力密封地实施容纳腔时，该容纳腔可由于可包围在其中的流体体积(尤其空气体积)附加地用作流体弹簧，其由此同样为弹簧装置的一部分。这可被充分利用，在其中，将可优选设置的螺旋弹簧的尺寸确定得更小。
根据另一方面，本发明的目的利用根据权利要求8的方法实现。在此设置有以下步骤：将阀元件插入到压力腔中；将支撑器件和支撑在该支撑器件处的弹簧装置推入到阀壳体中；调整支撑器件相对于阀壳体的相对位置，直至在作用到阀元件上的可预定的测试压力和/或可预定的测试力的情况下可预定的流体体积流可流过压力腔，和/或设定阀元件相对于阀壳体和/或阀嵌件的可预定的位置；将支撑器件固定在阀壳体和/或阀嵌件处。在该操作方法中有利的是至少对于阀装置的切换性能重要的构件(即阀元件、弹簧装置和根据结构方式阀壳体或在之后的时刻可装配到阀壳体中的阀嵌件(在阀嵌件中构造有阀座))与支撑器件一起预装配成组件。在随后的步骤中，进行组件的功能测试，在其中，测试和调整阀元件取决于外力的作用的切换性能。为此，利用机械的或流体的压力加载阀元件并且在压力腔中获得在阀元件和阀座之间的自由的流截面的打开或关闭。然后，可根据获得的切换性能在随后的步骤中：或者在未符合规定的切换性能的情况下通过提高或降低由弹簧装置施加到阀元件上的预紧力调准切换性能，或者在正确的切换性能的情况下将支撑器件固定在阀嵌件和/或阀壳处。预紧力的调准通过使支撑器件沿着运动轴线滑动来进行，以实现提高或降低压缩和由此储存在弹簧装置中的预紧力。在这种情况下，紧接着进行重新测试阀装置的切换性能，直至可出现可预定的正确的切换性能。优选地，材料配合地(尤其通过激光焊接)将支撑器件固定在阀嵌件处和/或阀壳体处。
附图说明
在附图中示出了本发明的有利的实施形式。其中，
图1显示了阀模块的截面图示，以及
图2显示了根据图1的阀模块的组件。
具体实施方式
根据图1的阀模块1的截面图示显示了示例性地两件式地构造的阀体2，其可移动运动地容纳在阀壳体4的阀凹部3中。阀体2包括阀元件5和调整元件6，其固定地相互连接。为此，在调整元件6处构造有螺纹区段7，且在阀元件5中构造有对应的螺纹盲孔8。阀体2可移动运动地在阀嵌件9中来引导，阀嵌件9自身固定在阀凹部3中并且包括环形的阀座10。因为阀体2用于影响通过由阀座10形成边缘的流动通道11的自由的流截面，所以在阀元件5和调整元件6之间布置有环形地环绕的密封盘12，其构造成在根据图1的静止位置中用于密封地且由此以封锁流动通道11的方式贴靠在阀座10处。
不仅阀元件5而且调整元件6示例性地相对于阀嵌件9相应利用唇式密封环15、16来密封并且因此与阀嵌件9和阀壳体4一起限制压力腔17。压力腔17通过第一凹部18与未进一步示出的第一供给通道处在流体相连的连接中。此外，压力腔17通过第二凹部19与同样未进一步示出的输出通道处在流体相连的连接中。通过在阀元件5和阀座10之间的相互作用可可选地沿着流动通道11释放或封锁在第一凹部83和第二凹部19之间的流体相连的连接部。
为阀元件5在背对调整元件6的端部区域处关联有压力弹簧20，其在阀模块1的所示出的静止位置中预定流动通道11的封锁。为了释放流动通道11，需要使阀元件5和与其相联结的调整元件6沿着阀模块1的中轴线21平移地相对运动。在此必须克服压力弹簧20的回位力。为此，调整元件6容纳在由阀嵌件9和封闭板22确定的预控制腔23中。在封闭板21中构造有工作通道24，可通过该工作通道相应实现将流体输送到预控制腔23中或使之从预控制腔23中导出。为了有利地在压力腔17和预控制腔23之间进行密封，在阀嵌件9和封闭板22之间插入密封膜片25。由此在为预控制腔23加载压力时引起调整元件6和与其相联结的阀元件5的偏移，由此使密封盘12从阀座10抬起并且释放通过压力腔17的流动通道11。为此所需的受压力加载的流体例如由未示出的预控制阀提供到阀模块1的工作接头24处。
示例性地，封闭板22构造成相对于中轴线21至少基本上旋转对称并且包括联接接头27，其由工作通道28贯穿。工作通道28构造成用于在预控制腔23和工作接头24之间进行流体相连的连接并且示例性地构造为带有柱状截面的直孔。在联接接头27处安装有环绕地构造的支撑环29，其与封闭板22一起确定环形槽，线圈组件30容纳在该环形槽中。在此，联接接头27形成线圈组件30(其自身为传感器装置26的一部分)的线圈绕组31的盘芯。
