CN104508342B - 流体阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于影响流体流动的流体阀，包括阀壳体(4)，在该阀壳体中容纳致动器(5)，该致动器可以在第一和第二功能位置之间运动，包括流体通道(7)，该流体通道局部地穿过阀壳体(4)并且在阀壳体(4)中在阀座(8)处通向外部，包括密封机构(9)，该密封机构与致动器(5)运动耦合并且该密封机构依据致动器(5)的功能位置被设计用于暂时密封阀座(8)。按照本发明规定，为致动器(5)配设可塑性变形的调整机构(11；31；41；51；61)，该调整机构被设计用于作用于致动器(5)，以便实现在致动器(5)的功能位置的至少一个功能位置上调整密封机构(9)的位置，其中，该调整机构设计成用于致动器(5)的或用于为了运动耦联被布置在致动器(5)和密封机构(9)之间的耦联件的、位置可改变的支座。
Description
本发明涉及一种用于影响流体流动的流体阀，包括阀壳体，在该阀壳体中容纳致动器，该致动器可以在第一和第二功能位置之间运动，包括流体通道，该流体通道局部地穿过阀壳体并且在阀壳体中在阀座处通向外部，包括密封机构，该密封机构与致动器运动耦合并且该密封机构依据致动器的功能位置被设计用于暂时密封阀座。
由DE10044212B4已知一种用于对位置敏感的部件尤其是电子装置、光电装置或机电一体化装置的微型部件，进行位置调节的方法，在该方法中，该部件与一个机械地预张紧的致动器元件耦联并且接着在确定的区域中去除致动器元件的材料，其中，通过材料去除和与此相关联的在致动器元件处的应力状态的改变，实现致动器元件的确定的形状改变和由此该部件的针对其调节的位置改变。
DE20315196U1公开一种可激光调节的、用于部件，尤其是用于激光装置中的光学部件的的支架，包括调节元件，该调节元件在一个调节平面中容纳光学部件或承载该光学部件的元件，其中，该调节元件由多个双桥致动器形成，该双桥致动器在合适的激光照射下使调节平面的位置改变，其中，该调节元件被成形成一管件并且该管件的端面形状调节平面。
由DE10311239B3已知一种用于制造阀门的方法，其中，该阀门具有至少一个被阀座围住的阀口以及一个长形的、通过旋转可选择地被定位在一个以封闭部段放置在至少一个阀座上的关闭位置或至少一个从该阀座上抬起的打开位置上的阀元件，和其中，该阀元件在它完成在所属的阀壳体中的装配之后局部地短时间地被加热直到表面塑化，用以使它在其旋转方向上具有持久的弯曲，该弯曲对在封闭部段和配设于该封闭部段的阀座之间的相对位置产生作用。
因此，从现有技术中已知一些技术和方法，借此可以实现对部件的位置的调整，其中，总是规定，对在其上容纳部件的或者形成部件的支承机构，例如致动器元件或阀元件采取直接的影响。
本发明的目的在于提供一种流体阀，其中可以与致动器的设计构造无关地实现在致动器的其中至少一个功能位置上调整密封机构的至少一个位置。
对于开头所述类型的流体阀,该目的通过下述技术方案来实现：
一种用于影响流体流动的流体阀，包括阀壳体，在该阀壳体中容纳致动器，该致动器可以在第一和第二功能位置之间运动，包括流体通道，该流体通道局部地穿过阀壳体并且在阀壳体中在阀座处通向外部，包括密封机构，该密封机构与致动器材料配合地连接并且该密封机构依据致动器的功能位置被设计用于暂时密封阀座，其中，为致动器配设可塑性变形的调整机构，该调整机构被设计用于作用于致动器，以便实现在致动器的功能位置的至少一个功能位置上调整密封机构的位置，其中，该调整机构设计成用于致动器的位置可改变的支座，并且其中，该调整机构被设计用于借助于能量束，尤其是激光束改变支座在致动器处的支撑地点。
在此规定，为致动器配设可塑性变形的调整机构，它设计成用于对致动器进行作用，用以实现在致动器的功能位置的至少一个位置上对密封机构的位置的调整，其中，调整机构设计成位置可改变的、用于致动器的支座或用于为了运动耦联布置在致动器和密封机构之间的耦联件的支座。
