CN111503315A - 快速开关阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种快速开关阀，其具有阀芯的两个能够同时并且沿不同的轴向方向穿流的槽。第一槽在加强反向于槽的穿流方向的轴向力方面得到优化。第二槽在其体积流方面已经在小的开口横截面的情况下得到优化。

Description

快速开关阀

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的快速开关阀。

背景技术

在呈滑阀结构形式的截止阀中已知的是，电磁体使布置在阀孔中的滑阀或者克服复位弹簧的力沿打开方向移动（NC＝常闭），或者电磁体使滑阀克服复位弹簧的力沿关闭方向移动（NO＝常开）。

呈这两种结构形式的快速开关阀是已知的，其在阀芯沿打开方向移动时同时接通（aufsteuern）从流入通道至第一流出通道的第一连接和从同一流入通道至第二流出通道的第二连接。这两个流出通道在快速开关阀的下游又相互连接。为此，阀芯具有两个轴向彼此相邻的颈部或者说环绕的槽，在所述颈部或者说环绕的槽之间，流入通道通入到阀孔中。在打开快速开关阀之后，两个槽在轴向方向上被穿流。通过双重的打开横截面，即使在小的打开运动之后也已经能够实现穿过打开的快速开关阀的迅速的和大的体积流。

文献DE 2009 060 032 A1公开了这种快速开关阀，其阀壳体以套管结构形式或者筒结构形式实施，从而两个流出接头和布置在它们之间的流入接头布置在基本上圆柱形的阀壳体的外圆周上。第一槽沿阀芯的打开方向被从流入通道至第一流出通道轴向地穿流，而第二槽沿阀芯的关闭方向被从流入通道至第二流出通道轴向地穿流。

通过这两个槽的反向的穿流，在阀芯上的液力动态的轴向力部分地相互抵消，从而使用于移动阀芯的力或能量需求最小化。通过两个槽的相同类型的设计，液力动态的轴向力在快速开关阀的完全打开状态下是相同的，因为两个槽被相同类型或相同形式地穿流。

发明内容

与此相对，本发明的任务在于，提供一种快速开关阀，其中辅助打开运动。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的快速开关阀得到解决。

本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中描述。

要求保护的快速开关阀具有阀孔，阀芯在该阀孔中得到引导。阀芯在其外圆周上具有第一槽和与其轴向间隔的第二槽，它们也可以称为颈部。所述快速开关阀具有共同的流入通道，该流入通道在所述阀芯的关闭位置中仅仅与一个槽处于流体连接，并且该流入通道在所述阀芯的打开位置中与两个槽处于流体连接。在打开位置中，第一槽能沿关闭方向被穿流至第一流出通道，而第二槽能沿（与关闭方向相反设置的）打开方向被穿流至第二流出通道。根据本发明，在从第一槽到该第一槽的流出侧的控制棱边的过渡区域中形成流出侧的锥形区段，该锥形区段相对于阀芯的纵轴线的倾斜角小于40度。因此，在穿流第一槽时，沿关闭方向产生相对于现有技术得到减小的轴向力。由此提供一种快速开关阀，在该快速开关阀中辅助打开运动。

已经表明，流出侧的锥形区段相对于阀芯的纵轴线的倾斜角应优选为25至35度，特别优选为大约30度。

特别优选的是，在从第一槽的流入侧的控制棱边到第一槽中的过渡区域中形成一个流入侧的锥形区段，其相对于阀芯的纵轴线的倾斜角小于90度。在沿关闭方向穿流第一槽时，通过该流入侧的锥形区段沿打开方向产生轴向力。特别地，这个轴向力相对于现有技术的轴向力有所提高。由此进一步辅助打开运动。这个在打开方向上的轴向力决定性地由根据本发明的流出侧的锥形区段产生。

已经表明，流入侧的锥形区段相对于阀芯的纵轴线的倾斜角应优选为50至70度，特别优选为大约60度。

在流入侧的锥形区段与流入侧的控制棱边之间还可以类似于现有技术地布置有环形端面，它相对于阀芯的纵轴线具有约90度的倾斜角。由于流入侧的锥形区段的存在，该环形端面明显小于现有技术的环形端面。

