CN110345304B - 阀和阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀和阀装置，阀有阀壳体，其包括壳体盖、壳体底部和布置在壳体盖和壳体底部间的中间壳体，其中阀壳体包围包括流动室和致动室的阀室，其中阀壳体有从流动室通向致动室的至少一阀开口且其中至少一执行元件、由形状记忆合金制成的丝状或带状SMA元件、复位元件和电路板布置在致动室内，执行元件在闭锁阀开口的闭合位置与开启阀开口的打开位置间可轴向移动，SMA元件用于沿着打开方向致动执行元件，复位元件用于沿着闭合方向移动执行元件，其中SMA元件通过中间部分固定在执行元件上且通过其端部与电路板电连接以被施加电流，其中流动室和致动室通过有阀开口的分隔壁彼此分隔使得致动执行元件时流经阀的流体引导通过流动室。阀装置有多个这种阀。

Description

阀和阀装置
技术领域
本发明涉及一种阀，该阀具有阀壳体，该阀壳体包围阀室并且具有至少一个阀开口。执行元件被布置在阀室内以用于致动这样的阀，该执行元件(Stellelement)可以在用于闭锁阀开口的闭合位置与用于开启阀开口的打开位置之间移动。此外，本发明还涉及具有多个阀的阀装置(Ventilanordnung)。
背景技术
执行元件在打开位置和闭合位置之间的移动可以借助例如以丝线(Draht)的形式的形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)来实现。在此涉及可以根据其温度以两种不同的晶体结构存在的合金。在室温下存在具有体心四方晶格的马氏体结构，该马氏体结构在超过约80℃的转变温度时转变成具有面心立方晶格的奥氏体结构。因此，由这样的形状记忆合金构成的丝线具有这样的属性，即该丝线当加热超过转变温度时由于晶格从马氏体结构转变成奥氏体结构会缩短。为了加热SMA元件，通常对其施加电流，由此该SMA元件会缩短，并且因此执行元件可以移动。
例如，从DE 10 2005 060 217已知一种阀，该阀具有包围压力室的阀壳体，其中在该压力室内布置用于打开和闭合阀开口的柱塞。在此，该柱塞由SMA元件致动以打开阀开口，该SMA元件与布置在阀壳体内的电路板电相连，以便能够被施加电流。SMA元件布置在压力室内并且因此直接暴露于阀的体积流量，即暴露于通过阀开口流入或流出压力室的空气。
这种阀或阀装置可用于填充介质储存器(例如机动车辆座椅区域中的流体囊，特别是气囊或气垫)。已知的仅具有一个控制器(Stellglied)的阀可用于填充或排空气囊。这些阀不是单独适合成保持气囊中的压力。为此，已知阀需要两个阀的组合。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种阀以及阀装置，该阀针对上述缺点得以改善。
第一个任务通过具有以下所述的特征的阀得以实现。该阀具有阀壳体，该阀壳体包括壳体盖、壳体底部和布置在壳体盖和壳体底部之间的中间壳体。该阀壳体包围阀室，该阀室包括流动室和致动室，其中阀壳体具有至少一个从流动室通向致动室的阀开口。在本文中，阀室被理解成阀的整个被阀壳体包围的内部空间。至少执行元件、由形状记忆合金制成的丝状或带状的SMA元件、复位元件以及电路板被布置在致动室内，该执行元件可以在用于闭锁阀开口的闭合位置和用于开启阀开口的打开位置之间轴向移动，该SMA元件用于沿着打开方向或冲程方向致动执行元件，该复位元件用于沿着闭合方向或复位方向移动执行元件。SMA元件通过中间部分固定在执行元件上以用于致动执行元件并且通过其端部间接地或直接地与电路板电连接以用于被施加电流。流动室和致动室通过具有阀开口的分隔壁以如下方式在流体上彼此分隔开，使得在致动执行元件时流经阀的流体被引导通过流动室。“从流动室通向致动室的阀开口”在本发明中既可以被理解成阀开口可以构造在流动室与致动室之间的边界处，也可以被理解成阀开口在流动室中可以布置成以如下方式对准致动室的另一个开口，使得阀开口可以被布置在致动室中的执行元件闭锁。
流体(特别是空气)流经的阀室在根据本发明的阀中被划分成两个在流体上基本上彼此分隔开的子室，即致动室(或执行腔室)和流体可以流经的流动室，在该致动室内布置所有用于致动阀或用于打开阀开口所需的部件。
在此，流动室的第一区域与流动室的第二区域经由阀开口和/或连接通道彼此相连，其中阀开口和/或连接通道在执行元件的闭合位置被闭锁并且在执行元件的打开位置被开启。因此，流动室的第一区域和第二区域布置在阀开口的不同的侧上并且经由连接通道或连接区域彼此相连，其中第一区域和第二区域仅在阀开口打开时彼此流体相连。在此，连接通道被理解成是用于闭锁和开启阀开口的执行元件和包围阀开口的密封座之间的阀区域，该阀区域例如完全包围执行元件。当阀开口闭合时，连接通道与流动室的两个区域中的一个区域相连，从而使得流体也在连接通道或阀区域内部被划分。在此，连接通道可以构造在致动室的边缘区域中。
流动室的第一区域与空气供给单元相连或可连接到空气供给单元以便将空气引入流动室，或者阀具有通向流动室的第一区域的压力端口。流动室的第二区域与介质储存器(例如与具有轮廓调节的交通工具座椅的气垫)相连或可连接到该介质储存器，或者具有通向流动室的第二区域的用户端口，从而使得当阀打开时可以向介质储存器填充空气。为了排出流动室中的空气，即为了排空介质储存器，流动室经由开口与大气相连或可连接到大气。当阀开口打开时，流体(特别是空气)流经流动室，更确切地说是例如向介质储存器填充空气时，流体(特别是空气)从流动室的与空气供给单元相连的第一区域经由连接通道流动到流动室的第二区域中并流动至介质储存器。当排空介质储存器时，流体回流到流动室中并从该流动室处经由通向大气的开口从阀中流出来。优选地，开口构造在壳体盖中，该壳体盖在上侧界定流动室。
