CN104704276B - 切换和/或比例阀 - Google Patents

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Abstract

一种切换和/或比例阀，其具有阀驱动装置(1)和由阀驱动装置(1)间接或直接操纵的阀体(2)以及至少一个阀座(3)，该阀座与阀体(2)一起对用于被引导穿过阀的流动介质的流动横截面进行限制，其中，流动横截面可以依赖于阀体(2)相对于阀座(3)的位置或状态发生改变；并且阀驱动装置(1)包括转动驱动装置，其具有可通过转动轴(9)扭转的促动器(8)，该促动器与阀体(2)联接，从而使阀体(2)相对于阀座(3)的位置或状态依赖于促动器(8)的转动位置发生改变，其中，偏心地支承在转动轴(9)或其他转动轴上的偏心元件(11)配属于促动器(8)，该偏心元件与促动器(8)扭转刚性地联接，或者与促动器(8)传动连接，并且弹簧操纵的复位机构(14)配属于偏心元件(11)，该复位机构具有借助弹簧(15)压向偏心元件(11)的推杆(13)，该复位机构使偏心元件(11)通过其转动轴(9)回转到初始位置中。

Description

切换和/或比例阀
技术领域
本发明涉及一种切换和/或比例阀。
背景技术
在液压系统中，切换和比例阀例如作为活塞滑阀而公知。在阀壳体中，阀滑块(活塞)相对于阀壳体中的控制棱边运动，从而在阀滑块的不同的切换位置中得到用于待控制的被引导穿过阀的流动介质的期望的流动横截面。而另一实施方式例如规定，阀实施为转动滑阀，并且因此通过转动滑块相对于在壳体中的控制棱边的不同的扭转位置限定出不同的切换位置。因为本发明可以应用在各种切换和/或比例阀中，所以不仅在阀作为转动滑阀的实施方式中的转动滑块，而且在阀作为活塞滑阀的实施方式中的活塞滑块都被称为阀体，并且与阀体一起确定流动横截面的控制棱边被称为阀座。此外，本发明不仅可以应用在活塞滑阀和转动滑阀中，而且还可以应用在带有至少一个阀体和阀座的其他阀中。
阀被分为预控制的阀和直接控制的阀。在预控制的阀中，以液压方式运动阀体，其中，为了产生液压预控制力又使用了液压阀，这些液压阀于是通常必须比示出的主级明显更小且更快地工作。而在直接控制的阀中，例如通过电动马达或电磁体驱动的促动器直接作用到主级的阀体上。直接控制的阀在结构上更为简单，但由于待施加的控制力，所以在阀体的结构大小和调节速度上是有限的。
不依赖于操纵类型，液压阀经常被要求在取消操控信号的情况下，或者在将控制电路断电的情况下，阀体被引入由结构限定的位置中。该位置通常被称为故障保护位置。在控制电路断电的情况下的切换位置(在此也被称为初始位置)应该导致液压限定的并且可控的、例如无危险的状态。
常规地，在活塞滑阀中，活塞滑块(阀体)在其两个轴向端部上被分别加载弹簧力，以便由此在预控制压力或调节信号被切断时使活塞滑块机械地朝中心的故障保护位置移动，例如参见Murrenhoff H.的流体技术原理，2005，第一部分：液压系统，第227页，ISBN3-8265-9446-0。然而，弹簧定心原理是有缺点的。因此，弹簧定心的位置通过定位在两个端侧上的定心弹簧的力平衡来限定。不可避免的摩擦和滞后导致故障保护位置仅能够以不确定性或差异来调节。此外，两个弹簧的弹簧定心力持续作用，即在阀处在额定运行状态下时也作用。阀的操纵力始终与定心力相反地取向，由此必须施加比较高的操纵力，这又在阀驱动装置的调节精确度以及成本和大小方面是不利的。
发明内容
本发明的任务是提供一种切换和/或比例阀，其具有能非常精确再现的故障保护位置或初始位置，并且其中，有利的是定心力在额定运行状态下不对调节力产生不利的影响。
根据本发明的任务通过如下切换和/或比例阀来解决。
根据本发明的切换和/或比例阀包括阀驱动装置和至少一个由阀驱动装置间接或直接操纵的阀体。阀体也可以被称为阀滑块或活塞，例如当阀实施为转动滑阀时被称为转动滑块，或者当阀实施为活塞滑阀时被称为活塞滑块。
