CN104781597A - 用于液态或气态介质的截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液态或气态介质的截止阀，所述截止阀具有阀壳体（12）、阀座（17）、驱动装置（35）和回复元件（33），其中，所述阀壳体（12）具有至少一个通道开口（14），所述通道开口（14）将进入开口（21）连接至排出开口（16）；所述阀座（17）被布置在所述阀壳体（12）上并且包围所述通道孔（14），所述阀座能够由直接相邻的阀关闭构件（31）所封闭，其被布置在调节空间（22）中，所述调节空间（22）形成在所述进入开口（21）和所述排出开口（16）之间的所述阀壳体（12）中；所述驱动装置（35）能够被附接至所述阀壳体（12），所述驱动装置致动所述阀关闭构件（31）用于打开或关闭所述通道孔（14）；所述回复元件（33）反作用于所述阀关闭构件（31）的关闭运动或打开运动，所述截止阀的特征在于，所述驱动装置（35）具有至少一个由形状记忆合金制成的定位元件（39），用于控制所述阀关闭元件（31）的所述打开运动或所述关闭运动，并且所述驱动装置（35）被布置成由密封元件（24）与所述调节空间（22）隔开。

Description

用于液态或气态介质的截止阀

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于液态或气态介质的截止阀。

背景技术

从DE 10 2004 049 790 B4中已知这种用于液态或气态介质的截止阀。该截止阀具有阀壳体，该阀壳体具有通道开口，该通道开口将进入开口连接至排出开口。阀座包围通道开口并且布置在阀壳体上，其能够由阀关闭构件致动。为此，设置了电磁驱动装置，其根据电流脉冲打开或关闭所述阀关闭构件。这些截止阀能够引入连接块中，所述连接块设计成所谓的“双端口壳体”。这种开关阀还可为膨胀阀的部分并且引入所谓的“四端口壳体”中。

这种截止阀被证明基本上是有利的。然而，用于驱动装置的线圈具有高的打开或截止脉冲，这对于具体的应用是不期望的。此外，稀土元素用作这些线圈的材料，所述稀土元素由于资源稀缺而变得更加昂贵。

在DE 10 2005 060 217 B4中已知具有阀壳体的压缩空气阀，其中阀的打开和关闭运动由线状或带状SMA元件激活。此外，在DE 196 10 065A1中已知用于地板加热的恒温阀，该恒温阀还通过由形状记忆合金制成的定位元件（setting element）来驱动。相同的情况适用于根据US 3,835,659的阀。在所有上述的说明书中，由形状记忆合金制成的定位元件设置在待调节的介质内或者由其围绕而流动，使得待控制的介质的温度对定位元件的形状记忆合金具有直接的影响。

从DE 20 2010 010 747 U1中提供用于具有形状记忆合金的微型阀的驱动装置，其中膜固定在阀关闭构件和通道孔之间。该膜充当布置成处于关闭位置的阀关闭构件中的密封元件的作用，以便在通道开口处密封阀座。这具有这样的缺点，即所述阀在打开和关闭期间必须致动所述膜并且将其压入阀座中，以便实现微型阀的关闭。为此，一方面需要大量的力，并且另一方面由于挤压而给密封装置带来了其它的增加磨损，而且特别是在使用腐蚀介质（aggressive medium）时。