调整机构由此用于调整致动器的运动和/或可运动性，用以实现在致动器的功能位置中的至少一个功能位置对密封机构的位置的调节。通过对可塑性变形的调整机构施加影响例如可以改变致动器的预紧力。补偿地或备选地，借助于调整机构可以改变影响致动器的运动的致动器的支承（体），用以例如影响致动器的运动行程（运动路径）和/或调整致动器在至少一个功能位置上的位置状态。在此，可以这样地设计调整机构，即它与致动器的功能位置无关地与致动器永久地接触，即设计成对致动器持久地作用。备选地，可以规定，调整机构依据致动器的功能位置暂时不与致动器接触。例如可以规定，致动器只有在从而一个功能位置运动到另一个功能位置时才与调整机构接触，由此可以影响在致动器的力争达到的功能位置上对致动器的运动特性和/或密封机构的位置的施加的影响。
本发明的有利的扩展方案是下述技术方案的主题内容：
在所述流体阀中，该致动器设计成可以电方式控制的弯曲件，用于在一运动平面中的弯曲运动；
在所述流体阀中，以电方式控制的弯曲件设计成压电式弯曲件；
在所述流体阀中，在调整机构处构造有一个形状改变区域，该形状改变区域被设计成在用能量束照射时用于改变支座在致动器处的支撑地点；
在所述流体阀中，在调整机构处构造有多个形状改变区域，该形状改变区域被设计成在用能量束照射时，用于在至少两个不同的空间方向上改变支座的支撑地点；
在所述流体阀中，一个形状改变区域设计成弯曲区域并且该形状改变区域的一个弯曲平面与致动器的运动平面形成一角度；
在所述流体阀中，一个形状改变区域设计成弯曲区域并且一个该形状改变区域的弯曲平面与致动器的运动平面平行地取向；
在所述流体阀中，该形状改变区域的弯曲平面相互间具有一角度；
在所述流体阀中，调整机构被支撑在阀壳体处；
在所述流体阀中，调整机构布置在致动器和一阀壳体部段之间。
符合目的的是，调整机构被设计成用于改变支座在致动器处或在耦联件处的支撑地点，用以借助于能量束，尤其是激光束，进行塑性的形状改变。由此可以将自动的调整过程应用于流体阀。例如规定，流体阀在完成组装的状态下被接纳到一个检测设备中，在其中可以进行功能测试和/或确定致动器的和由此耦联的密封机构的不同的功能位置。在出现与预先给定的功能方式有偏差的情况下，可以借助于能量束对流体阀进行调整。这种调整如此进行，即能量束，尤其是穿过阀壳体，被定向到调整机构上并且在那里通过局部加热，尤其是通过局部熔化调整机构，导致调整机构的形状改变。在此情况下这样地设计成构造调整机构，即作为力争达到的形状改变的结果，在致动器运动期间调整机构的至少暂时用作致动器的支座的区域实现位置改变。只要致动器应该与阀机构(阀元件)经由耦联件以运动学方式耦联，那么也可以规定，调整机构作用于耦联件，用以实现在致动器的至少一个功能位置上密封机构的位置的希望的适配。
有利的是，致动器设计成用于在运动平面中的弯曲运动的、可电控制的弯曲件，尤其是压电式弯曲件。这种弯曲件能够实施非常快速的运动，因为它具有很小的质量并且可以施加就该质量而言高的调节力。由此可以实现用于流体阀的非常快的切换时间，如其在流体自动化技术的各种不同的领域中被越来越强烈地要求的那样。此外可以在使用可电控制的弯曲件下实现用于流体阀的非常紧凑的结构方式。在弯曲件作为压电式弯曲件的应该设计方案中可以规定，将压电覆层施加在弹簧弹性的衬底上并且这样地粘附在该衬底上，即在将电压施加到该压电覆层上时在该压电覆层中产生机械应力，它例如导致衬底的弯曲。弯曲件的弯曲运动通常在一惟一的运动平面中发生，在该运动平面中用于弯曲件的弯曲半径依据向弯曲件上引入的电压是变化的。
在本发明的应该扩展方案中规定，在调整机构处构造一形状改变区域，它设计成在用能量束照射时用于改变支座在致动器处的支撑地点。该形状改变区域是在调整机构处的点状的或者线状的或者平面的表面区域，在用能量束对其照射时可以实现由调整机构形成的在致动器处的支座的支撑地点的显著的改变。调整机构例如具有一形状改变区域，在用能量束对其照射时可以使调整机构的用作支座的区域接近致动器。
在本发明的另一个设计方案中规定，在调整机构处构造多个形状改变区域，它们设计成在用能量束照射时，尤其是在用来自至少基本上统一的（一致的）空间方向上的能量束照射时，用于在至少两个不同的空间方向上改变支座的支撑地点。由此例如可以在调整过程期间先通过照射调整机构的第一形状改变区域先实现对密封机构的位置和/或对致动器的预张紧和/或对用于致动器的支座的位置的粗调整。在此尤其可以规定，该粗调整超出力争达到的目标和接下来在细调整的范围内，该细调整通过对至少另一个形状改变区域施加影响来进行，以一很小的量逆着先前进行的粗调整的方向改变对密封机构的位置和/或减小致动器的已经建立起来的预紧力和/或恢复用于致动器的支座的位置，以实现对致动器的尽可能精确的调整。在此有利的是，通过沿着相互相反的方向上照射调整机构的不同的形状改变区域发生支座的位置的改变。