在根据本发明的阀中，控制器被布置在流动室的第二区域内，该控制器以如下方式可转动或可枢转地安装在中间壳体上并与执行元件耦合，使得通向大气的开口在执行元件处于闭合位置时被开启且该开口在执行元件处于开启位置时被闭锁。第一止回阀设置在阀开口中或阀开口上，该第一止回阀在执行元件处于打开位置时防止流体从流动室的第二区域经由阀开口回流到流动室的第一区域中。
控制器在面向通向大气的开口的部分优选支承第二密封元件和/或包括复位元件(例如弹簧或片簧)，该弹簧或片簧使控制器在朝向开口的闭合方向上预张紧。通过这样的变型可以实现介质储存器的循环填充和排气，其中确保的是，阀和因此的介质储存器在阀的执行元件未被致动时总是排气的。
优选地，第一止回阀布置在流动室的第二区域的侧面上。
有利地，控制器在面向执行元件的端部部分上包括拨叉触指(Schaltfinger)，并且第一止回阀由布置在拨叉触指上的第三密封元件和布置在分隔壁中的阀座形成。拨叉触指可以包括突起，该突起用于定位第三密封元件。阀座布置在阀开口的面向流动室的第二区域的一侧上。相反地，在阀开口的面向致动室的一侧上布置密封座，该密封座通过执行元件的致动特别借助第一密封元件而被闭锁或开启。
第三密封元件可以是板状元件。该板状元件可以特别构造成具有通孔的圆形垫圈。
在一种实施方式中，第三密封元件由金属、塑料或者也由弹性体构成。在阀的一种优选的实施方式中，将流动室和致动室彼此分隔开的分隔壁由阀的中间壳体形成，即与中间壳体构造成一体。因此，流动室有利地由中间壳体构成或者部分地被中间壳体包围并且在上侧被壳体盖闭锁，和/或，致动室由中间壳体构成或部分地被中间壳体包围并且在下侧被壳体底部闭锁。这具有的优点是，不需要其它的、单独的部件来构造这两个室，从而实现阀的制造成本低廉并且安装简单。在一种有利的实施形式中，为了进一步减少对于阀的功能性所需的部件的数量，也将压力端口和/或用户端口以及用于引导执行元件的引导装置和/或用于将电路板固定在阀壳体内的紧固装置与中间壳体构造成一体或被集成在该中间壳体中。
在一种优选的实施形式中，流动室和致动室经由至少一个气隙流体连接。因此，气隙或流体通道布置在包围阀开口的区域中，特别地从流动室、特别是连接通道或阀区域和/或流动室的第一区域通向致动室。通过由至少一个流体通道或气隙来流体连接流动室和致动室在阀开口闭合时虽然也会确保流动室与致动室之间的压力平衡，但是只有流动流体的旁流流动到致动室中并因此包围SMA元件，因此这些SMA元件被流动流体冷却。由于致动室的体积小，因此压力迅速得以均衡。
优选地，分隔壁具有至少部分地环绕阀开口并且沿着执行元件的运动方向延伸到致动室中的间隔壁，该间隔壁构成用于执行元件的容纳室。在此，执行元件(特别是执行元件的面向阀开口的第一端部部分)在容纳室中被引导。特别地，至少一个气隙从流动室通向容纳室。
特别地，执行元件在面向阀开口的第一端部部分具有闭锁阀开口的密封元件，该密封元件在侧面以一定的间距在构成容纳室的间隔壁之前终止以便形成至少一个气隙。
在另一种优选的实施方式中，用户端口的面向流动室的第二区域的第二端部部分比面向介质储存器的第一端部部分具有更大的净跨距(lichte Weite)，其中特别地，用户端口的用于介质储存器的、面向流动室的端部部分由中间壳体和/或壳体盖构成，并且面向介质储存器的端部部分由中间壳体构成。换而言之：用户端口的端部部分(流体在该端部部分处从流动室排出或流入用户端口)被构造成圆锥状或漏斗状。由此避免湍流并改善流向介质储存器的流量。因此，压力端口和/或用户端口优选以如下方式构造，即该压力端口和该用户端口具有朝向第一自由端部逐渐变细的、背离阀室的第一端部部分和面向阀室的第二端部部分，其中第二端部部分在圆周方向上至少部分地径向变窄。换而言之：压力端口和/或用户端口或连接接头的自由端部比面向阀室的端部具有更小的外径，从而简化了软管的插入。接合面由第二端部部分的部分径向变窄部构成，由此可将插到接头上的软管固定住或可防止其松动。
提出一种阀装置的任务通过具有以下所述的特征的阀装置得以实现。该阀装置包括多个，特别是分别根据前述方式和方法构造的阀。分别包围阀的阀室的阀壳体，特别是中间壳体和/或壳体盖和/或壳体底部，和/或电路板被构造成一体。换而言之：阀装置的所有阀的阀室被共同的阀壳体或共同的中间壳体和/或壳体盖和/或壳体底部包围。此外，多个阀的所有SMA元件还与共同的电路板电连接。由此可以大大减少所需组件的数量。这样的阀装置例如集成到具有轮廓调节或按摩功能的交通工具座椅中。
在一种有利的实施形式中，多个阀具有共同的压力端口，该压力端口分别通向阀室，特别地通向流动室，特别优选地通向阀的流动室的第一区域或通向包含流动室的第一区域的区域，或者经由至少一个空气通道分别与阀室，特别是与流动室，特别优选是与流动室的第一区域或与所述区域相连，其中每个阀具有单独的开口以用于将阀室、特别是流动室与大气相连，该开口特别地通向流动室的第二区域。换而言之：所有阀的阀室与共同的压力端口流体连接，特别地经由集成在中间壳体中的或由该中间壳体构成的空气通道和/或室或区域与共同的压力端口流体连接，以用于将空气引入相应的阀室或流动室中，更确切地说是引入流动室的第一区域中。此外，所有阀的阀室分别经由开口与大气相连，特别是又通过集成在中间壳体中的或由该中间壳体构成的空气通道和/或室与大气相连，以用于排出相应的阀室或流动室中的空气，更确切地说是排出流动室的第二区域中的空气。在闭合通向大气的开口的同时，通过闭合第一止回阀使介质储存器中的压力保持恒定。这种阀装置例如可以用于具有按摩功能的交通工具座椅。
