CN107091367A - 用于控制设备的控制缸和具有这种控制缸的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制设备的控制缸(19)，该控制缸包括设置有通孔(20a至20q)的基体(21)。为了优化流动和减小空穴，通孔(20a至20q)的内壁是弯曲的、和/或倾斜的、和/或锥形的、和/或设置有棱边(27)和/或沉入部(28)。

Description

用于控制设备的控制缸和具有这种控制缸的控制设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于控制设备、尤其是控制阀的控制缸。本发明还涉及一种具有这种类型的控制缸的控制设备。
背景技术
文献DE 20 2012 003 033 U1公开了一种形成为柱塞阀的控制设备，该控制设备具有以可移动的方式布置在壳体内部的阀活塞和多个布置在壳体的节流区域内的控制缸。相对彼此同心的多个控制缸具有在周向上分布的通孔用于适配于控制性能以及用于避免空穴现象。在已知的控制缸中，通孔通常设计为在整个长度上直线延伸的并具有不变的横截面的圆孔、方孔或长孔。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于控制设备的控制缸和一种具有至少一个这种类型的控制缸的控制设备，该控制设备进一步优化了流通性并进一步减小空穴。
上述目的通过具有权利要求1的特征的控制缸和具有权利要求11的特征的控制设备实现。本发明的适宜的设计方案和有利的改进方案在从属权利要求中说明。
在根据本发明的控制设备的控制缸中，通孔的内壁是弯曲的、和/或倾斜的、和/或锥形的、和/或设置有棱边和/或沉入部。由此可以产生数量多的、复杂形状的通孔，这些通孔实现优化的流通性并降低空穴。这些通孔可以例如具有变化的横截面和/或螺旋形、阶梯形、曲线形或锯齿形地穿过基体延伸。
在一可能的设计方案中，通孔的内壁可以以朝向或远离通孔的中轴的方式弯曲。通孔可以例如以文氏管的形式设计有沿流通方向观察首先变窄然后又扩张的横截面。通孔也可以包括多个依次设置的锥形区域或多个相对彼此沿侧向偏移的圆柱形区域。
这些通孔以适宜的方式具有唯一的通道。在通孔中可以设置成型体用于进一步分流。
在另一可能的设计方案中，通孔可以具有位于基体的内侧上的出口和外侧上的进口，所述出口和进口具有不同的形状。例如该进口可以设计为长孔的形式，而出口可以设计为圆形孔的形式。以相应的方式，进口可以设计为圆形孔的形式，而出口可以设计为长孔的形式。进口和出口也可以是其它的形状。
具有上述通孔的控制缸可以通过3D打印技术制造，其中在表面上施加金属粉末层并借助于激光束选择性地熔化该金属粉末层。激光束使金属粉末在此后希望施加材料的位置处一层一层地熔化。由此，可以一体地制造具有任意形状的通孔的控制缸。
本发明还涉及一种具有至少一个上述控制缸的控制设备。
附图说明
从下面参照附图对优选实施例的说明中得到本发明的特征和优点。附图示出
图1示出具有控制缸的设计为柱塞阀的控制设备的纵剖图；
图2示出具有不同通孔的控制缸的纵剖图；
图3示出具有其它形式的通孔的控制缸的纵剖图；
图4示出控制缸的基体中的通孔的其它实施例的剖面图；
图5示出在图4中示出的通孔的俯视图和
图6示出在图5中示出的通孔的仰视图。
具体实施方式
在图1中示出用于在供水管道中调节水流量或用于调节水压的、在此设计为柱塞阀的控制设备的纵剖图。示出的柱塞阀优选包括由具有延展性的铸铁制成的壳体1，该壳体包括设有连接法兰2的外部件3和通过固定肋4支撑在外部件3的内侧上的内体部5。在壳体1的外部件3和内体部5之间限定环形通道6，水或其它介质可以从流入口7经由该环形通道向着壳体1的流出口8流动。
朝向流入口7封闭的并在那里设计为球形的内体部5具有朝向流出口8指向的开口9。在壳体1的朝向流出口8开放的内体部5中，在此设计为关闭柱塞的阀体10以轴向可移动的方式被引导。通过柱塞式的阀体10的轴向移动可以控制经环形通道6的流量。柱塞式的阀体10在示出的实施方案中具有关闭套筒11、连杆支承件12和保持环13，该保持环用于将连杆支承件12紧固在关闭套筒11上。该关闭套筒11在内体部5的内部通过内部的导向滑板14可轴向移动，并通过在此设计为四唇式密封件(Vierlippendichtung)(方形密封圈)的密封件15以径向方向相对于内体部5密封的方式被引导。
通过具有紧固在驱动轴16上的驱动曲柄17和与驱动曲柄17和连杆支承件12铰接的连杆18的曲柄传动机构来驱动阀体10纵向运动。通过驱动轴16的转动能够使柱塞式的阀体10在图1中示出的打开位置和向右移动的关闭位置之间移动。
在壳体1的内部还布置有与阀体10同轴的控制缸19，该控制缸包括设置有多个通孔20的空心圆柱形的基体21。通过所具有的通孔20的形状不同以及布置形式不同的、具有不同的布置以及构造的控制缸19可以改变控制设备的控制性能，并使该控制设备适配于相应的使用目的。此外通过适当地选择控制缸19可以避免空穴现象。在示出的实施方案中，控制缸19以不可动的方式在壳体1上布置在内体部5的开口9和壳体1的出口8之间。控制缸19具有比关闭套筒11的外直径稍大的内直径。阀体10的关闭套筒11因此可以在控制缸19内部移动。在另一实施方案中，控制缸19可以布置在阀体10上或者设计为阀体10的组成部分，并可以与阀体一起运动。在控制设备的壳体1内部，也可以布置有多个相对彼此同轴的控制缸19。
图2示出在控制缸19中设置的通孔20a至20i的不同的实施例，该通孔从空心圆柱的基体21的外侧22延伸到内侧23。在图2的左侧的通孔20a例如是具有沿流通方向观察首先变窄然后又扩张的横截面的文氏管的形式。这个通孔20a的内壁25具有朝向通孔20a的中轴24拱曲的走向。
通孔20b设计为锥形，并具有从外侧22向内侧23变小的横截面。通孔20c曲线形地延伸并具有曲线形弯曲的内壁25。通孔20d包含多个依次布置的锥形区域26，这些锥形区域还在过渡部处具有向内部突出的棱边27和沉入部28。通孔20e具有多个阶梯形地相对彼此向侧面偏移的圆柱形区域29，这些圆柱形区域具有棱边27和沉入部28。通孔29f设计为具有从外侧22向内侧23首先变窄然后再扩张的横截面的文氏管。通孔20f的位于外侧22上的区域30在此设计为圆柱形。同样设计为文氏管的形式的通孔20g除了具有与通孔20a(的内壁)相应的内壁25外，还具有位于内部的成型体31。通孔20h包含多重的向外弯曲、也就是朝向远离中轴24的方向弯曲的内壁25，而在通孔20i中内壁25为了形成多重的文氏管的形式而多重地向内拱曲，即朝向中轴24的方向弯曲。
在图3中示出控制缸19的具有其它不同的构造的通孔20j至20n的空心圆柱形的基体21的截面。通孔20j例如具有锯齿形的走向，该锯齿形的走向具有向内部突出的棱边27。通孔20k中多个彼此依次设置的锥形区域32被圆柱形的区域33彼此隔开。在此在从锥形区域32向圆柱形区域33的过渡部处存在向内部突出的棱边27和沉入部28。也可以设置多个彼此并列布置的通孔20l，其各自具有依次布置的锥形区域32，其中多个并列布置的锥形区域在过渡区域中由共同的连接区域34连接。通孔20m具有螺线形或螺旋形的走向。通孔20n除了具有两个在竖直平面中的弯曲的区域35外，还具有在水平平面中的弯曲的连接区段36。
在图4中示出控制缸19的基体21中的其它三个用于通孔20o至20q的示例。相应设置有弯曲的内壁24的通孔20o至20q具有不同形状的进口37和出口38，该进口位于基体21的在图5的俯视图中示出的外侧22上，该出口位于基体21的在图6的仰视图中示出的内侧23上。对于通孔20o，例如在图5中示出的位于外侧22上的进口37是沿基体21的纵向方向延伸的长孔，而在图6中示出的位于内侧23上的出口38具有圆形的横截面。通孔20p的外侧22上的进口37具有蛋形的横截面，而位于内侧23上的出口38具有圆形的横截面。在通孔20q中，在图5中示出的位于外侧22上的进口37是沿基体21的纵向方向延伸的长孔，而在图6中示出的出口38设计为横向于基体21的纵向方向延伸的长孔。
所有示出的通孔20a至20q的共同点是，这些通孔由于复杂的几何形状不能通过钻、铣、冲压或其它常见的加工方式制造。但是可以通过3D打印技术制造复杂的形状，其中期望的结构被一层一层地构建。在此可以在表面上首先施加一层金属粉末。通过激光选择性地在之后希望设置材料的位置上使金属粉末熔化。然后再施加一层金属粉末并重复这个过程，直到制成具有期望形状的期望的通孔。由此可以以层的形式构建几乎任意的形状，并可以一体式地制造具有复杂构造的通孔的控制缸。

