CN107504302A

CN107504302A - 用于与空气导管可逆连接的压力保持阀

Info

Publication number: CN107504302A
Application number: CN201710436891.9A
Authority: CN
Inventors: T·施普伦格尔
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2037-06-12
Also published as: CN107504302B; US20170357276A1; DE102016110855A1; US10394258B2

Abstract

用于与空气导管(100)可逆连接的压力保持阀(10)，具有基体(20)，基体具有接收空气导管(100)的入口开口(22)、出口开口(24)及流体连通地连接入口开口(22)与出口开口(24)的流体空间(26)，在入口开口(22)中安排活塞(30)，活塞可移动地安装在密封位置(DP)、平衡位置(AP)及释放位置(FP)之间，活塞(30)具有环形凹槽(32)连同活塞密封面(34)和活塞释放面(36)，在密封位置(DP)密封器件(40)密封地安排在活塞密封面(34)与基体密封面(28)之间；在平衡位置(AP)在密封活塞(30)中安排的平衡管路(38)流体连通地绕过密封器件(40)；且在释放位置(FP)活塞释放面(36)使密封器件(40)从基体密封面(28)抬离。

Description

用于与空气导管可逆连接的压力保持阀

技术领域

本发明涉及一种用于与空气导管可逆连接的压力保持阀以及一种用于将空气导管插入压力保持阀中的方法。

背景技术

已知的是，当在两个不同的导管之间发生压力传递时，使用压力保持阀。在必须以可逆的方式使这两个分开的压力导管分隔开时尤其如此。因此已知的是，只要在对置侧没有邻接空气导管，在一个压力导管的末端处此类压力保持阀就维持该压力导管中的压力。如果邻接有空气导管(这通常通过向该压力保持阀的一个出口开口中插入来进行)，则必须以对应的方式来打开该压力保持阀并提供一个用于传送压缩空气的压力平衡器。

在这些已知的解决方案中不利的是，需要相对高的力耗费，以便将空气导管插入该压力保持阀的出口开口中。该相对高的力耗费是由通过施加在该压力保持阀的入口开口处的压力所引起的反作用力导致的。因此，在已知的压力保持阀内部通常安排有一个阀体，该阀体借助一个密封器件压靠该压力保持阀的基体的一个密封面。在此，由在该压力保持阀的入口开口处的压力与在该密封器件的密封面内的面积的平方的乘积得出对应的反作用力。

在高压力下，这甚至可能导致：该反作用力大到完全无法实现对应的插入，并且因此而存在故障。

发明内容

本发明的目的在于，至少部分地消除上述缺点。本发明的目的尤其在于，以成本有效且简单的方式来改善空气导管向压力保持阀中的插入。

上述目的通过一种具有权利要求1所述特征的压力保持阀和一种具有权利要求10所述特征的方法实现。自从属权利要求、说明书和附图中得到本发明的另外的特征和细节。在此，结合根据本发明的压力保持阀描述的特征和细节自然也适用于与根据本发明的方法相结合，并且相应地反之亦然，使得始终交替地参考或能够参考关于公开的本发明的各个方面。

根据本发明的压力保持阀用于与一个空气导管可逆连接。为此，该压力保持阀具有一个基体，该基体具有一个入口开口、一个用于接收该空气导管的出口开口以及一个流体连通地连接该入口开口和该出口开口的流体空间。在该入口开口中安排有一个活塞，该活塞在密封位置、平衡位置以及释放位置之间可移动地安装。该活塞构型为具有一个环形凹槽，具有一个活塞密封面和一个活塞释放面。在该密封位置中，一个密封器件密封地位于该活塞密封面与该基体的一个基体密封面之间。

在该平衡位置中，在该密封活塞中安排的一个平衡管路以如下方式安排：该平衡管路流体连通地绕过该密封器件。在该释放位置中，该活塞释放面使该密封器件从该基体密封面抬离。

即，在根据本发明的方式中，该压力保持阀再次构型为具有一个基体，在其入口开口处借助于压力导管能够存在压力加载。为了确保在去除空气导管的情况下压力不从该压力保持阀中逸出，借助于活塞、优选地借助后面还说明的预应力来辅助地，将一个密封器件引导到该密封位置中。因此，在该活塞的密封位置中，该密封器件以密封的方式位于该基体密封面与该活塞密封面之间，使得该出口开口以此方式被密封。在该压力保持阀的入口开口的入口侧保持压力，使得可以去除一个空气导管。

不同于该密封位置，该释放位置是该压力保持阀的正常运行状态。在该释放位置中，通过一个活塞释放面使该密封器件从该基体密封面抬离。由此释放在该出口开口中的一个对应的开口横截面，使得不仅实现压力平衡，而且还可以实现经过入口开口、流体空间以及出口开口将压力运输到该空气导管中。