在一种优选的实施方式中，多个阀的阀室通过分隔壁至少与用于电接触电路板的容纳室分开，其中分隔壁特别地与中间壳体构造成一体。多个阀可以彼此独立地致动，以便有针对性地对各个气垫进行充气或排气。
特别地，分隔壁在此具有在安装状态下对电路板进行气动密封的贯通孔。
在另一种有利的变型中，引导元件以如下方式布置在从空气供给单元通向(多个)流动室的空气通道中，使得流入流动室或流经流动室的流体具有层流。因此产生了有向的流动，从而使得也由此避免了可以减少流量的湍流。此外，还由此减少了阀或阀装置内噪声的形成。
附图说明
下面将借助对实施例的说明并参考附图对本发明的其它特征和优点进行更详细的阐述。分别以示意性的原理图示出：
图1示出了根据第一实施形式的阀处于闭合位置的剖视图，
图2A示出了图1的阀处于打开位置的截面，
图2B示出了图1的阀处于闭合位置的截面，
图3A示出了根据第二实施形式的阀在第一止回阀打开时的如图2A、2B的截面，
图3B示出了根据第二实施形式的阀在第一止回阀闭合时的如图2A、2B的截面，
图4A、4B示出了根据第一实施形式的用于闭锁和开启大气开口的控制器，
图5A、5B示出了根据第二实施形式的用于闭锁和开启大气开口的控制器，
图6示出了第一止回阀的详细视图，
图7以分解图示出了根据一个实施形式的阀装置，该阀装置具有多个带中间壳体的阀，
图8示出了根据一个实施形式的阀装置的中间壳体的俯视图。
具体实施方式
图1示出了阀2，该阀具有阀壳体4，该阀壳体由上壳体盖6、下壳体底部10和布置在壳体盖6和壳体底部10之间的中间壳体8组成。阀壳体4包围阀室12，阀开口14通向该阀室12。执行元件16布置阀室12内，该执行元件16可在用于闭锁阀开口14的闭合位置和用于开启阀开口14的打开位置之间在运动方向B上轴向移动。由形状记忆合金制成的丝状的SMA元件18用于沿着打开方向或冲程方向H致动执行元件16，该SMA元件通过中间部分18c保持在执行元件16上，更确切地说是保持在执行元件的第一端部部分16a上。为了被施加电流，SMA元件18通过其端部18a、18b与同样布置在阀室12内的电路板22电连接。
复位元件20(在这里为螺旋压力弹簧)用于沿着闭合方向或复位方向R移动执行元件16，该螺旋压力弹簧同心地包围执行元件16的第二端部部分16b，并且通过第一端部支承在电路板22上且通过第二端部支承在执行元件16的、相对于第二端部部分16b径向变宽的第一端部部分16a上。
中间壳体8包括对阀2的功能性所需的所有部件，换而言之，所有为此所需的组件均集成在中间壳体8自身中，如下所述。
阀室12被划分成流动室24和致动室26，这两个室通过分隔壁28彼此分隔开，从而使得在致动执行元件16时流经阀2或阀室12的流体仅流经流动室24。在此，流动室24由中间壳体8构成并且在上侧被壳体盖6闭锁。致动室26也由中间壳体8构成并且在下侧被壳体底部10闭锁，由此可以减少所需部件的数量。执行元件16以及用于致动执行元件16所需的部件(即，SMA元件18、复位元件20以及电路板22)布置在致动室26内。通过有针对性地引导流体流量来避免SMA元件18的不均匀冷却。分隔壁28与中间壳体8构成一体或模制在该中间壳体上。流动室24具有第一区域24a和第二区域24b，这两个区域经由连接通道24c彼此相连，该连接通道24c在执行元件16的闭合位置被闭锁并且在执行元件16的打开位置被开启。
为了将空气引入阀室12，更确切地说是引入流动室24，流动室的第一区域24a与空气供给单元或气动泵相连，或者图1中未示出的经由供应线路与气动泵相连的或连接到气动泵的压力端口间接地或直接地通向流动室24的第一区域24a。通过开启阀开口14可使引入的空气经由连接通道24c或阀室24c并且通过阀开口14从第一区域24a流入第二区域24b。特别地，阀2用于填充(未示出的)介质储存器(例如具有轮廓调节的交通工具座椅的气垫)。为此，阀室12，更确切地说是流动室24或其第二区域24b与用户端口30流体连接或者用户端口30通向第二区域24b，使得介质储存器可以借助软管连接到阀2上。压力端口和用户端口30与中间壳体8构成一体并且不从该中间壳体中突出来。
此外，中间壳体8还具有容纳室34以用于容纳电接触电路板22所需的部件，例如插塞式连接器，该插塞式连接器在图1中布置在中间壳体8的后部并且仅用虚线表示。
为了在执行元件16的致动期间引导执行元件16，一方面设置引导装置，该引导装置由中间壳体8构成。该引导装置包括间隔壁36，该间隔壁在阀开口14区域中从分隔壁28开始沿着运动方向B延伸到致动室26中并与分隔壁28或中间壳体8构成一体。间隔壁36包围用于上部的、面向阀开口14的第一端部部分16a的容纳室38。为了引导第二端部部分16b，引导装置集成在电路板22中，确切地说是以构造在电路板中的凹进部40(在此处为贯通孔)的形式集成在该电路板中，第二端部部分16b在执行元件16的打开位置和闭合位置延伸到该贯通孔中。为了引导SMA元件18，间隔壁36具有在运动方向B上延伸的凹进部27。
因此，为了使执行元件16在沿着运动方向B轴向移动期间(即在致动执行元件16期间)得到引导，也不需要以其它部件形式的额外的或单独的引导装置。
为了将阀开口14可靠地闭锁在闭合位置中，如图1所示，闭锁阀开口14的第一密封元件42布置在面向阀开口14的端部部分16a处，该第一密封元件42与包围阀开口14的密封座共同作用。