最好将一形状改变区域设计成弯曲区域并且该形状改变区域的弯曲平面与致动器的运动平面之间，尤其是与弯曲件的运动平面之间，夹成一角度，尤其是该弯曲平面与运动平面垂直地（横交地）取向。例如当该形状改变区域先是平的并且通过能量束的作用而具有弯曲的形状时，此时呈现该形状改变区域作为弯曲区域的设计。当该形状改变区域先被弯曲并且通过能量束的作用至少大致变平时，此时也得到一弯曲区域。当通过能量束的作用实现对已经存在的弯曲的加强时呈现出（产生）典型的弯曲区域。形状改变区域的希望的弯曲通过调整机构的被照射的表面的局部熔化来实现。在此，在调整机构的材料中产生表面应力，它导致弯曲改变。弯曲平面是在能量束的作用下在其中出现弯曲区域的弯曲半径的改变最强烈的那个平面。在弯曲平面中因此在能量束的作用期间发生调整机构的最强烈的横截面改变，其中，在此处不追求材料厚度的改变，而是在调整机构中的内部应力的建立，以产生形状改变。该弯曲平面相对于弯曲件的运动平面具有一角度，其中，该角度最好为90度。弯曲平面和运动平面最好这样地相交，即两个平面的交割线也与调整机构相交。
优选地，形状改变区域设计成弯曲区域并且形状改变区域的弯曲平面与致动器的运动平面平行地定向。由此容易实现用于流体阀的紧凑的结构方式。
符合目的的是，形状改变区域的弯曲平面相互间具有一个角度，尤其是相互垂直地（横交地）定向。由此可以实现在紧凑的结构形式和用于调整机构的广泛的可调整性之间有利的折中。
在本发明的另一个设计方案中，调整机构支撑在阀壳体上，尤其是布置在致动器和阀壳体部段之间。由此保证在阀壳体，致动器和调整机构之间的有利的力流（力线）。优选地，致动器在离开调整机构的地方安装在另一个地点处或者安装在阀壳体中。
本发明的有利的实施方式在附图中示出。在此所示:
图1是具有调整机构的第一实施方式的流体阀，
图2是在三个主视图中示出的按照图1的调整机构，
图3是在三个主视图中示出的调整机构的第二实施方式，
图4是在三个主视图中示出的调整机构的第三实施方式，
图5是在三个主视图中示出的调整机构的第四实施方式，和
图6是在三个主视图中示出的调整机构的第五实施方式。
在图1中示出流体阀1，其用于影响从没有详细示出的、可连接到入口接头2上的流体源到没有示出的、可连接到出口接头3上的流体用户（负载）的流体流动（流量）。
流体阀1为此包括阀壳体4，在其中容纳致动器5，它示范性地设计成压电式弯曲变换器并且因此通过施加电压可以在图1示出的第一功能位置和没有示出的第二功能位置之间运动。阀壳体4依据流体阀1的使用目的可以被密封地构造，因此被阀壳体4围住的、在其中布置致动器5的阀室6对于流体而言仅仅经由入口接头2和出口接头3是可以接近的。备选地，可以规定，阀壳体4不是密封地构造的，而是可以插入一个支承壳体中，该支承壳体设计成用于提供所需要的密封作用。按照图1的流体阀1包括未被密封的阀壳体4。
在本实施例中，在阀壳体4中，出口接头3设计成流体通道7的部段，该部段局部地穿过阀壳体4并且在阀壳体4中在阀座8处延伸出去。阀座8示范性地设计成平的圆环形面并且可以借助于与致动器5运动耦合的密封机构9，暂时地封闭，由此沿着流体通道7的流体流通过流体阀1被中断。密封机构9可以通过与致动器5的耦联依据各通过致动器5占据的功能位置被密封地安放在或压紧在阀座8上或被暂时地从阀座8抬起，用以实现通过流体通道7的流体流。
设计成压电式弯曲转换器的致动器5被设计成用于在运动平面10中运动，该运动平面在实施例中与图1的视图平面一致。通过一端侧位置固定地安装在阀壳体4处的致动器5的弯曲，该弯曲最好按照图1的视图逆时针方向在运动平面中进行，使最好以材料配合的方式被固定在致动器5处的密封机构9被从阀座上抬起，用以释放流体通道7。
示范性地，致动器5被这样地设计，即它在提供电能情况下被从图1示出的第一功能位置移动到没有示出的第二功能位置。在切断电能的情况下应该保证，致动器5又使密封机构9可靠地密封地贴合在阀座8上。为此举例而言设置了调整机构11，它以预紧机构的方式协助致动器5从第二功能位置到第一功能位置的复位运动，该预紧机构在致动器5上提供预紧力用以达到第一功能位置。