Claims (12)

1.一种用于控制设备的控制缸(19)，该控制缸包括设置有通孔(20a至20q)的基体(21)，其特征在于，通孔(20a至20q)的内壁(25)是弯曲的、和/或倾斜的、和/或锥形的、和/或设置有棱边(27)和/或沉入部(28)。
2.根据权利要求1所述的控制缸(19)，其特征在于，通孔(20a至20q)穿过基体(21)螺旋形、阶梯形、曲线形或锯齿形地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的控制缸(19)，其特征在于，通孔(20a至20q)的内壁(25)以朝向或远离通孔(20a至20q)的中轴(24)的方式弯曲。
4.根据权利要求1所述的控制缸(19)，其特征在于，通孔(20a至20q)设计为具有沿流动方向观察首先变窄然后再扩张的横截面的文氏管的形式。
5.根据权利要求1所述的控制缸(19)，其特征在于，通孔(20a至20q)包括多个依次设置的锥形区域(26)或多个相对彼此沿侧向偏移的圆柱形区域(29)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制缸(19)，其特征在于，在通孔(20a至20q)中布置有至少一个成型体(31)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制缸(19)，其特征在于，通孔(20a至20q)具有位于基体(21)的内侧(23)上的出口(38)和外侧(22)上的进口(37)，所述出口(38)和进口(37)具有不同的形状。
8.根据权利要求7所述的控制缸(19)，其特征在于，进口(37)设计为长孔的形式，而出口(38)设计为圆形孔的形式。
9.根据权利要求7所述的控制缸(19)，其特征在于，进口(37)设计为圆形孔的形式，而出口(38)设计为长孔的形式。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制缸(19)，其特征在于，所述控制缸是通过3D打印技术由借助于激光束选择性熔化的金属粉末层一层一层地制成的。
11.一种控制设备，具有壳体(1)、以能在壳体(1)内部移动的方式布置的阀体(10)和至少一个布置在壳体(1)内部的控制缸(19)，其特征在于，控制缸(19)按照权利要求1至10中任一项形成。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，在壳体(1)内部布置多个相对彼此同轴的、按照权利要求1至10中任一项所述的控制缸(19)。
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