为了控制阀2，并且为了向SMA元件18施加电流以便使其缩短并从而致动执行元件16，端部18a、18b与电路板22电连接，更确切地说是分别借助压接连接器44与电路板22电连接。SMA元件18的端部18a、18b分别固定在压接连接器44的容纳部46中并因此间接地通过压接连接器44与电路板22接触。压接连接器44垂直于运动方向B分别在侧面通过凸起A1从电路板22突出来。此外，压接连接器44在冲程方向H上从电路板22的上表面22a并平行于该上表面在朝向壳体底部10的方向上延伸，即通过凸起A2从电路板22的上表面22a开始在朝向电路板的下表面22b的方向上延伸，其中压接连接器44的容纳部46以一定的间距在壳体底部10之前终止，即自由浮动地布置在阀室12内。压接连接器44的与容纳部46间隔开的部分48通过夹紧装置(未示出)与电路板22电连接。在这种情况下，部分48不仅可以平坦地放置在上表面22a上，而且可以至少部分地具有距离上表面22a极小的间距。为了实现与电路板22或其上表面22a的公差无关的连接，压接连接器44或其部分48完全以最小间距与上表面22a间隔开并且压接连接器44仅由夹紧装置支撑。在此，每个压接连接器44具有两个分别穿过电路板22的凹进部延伸的、在此处大致构造为椭圆形和圆形的夹紧装置，这些夹紧装置可弹性变形以便插入到凹进部中并且在安装状态下以形状配合的方式和/或力配合的方式保持在凹进部中。因此，压接连接器44建立了SMA元件18的固定在该压接连接器上的端部18a、18b与电路板22之间的电连接。通过在侧面和在冲程方向H上突出来的压接连接器44可以将SMA元件18的附加长度(即边长为A1和A2的假想矩形的对角线的长度)用来致动执行元件16，由此从整体上会实现阀2的结构高度的减小。电路板22本身通过可插入到中间壳体8的容纳室34中的插塞式连接器与电端口接触。
为了将电路板22固定在阀室12内，作为紧固装置的、与中间壳体8构成为一体的间隔壁36具有两个可变形的突起52，这两个突起模制在该间隔壁的端面上并且在安装状态下穿过电路板22的贯通孔延伸且不可拆卸地与电路板22相连。该端面同时形成用于电路板22的止挡面。
图1示出的阀2具有另一个阀开口，更确切地说是具有开口32，该开口32将阀室12与大气相连，以便允许空气从阀室12中流出。控制器58布置在阀室12内或在流动室24内，该控制器可转动地安装在中间壳体8上并且可操作地与执行元件16相连。控制器58在图4A、4B中更详细地示出。控制器58的替代性实施形式在图5A和5B中示出。控制器58在面向开口32的部分具有用于闭锁开口32的第二密封元件60。控制器58在面向执行元件16的端部部分具有拨叉触指62，该拨叉触指与执行元件16接触或紧靠其第一密封元件42。如果致动执行元件16并打开阀开口14，则拨叉触指62会由于复位元件64(此处为片簧)也在冲程方向上移动，并因此使控制器58绕其旋转点转动，从而使得开口32被第二密封元件60闭锁。如果不再向SMA元件18施加电流并且因此执行元件16会由于复位元件20而在复位方向R上移动，则拨叉触指62通过执行元件16或其第一密封元件42也在复位方向R上移动。由此并且由于控制器58的V形旋转点66所致，第二密封元件60打开开口32。因此，通向大气的开口32在执行元件16处于闭合位置时被开启并且在执行元件16处于开启位置时被闭锁。在图5A和5B所示的控制器58的替代性实施形式中，未示出的复位元件64与突起63连接。控制器58绕着未示出的旋转点转动。在流动室的第二区域24b中还布置第一止回阀70。第一止回阀70被构造成使得其允许流体从流动室的第一区域24a穿过阀开口14流动到流动室的第二区域24b中。在相反的方向上，通过第一止回阀70防止从流动室的第二区域24b穿过阀开口14的回流。
图2A示出了根据图1的阀2处于打开位置的截面，从而使得阀开口14和连接流动室24的第一区域24a和第二区域24b的连接通道24c可以被流体流过。图2B示出了阀2处于闭合位置的相同截面。为了填充介质储存器，特别是填充气体，流动室24的第一区域24a可与空气供给单元相连。当阀开口14闭合时，只发生流动室24和致动室26之间经由气隙92进行的空气交换，该气隙构造在分隔壁28和执行元件16之间，并且该气隙使流动室24的第一区域24a和致动室26彼此流体连接，以平衡阀2或阀室12内的压力。特别地，在这种情况下，气隙92通向由间隔壁36构成的容纳室38。若通过致动执行元件16打开阀开口14，则流体或空气在虚线所示的箭头方向上从流动室24的第一区域24a经由连接通道24c穿过阀开口14流动到流动室24的第二区域24b中并且不流经致动室26。流动室24的第二区域24b经由用户端口30与介质储存器或气垫相连，从而填充介质储存器。在这种情况下，密封元件72特别地允许流体从第一区域24a在朝向第二区域24b的方向上流动，通过这种方式，止回阀70被打开。在所示的实施方式中，密封元件72与控制器58的拨叉触指62以如下方式连接，使得密封元件72的位置相对于拨叉触指62是固定的。
此外，阀2还可用于排空介质储存器，如图2B所示。流动室24的第二区域24b具有通向大气的开口32，流体通过该开口离开流动室24(沿着指向开口32的箭头方向)。
为了避免流体在进入用户端口30时发生湍流并从而增加进入介质储存器的流量，相对于具有更小的净跨距W1的面向介质储存器的端部部分30b，用户端口30的面向流动室24的第二区域24b的端部部分30a具有的更大的净跨距W2。因此，用户端口30，特别是端部部分30a被构造成漏斗形并且在此处在下侧由流动室24的中间壳体8来界定，并且在上侧由壳体盖6来界定。