根据本发明的阀(切换和/或比例阀)具有至少一个阀座，其与阀体一起对用于被引导穿过阀的流动介质的流动横截面进行限制。阀座例如可以通过阀壳体形成，并且尤其是通过阀壳体中的控制棱边形成，这些控制棱边与阀体或阀体上的相应的控制棱边一起对用于被引导穿过阀的流动介质的流动横截面进行限制。
流动横截面依赖于阀体相对于阀座的位置或状态发生改变，以便由此在一个切换位置中更强地或完全地减小流动横截面，而在另一切换位置中更强地或完全地释放流动横截面。
阀驱动装置包括具有可通过转动轴扭转的促动器的转动驱动装置。促动器与阀体联接，尤其是机械联接，从而使阀体相对于阀座的位置或状态依赖于促动器的转动位置发生改变。这意味着，通过促动器的转动驱动或多或少地打开或关闭阀体与阀座之间的流动横截面。
可扭转的促动器例如可以通过电动马达、液压马达或气动马达来驱动，其中，马达的驱动轴与促动器对齐地实施，尤其是与促动器一体地或扭转刚性联接地实施。替选地，在驱动轴与促动器之间可以设置传动装置或另一机械或非机械的(例如液压或气动的)传动连接件，以便将马达的驱动轴的转动运动传递至促动器上。马达例如实施为步进马达。
根据本发明，偏心地支承在促动器的转动轴上的偏心元件在此配属于促动器，偏心元件与该促动器扭转刚性地联接，尤其是与该促动器一体地实施，并且进而与促动器一起周转或枢转。偏心元件同时也可以构造为促动器。根据替选的实施方式，偏心元件能够可转动地支承在自己的(另外的)转动轴上，并且例如通过传动装置与促动器传动连接、尤其是机械传动连接。在此，传动装置例如可以具有传动比，以便在传递到偏心元件上时提高促动器的扭矩。
根据本发明，弹簧操纵的复位机构配属于偏心元件，该复位机构使偏心元件通过其转动轴回转到初始位置，即所谓的故障保护位置中。复位机构具有借助弹簧压向偏心元件的推杆。弹簧在此可以实施为机械弹簧、例如压缩弹簧或拉伸弹簧，然而也会考虑其他弹簧、例如气动或液压弹簧。
为了避免在对于在额定运行状态下操纵阀所需的、待施加的扭转力的影响下将复位弹簧力通过推杆不利地作用到促动器上，复位机构有利地具有能够通过控制信号或控制压力尤其是主动操纵的脱离装置，该脱离装置抵抗弹簧力作用地与推杆联接，以便在存在控制信号或控制压力时导致推杆从偏心元件离开。因此，在阀额定运行时可以实现的是，偏心元件可以自由地通过其转动轴进行扭转，该转动轴尤其与促动器的转动轴重合。而在复位机构脱开的情况下，当控制信号或控制压力不起作用时，脱离装置的离开力消失，从而推杆由于弹簧力压向偏心元件，并且使该偏心元件回转到初始位置中。
当阀实施为转动滑阀时，阀体可以与促动器传动连接以共同进行扭转。替选地，阀体扭转刚性地联接在促动器上，或者与促动器一体地实施。
当阀实施为直线式活塞滑阀时，阀体通过用于将转动运动转换为直线运动的传动装置联接在促动器上，例如通过与促动器的转动轴偏心地联接的并且还与阀体联接的连杆或通过相应的连接杆。特别有利的是，偏心元件具有用于连杆或者说连接杆的联接点。偏心元件例如可以直接定位在驱动马达、尤其是步进马达或伺服马达的从动轴上，或者与其扭转刚性地连接，并且偏心元件与转动轴偏心地具有用于连杆或者说连接杆的联接点，该连杆或者说连接杆以其另一轴向端部联接在阀体上、尤其是与具有控制棱边的活塞滑块联接，该活塞滑块在阀壳体中往复地直线引导。作为用于将转动运动转换为直线运动的传动装置也可考虑其他实施方式，仅示例性地为其他曲轴传动装置或凸轮传动装置，该凸轮传动装置例如是作用在阀体上的偏心轮。
为了借助弹簧操纵的复位机构，具体而言通过利用推杆的转动的回推将偏心元件特别可靠且同时摩擦小地复位至初始位置，推杆可以具有面向偏心元件的凹的开口，偏心元件的相对的凸的、尤其是柱体形或球形的表面至少在初始位置中，在推杆贴靠在偏心元件上的情况下置入该凹的开口中。根据一种实施方式，偏心元件在此仅部分置入开口中，该开口例如被构造成使推杆具有面向偏心元件的叉状的端部。
特别有利的是，偏心元件和推杆的面向彼此的表面被实施成尤其是在正好两个部位上，也就是说在叉状设计的情况下在每个叉上在正好一个部位上得到点状或线状的接触。
脱离装置例如可以具有带电磁体或者液压或气动活塞或者类似装置的驱动装置，借助该脱离装置，推杆以抵抗弹簧力的方式从偏心元件上部分或完全离开。也可考虑例如带有与阀体联接的或者通过阀体操纵的机械杠杆的其他实施方式。