线圈绕组31通过将绝缘线缠绕到联接接头27上形成。线圈组件30的示意性示出的线材端部32、33与交流电源34和与交流电源34串联的电流测量装置35相连接，电流测量装置同样为传感器装置26的一部分。
线圈组件30相对于联接接头27的同心的布置方案使得能够实现在线圈组件30和阀元件5以及调整元件6之间的很小的轴向间距。此外，联接接头27用作盘芯并且稳定了线圈组件30。此外将线圈组件30的总归待设置的自由的内径用作用于工作通道28的通过部，由此实现用于带有集成的线圈组件30的阀模块1的特别紧凑的结构形式。
用于分开在预控制腔23中提供的工作流体与流经压力腔17的过程流体的密封膜片25卡紧在阀嵌件9的端侧的端部区域和封闭板22的相对而置地布置的端面之间。为了密封膜片25相对于阀嵌件9的相关联的端面和封闭板22的有利的密封效果，在密封膜片25处设置有环绕的隆起部37，其在将封闭板22装配到阀壳体4处之后在环形的区域中保证用于密封膜片25的很高的表面压力和因此有利的密封效果。隆起部37的表面压力通过封闭板22来提供，其自身由在端侧尤其材料配合地安装在阀嵌件9处的覆盖板38来保持。覆盖板38利用面向封闭板22的内面压缩密封环39，密封环39自身贴靠在封闭板22的面向覆盖板38的表面处。覆盖板39被线圈组件30的线材端部32、33贯穿。因为线圈组件30未布置在受压力加载的区域中，所以可省去用于线材端部32、33的通过部的密封。
密封膜片25如此构造，即其在主要由阀元件5和阀嵌件9的几何结构预定的阀行程40中仅仅弹性变形。
利用第一端部区域贴靠在阀元件5处的压力弹簧20利用背对阀元件5的第二端部区域支撑在支撑器件45处。支撑器件45示例性地构造为相应局部柱状的套管。优选地，支撑器件45构造成相对于中轴线21旋转对称。在此，在背对阀元件5的端部区域处，套管状的支撑器件45设有覆盖板46，其内面47用作用于压力弹簧20的贴靠面。压力弹簧20容纳在支撑器件45的构造成阶梯状的凹部48中。在此，凹部48的相邻于覆盖板46的第一子区段49示例性地构造成柱状并且具有内径，该内径如此与压力弹簧20的外径相匹配使得压力弹簧20的线圈可自由运动，然而必要时可支撑在第一子区段49的内壁52处。凹部48的同样示例性地构造成柱状的第二子区段50邻接到第一子区段49处。第二子区段用作用于阀元件5的端部区域的容纳区段－尤其以滑动支承的形式。在此，阀元件5示例性地构造成用于可移动运动地密封地支承在第二子区段50中并且为此具有相应环绕地构造的两个接合接片53、54。接合接片53、54在沿着中轴线21的轴向方向上彼此间隔开地来布置并且因此限制环绕的槽55。在槽55中容纳有唇式密封环15，其构造成用于在阀元件5和支撑器件45之间进行径向密封。通过阀元件5的端部区域密封地容纳在支撑器件45中形成封闭的流体腔56，其在填充有可压缩的流体(尤其空气)时作为流体弹簧附加于压力弹簧20的作用作用到阀元件5上。此外，接合接片53、54与第二子区段50共同作用用作用于阀元件5的机械式的引导部。在第二子区段50处联接有第三子区段51，其构造成锥状区段的形式并且尤其在将支撑器件45装配到阀元件5的端部区域上时用作唇式密封环15的引入区域。
在装配阀模块1时，首先为调整元件6设有唇式密封环16并且将其沿着中轴线21推入到阀嵌件9中。紧接着将密封盘12推到调整元件6的螺纹区段7上。在另一装配步骤中将设有唇式密封环5的阀元件5利用其螺纹盲孔8拧到调整元件6的螺纹区段7上，其中，将密封盘12固定在阀元件5和调整元件6的彼此相对而置的环形的平面区域之间。紧接着为支撑器件45设有压力弹簧20并且将支撑器件如此推到阀元件5上，即接合接片53、54和容纳在其之间的唇式密封环15处在凹部48的第二子区域50中。