气隙92布置在围绕阀开口14的区域中，在此处布置在由分隔壁28构成的间隔壁36内。由此实现SMA元件的均匀冷却，原因在于只有流体的旁流进入致动室26以确保压力平衡。此外，为了避免致动室26中产生强烈的湍流以及过量的流体进入，气隙92的开口横截面小于连接通道24c或阀开口14的横截面。此外还可以以如下方式来选择气隙92的开口横截面，使得SMA元件的冷却与体积流量成比例地实现。此外，执行元件16的第一端部部分16a以及布置在其上的第一密封元件42具有比容纳室38的净跨度小的直径以便构成气隙92。因此，在闭合位置闭锁阀开口14的第一密封元件42在侧面以一定的间距在构成容纳室38的间隔壁36之前终止以便构成空气通道92。这样一来，当阀开口14闭合时，经由气隙92在流动室24与致动室26之间进行空气交换是可行的。
执行元件16的第一端部部分16a具有垂直于执行元件16的运动方向B延伸的至少一个贯通孔54，该贯通孔在与垂直于运动方向B相关的中心穿过第一端部部分16a延伸。如果执行元件16仅具有这样的贯通孔54，则可以根据“针线原理”将SMA元件18引导穿过贯通孔54并且可靠地保持在其中。替代地，贯通孔54还可另外通过侧向槽56进入，该侧向槽从在第一端部部分16a的外周向面上的、在执行元件16的运动方向B上与贯通孔54间隔开的位置开始在朝向贯通孔54的方向上延伸，即斜着从上往下延伸。SMA元件18的中间部分经由槽56引入贯通孔54中并在安装状态下在贯通孔54内进行引导，从而防止SMA元件18滑出并确保其牢固的保持。
如果致动执行元件16并且打开阀开口14，则拨叉触指62会由于复位元件64(此处为片簧)也在冲程方向上移动，并且因此使控制器58绕其旋转点转动，从而使得开口32被第二密封元件60闭锁。如果不再向SMA元件18施加电流并且因此执行元件16由于复位元件20而在复位方向R上移动，则拨叉触指62会通过执行元件16或其密封元件38也在复位方向R上移动。由此并且由于控制器58的V形旋转点66所致，第二密封元件60打开开口32。因此，通向大气的开口32在执行元件16处于闭合位置时被开启并且在执行元件16处于开启位置时被闭锁，从而确保阀室12的流动室24的第二区域24b或介质储存器在不致动阀2时总是被排气的。致动室26还与流动室24的第一区域24a相连并经由该第一区域与泵相连。这样的阀例如在具有按摩功能的交通工具座椅中被使用，其中一个或更多个气垫被分别循环地充气和排气。
图3A和图3B示出了阀2的第二实施方式。图3A中所示的阀与图2A和2B中所示的阀的不同之处在于控制器58的结构形式。图3A所示的阀2具有在图5A和5B中示出的控制器58。该控制器58可以与复位元件64一起在开口32的开启位置和闭合位置之间(如图3A所示)关于旋转点66转动。虚线箭头示出了流体从流动室的第一区域穿过阀开口14经过第一止回阀70进入流动室24的第二区域的流动。随后，空气继续流动到用户端口30。图3B示出了与图3A中相同的阀。然而在此情况下第一止回阀70是闭合的，从而使得当通向大气的开口32闭合且第一止回阀闭合时，通过用户端口30流入的空气不能再次从阀2中流出并且实现压力维持功能。
特别地，图1和图2A、图2B、图3A和图3B中的第一止回阀70可以如图6所示进行构造。图6示出了控制器58，该控制器在其面向执行元件16的部分处具有拨叉触指62。拨叉触指62延伸穿过第三密封元件72的通孔73。第三密封元件72被构造成圆形垫圈，该垫圈优选由金属或弹性体制成。密封元件72在止回阀70的闭合位置中位于阀座74上，从而使得从阀座74侧面朝向阀开口14方向流动的流体将密封元件72压到阀座74上。相反地，来自阀开口14侧面的流体压着第三密封元件72远离阀座74，从而使得止回阀70打开以用于该流动方向。在这种情况下，密封元件72可以构造成在拨叉触指62上移动(如图6所示)或固定(如图2A-3B所示)。
图7以分解图示出了具有多个阀2的阀装置100。在此，该阀装置100包括用于所有阀2的共同的阀壳体。换而言之：分别包围阀2的阀室12的阀壳体，更确切地说是中间壳体108、壳体盖106和壳体底部110被构造成一体，因此，阀装置100具有共同的中间壳体108、共同的壳体盖106和共同的壳体底部110，阀2的各个阀室12构造在该共同的中间壳体、该共同的壳体盖和该共同的壳体底部内部中。此外，阀装置100还具有构造成一体的、用于所有阀2的共同的电路板122。与迄今为止已知的阀装置相比，由此可以大大减少阀装置100的多个阀2的空间需求以及所需组件的数量以及阀装置100的安装。
示例性的阀装置100的阀2基本上如同根据图1所描绘的阀2一样构造，相同的部件使用相同的参考标记。这些阀分别具有执行元件16、丝状的SMA元件18和复位元件20，该执行元件16在阀室12内可在用于闭锁阀开口的闭合位置与用于开启阀开口的打开位置之间轴向移动，该SMA元件18用于沿着打开方向致动执行元件16，该复位元件20用于沿着闭合方向移动执行元件16。SMA元件18又通过其相应的端部借助压接连接器44与电路板22电连接。SMA元件18通过中间部分分别固定在相应的执行元件16上，以便在被施加电流时沿着冲程方向致动该执行元件。为此，电路板22通过可插入中间壳体108的容纳室34中的电插塞式连接器168进行控制或产生电接触。此外，第二止回阀172例如被布置在中间壳体108和壳体盖106之间，例如与压力传感器结合使用。此外，在阀壳体内还布置消音泡沫174，以减少特别是在阀2排气时噪声的形成。中间壳体108具有用于连接到空气供给单元的压力端口170和四个用于连接到四个介质储存器(特别是具有轮廓调节或按摩功能的交通工具座椅的气垫)的用户端口130。