根据本发明的一种实施方式，复位机构的推杆具有双重功能。因此，推杆不仅用于至少在脱离装置解除激活时给偏心元件复位地加载复位力，而且其同时还构造出至少一个止挡部或有利地在每个转动方向上分别针对偏心元件以及进而直接或间接地也针对促动器构造出各一个止挡部，以便限制阀的调节路径。
根据一种实施方式，偏心元件实施为相对于其转动轴偏心地支承的圆盘或柱体。其他实施方式也是可行的。
有利的是，在偏心元件的初始位置中，连杆或者说连接杆的联接点、偏心元件的转动轴以及加载推杆的弹簧的弹簧力的作用方向在一条线上。
附图说明
随后应该借助实施例对本发明进行示例性地描述。其中：
图1示意性地示出带有电动的阀操纵装置的直线式活塞滑阀，本发明可以应用在该电动的阀操纵装置中；
图2示出针对根据图1的在不同的切换位置中的活塞滑阀的偏心元件和弹簧操纵的复位机构。
具体实施方式
图1示出根据本发明的按照活塞滑阀结构类型来说为比例阀形式的阀，其包括用于操纵阀体2的阀驱动装置1，由此使阀体与阀壳体4内的阀座3协同作用，以便或多或少地限制穿过阀的流动路径5的流动横截面。根据阀体2从其在图1中在上面示出的初始位置(X)出发是朝一个方向移动还是朝另一个方向移动，流动介质依赖于阀体2的位置地从示例性示出的入口6通过流动路径5流至出口7.1或出口7.2。在所示示例中，在初始位置中，从入口6穿过阀体2到出口7.1、7.2的流动路径被中断。
阀驱动装置1具有促动器8，该促动器可以通过转动轴9进行扭转。连杆10相对于转动轴9偏心地与促动器8联接，该连杆以其第二端部与阀体2联接，以便由此将促动器8的转动运动转换为阀体2的直线运动。
像在图2中详细示出的那样，在促动器8本身构造为偏心元件11，或者(未示出地)构造有附加于促动器8的且与该促动器联接的偏心元件的情况下，当阀驱动装置1被操纵时，促动器8在此偏心地支承在转动轴9上，从而使其与联接点12(也可以参见图1)一起通过转动轴9进行枢转或倾斜。在从初始位置X0朝位置+X1驱动阀驱动装置1时，偏心元件11与联接点12一起朝第一方向扭转。而在从初始位置X0朝位置-X1进行调节时，枢转朝与第一方向相反的第二方向进行。
随着偏心元件11通过转动轴9进行枢转，进行相对于复位机构14的弹簧操纵的推杆13的关于弹簧15的力方向的侧向偏移。弹簧15的该力方向在此被标注为16。
像在图2中示出的那样，在过渡至位置-X1时相对于力方向16的侧向偏移与在过渡至位置+X1时的侧向偏移相反，分别配属于扭转角度-α或扭转角度+α。
只要脱离装置17未被激活，推杆13就借助弹簧15的力以其所示的由凹的开口18形成的叉状端部压向偏心元件11。脱离装置17例如可以通过电磁体形成，并且就推杆13的移动而言抵抗弹簧15的力地作用，以便使推杆13从偏心元件11离开。在图2的最左边示出脱离装置17的未被激活的状态，在该未被激活的状态下，弹簧15由此使推杆13贴靠在偏心元件11上。在其余图示中示出脱离装置17的激活状态，在该激活状态下，推杆13从偏心元件11离开。
像可以从图2中很容易地看到的那样，在偏心元件11的侧向偏移的状态下，断开脱离装置17导致推杆13通过弹簧15的弹簧力压向偏心元件11，并且导致偏心元件复位到在位置X0中的初始位置。同时，由此通过与偏心元件11分离的或者由偏心元件11形成的促动器8使阀体2(参见图1)朝其初始位置，即所谓的故障保护位置运动。
尽管在此已经借助活塞滑阀对本发明进行了阐述，但其同样可应用在其他阀结构类型，例如转动滑阀中。在这种情况下，偏心元件可以牢固地与相应的转动滑块联接，或者部分由该转动滑块形成，或者与该转动滑块传动连接，以便在偏心元件朝初始位置运动时也使转动滑块朝初始位置运动。
像可以在偏心元件11的侧向偏移的位置中看到的那样，推杆13的叉状端部在偏心元件11的每个转动方向上形成用于限制偏心元件11通过转动轴9扭转且进而同样用于限制促动器8的扭转的止挡部，并且因此形成用于限制阀体2运动的止挡部。

Claims (12)

1.一种切换和/或比例阀，