在流入侧的锥形区段与流出侧的锥形区段之间优选还形成一个中间的锥形区段。优选地，该中间的锥形区段沿着纵轴线的延伸度大于流入侧的锥形区段和流出侧的锥形区段的延伸度。

已经表明，中间的锥形区段相对于阀芯的纵轴线的倾斜角应小于10度，优选约为6度。

在第一槽的一种改进方案中，在流入侧的锥形区段与中间的锥形区段之间设置有圆柱形的、相对于纵轴线没有倾斜的区段。在流入侧的锥形区段与圆柱形的区段之间和/或在中间的锥形区段与流出侧的锥形区段之间优选地设置有多个倒圆部/一个倒圆部。

特别优选地，快速开关阀以常开结构形式实施，从而执行器沿关闭方向作用，而复位弹簧的力沿打开方向作用。因此，当复位弹簧应快速打开关闭的快速开关阀时，第一槽的根据本发明的造型辅助快速开关阀的复位弹簧。

当执行器是电磁体时，当该复位弹簧在电磁体关断之后应克服其剩磁并且应快速地打开关闭的快速开关阀时，第一槽的根据本发明的造型辅助快速开关阀的复位弹簧。

关于第二槽优选的是，从流入侧的控制棱边到第二槽的过渡区域具有如下流入侧的环形端面，该流入侧的环形端面相对于阀芯的纵轴线具有大约90度的倾斜角，和/或到第二槽的流出侧的控制棱边的过渡区域具有如下流出侧的环形端面，该流出侧的环形端面相对于阀芯的纵轴线具有大约90度的倾斜角。因此，通过第二槽的体积流在最小的打开行程时就已经最大。

在两个环形端面之间设置有圆柱形的区段，其相对于纵轴线不具有倾斜。在圆柱形的区段和每个环形端面之间设置有倒圆部。这些倒圆部中的每个倒圆部可具有两个相似但不同的倒圆半径。

在根据本发明的快速开关阀的一种优选的改进方案中，在其阀壳体中设置有至少一个通风通道，在所述阀壳体中也形成阀孔。通过该通风通道将电枢室（Ankerraum）与阀壳体的外侧连接。此外，在装配快速开关阀之后，可以向外输送不可避免的来自电枢室的空气夹杂。在此，代替空气，流体（特别是压力介质、例如油）侵入到电枢室中。这有助于开关时间稳定化，其中开关时间的漂移被减少。

如果阀壳体以筒结构形式或套管结构形式构造，则通风通道可以笔直地和/或平行于阀芯地布置并且在端侧通到外侧上。

附图说明

在附图中示出了根据本发明的快速开关阀的一种实施例。其中示出：

图1以纵剖视图示出了按照实施例的根据本发明的快速开关阀，

图2示出了图1中的快速开关阀在打开状态中的纵剖面的一个区域，

图3示出了图1中的快速开关阀在关闭状态中的纵剖面的一个区域，

图4以放大图示出了图2的快速开关阀在打开状态中的纵剖面的一个区域，

图4a以放大图示出了前述附图的阀芯的第一槽，并且

图4b以放大图示出了前述附图的阀芯的第二槽的流出侧的过渡区域。

具体实施方式

图1以纵剖面图示出了根据本发明的快速开关阀的实施例。快速开关阀具有套筒状的、基本上旋转对称的阀壳体1，在该阀壳体的阀孔7中，阀芯2可通过电磁体3克服复位弹簧5的力而移动。更准确地说，阀芯2可以沿着其纵轴线9经由电磁体3从图1所示的打开位置克服复位弹簧5的力（在图1中向左）拉到关闭位置中。为此，电磁体3具有极管或磁罐4，在所述极管或磁罐中布置有线圈6。在通过供电装置8给线圈6通电时，沿关闭方向（在图1中向左）拉动盘形的扁平电枢（Flachanker）10，该扁平电枢固定在阀芯2的端部区段上。

扁平电枢10被容纳在电枢室12中，该电枢室通过均匀地分布在阀壳体1的圆周上的通风通道14与阀壳体1的背离供电装置8的端面16连接，这些通风通道布置在阀孔7外部并且与阀孔平行地布置。由于根据本发明的快速开关阀的结构，不可避免的是，在装配时在电枢室12中存在空气。空气只能通过快速开关阀的运行和所施加的例如3-5巴的泄漏压力被输出。这对开关时间在运行时间上的漂移有影响，这在安装位置“直立”和“颠倒”时被加强。必须对这种漂移进行补偿，以便能够可靠地满足快速开关阀的应用。通过通风通道14明显改善了电枢室12中的流体（特别是压力介质、例如油）和由装配决定地被封闭的空气的交换，以便通过流体代替空气。这有助于在快速开关阀的运行期间的开关时间稳定化，其中开关时间的漂移得到减小。