图8示出了根据一种实施形式的中间壳体108，即用于阀装置的中间壳体108，该阀装置具有多个根据图1构造的阀2(即3/3换向阀(3/3-Wegventil))并且例如被用于实施交通工具座椅的按摩功能，即可以用于周期性地为多个气垫充气和排气，或者可以使用用于交通工具中的轮廓调节的压力保持功能来调节脊柱前凸或侧向支承。
中间壳体108具有共同的压力端口170，所有阀2都可以通过该压力端口与气动泵相连，其中压力端口170经由构造在中间壳体108内的空气通道176分别与阀2的流动室24的第一区域24a相连或通向阀2的流动室24的第一区域24a。为了清晰可见，只用虚线示出了用于阀2中的一个阀的控制器58。每个阀2的通向大气的开口被构造在壳体盖中，该开口将流动室的第二区域24b与大气相连(参见图1)。为每个阀2分配了一个介质储存器，相应的阀2或其第二区域24b经由空气通道178并且经由用户端口130与介质储存器相连。在以这种方式构造的中间壳体108中，阀装置具有相关联的压力区域182，该压力区域又通过分隔壁188与电子器件区域186分隔开。电路板的在压力区域182与电子器件区域186之间的过渡部190被气动地密封。
空气经由空气通道176流动到第一区域24a中或流动到包含第一区域24a的区域182中并且经由气隙92流动到致动室26中，以便填充介质储存器。若将阀开口14打开，则空气从第一区域24a经由连接通道24c通过阀开口14流动到第二区域24b中，并从该第二区域处(如有必要经由其它的、此处未示出的空气通道)经由用户端口130流动至相应的介质储存器。同时移动控制器58使得开口32被闭锁。为了对介质储存器进行排气，阀开口14通过沿着复位方向移动执行元件16被闭合，由此又移动控制器58并且从而开启开口32。这样一来，由于介质储存器中存在的过压，封闭在该介质储存器中的空气通过开口32从阀2流出来。同样在中间壳体108中，空气通道176以及区域182由中间壳体本身构成。为了保持介质储存器中的压力，止回阀70可以闭锁阀开口14(参见图1)，使得来自介质储存器的空气不能流回到第一区域24a中。
参考标记列表
2、2a、2b 阀
4 阀壳体
6 壳体盖
8 中间壳体
10 壳体底部
12 阀室
14 阀开口
16 执行元件
16a 执行元件的第一端部部分
16b 执行元件的第二端部部分
18 SMA元件
18a SMA元件的第一端部
18b SMA元件的第二端部
18c SMA元件的中间部分
20 复位元件(螺旋弹簧)
22 电路板
22a 电路板的上表面
22b 电路板的下表面
24 流动室
24a 流动室的第一区域
24b 流动室的第二区域
24c 连接通道
26 致动室
28 分隔壁
30、130 用户端口
30a、30b 用户端口的端部部分
31a、b、c、d 用户端口的部分
32 开口
34 容纳室
36 间隔壁
38 容纳室
40 凹进部
42 第一密封元件
44 压接连接器
46 压接连接器的容纳部
48 压接连接器的部分
52 突起
54 贯通孔
56 槽
58 控制器
60 第二密封元件
62 拨叉触指
63 突起
64 复位元件
66 旋转点
70 第一止回阀
72 第三密封元件
73 通孔
74 阀座
92 气隙
94 引导元件
100 阀装置
106 壳体盖
108 中间壳体
110 壳体底部
168 插塞式连接器
170 压力端口
172 第二止回阀
174 消音泡沫
176 空气通道
178 空气通道
182 压力区域
186 电子器件区域
188 分隔壁
190 过渡部
B 执行元件的运动方向
H 冲程方向
R 复位方向
A1 压接连接器的侧向凸起
A2 压接连接器的轴向凸起
W1 端部部分30b的净跨距
W2 端部部分30a的净跨距。

Claims (46)

1.一种阀(2)，所述阀具有阀壳体(4)，所述阀壳体包括壳体盖(6)、壳体底部(10)和布置在所述壳体盖(6)和所述壳体底部(10)之间的中间壳体(8)，其中所述阀壳体(4)包围阀室(12)，所述阀室包括流动室(24)和致动室(26)，其中所述阀壳体(4)具有从所述流动室(24)通向所述致动室(26)的至少一个阀开口(14)，并且其中至少执行元件(16)、由形状记忆合金制成的丝状或带状的SMA元件(18)、复位元件(20)和电路板(22)被布置在所述致动室(26)内，所述执行元件能够在用于闭锁所述阀开口(14)的闭合位置和用于开启所述阀开口(14)的打开位置之间轴向移动，所述SMA元件用于沿着打开方向致动所述执行元件(16)，所述复位元件用于沿着闭合方向移动所述执行元件(16)，其中所述SMA元件(18)通过中间部分(18c)固定在所述执行元件(16)上并且通过所述SMA元件的端部(18a、18b)与所述电路板(22)电连接以用于被施加电流，
其中所述流动室(24)和所述致动室(26)由具有所述阀开口(14)的分隔壁(28)彼此分隔开，使得在致动所述执行元件(16)时流经所述阀(2)的流体被引导通过所述流动室(24)，其中所述流动室(24)的第一区域(24a)与所述流动室(24)的第二区域(24b)经由所述阀开口(14)和/或连接通道(24c)彼此相连，其中所述阀开口(14)和/或所述连接通道(24c)在所述执行元件(16)的所述闭合位置被闭锁并且在所述执行元件(16)的所述打开位置被开启，
