CN103797288A - 双稳态流体阀 - Google Patents

Abstract

一种双稳态流体阀（10），其特征在于，两个阀室（52a、52b），两个阀室彼此邻近地配置并且通过分隔部（50）相对于彼此封闭，并且每一个阀室均具有位置彼此相对的入口（54a、54b）和出口（56a、56b）；S形的弹性条带元件（58），其贯穿两个阀室（52a、52b）并且以枢接的方式支撑于分隔部（50）的区域，并且该弹性条带元件可以呈现密封地关闭一个出口（56a）或另一出口（56b）的两个位置。此外，流体阀的特征在于致动元件（62），该致动元件被固定到条带元件（58），并且借助于致动元件，条带元件（58）能够在两个位置之间切换。根据本发明的流体阀（10）仅包括质量小而由此能够快速反应地工作的单个可移动的组件。

Description

双稳态流体阀

技术领域

本发明涉及一种双稳态流体阀。

背景技术

在大多数液压系统中，使用换向阀或截止阀来使流体的体积流换向或关闭流体的体积流。需要专用的致动部件、电源和控制电子元件来控制阀。如果需要高致动频率的快速切换阀，则不可避免地存在控制阀导致的高的电损耗。

发明内容

以此为起点，本发明基于如下目的：提供一种具有结构简单的设计且由于低移动质量（moving mass）而能够以快速反应方式工作的双稳态流体阀。

从独立方案的特征得出本发明。从属方案涉及有利的改进和实施方式。将从以下说明和对在图中示出的本发明的示例性实施方式的解释得出其它特征、可能的用途和优点。

借助于具有如下特征的双稳态流体阀根据方案1实现以上目的：

-两个阀室，所述两个阀室彼此邻近地配置并且通过分隔部相对于彼此封闭，并且每一个所述阀室均具有彼此相对定位的入口和出口；

-弹性条带元件，所述弹性条带元件能够由于沿纵向的预压力而以S形的方式变形并且延伸通过所述两个阀室，所述弹性条带元件枢接地安装于所述分隔部的区域并且在所述弹性条带元件的两端部处枢接地支撑在所述两个阀室的内部，并且所述弹性条带元件能够呈现密封地关闭一个出口或另一出口的两个位置；

-致动元件，所述致动元件被紧固到所述条带元件，并且借助于所述致动元件，所述条带元件能够在所述两个位置之间切换。

根据本发明的双稳态流体阀的特征在于，仅设置采用弹性条带元件的形式的质量非常小的单个移动组件，其因此能够以快速反应的方式工作。所述双稳态流体阀特别地适于一体化到活塞泵的顶部中。

在本发明的一有利改进中，在各情况下，所述条带元件以止回阀的形式关闭阀室的所述入口，在该位置，相关联的出口未被关闭。因而，该阀执行以下两种功能：切换阀的功能以及同时用于打开的管道的止回阀的功能。

根据本发明的一有利改进，所述致动元件在中央枢接点的附近被紧固到条带元件。这使得致动简单。致动元件越接近枢接点，所需的致动力越大，但是所需的致动行程越小，反之亦然。

在本发明的一有利改进中，所述条带元件采用金属条带的形式。采用这种方式，可以采用结构简单的方式形成不易磨耗的所述条带元件。

在本发明的一有利改进中，所述条带元件在相对于所述出口的密封区域的区域具有弹性密封涂层，以便确保可靠的密封。这也有利于条带元件的密封面（也就是入口和出口的边缘）与条带元件的弯曲形状适配，以便确保均匀的接触压力，由此确保均匀的密封作用。

在本发明的一有利改进中，所述分隔部由两条密封带组成。该配置以结构简单的方式实现了以下两者：两个室相对于彼此的可靠密封以及用于条带元件的特别简单的枢接点。

在本发明的一有利改进中，两个所述出口在所述流体阀的下游彼此连接。在这种设计的情况下，切换阀被实现为：在该切换阀中，两个入口中的一个连接到阀出口并且关闭另一个入口。

在本发明的一有利改进中，两个所述入口在所述流体阀的上游彼此连接。这种设计下，切换阀被实现为：在该切换阀中，阀入口选择性地连接到一个出口或另一出口并且关闭对应的另一出口。

在本发明的一有利改进中，所述条带元件在至少一端部处被支撑于用于调节预压力的调节螺杆。因而可以使得切换特性适于多种条件，特别地适于调节切换所需的力。

优选地，所述条带元件在两端部处被支撑于用于调节预压力的两个调节螺杆，以便在调节行程相对大的情况下条带元件不会产生不对称。

在本发明的一有利改进中，所述条带元件具有用于允许流体通过的多条通道，但是所述通道不在用于盖住所述出口的区域中。采用这种方式，在打开的阀室中流体仅受到程度非常小的阻碍。通道可以采用孔的形式。可选地，还可使得条带元件将具有相对窄的设计而仅在要盖住开口的区域具有加宽的形状。

在本发明的一有利改进中，所述流体阀被一体化到活塞泵的顶部，所述活塞泵特别地是压电泵。这节约了安装空间并且可以利用单独的换向阀进行分配。

附图说明

将从以下的说明中得到其它优点、特征和细节，在以下的说明中，适当时参照附图，详细地说明了至少一个示例性实施方式。相同的、相似的和/或功能相同的部件由相同的附图标记表示。

在附图中：

图1：是第一实施方式的流体阀的处于两个位置的示意图；

图2：是第二实施方式的流体阀的示意图。

具体实施方式

图1是第一实施方式的流体阀10a的处于两个位置的示意图。所述流体阀由借助于密封部50彼此分隔开的两个阀室52a、52b组成。两个阀室52a、52b分别具有一个入口54a、54b和一个出口56a、56b。两个入口54a、54b优选地以未示出的方式彼此连通。存在在两个阀室52a、52b的内部延伸的S形弹性条带元件58，该条带元件58可枢转地安装在密封部50的中央处并且在两端部53处被枢接地支撑在两个调整螺杆60a、60b上。因而，密封部50形成用于条带元件58的枢接点51。