紧接着使现在完成的组件容纳到未进一步示出的测试装置中，在该测试装置中可将力引入到调整元件6上，该力与预紧力(例如其由压力弹簧沿着中轴线21施加到阀元件5上)相反。优选地，作为机械式的压力引入发生作用到调整元件6上的力引入，并且通过供给凹部18提供受压力加载的流体。在这种情况下可在测试装置的合适的设计方案中确定沿着流动通道11从供给凹部18朝输出凹部19的体积流，并且由此确定阀元件5的切换性能。在测试过程期间可示例性地通过提高作用到调整元件6上的压力实现优选持续的力增加。一旦作用到调整元件6上的力大于压力弹簧20的预紧力，则与阀元件5运动联结的密封盘12从阀座10抬起，并且流体可沿着流动通道11流动。一旦在还可称为打开时刻的该时刻点作用到调整元件6上的压力处在可预定的区间之内，则可将支撑器件45固定在阀嵌件9处。一旦作用到调整元件6上的压力处在可预定的区间之外，则使支撑器件45在太高的压力的情况下沿着中轴线21从阀元件5移开可预定的量，否则使支撑器件45沿着中轴线21以可预定的量靠近阀元件5。进行该过程，直至在切换时刻的压力处在预定的区间中，以便那时将支撑器件45固定在阀嵌件9处。
在紧接的装配步骤中，现在可为带有容纳在其中的构件的阀嵌件9设有密封环57、58、59、60，并且可将其推入到阀壳体4中。在此，阀嵌件9与容纳在其中的调整元件6和密封环58、59一起形成可通过凹部18进行压力加载的第一压力腔17。压力腔17在密封盘12从阀座10抬起时与输出凹部19流体地相联结，从而受压力加载的流体可从压力腔17中流到输出凹部19中。

Claims (6)

1.一种用于影响可用流体来使之运转的负载的流体供给部的阀模块，带有：阀壳体(4)，其确定阀腔(17)，其中，该阀腔带有至输入接口(18)和输出接口(19)的流体相连的连接部；以及可运动地容纳在所述阀腔(17)中的阀元件(5)，其可沿着运动轴线(21)在封锁状态和释放状态之间调整，以影响在所述输入接口(18)和所述输出接口(19)之间的自由的流截面；以及弹簧装置(20)，其构造成用于提供作用到所述阀元件(5)上的可预定的预紧力，以确定所述阀元件(5)在所述阀腔(17)中的优选位置，其中，所述弹簧装置(20)利用背对所述阀元件(5)的端部区域支撑在支撑器件(45)处，该支撑器件能够在调整区域中固定在相对于所述阀壳体(4)可自由选择的调准位置中，其特征在于，所述支撑器件(45)在所述阀壳体(4)的或可安装在所述阀壳体(4)中的阀嵌件(9)的凹部中可移动运动地来布置，直至材料配合地固定在调准位置中，从而可省去切削螺纹，其中，支撑器件(45)能够实施平移运动，并且，所述阀元件(5)可移动运动地容纳在所述支撑器件(45)的凹部(48,49)中，其中，支撑器件(45)构造成相对于运动轴线(21)旋转对称的。
2.根据权利要求1所述的阀模块，其特征在于，所述支撑器件(45)构造成用于在端侧密封所述阀腔(17)。
3.根据权利要求1或2所述的阀模块，其特征在于，为了调准位置的固定，所述支撑器件(45)能够与所述阀壳体(4)和/或阀嵌件(9)材料配合地相连接。
4.根据权利要求3所述的阀模块，其特征在于，所述弹簧装置(20)的中轴线平行于所述阀元件(5)的运动轴线(21)取向。
5.根据权利要求1所述的阀模块，其特征在于，所述阀元件(5)与所述支撑器件(45)一起限制用于所述弹簧装置(20)的容纳腔(48,49)。
6.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的阀模块(1)的方法，其特征在于以下步骤：将阀元件(5)插入到所述阀腔(17)中；将支撑器件(45)和支撑在该支撑器件处的弹簧装置(20)推入到阀壳体(4)中；调整所述支撑器件(45)相对于所述阀壳体(4)的相对位置，直至在作用到所述阀元件(5)上的可预定的测试力的情况下和/或在可预定的测试压力的情况下可预定的流体体积流能够流过所述阀腔(17)，和/或设定所述阀元件(5)相对于所述阀壳体(4)和/或所述阀嵌件(9)的可预定的位置；材料配合地将所述支撑器件固定在所述阀壳体(4)和/或所述阀嵌件(9)处。
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