发明内容

本发明的目标是提出一种截止阀，该阀保持上述截止阀到目前为止的现存功能并且避免使用稀土元素以及高的打开或截止脉冲。

根据本发明通过权利要求1的特征来解决所述目标。在另外的权利要求中具体说明另外的有利的实施例和发展。

替代的运动驱动装置由截止阀的实施例来提出，所述截止阀具有用于激活阀关闭构件的打开或关闭运动的驱动装置，其中s由形状记忆合金制成的至少一个定位元件，所述至少一个定位元件反作用于回复元件和由于密封元件所形成的该驱动装置与调节空间的分离，所述调节空间位于进入开口和通道开口之间或者通道开口和阀壳体的排出开口之间，所述运动驱动装置不使用具有磁线圈的驱动装置。相比之下，根据本发明的布置还可节约重量。此外，由于驱动装置借助于由形状记忆合金制成的定位元件的控制产生低的突入电流和断开电流，其中可保持反应和开关时间。此外，密封元件（布置在其上的阀关闭构件与驱动装置结合）的使用具有这样的优点，即该密封元件保护气态或液态介质免于驱动装置的影响，使得由形状记忆合金制成的定位元件能够与液态或气态介质的气压和/或温度和/或类型的状态无关地进行致动，并且阀关闭构件的到目前为止已存的阀座布置保持在阀座中。

本发明的优选的实施例提供的是，阀壳体具有套筒状的壳体部分，其包围通道孔并且在与通道孔对立的端部处容纳密封元件并且封闭调节空间。所述调节空间一方面由具有通道孔的阀壳体所定界，以及由布置在所述其上的套筒状的壳体部分所定界，其具有至少一个进入开口，该至少一个进入开口将液态气态介质引导至所述通道孔。与阀壳体相对的套筒状的壳体部分的端部由密封元件封闭，即位于其中的调节空间可被严格地密封。该布置还具有这样的优点，即液态或气态的介质不能向外逸出至环境中。

密封元件优选设计成波纹管元件，其紧固至阀壳体，特别是套筒状的壳体部分，并且密封元件的可动基部配属至通道孔。因此所述密封元件可同时地用作阀关闭构件的部分。驱动装置还可在波纹管内至少部分地延伸向上至基部以便控制阀关闭构件。因此还可形成紧凑的且节省空间的布置。

设计成波纹管元件的密封元件可有利地在与基部相对的端部处容纳盖部，使得形成封闭的工作空间，在所述工作空间内布置了驱动装置。盖部优选接触密封元件的紧固部分，使得一方面波纹管元件的内部和另一方面盖部的内部形成封闭的工作空间。布置在其中的驱动装置可因此被保护免于外部影响，例如环境影响。该工作空间免受待控制的介质的影响。

密封元件和盖部以及优选布置在工作空间中的驱动装置有利地形成驱动模块，该驱动模块能够以简单的方式组装在阀壳体上或者在阀壳体的套筒状的壳体部分上。从而，简单的交换也是可能的。此外，可以提供、使用和/或交换适用于各自开关任务的工作模块。

截止阀的另一优选的实施例提供的是，盖部能够通过固定密封元件的紧固部分而被紧固至套筒状的壳体部分。这使得一方面调节空间以及另一方面工作空间的简单的密封布置成为可能，从而还可提供不透介质的分离。

密封元件还能够以牢固粘合的方式利用紧固部分连接至阀壳体或套筒状的壳体部分。因此，调节空间还密封成不透介质的，并且驱动装置能够至少部分地插入密封元件中。

用于控制线路的至少一个连接开口设置在密封工作空间的盖部上。不需要用于该驱动装置和截止阀的另外的界面，即对于供应控制线路，简单的密封是可以的，并且与气候操作条件无关地提供工作空间的保护。

阀壳体和布置在其上的套筒状的壳体部分以及优选布置在其上的盖部设计成柱形并且能够至少部分地插入连接块中。利用这样的设计，截止阀形成为安装单元或者形成为安装筒，其能够插入相应的连接块或连接壳体中。连接块可设计成双或四端口壳体，例如从现有技术中已知的。