电磁体3通过具有环绕的密封件的盖18封闭，其中，盖18通过拧入到阀壳体1的端部区段中的封闭件20相对于电磁体3张紧。电磁体3的供电装置8固定在封闭件20的外端面上，其中两根电线布置在封闭件20的内部，其中在图1中只能看到两根电线中的一根。

通过借助螺纹固定在封闭件20上的凸缘22，可以将以套管结构形式实施的阀壳体1保持在（未示出的）阀组（Ventilblock）中。为此，以由现有技术（DE 10 2009 060 032 A1）公知的方式在阀壳体1的外圆周上设置有三个通过相应的密封件彼此分开的环形的连接区域A1、P、A2，所述连接区域与阀孔7的相应的压力室连接。

图2示出了图1的快速开关阀的纵剖面的一个区域。在此（也如图1中那样）示出了快速开关阀的打开状态。为此，阀芯2在电磁体3断开的情况下通过复位弹簧5（在图2中向右）沿打开方向24移动。于是径向地通入的流入通道P一方面通过第一槽26与流出通道A1并且另一方面通过第二槽28与第二流出通道A2连接。这些槽围绕阀芯2环绕并且也可以称为颈部。

在打开状态下，两个槽26、28在不同的方向24、30上被轴向穿流。更确切地说，第二槽28在阀芯2的打开方向24的方向上被穿流，而第一槽26在关闭方向30上被穿流。

图3示出根据图2的纵剖面的局部，其中，阀芯2沿关闭方向30移动。为此，电磁体3被通电，使得其磁罐4吸引扁平电枢10，扁平电枢带动固定在其上的阀芯2。在关闭运动时，已经替代了由装配引起的空气并且已经处于磁体3与扁平电枢10之间的电枢室10的楔形盘状的区域中的流体（特别是压力介质、例如油）通过在圆周上分布的贯通凹口32（在图3中向右）穿过扁平电枢10移动到电枢室12中。

在图3中示出的快速开关阀的关闭状态中，第一槽26还与第一流出通道A1连接，但是在此与流入通道P分开。此外，在快速开关阀的关闭状态中，第二流出通道28还与流入通道P连接，但是与第二流出通道A1分开。

图4又示出图2的放大图，其中阀芯2处于打开状态中。在此可以看出，第一槽26具有与第二槽28的造型不同的造型。每个槽26、28从一个流入侧的控制棱边32、34延伸到一个流出侧的控制棱边36、38。

在图4a中，第一槽26以明显放大的方式示出。可以看出，在流动方向上（在图4a中从右向左观察）从流入侧的控制棱边32出发首先设置有如下环形端面40，该环形端面的径向延伸度比较小。与其连接地设置一个具有轴向延伸度42a的流入侧的锥形区段42。随后是具有轴向延伸度44a的倒圆部44。紧接着是所述槽26的具有最大深度的区域，该区域由具有轴向延伸度46a的圆柱形的区段46形成。

在现在后面的区域中，流体（特别是压力介质、例如油）又径向向外地被以到阀芯2上的最小的轴向力施加进行引导。这首先通过具有轴向延伸度48a的中间的锥形区段48且通过带有轴向延伸度50a的紧接着的倒圆部50且最后通过带有轴向延伸度52a的流出侧的锥形区段52来实现。流入侧的锥形区段42具有约60°的倾斜角42b，中间的锥形区段48具有约6°的倾斜角48b，并且流出侧的锥形区段52具有约30°的倾斜角52b。

在所示出的实施例中，适用轴向延伸度44a、46a、48a、50a、52a的如下尺寸关系：中间的锥形区段的延伸度48a≥圆柱形的区段的延伸度46a≥倒圆部50的延伸度50a≥倒圆部44的延伸度44a≥流出侧的锥形区段52的延伸度52a≥流入侧的锥形区段42的延伸度42a。

图4b示出了第二槽28的局部。更确切地说，示出了圆柱形的区段54的一个较小部分，在该部分上在流动方向（图4b中从左向右）上接着设置有一个两件式的倒圆部56，该倒圆部的两个部分具有略微不同的曲率半径。在倒圆部56的第二部分上连接有一个环形端面58，在该环形端面之后是第二槽28的流出侧的控制棱边36。