在图1中剖视地示出的和在图2中在主视图中示出的调整机构11最好由金属材料制造和示范性地在一横截面平面中具有U形横截面，布置在中央的舌形件12从该U形横截面突出。舌形件12本身示范性地具有四分之一圆式地构造的末端区域15，该末端区域的端面16顶靠在示范性地实施成长形延伸的梁的致动器5的底面上。如从图2中可以看见的那样，舌形件12被从本身是U形的调整机构11切割出来的。在此，调整机构11的两个U形腿17在相反的方向上被向末端区域15弯曲地构造。此外，U形腿17的弯曲平面22与末端区域15的弯曲平面23正交地，即垂直地取向。在图1中，末端区域15的弯曲平面23与致动器5的运动平面10是一致地（相同地）取向，而U形腿17的弯曲平面22与其是垂直地取向的。
为了实现调整机构11的调整，在阀壳体4中设置窗口式的空隙18，通过该空隙，示意表示的能量束19，其示范性地可以是激光束或电子束，可以从外部射到调整机构11上，用以通过对形状改变区域的局部的熔化来影响其弯曲。
在阀壳体的一个示出的实施方式中，阀壳体完全地或者至少局部地由一种对于能量束至少基本上是透明的材料制造，由此对调整机构的弯曲的调整也可以穿过阀壳体的壁区域来进行。这尤其是在阀壳体被密封地实施的时候是有利的，因为在这种情况下在制造阀壳体处的全部的密封的连接部之后也能够调整致动器和由此调整被运动耦合的密封机构。
可塑性变形的调整机构11最好由金属的材料制造并且示范性地具有多个形状改变区域20，21。第一形状改变区域20由两个U形腿17形成，能量束19在这个区域中的作用导致相应的U形腿17的弯曲的加强，由此调整机构11更强烈地接近致动器5并且由此舌形件12的末端区域15以更大的压紧力顶靠在致动器5上。
在能量束19作用于舌形件12上的情况下，导致舌形件12的与致动器5背离指向的弯曲的加强并且由此导致从舌形件12的末端区域15作用于致动器上的力的减小。因此可以通过对一个或多个形状改变区域20，21相应地加载能量束而调整出希望的预紧力，该预紧力从调整机构11作用于致动器5上。
在一个没有示出的实施方式中，舌形件的末端区域在致动器的中立位置上不顶靠在致动器上，而是一旦致动器在从第一功能位置到第二功能位置的过渡期间与舌形件的末端区域进入接触时形成用于致动器的支座。在这种情况下，在调整机构和致动器之间发生第一次接触所处于的位置可以借助于作用在形状改变区域上的能量束来调整。
在图3示出的调整机构31的实施方式，该调整机构设计成由圆柱套筒的局部体，仅仅具有一个形状改变区域32，因此通过能量束的作用仅仅可以执行在惟一的弯曲平面33中的弯曲改变。调整机构31最好如此地相对于致动器布置，即它以其凸的表面与致动器相对置并且依据被调整的拱形（度）情况线形地贴靠在致动器上。在此情况下，调整机构31的弯曲平面33最好可以与运动平面10平行地或者垂直地（横交地）取向。
在图4示出的调整机构41中与调整机构11一致地设置两个形状改变区域42，43，其中，两个形状改变区域42在用能量束加载时导致舌形件44的末端区域45靠近没有示出的致动器或导致由调整机构41施加到致动器上的预紧力的增大。与此对应地，对形状改变区域43的加载导致舌形件44的弯曲，由此末端区域45离开致动器或者调整机构41在致动器上的预紧力减小。与调整机构11不同，在调整机构41中不仅对形状改变区域42的加载而且对形状改变区域43的加载都导致在公共的弯曲平面46中的弯曲改变。
按照图5的调整机构51具有一种双U形状，其具有相反设置的U形腿。在此，第一U形腿52被设置用于顶靠在阀壳体上和第二U形腿53设计成分别在末端区域54中逐渐收缩（锥形地变化），用以一旦末端区域54顶靠到致动器的底面上时使致动器能够在末端区域54上有利地滚动。形状改变区域55，56实现了有针对性的、必要时也非对称的调整两个接触点的位置，通过该能够接触点末端区域54可以接触致动器。由此在必要时也可以至少部分地补偿在致动器中的不希望的扭应力，以保证密封机构平面式地支撑在阀座上并且由此密封地支撑在阀座上。
调整机构61具有两个U形腿62，它们确定第一形状改变区域63。此外，在调整机构61处构造逐渐收缩的（逐渐尖细的）末端区域64，它确定第二形状改变区域65。与调整机构41一致地，两个形状改变区域63，65布置在相同的弯曲平面66中，其中，调整机构61相对于致动器的定向最好这样地进行，即弯曲平面66垂直于（横向于）运动平面延伸。