驱动装置包括管状的、软管状的、杆状的、罩状的或板状的加热元件，其配属至定位元件。从而能够以简单的方式提供对由形状记忆合金组成的定位元件的控制。

本发明的另一优选的实施例提供的是，密封元件设计成由形状记忆合金制成的定位元件。将两个部件集成地布置为单一的部件具有这样的优点，即实现了部件的减少。

密封元件在其指向阀座的基部的外侧上具有阀关闭构件。这使得构造简单并且节省空间的结构成为可能。

这样的阀关闭构件优选可设计成盘状的并且由塑料组成。因此，能够以简单的方式形成密封元件。

阀关闭构件优选地被形成为塑料盘，其被硫化到密封元件的基部的外侧上。

附图说明

借助于在附图中示出的示例在下文中更详细地描述且示出本发明以及另外的有利的实施例和其改型。待从说明和附图中得知的特征可根据本发明单独地或以任何组合多个地进行应用。在附图中示出：

图1是根据本发明的截止阀的第一实施例的示意性剖视图，

图2是图1的截止阀的替代实施例的示意性剖视图，

图3是图1的截止阀的替代实施例的示意性剖视图，

图4是图2的截止阀的替代实施例的示意性剖视图，以及

图5是图2的截止阀的另一替代实施例的示意性剖视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的截止阀11的第一实施例的示意性剖视图。该截止阀11设计成所谓的NO阀（Normally Open valve，常开阀），其功能还会在下文中示出。

截止阀11包括阀壳体12，该阀壳体具有通道孔14，该通道开口孔通入排出开口16中。阀座17布置在通道孔14的相对端上，所述阀座可例如形成为火山口（crater）状凸起。套筒状的壳体部分19还设置在阀壳体12上。该壳体部分19可布置为阀壳体12上的单体件。替代地，所述壳体部分19还可通过可解除的连接（例如螺钉连接）或通过牢固粘合的连接附接至阀壳体12。该套筒状的壳体部分19具有至少一个进入开口21，液态或气态的介质通过该进入开口引导至调节空间22中。该调节空间22在一侧上由密封元件24定界并且在另一侧上由阀壳体12定界，以及由位于密封元件24和阀壳体12之间的套筒状的壳体部分19定界。

密封元件24例如形成为波纹管状并且具有紧固部分25，该紧固部分25与套筒状的壳体部分19接触。所述紧固部分25能够以牢固粘合的方式连接至套筒状的壳体部分19或者能够通过与盖部27夹紧来紧固至套筒状的壳体部分19。所述密封元件24可例如由不锈钢、黄铜、铜等等组成。

所述密封元件24具有基部28，该基部28与紧固部分25相对，并且所述基部由柱形的波纹管部分29与紧固部分25间隔开。阀关闭构件31布置在基部28的外侧上，通过阀关闭构件31靠置在阀座17上并且关闭通道孔14，所述构件能够通过密封元件24转移至关闭位置。在截止阀11的起始位置处（该起始位置示出阀关闭构件31的打开位置），所述阀关闭构件31布置成与通道孔14的阀座17相距一定距离，从而使得介质可经由进入开口21流入至调节空间22中并且从该处通过通道孔14到达排出开口16。

阀关闭构件31优选设计成盘状的或板状的密封元件，该阀关闭构件31特别地由硫化聚合物组成。替代地，锥形的、柱形的或球形的阀关闭构件31可布置且容纳在密封元件24的基部28上。

回复元件33布置在阀壳体12和密封元件24的基部28之间的调节空间22中，针对于阀关闭构件31进入关闭位置的定位运动，所述回复元件反作用于驱动装置35。该回复元件33可设计成压缩弹簧。替代地，该回复元件33还可布置在密封元件24的柱形波纹管部分29中，其中所述回复元件33有利地设计成张力弹簧并且例如作用在基部26和盖部27之间。此外，波纹管部分29可设计成回复元件33。所述波纹管部分29和回复元件33还可相互靠近地对准或相互连接以形成部件。