现在，具有决定性意义的是根据本发明的中间位置(在此被称为平衡位置)。为了实现该平衡位置，在该活塞的内部安排有一个平衡管路。当从密封位置向释放位置中过渡时，占据该平衡位置。为了详细说明对应的功能性和优点，下面逐步地说明这个过程。

如果期望在压缩空气导管与空气导管之间的连接，则开始时就将该空气导管引入该压力保持阀的出口开口中。由此，尤其该空气导管的一个末端以直接或间接的方式与该活塞相接触。尤其以平面的方式设计的接触导致：在将该空气导管进一步地向该出口开口中推入的情况下，该活塞还实施对应的、尤其平移的移动。从密封位置出来在释放位置的方向上实现通过推入空气导管而产生的该活塞的移动。现在，从某个中间位置起释放一个平衡管路。该平衡管路的释放导致绕过了该密封器件。换言之，这意味着：在这个时间点或在这个移动点，该活塞密封面已经离开了该密封器件。换言之，该活塞密封面通过移动从该密封器件抬离，而该密封器件仍(尤其被在入口开口的压力侧上的反作用压力挤压)压靠该基体密封面。即该密封在其密封功能方面仍然是激活的。如后面还要说明的，该平衡管路具有尤其一个或多个管路入口，现在这些管路入口在一个根据该平衡位置的位置中位于该密封器件的压力侧、即入口侧。由此，呈空气流形式的超压力可以侵入该平衡管路中并且在绕过该密封器件的情况下通过一个对应的(如后面同样还要详细说明的)管路出口而在该出口开口的方向上到达该流体空间中。即该平衡管路用于以相对小的横截面来创造压力平衡。在此必须指出的是，该平衡管路的这些横截面可以保持得非常小，因为在此不涉及流体传送，而是仅涉及期望的压力平衡。

一旦在流体连通地绕过该密封器件的情况下通过该平衡管路实现压力平衡，则现在不再施加反作用压力。该缺少的反作用压力能够通过以下方式被察觉：该空气导管的进一步移动以及由此引起的该活塞在释放位置的方向上的进一步移动现在仅对抗该移动的摩擦阻力即可实现。

在根据本发明的压力保持阀中当推入该空气导管时必须克服的主要的力用于该活塞从密封位置向平衡位置中的移动(只要在该入口开口与该出口开口之间还存在压力差)。然而，在此情况下存在的反作用力明显小于在已知的压力保持阀中的反作用力。通过将该活塞安排在该入口开口的内部，该活塞密封面也自动地位于或基本上位于该基体密封面的内部。换言之，由此，由该活塞密封面围成的面积自动地小于该基体密封面的对应平面的面积。然而，由于该面积以平方方式在数学上代入反作用力的计算，即使在该压力保持阀的入口开口的入口侧的压力相同的情况下，面积的结构性减小也导致对应的反作用力明显地减小。

即可以总结为：通过提供一个平衡管路而提供了两级式的打开。在此，基于压力差的压力反作用力仅用于从密封位置向平衡位置中的第一部分移动而存在。然而，用于这个移动步骤的压力反作用力明显小于在已知压力保持阀中的压力反作用力，因为在此可能实现有效面积的明显减小。

在第二步骤中，存在一个基本上压力平衡的系统，使得仅还须克服摩擦力以及由此的非常小的反作用力。

可能有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，在该基体处安排有一个弹簧装置，该弹簧装置在活塞的密封位置的方向上用弹簧力加载该活塞。此类弹簧装置尤其构型为具有一个弹簧元件和一个同步件。此类同步件例如可以具有一个止挡面，该弹簧元件的一个末端支撑在该止挡面上。该弹簧元件的另一个末端可以支撑在该基体的对应的止挡面上、优选在该基体的内部。还可设想的是，该同步件(还可以被称为弹簧体)与该活塞单件式地、整合地或整体式地形成。引起弹簧力作为用于活塞的预应力导致：限定为最小密封力的密封力还可以不依赖于所施加的压力而产生在该压力保持阀的入口开口的入口侧上。在此，对于最小密封功能而言，密封功能得到明显改善并且以此方式变得更可靠。

还可能有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，该平衡管路在该环形凹槽中具有至少一个管路入口。原则上，该平衡管路可以在结构上自由地构型。决定性的是，该平衡管路基于其结构上的构型而在该平衡位置中流体连通地绕过该密封器件。因此，该平衡管路还可以被称为在该平衡位置中起作用的一种旁通管。为此可行的是，在该环形凹槽中设置一个管路入口或多个管路入口。

通过该活塞和该密封器件沿该环形凹槽的内表面的对应的相对移动，该环形凹槽与在密封器件和活塞之间的相对位置相对应。即，如果该活塞沿其在平衡位置的方向上的移动而移动，则该密封器件滑动经过该活塞，或反之，该活塞滑动经过该密封器件。这意味着，在此移动期间同样可以改变管路入口相对于该密封器件的相对位置并且现在可以以此方式打开所述旁通管。在此还可设想特别简单且成本有效的生产方式，例如以径向孔的形式。