Claims (12)
1.一种用于影响流体流动的流体阀，包括阀壳体(4)，在该阀壳体中容纳致动器(5)，该致动器可以在第一和第二功能位置之间运动，包括流体通道(7)，该流体通道局部地穿过阀壳体(4)并且在阀壳体(4)中在阀座(8)处通向外部，包括密封机构(9)，该密封机构与致动器(5)材料配合地连接并且该密封机构依据致动器(5)的功能位置被设计用于暂时密封阀座(8)，其中，为致动器(5)配设可塑性变形的调整机构(11；31；41；51；61)，该调整机构被设计用于作用于致动器(5)，以便实现在致动器(5)的功能位置的至少一个功能位置上调整密封机构(9)的位置，其中，该调整机构设计成用于致动器(5)的位置可改变的支座，并且其中，该调整机构(11；31；41；51；61)被设计用于借助于能量束(19)改变支座在致动器(5)处的支撑地点。
2.一种用于影响流体流动的流体阀，包括阀壳体(4)，在该阀壳体中容纳致动器(5)，该致动器可以在第一和第二功能位置之间运动，包括流体通道(7)，该流体通道局部地穿过阀壳体(4)并且在阀壳体(4)中在阀座(8)处通向外部，包括密封机构(9)，该密封机构与致动器(5)材料配合地连接并且该密封机构依据致动器(5)的功能位置被设计用于暂时密封阀座(8)，其中，为致动器(5)配设可塑性变形的调整机构(11；31；41；51；61)，该调整机构被设计用于作用于致动器(5)，以便实现在致动器(5)的功能位置的至少一个功能位置上调整密封机构(9)的位置，其中，该调整机构设计成用于为了运动耦联被布置在致动器(5)和密封机构(9)之间的耦联件的、位置可改变的支座，其特征在于，该调整机构(11；31；41；51；61)被设计用于借助于能量束(19)改变在耦联件处的支撑地点。
3.根据权利要求1或2所述的流体阀，其特征在于，该致动器(5)设计成可以电方式控制的弯曲件，用于在一运动平面(10)中的弯曲运动。
4.根据权利要求3所述的流体阀，其特征在于，以电方式控制的弯曲件设计成压电式弯曲件。
5.根据权利要求1或2所述的流体阀，其特征在于，在调整机构(11；31；41；51；61)处构造有一个形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)，该形状改变区域被设计成在用能量束(19)照射时用于改变支座在致动器(5)处的支撑地点。
6.根据权利要求1或2所述的流体阀，其特征在于，在调整机构(11；31；41；51；61)处构造有多个形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)，该形状改变区域被设计成在用能量束(19)照射时，用于在至少两个不同的空间方向上改变支座的支撑地点。
7.根据权利要求5所述的流体阀，其特征在于，一个形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)设计成弯曲区域并且该形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)的一个弯曲平面(22；33；46；66)与致动器(5)的运动平面(10)形成一角度。
8.根据权利要求5所述的流体阀，其特征在于，一个形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)设计成弯曲区域并且一个该形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)的弯曲平面(22；33；46；66)与致动器(5)的运动平面(10)平行地取向。
9.根据权利要求6所述的流体阀，其特征在于，该形状改变区域(20，21；32；42，43；55，56；63，65)的弯曲平面相互间具有一角度。
10.根据权利要求1所述的流体阀，其特征在于，调整机构(11；31；41；51；61)被支撑在阀壳体(4)处。
11.根据权利要求1所述的流体阀，其特征在于，调整机构(11；31；41；51；61)布置在致动器(4)和一阀壳体部段之间。
12.根据权利要求1或2所述的流体阀，其特征在于，该能量束(19)是激光束。
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