盖部27和密封元件24包围位于内部的工作空间37，在该工作空间37中布置了驱动装置35。此工作空间37还可设计成密闭的，使得没有水分或其他有损害的物质能够透入。

驱动装置35包括由形状记忆合金制成的定位元件39。此定位元件优选构造为弹簧元件，特别地为压缩弹簧元件。加热元件40配属至该定位元件39，所述加热元件能够设计成例如杆状的或管状的。替代的，该加热元件还可设计成罩状或板状，例如以PTC元件的形状。加热元件40还可设计成热漆，该热漆直接地涂覆至定位元件39。所述定位元件39从密封元件24的基部28的内部有利地延伸至盖部27的内部。加热元件40可定位在定位元件39之内和/或定位元件39之外。用于控制线路42的供应开口41设置在盖部27上，所述控制线路借助于密封元件43（例如槽口（spout））以不透介质的方式插入盖部27中。加热元件40由这些控制线路42控制，从而使得通过调整定位元件39的长度来打开或关闭截止阀11。替代地，具有壳体的控制单元还可配属至供应开口。所述壳体优选密封供应开口。

优选选择由形状记忆合金制成的定位元件，该定位元件优选在高于所出现的最大的环境温度的温度范围中工作，并且马氏体结构转变成奥氏体结构。优选地，CuAlBe合金等等可例如用于高于110°C的温度范围。

在起始位置（其没有更详细地示出）中，将阀关闭构件31与阀座17间隔地布置。回复元件33将截止阀11保持在打开位置，即截止阀11是打开的（常开的）。控制信号经由控制线路42一出现，定位元件39就被加热，从而定位元件39的定位力（setting force）大于回复元件33的反作用力，由此阀关闭构件31靠置在阀座17上并且关闭通道孔14。一旦切断控制信号，阀关闭构件31就回到它的起始位置，因为回复元件33的回复力大于定位元件39的定位力。

根据一个替代的实施例，密封元件24可由形状记忆合金制造，从而可省去另外的定位元件39，并且密封元件24还同时形成定位元件39。

在图2中示出图1的截止阀11的替代的实施例。截止阀11设计成NC阀（Normally Closed valve，常闭阀），即该阀在起始状态中是关闭的，并且阀关闭构件31将阀座17关闭。控制信号经由控制线路42一发出，定位元件39的激活就会发生，由此从阀座17处收回阀关闭构件31。针对这种功能，正如下文中所描述的，在构造方面设置对图1中所描述的截止阀11的实施例的偏差布置。

定位元件39与密封元件24的紧固部分25接触，所述定位元件在向着盖部27的方向上施加定位力。所述定位元件39接触保持元件45，所述保持元件与紧固部分25相对地定位，所述加热元件40紧固至所述保持元件。此保持元件45能够由定位元件39改变在工作空间37中的位置。所述加热元件40经由张力杆46与密封元件24的基部28连接，从而在定位元件39在向着盖部27的方向上进行定位运动期间，所述保持元件45在盖部27的基部的方向上被按压，并且同时阀关闭构件31经由张力杆46从阀座17处收回。同时，一侧与密封元件24的基部28接触并且在另一侧与密封元件24的紧固部分25接触的回复元件33被按压在一起。回复元件33设计为压缩弹簧或者关闭弹簧，只要控制信号接触加热元件，所述压缩弹簧或者关闭弹簧就关闭截止阀11。除此之外，与图1中相同的实施例是适用的。

因此，根据图1和图2的截止阀11的这些实施例在一侧上具有封闭的调节空间22并且在另一侧上具有封闭的工作空间37，这两者不透介质地相互隔开，从而不存在具有不利影响的渗漏。

截止阀11能够由未进一步示出的连接块中的螺钉连接来附接。替代地，还可设置插头连接或其他可解除的连接。连接块可设计为“双端口壳体”或“四端口壳体”，例如膨胀阀的壳体。此外，通道孔（具有布置在其上的阀座）可设置在阀壳体中作为可更换的插入物，从而根据应用，可适用不同尺寸的和/或在其轮廓方面彼此不同的通道孔。