第二槽28的流入侧的控制棱边34与第二槽28的圆柱形的区段54之间的区域相应地（在纵剖面上观察镜像对称地）设计。

利用带有锥形区段42并且优选地带有明显较弱倾斜的中间的锥形区段48并且带有流出侧的锥形区段52的第一槽26的根据本发明的造型，在径向向内指向地流入时并且在轴向（在图4和4a中向左指向的）穿流第一槽26时，在阀芯2的打开方向24上产生根据本发明的轴向力。由此辅助构造为常开（NO）阀的快速开关阀的复位弹簧5（参见图1至图3）并且在切断电磁体3之后实现可靠的打开。

第二槽28在小的开口横截面的情况下已经优化到最大的流量。

公开了一种快速开关阀，其具有阀芯2的两个能够同时并且沿不同的轴向方向24、30穿流的槽26、28。第一槽26在增强反向于槽26的穿流方向30的轴向力方面被优化。第二槽28在其体积流方面已经在小的开口横截面的情况下得到优化。第二槽28可以根据现有技术来成型。

Claims (13)

1.一种快速开关阀，其具有阀孔（7），阀芯（2）在该阀孔中得到引导，该阀芯在其外圆周上具有第一槽（26）和轴向与之相间隔的第二槽（28），为所述第一槽和第二槽分配有共同的流入通道（P）和相应的流出通道（A1、A2），其中，在所述阀芯（2）的打开位置中，所述第一槽（26）能够在关闭方向（30）上被穿流，而所述第二槽（28）能够在与所述关闭方向（30）相反设置的打开方向（24）上被穿流，其特征在于，在从所述第一槽（26）到所述第一槽（26）的流出侧的控制棱边（38）的过渡部中形成流出侧的锥形区段（52），所述锥形区段相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）的倾斜角（52b）小于40度。

2.根据权利要求1所述的快速开关阀，其中，所述流出侧的锥形区段（52）相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）的倾斜角（52b）为25至35度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的快速开关阀，其中，在从所述第一槽（26）的流入侧的控制棱边（32）到该第一槽（26）的过渡部中形成流入侧的锥形区段（42），该锥形区段相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）的倾斜角（42b）小于90度，并且通过该锥形区段在沿关闭方向（30）穿流所述第一槽（26）时能够沿打开方向（24）产生轴向力。

4.根据权利要求3所述的快速开关阀，其中，所述流入侧的锥形区段（42）相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）的倾斜角（42b）为50至70度。

5.根据权利要求3或4所述的快速开关阀，其中在所述流入侧的锥形区段（42）与所述流入侧的控制棱边（32）之间布置有如下环形端面（40），该环形端面相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）具有约90度的倾斜角。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的快速开关阀，其中在所述流入侧的锥形区段（42）与所述流出侧的锥形区段（52）之间形成中间的锥形区段（48）。

7.根据权利要求6所述的快速开关阀，其中，所述中间的锥形区段（48）相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）的倾斜角（48b）小于10度。

8.根据权利要求6或7所述的快速开关阀，其中在所述流入侧的锥形区段（42）与所述中间的锥形区段（48）之间设置有圆柱形的区段（46）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的快速开关阀，其以常开结构形式来构造，其中执行器沿关闭方向（30）作用，而复位弹簧（5）的力沿打开方向（24）作用。

10.根据权利要求9所述的快速开关阀，其中，所述执行器是电磁体（3）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的快速开关阀，其中，从所述第二槽（28）的流入侧的控制棱边（34）到所述第二槽（28）中的过渡部具有如下流入侧的环形端面，该流入侧的环形端面相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）具有大约90度的倾斜角，和/或其中，所述第二槽（28）到该第二槽（28）的流出侧的控制棱边（36）的过渡部具有如下流出侧的环形端面（58），该流出侧的环形端面相对于所述阀芯（2）的纵轴线（9）具有大约90度的倾斜角。

12.根据权利要求11所述的快速开关阀，其中，在两个环形端面（58）之间设置有圆柱形的区段（54），并且其中，在所述圆柱形的区段（54）和每个环形端面（58）之间设置有倒圆部（56）。

13.根据前述权利要求中任一项所述的快速开关阀，其中，在阀壳体（1）中设置有至少一个通风通道（14），电枢室（12）通过所述通风通道与所述阀壳体（1）的外侧连接。

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