具有阀驱动装置(1)和由所述阀驱动装置(1)间接或直接操纵的阀体(2)；
具有至少一个阀座(3)，所述至少一个阀座与所述阀体(2)一起对引导流动介质穿过阀的流动横截面进行限制，其中，所述流动横截面能依赖于所述阀体(2)相对于所述阀座(3)的位置或状态发生改变；并且
所述阀驱动装置(1)包括转动驱动装置，所述转动驱动装置具有能通过转动轴(9)扭转的促动器(8)，所述促动器与所述阀体(2)联接，从而使所述阀体(2)相对于所述阀座(3)的位置或状态依赖于所述促动器(8)的转动位置发生改变，
其特征在于，
偏心地支承在所述转动轴(9)或其他转动轴上的偏心元件(11)配属于所述促动器(8)，所述偏心元件与所述促动器(8)扭转刚性地联接，或者与所述促动器(8)传动连接，并且
弹簧操纵的复位机构(14)配属于所述偏心元件(11)，所述复位机构具有借助弹簧(15)压向所述偏心元件(11)的推杆(13)，所述复位机构使所述偏心元件(11)通过其转动轴(9)回转到初始位置中。
2.根据权利要求1所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述复位机构(14)具有能通过控制信号或控制压力主动操纵的脱离装置(17)，所述脱离装置以抵抗所述弹簧(15)的力作用的方式与所述推杆(13)联接，以便在存在所述控制信号或控制压力的情况下导致所述推杆(13)从所述偏心元件(11)离开。
3.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，在所述促动器(8)上联接有电动马达、气动马达或液压马达，用以使所述促动器(8)进行扭转。
4.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述阀实施为转动滑阀，并且所述阀体(2)与所述促动器(8)传动连接或与所述促动器(8)扭转刚性地联接以共同进行扭转。
5.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述阀实施为直线式活塞滑阀，并且所述阀体(2)通过用于将转动运动转换为直线运动的传动装置与所述促动器(8)联接。
6.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述阀实施为直线式活塞滑阀，并且所述阀体(2)通过与所述促动器(8)的转动轴(9)偏心地联接的且与所述阀体(2)联接的连杆(10)与所述促动器(8)联接。
7.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述推杆(13)具有面向所述偏心元件(11)的凹的开口(18)，所述偏心元件(11)的相对的凸的表面在初始位置中，在所述推杆(13)贴靠在所述偏心元件(11)上的情况下置入所述凹的开口中。
8.根据权利要求6所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述偏心元件(11)具有用于连接所述连杆(10)的联接点(12)，所述联接点构造为与其转动轴(9)偏心地设置。
9.根据权利要求8所述的切换和/或比例阀，其特征在于，在所述偏心元件(11)的初始位置中，所述连杆(10)的联接点(12)、所述偏心元件(11)的转动轴(9)以及弹簧力的作用方向(16)在一条线上。
10.根据权利要求1或2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述偏心元件(11)实施为圆盘或柱体。
11.根据权利要求2所述的切换和/或比例阀，其特征在于，在脱离装置(17)被主动操纵的情况下，所述推杆(13)构造出止挡部(19)，或者在所述偏心元件(11)的每个转动方向上，针对所述偏心元件(11)构造出止挡部(19)，用以限制所述偏心元件的扭转。
12.根据权利要求7所述的切换和/或比例阀，其特征在于，所述偏心元件(11)的相对的凸的表面是柱体形或球形的。
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