在图3中示出图1的截止阀11的替代的实施例。在此实施例中，示出了与图1中的驱动装置不同的驱动装置35。根据图3的所述驱动装置35还可包括由形状记忆合金制成的定位元件39，其例如设计成紧固至盖部27（特别是紧固至盖部27的侧壁）的弯曲的杆、线或弹簧元件或壳元件。该定位元件39接触或靠近张力杆46的一端，该张力杆46向上延伸至密封元件24的基部28上的内侧。控制线路42设置成用于控制定位元件39，所述控制线路经由密封装置43提供且由控制元件控制。为定位元件39提供能量以关闭截止阀11并且定位元件39被由此产生的热而缩短，由此产生张力杆46在通道孔14上的定位运动，由此阀关闭构件31向着阀座17上的系统被引导。

定位元件39和张力杆46（具有附接至其上的控制线路42和用于附接所述控制线路42的接触点）可设置成结构单元，其可用于根据图3的NO阀11以及用于根据图4的NC阀。

在图4中所示出的NC阀11的替代实施例中，阀关闭构件31或密封元件24的控制进而在图2中描述的定位元件39和张力杆46实现。在此，仅是工作空间37中的定位元件39的弯曲的对准被设置成不同，该工作空间37由盖部27所封闭。在向定位元件39提供能量期间，引入张力杆46的提升运动，由此阀关闭构件31从阀座17处收回。

在定位元件39和张力杆46之间的连接可由插头连接或枢转连接等等提供，从而此结构单元能够通过将定位元件39或其布置简单地定位至张力元件46而用于根据图3的NO阀11和根据图4的NC阀11。

此外，盖部27、定位元件39和张力杆46和或许与其连接的控制单元可形成结构单元。例如，盖部27可具有用于将定位元件39引入的容纳器，其中这些容纳器同时形成在控制线路42和定位元件39之间的接触装置。因此，所述容纳器能够以这样的方式设置，即定位元件39可以容纳在根据图3及根据图4的构型中。此外，密封元件24还可附接至盖部27且可设计成结构单元。

在图5中示出图2的截止阀11的另一替代的实施例。图5示出了所述截止阀11的进一步简化。由形状记忆合金制成的定位元件39的另一端部在一侧上紧固至密封元件24的基部28并且在另一侧上紧固至盖部27的基部。阀关闭元件31的打开运动可由向定位元件39提供能量来产生。此外，多个线状的定位元件39可平行地布置。一个或多个线状定位元件还可重新定向一次或多次。

在上文描述的实施例中，回复元件33优选设置在调节空间22中。替代地，回复元件33还可在工作空间37中存储，使得所述回复元件33还与待调节的介质接触。

Claims (19)

1. 用于液态或气态介质的截止阀，所述截止阀具有阀壳体（12）、阀座（17）、驱动装置（35）和回复元件（33），其中，所述阀壳体（12）具有至少一个通道开口（14），所述通道开口（14）将进入开口（21）连接至排出开口（16）；所述阀座（17）被布置在所述阀壳体（12）上并且包围所述通道孔（14），所述阀座能够由直接相邻的阀关闭构件（31）所封闭，其被布置在调节空间（22）中，所述调节空间（22）形成在所述进入开口（21）和所述排出开口（16）之间的所述阀壳体（12）中；所述驱动装置（35）能够被附接至所述阀壳体（12），所述驱动装置致动所述阀关闭构件（31）用于打开或关闭所述通道孔（14）；所述回复元件（33）反作用于所述阀关闭构件（31）的关闭运动或打开运动，所述截止阀的特征在于，

- 所述驱动装置（35）具有至少一个由形状记忆合金制成的定位元件（39），用于控制所述阀关闭元件（31）的所述打开运动或所述关闭运动，以及

- 所述驱动装置（35）被布置成由密封元件（24）与所述调节空间（22）隔开。

2. 如权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述阀壳体（12）具有套筒状的壳体部分（19），在所述套筒状的壳体部分（19）中设置进入开口（21）并且所述套筒状的壳体部分（19）包围所述通道孔（14），并且所述密封元件（24）被布置在所述阀壳体（12）的所述套筒状的壳体部分（19）的与所述通道孔（14）相对的端部上并且封闭所述调节空间（22）。