其中所述流动室(24)的第一区域(24a)与空气供给单元相连或能够连接到所述空气供给单元以便将空气引入所述流动室(24)，并且其中所述流动室(24)的第二区域(24b)与介质储存器相连或能够连接到所述介质储存器，并且其中所述流动室(24)的第二区域(24b)经由开口与大气相连或能够连接到大气以便排出所述流动室(24)中的空气，
其中控制器(58)被布置在所述流动室的第二区域(24b)内，所述控制器可转动地安装在所述中间壳体(8)上并且与所述执行元件(16)耦合，使得通向大气的所述开口(32)在执行元件(16)处于闭合位置时被开启并且所述开口在执行元件(16)处于开启位置时被闭锁，
其中第一止回阀(70)设置在所述阀开口(14)中或在所述阀开口(14)上，所述第一止回阀在所述执行元件(16)处于打开位置时防止流体从所述流动室(24)的第二区域(24b)经由所述阀开口(14)回流到所述流动室(24)的第一区域(24a)中。
2.根据权利要求1所述的阀(2)，其中所述控制器(58)在面向所述执行元件(16)的端部部分上包括拨叉触指(62)，并且所述第一止回阀(70)由布置在所述拨叉触指(62)上的密封元件(72)和布置在所述分隔壁(28)中的阀座(74)形成。
3.根据权利要求2所述的阀(2)，其中所述密封元件(72)是板状元件或唇形密封件。
4.根据权利要求2所述的阀(2)，其中所述密封元件(72)由金属、塑料或弹性体构成。
5.根据权利要求3所述的阀(2)，其中所述密封元件(72)由金属、塑料或弹性体构成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的阀(2)，其中所述流动室的第二区域具有通向大气的开口(32)。
7.根据权利要求中1-5任一项所述的阀(2)，其中将所述流动室(24)和所述致动室(26)彼此分隔开的分隔壁(28)由所述中间壳体(8)形成。
8.根据权利要求中6所述的阀(2)，其中将所述流动室(24)和所述致动室(26)彼此分隔开的分隔壁(28)由所述中间壳体(8)形成。
9.根据权利要求1-5和8中任一项所述的阀(2)，其中所述流动室(24)和所述致动室(26)经由至少一个气隙(92)流体连接。
10.根据权利要求6所述的阀(2)，其中所述流动室(24)和所述致动室(26)经由至少一个气隙(92)流体连接。
11.根据权利要求7所述的阀(2)，其中所述流动室(24)和所述致动室(26)经由至少一个气隙(92)流体连接。
12.根据权利要求9所述的阀(2)，其中所述气隙(92)布置在包围所述阀开口(14)的区域中。
13.根据权利要求10或11所述的阀(2)，其中所述气隙(92)布置在包围所述阀开口(14)的区域中。
14.根据权利要求1-5、8和10-12中任一项所述的阀(2)，其中所述分隔壁(28)具有至少部分地环绕所述阀开口并且在所述执行元件(16)的运动方向(B)上延伸到所述致动室(26)中的间隔壁，所述间隔壁构成用于所述执行元件(16)的容纳室(38)，其中所述执行元件(16)在所述容纳室(38)中被引导。
15.根据权利要求6所述的阀(2)，其中所述分隔壁(28)具有至少部分地环绕所述阀开口并且在所述执行元件(16)的运动方向(B)上延伸到所述致动室(26)中的间隔壁，所述间隔壁构成用于所述执行元件(16)的容纳室(38)，其中所述执行元件(16)在所述容纳室(38)中被引导。
16.根据权利要求7所述的阀(2)，其中所述分隔壁(28)具有至少部分地环绕所述阀开口并且在所述执行元件(16)的运动方向(B)上延伸到所述致动室(26)中的间隔壁，所述间隔壁构成用于所述执行元件(16)的容纳室(38)，其中所述执行元件(16)在所述容纳室(38)中被引导。
17.根据权利要求9所述的阀(2)，其中所述分隔壁(28)具有至少部分地环绕所述阀开口并且在所述执行元件(16)的运动方向(B)上延伸到所述致动室(26)中的间隔壁，所述间隔壁构成用于所述执行元件(16)的容纳室(38)，其中所述执行元件(16)在所述容纳室(38)中被引导。
18.根据权利要求13所述的阀(2)，其中所述分隔壁(28)具有至少部分地环绕所述阀开口并且在所述执行元件(16)的运动方向(B)上延伸到所述致动室(26)中的间隔壁，所述间隔壁构成用于所述执行元件(16)的容纳室(38)，其中所述执行元件(16)在所述容纳室(38)中被引导。
19.根据权利要求14所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)的面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)在所述容纳室(38)中被引导。
20.根据权利要求15-18中任一项所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)的面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)在所述容纳室(38)中被引导。
21.根据权利要求14所述的阀(2)，其中至少一个气隙(92)从所述流动室(24)通向所述容纳室(38)。
22.根据权利要求15-19中任一项所述的阀(2)，其中至少一个气隙(92)从所述流动室(24)通向所述容纳室(38)。
23.根据权利要求20所述的阀(2)，其中至少一个气隙(92)从所述流动室(24)通向所述容纳室(38)。