同样有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，该平衡管路在该活塞的底面处具有至少一个管路出口。在此还可设想特别简单且成本有效的制造，例如借助于一个轴向孔。通过以此方式将该平衡管路基本上完全地设计在该活塞材料的内部，可以实现整个系统的特别简单且节省空间的安排。当然，在此还可设想的是：根据在本发明范围内的前述段落，将一个或多个管路入口进行组合。

此外有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，该环形凹槽具有大于或等于该密封器件的轴向延伸尺寸两倍的轴向长度。对于沿一条移动线从密封位置经平衡位置向释放位置中的移动而言，整个移动行程是必不可少的。对应的环形凹槽至少部分地负责该移动距离。即，该环形凹槽的轴向长度预设了可以相对地在该密封器件与该活塞之间行进的该相对路径。优选地，将更上文所述的管路入口安排在该环形凹槽的中间，使得该环形凹槽可以位于该密封器件的无压力侧、该密封器件的施加压力侧或正好位于该密封器件处。通过在该实施方式中将该环形凹槽构型为基本上正好等于或甚至大于该密封器件的延伸尺寸的两倍，这三个前述位置正好是可行的，以便能够将对应的功能指派给活塞的这三个位置。

此外有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，由该活塞密封面围成的面积完全地或基本上完全地位于由该基体密封面围成的面积内。原则上，该面积的减小足以提供对应描述的反作用力的减小，而使该面积完全地减小到该活塞密封面内带来了此效果的增强。相应地，该活塞密封面优选完全位于该基体密封面内。在此必须指出的是：由于通常提供弹性变形以产生该密封器件所期望的密封力，实际上通常不仅涉及与该密封器件线性接触。

此外有利的是，在一个根据本发明的压力阀中，该活塞具有圆柱形或基本上圆柱形的基础形状，用于尤其沿一条直线在该密封位置、该平衡位置与该释放位置之间平移地移动。这允许提供一种特别简单的生产方式。因此，例如借助于旋转式的加工，可以设想一种简单的生产。该平移的、尤其呈直线形式的移动允许使整个系统在其复杂性方面还进一步得到简化。

此外有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，该活塞在其外侧上具有至少一个用于在该入口开口中进行滑动支承的滑动面。这导致实现这种移动能力的特别简单且成本有效的解决方案。为了进行滑动支承，该滑动面可以例如借助于特别的表面涂层以及特别的加工而具有减小的摩擦系数。

此外有利的是，在一个根据本发明的压力保持阀中，该出口开口具有一个用于将该空气导管卡锁在插入位置中的卡锁装置，该插入位置与活塞的该释放位置相对应。在将该空气导管推入之后的已经描述的过程结束时，该活塞位于该释放位置中并且还对抗尤其存在的弹簧预施加应力而固持在该释放位置中。为了确保该空气导管不再离开这个位置，可以借助于所述卡锁装置来实现固定。以可逆方式来构型该卡锁装置，使得该空气导管当然还可以再次退回，由此使得该压力保持阀相应地关闭，因为现在该活塞尤其由于弹簧力而受预施加应力地再次向该密封位置中移动。

同样地，本发明的主题在于一种用于将空气导管插入根据本发明的压力保持阀中的方法，该方法具有以下步骤：

-将该空气导管引入该出口开口中，

-使该空气导管与该活塞一起在该释放位置的方向上移动，

-通过该活塞的该平衡管路来平衡在该入口开口与该出口开口之间的压力，

-使该空气导管与该活塞一起向该释放位置中移动。

如参照根据本发明的压力保持阀已经详细地描述的，通过根据本发明的方法实现了相同的优点。

附图说明

本发明的其他的优点、特征和细节将从以下说明中体现出来，其中参见附图对本发明的实施例进行了详细说明。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征可能分别以其本身单独地或以任意的组合方式对本发明是必要的。图中示意性地示出：

图1示出了在密封位置中的根据本发明的压力保持阀的实施方式，

图2示出了在平衡位置中的根据图1的实施方式，以及

图3示出了在释放位置中的图1和图2的实施方式。

具体实施方式

借助于图1至图3描述了根据本发明的压力保持阀10的实施方式、根据本发明的方法以及由此作用方式。

在图1中展示了密封位置DP，即在已去除或还未完全插入空气导管100的情况下。在这个位置中，在基体20的入口侧、即入口开口22处施加有与出口开口24相比的超压力。原则上，通过流体空间26在如口开口22与出口开口24之间提供流体连通的连接。然而在根据图1的当前情况下，即在密封位置DP中，流体连通的连接被密封并且由此被中断。通过密封器件40确保了密封，在此该密封器件夹紧并且由此密封地安排在基体密封面28与活塞30的活塞密封面34之间。即，密封器件40密封了所述压力差。