3. 如权利要求1或2所述的截止阀，其特征在于，所述密封元件（24）被设计成波纹管元件，该波纹管元件具有波纹管部分（29），该波纹管部分（29）能够紧固至所述阀壳体（12）或所述套筒状的壳体部分（19），并且其被布置在所述波纹管部分（29）上的可动基部（28）优选地被配属至所述通道孔（14）。

4. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述密封元件（24）在与所述基部（28）相对定位的端部上具有紧固部分（25），在所述紧固部分（25）上能够布置盖部（27），由此形成了不能由所述液态或气态介质流动经过的封闭的工作空间（37），所述驱动装置（35）被布置在其中。

5. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，驱动模块包括所述密封元件（24）和所述盖部（27）以及优选地包括所述驱动装置（35），所述模块能够被紧固至所述阀壳体（12）或所述套筒状的壳体部分（19）。

6. 如权利要求4或5所述的截止阀，其特征在于，所述盖部（27）通过固定所述紧固部分（25）将所述密封元件（24）定位在所述套筒状的壳体部分（19）上。

7. 如权利要求4或5所述的截止阀，其特征在于，所述密封元件（24）能够以牢固粘合的方式被连接至所述阀壳体（12）或所述套筒状的壳体部分（19）上的所述紧固部分（25）。

8. 如权利要求4或5中任一项所述的截止阀，其特征在于，用于控制线路（42）的供应开口（41）设置在所述盖部（27）上，所述供应开口优选能够由所述密封元件（43）关闭。

9. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述阀壳体（12）、布置在其上的所述套筒状的壳体部分（19）以及所述盖部（27）被设计成柱形且能够至少部分地插入到连接块中。

10. 如权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述驱动装置（35）具有管状的、软管状的、杆状的、罩状的或板状的加热元件（40），所述加热元件（40）被配属至所述定位元件（39）。

11. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述密封元件（24）被设计成由所述形状记忆合金制成的定位元件（39）。

12. 如权利要求4至10中任一项所述的截止阀，其特征在于，指向所述阀座（17）的所述密封元件（24）的所述基部（28）容纳阀关闭构件（31）或者被设计成阀关闭构件（31）。

13. 如权利要求12所述的截止阀，其特征在于，所述阀关闭构件（31）被设计成盘状的、球状的、柱状的或截锥状并且由塑料组成。

14. 如权利要求12所述的截止阀，其特征在于，所述阀关闭构件（31）通过硫化形成为盘状的密封元件（43）。

15. 如权利要求3所述的截止阀，其特征在于，所述波纹管部分（29）被设计成回复元件（33）或者所述波纹管部分（29）和所述回复元件（33）彼此相邻地对准或者相互连接以形成部件且形成所述回复元件（33）的一部分。

16. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述驱动装置（35）包括至少一个定位元件（39）并包括张力杆（46），所述至少一个定位元件（39）由形状记忆合金制成，其中，所述定位元件（39）被紧固至所述盖部（27），所述盖部（27）能够被紧固至所述阀壳体（12），尤其是所述套筒状的壳体部分（19），并且所述定位元件（39）利用定位运动来控制所述张力杆（46）。

17. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述回复元件（33）被布置在所述调节空间（22）中。

18. 如前述权利要求中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述盖部（27）、所述至少一个定位元件（39）和所述至少一个张力杆（46）以及优选地与其连接的控制单元形成结构单元。

19. 如权利要求1至17中任一项所述的截止阀，其特征在于，所述元件（24）、所述盖部（27）、所述至少一个定位元件（29）和所述至少一个张力杆（46）以及优选地与其连接的控制单元形成结构单元。