24.根据权利要求14所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)在面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)具有闭锁所述阀开口(14)的第一密封元件(42)，所述第一密封元件在侧面以一间距在所述间隔壁之前终止以便形成至少一个气隙(92)。
25.根据权利要求15-19、21和23中任一项所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)在面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)具有闭锁所述阀开口(14)的第一密封元件(42)，所述第一密封元件在侧面以一间距在所述间隔壁之前终止以便形成至少一个气隙(92)。
26.根据权利要求20所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)在面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)具有闭锁所述阀开口(14)的第一密封元件(42)，所述第一密封元件在侧面以一间距在所述间隔壁之前终止以便形成至少一个气隙(92)。
27.根据权利要求22所述的阀(2)，其中所述执行元件(16)在面向所述阀开口(14)的第一端部部分(16a)具有闭锁所述阀开口(14)的第一密封元件(42)，所述第一密封元件在侧面以一间距在所述间隔壁之前终止以便形成至少一个气隙(92)。
28.一种阀装置(100)，所述阀装置具有分别根据权利要求1-27中任一项构造的多个阀(2)，其中分别包围阀(2)的阀室(12)的阀壳体(4)和/或电路板(122)被构造成一体。
29.根据权利要求28所述的阀装置(100)，其中所述阀壳体(4)包括中间壳体(108)和/或壳体盖(106)和/或壳体底部(110)。
30.根据权利要求28或29所述的阀装置(100)，其中所述多个阀(2)具有共同的压力端口(170)，所述压力端口通向所述阀室(12)，或者经由至少一个空气通道(176)与所述阀室(12)相连，并且其中每个阀(2)具有单独的开口(32)以用于与大气相连。
31.根据权利要求30所述的阀装置(100)，其中所述压力端口通向所述流动室(24)。
32.根据权利要求31所述的阀装置(100)，其中所述压力端口通向所述阀(2)的流动室(24)的第一区域或通向包含所述流动室(24)的第一区域(24a)的区域(182)。
33.根据权利要求30所述的阀装置(100)，其中所述压力端口经由至少一个空气通道(176)与所述流动室(24)相连。
34.根据权利要求33所述的阀装置(100)，其中所述压力端口经由至少一个空气通道(176)与所述流动室(24)的第一区域(24a)或与包含所述流动室(24)的第一区域(24a)的区域(182)相连。
35.根据权利要求30所述的阀装置(100)，其中所述开口通向所述流动室(24)的第二区域(24b)。
36.根据权利要求31-34中任一项所述的阀装置(100)，其中所述开口通向所述流动室(24)的第二区域(24b)。
37.根据权利要求28-29和31-35中任一项所述的阀装置(100)，其中所述多个阀(2)的阀室(12)由分隔壁(188)与用于电接触所述电路板(122)的容纳室(34)分隔开，其中所述分隔壁(188)具有在安装状态下对所述电路板(122)进行气动密封的贯通孔。
38.根据权利要求30所述的阀装置(100)，其中所述多个阀(2)的阀室(12)由分隔壁(188)与用于电接触所述电路板(122)的容纳室(34)分隔开，其中所述分隔壁(188)具有在安装状态下对所述电路板(122)进行气动密封的贯通孔。
39.根据权利要求36所述的阀装置(100)，其中所述多个阀(2)的阀室(12)由分隔壁(188)与用于电接触所述电路板(122)的容纳室(34)分隔开，其中所述分隔壁(188)具有在安装状态下对所述电路板(122)进行气动密封的贯通孔。
40.根据权利要求37所述的阀装置(100)，其中所述分隔壁(188)与所述中间壳体(108)构造成一体。
41.根据权利要求38或39所述的阀装置(100)，其中所述分隔壁(188)与所述中间壳体(108)构造成一体。
42.根据权利要求28-29、31-35和38-40中任一项所述的阀装置(100)，其中引导元件(94)被布置在从所述空气供给单元通向所述流动室(24)或多个流动室的空气通道(176)中，使得流入或流经流动室(24)的流体具有层流。
43.根据权利要求30所述的阀装置(100)，其中引导元件(94)被布置在从所述空气供给单元通向所述流动室(24)或多个流动室的空气通道(176)中，使得流入或流经所述流动室(24)的流体具有层流。
44.根据权利要求36所述的阀装置(100)，其中引导元件(94)被布置在从所述空气供给单元通向所述流动室(24)或多个流动室的空气通道(176)中，使得流入或流经所述流动室(24)的流体具有层流。
45.根据权利要求37所述的阀装置(100)，其中引导元件(94)被布置在从所述空气供给单元通向所述流动室(24)或多个流动室的空气通道(176)中，使得流入或流经所述流动室(24)的流体具有层流。
46.根据权利要求41所述的阀装置(100)，其中引导元件(94)被布置在从所述空气供给单元通向所述流动室(24)或多个流动室的空气通道(176)中，使得流入或流经所述流动室(24)的流体具有层流。
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