如果现在继续推入空气导管100，则该空气导管100间接地通过弹簧装置50的一个同步件54将图1中的活塞30推动到根据图2向右一个位置中。在此尤其克服了弹簧元件52的弹簧力。然而决定性的是，在此还必须克服由在入口开口22和出口开口24之间的压力差产生的反作用力。该反作用力由压力差和对应有效的面积(在此是朝向活塞密封面34的位于内部的面积)计算出。由于朝向活塞密封面34的该位于内部的面积小于朝向基体密封面28的可比较的面积，相应地还存在比本将在根据标准方式构型的压力保持阀中的反作用力更小的反作用力。一旦可以如下程度地克服该压力反作用力，即可能到达根据图2的平衡位置AP，平衡管路38就绕过该密封器件40，使得在入口开口22与出口开口24之间可以实现压力平衡，这正如在图2中所示的。为了绕行，即旁通，平衡管路38构型为在环形凹槽32中具有多个管路入口38a，密封器件40也安排在该环形凹槽中。

在对置侧、在活塞30的底面30a处设置有对应的管路出口38b。现在从根据图2的时间点起，反作用力不再由于压力差而起作用，因为压力差已经得到平衡。现在，为了向根据图3的释放位置FP继续移动，仅还克服弹簧元件52的弹簧力。现在为了释放足够的流动横截面，现在密封器件40从平衡位置AP起与活塞释放面36接触并且在继续移动中与活塞30一起到达根据图3的释放位置FP的位置中。

当然，在拉出空气导管100时，在相反的方向上进行上述的插入空气导管100的步骤，使得压力保持阀10最终再次位于其闭合的并且由此密封的密封位置DP中。

本发明仅在示例范围内对这些实施方式的上述解释进行描述。当然，这些实施方式的单独的特征(只要技术上有意义)能够彼此自由组合，而不脱离本发明的范围。

Claims

1.用于与空气导管(100)可逆连接的压力保持阀(10)，该压力保持阀具有一个基体(20)，该基体具有一个入口开口(22)、一个用于接收该空气导管(100)的出口开口(24)以及一个流体连通地连接该入口开口(22)与该出口开口(24)的流体空间(26)，其中在该入口开口(22)中安排有一个活塞(30)，该活塞可移动地安装在密封位置(DP)、平衡位置(AP)以及释放位置(FP)之间，并且该活塞(30)具有一个环形凹槽(32)连同一个活塞密封面(34)和一个活塞释放面(36)，其中在该密封位置(DP)中，一个密封器件(40)密封地安排在该活塞密封面(34)与一个基体密封面(28)之间；在该平衡位置(AP)中，在该密封活塞(30)中安排的一个平衡管路(38)流体连通地绕过该密封器件(40)；并且在该释放位置(FP)中，该活塞释放面(36)使该密封器件(40)从该基体密封面(28)抬离。

2.根据权利要求1所述的压力保持阀(10)，其特征在于，在该基体(20)处安排有一个弹簧装置(50)，该弹簧装置在该活塞的密封位置(DP)的方向上用弹簧力加载该活塞(30)。

3.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该平衡管路(38)在该环形凹槽(32)中具有至少一个管路入口(38a)。

4.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该平衡管路(38)在该活塞(30)的底面(30a)处具有至少一个管路出口(38b)。

5.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该环形凹槽(32)具有大于或等于该密封器件(40)的轴向延伸尺寸两倍的轴向长度。

6.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，由该活塞密封面(36)围成的面积完全地或基本上完全地位于由该基体密封面(28)围成的面积内。

7.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该活塞(30)具有圆柱形或基本上圆柱形的基础形状，用于尤其沿一条直线在该密封位置(DP)、该平衡位置(AP)与该释放位置(FP)之间平移地移动。

8.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该活塞(30)在其外侧(30b)上具有至少一个用于在该入口开口(22)中进行滑动支承的滑动面。

9.根据前述权利要求之一所述的压力保持阀(10)，其特征在于，该出口开口(24)具有一个用于将该空气导管(100)卡锁在插入位置中的卡锁装置(24a)，该插入位置与该活塞(30)的该释放位置(FP)相对应。

10.用于将一个空气导管(100)插入具有权利要求1至9之一所述特征的压力保持阀(10)中的方法，该方法具有以下步骤：

-将该空气导管(100)引入该出口开口(24)中，

-使该空气导管(100)与该活塞(30)一起在该释放位置(FP)的方向上移动，

-通过该活塞(30)的该平衡管路(38)来平衡在该入口开口(22)与该出口开口(24)之间的压力，

-使该空气导管(100)与该活塞(30)一起移动到该释放位置(FP)。