条带元件58具有阀瓣的功能，该阀瓣位置可变，并且以限定的预压力分别压到出口56a、56b的阀座，由此关闭出口56a、56b。流体压力将条带元件58压到阀座，由此增大压力和密封效果。优选地，入口54a和54b处的情形一致。区别在于流体压力将条带元件58推离阀座，并且在具有足够压力的情况下流体可以流过所述阀座，而防止逆流。

条带元件58被设计成使得：在阀打开的情况下，流体流可以从入口侧不受阻碍地流过条带元件58而流向出口侧。为了这个目的，条带元件58在入口侧和出口侧设置有通道（未示出），但是该通道不设置在用于盖住入口54a、54b和出口56a、56b的区域中。因而，当条带元件58处于盖住入口54b的位置时，流体能够基本不受阻碍地从入口54a、54b流动到出口56a、56b，因为在这种情况下流体能够以止回阀的方式从阀座提升条带元件58并且流过所述条带元件。然而，在另一阀室52b中，条带元件58密封地位于出口56b上并且防止流体通过出口56b流出。在设置的四个开口54a、54b、56a、56b之中，在每个位置分别盖住一个入口54a、54b和一个出口56a、56b。因而，在条带元件58的交替位置的情况下，流体流可以倒转方向。因而条带元件58执行止回阀的功能并且与活塞泵16或其它脉冲流体源组合执行流动换向阀。因而，条带元件58执行了止回阀和流动换向阀的功能。

为了将条带元件58从图1中顶部示出的位置移动到图1中的底部示出的位置，借助于致动装置62致动条带元件58。借助于经由致动装置62从外部引入的力，可以将条带元件58“锁住（snapped over）”，由此根据期望从一位置向另一位置来回切换。这使得流体流的方向改变。在图中，致动装置62被图示成推杆，该推杆以与条带元件58的延伸方向大致垂直地平移的方式作用在条带元件58上。可选地，还可以使得致动装置62为作用在中心承载点上的转动元件的形式，例如作为与附图的平面垂直取向的转动轴。

在图1中，以箭头表示两个位置的可能的流体流。在图1的右侧，示出了用于阀功能的等效线路图，也就是说在图1的顶部示出的位置，左侧室52a用作关闭的阀而右侧室52b用作止回阀。在图1的底部示出的位置，情形相反。借助于调整螺杆60a、60b，可以改变预压力以便适配锁住动作或接触压力。因为可以在一个元件中执行流体流整流和流体流换向，所以所述设计对于活塞泵特别有利，特别是对于压电泵特别有利。

图2是与图1的流体阀大致对应的第二实施方式的流体阀10b的示意图。与图1的实施方式相比，本实施方式不使用密封部50而是使用固态枢接点64。另外，本实施方式还与图1中说明的实施方式对应并且采用与图1中说明的实施方式相同的方式操作。

在本发明的上下文中提及流体时，意味着任意基本不能压缩的流体，优选的是液压流体。

附图标记列表

10a、10b   流体阀

50         密封部

51         枢接点

52a、52b   阀室

54a、54b   入口

56a、56b   出口

58         条带元件

60a、b     调整螺杆

62         致动装置

64         固态枢接点

Claims (13)

1.一种双稳态流体阀（10），其特征在于，

-两个阀室（52a、52b），所述两个阀室（52a、52b）彼此邻近地配置并且通过分隔部（50）相对于彼此封闭，并且每一个所述阀室（52a、52b）均具有彼此相对定位的入口（54a、54b）和出口（56a、56b）；

-弹性条带元件（58），所述弹性条带元件（58）能够由于沿纵向的预压力而以S形的方式变形并且延伸通过所述两个阀室（52a、52b），所述弹性条带元件（58）枢接地安装于所述分隔部（50）的区域并且在所述弹性条带元件（58）的两端部处枢接地支撑在所述两个阀室（52a、52b）的内部，并且所述弹性条带元件（58）能够呈现密封地关闭一个出口（56a）或另一出口（56b）的两个位置；

-致动元件（62），所述致动元件（62）被紧固到所述条带元件（58），并且借助于所述致动元件（62），所述条带元件（58）能够在所述两个位置之间切换。

2.根据权利要求1所述的流体阀，其特征在于，在各情况下，所述条带元件（58）以止回阀的形式关闭阀室的所述入口（54a、54b），在该位置，相关联的出口（56a、56b）未被关闭。

3.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述致动元件（62）在中央枢接点（51）的附近被紧固到条带元件（58）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述条带元件（58）采用金属条带的形式。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述条带元件（58）在相对于所述出口（56a、56b）的密封区域的区域具有弹性密封涂层。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述分隔部（50）由两条密封带组成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，两个所述出口（56a、56b）在所述流体阀（10）的下游彼此连接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，两个所述入口（54a、54b）在所述流体阀（10）的上游彼此连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述条带元件（58）在至少一端部处被支撑于用于调节预压力的调节螺杆（60）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述条带元件（58）在两端部处被支撑于用于调节预压力的两个调节螺杆（60）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述条带元件（58）具有用于允许流体通过的多条通道，但是所述通道不在用于盖住所述出口（56a、56b）的区域中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述流体阀被连接成流动换向阀。

13.根据前述权利要求中任一项所述的流体阀，其特征在于，所述流体阀被一体化到活塞泵的顶部，所述活塞泵特别地是压电泵。