CN111629839B - 计量阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计量阀(10)，所述计量阀具有关闭体(12)和阀座(16)，其中，所述关闭体(12)可在关闭位置与打开位置之间往复移动，在所述关闭位置中，关闭体支承在阀座(16)上并且将材料出口(14)闭锁，在所述打开位置中，关闭体被从阀座(16)上抬起并且释放材料出口(14)；所述计量阀具有与关闭体(12)固定地连接的操纵元件(20)并且具有两个压电执行器(22、24)，所述操纵元件(20)设置在所述两个压电执行器之间，其中，在关闭位置中，操纵元件(20)相对于压电执行器中的第一压电执行器(22)具有间距地设置，所述间距小于第一压电执行器(22)的最大长度改变，或操纵元件松动地贴靠在第一压电执行器(22)上并且相对于压电执行器中的第二压电执行器(24)具有间距地设置，所述间距大于第一压电执行器(22)的最大长度改变，并且在打开位置中，操纵元件(20)相对于第二压电执行器(24)具有间距地设置，所述间距小于第二压电执行器(24)的最大长度改变，或操纵元件活动地贴靠在第二压电执行器(24)上并且相对于第一压电执行器(22)具有间距地设置，所述间距大于第二压电执行器(24)的最大长度改变。

Description

计量阀
技术领域
本发明涉及一种计量阀，尤其用于计量粘性材料如粘合剂、密封剂、隔离材料或导热膏。
背景技术
计量阀广泛用于必须以计量的量释放材料的各领域中。在汽车制造中，尤其使用计量阀以将粘性材料、如粘合剂、密封剂、隔离材料或导热膏涂覆到工件上。最小可能的可计量的量在此取决于计量阀可以被多快打开并且再次关闭。粘性材料的点状的剂量的涂覆频率还取决于计量阀为了打开和关闭可以被多快地切换。为了实现快速的打开和关闭，已经提出压电执行器，其电压感生的长度改变被传递到计量阀的关闭体上。借助于压电执行器控制的计量阀的特征在于高的切换频率。在此一方面提出，使用压电执行器以用于打开计量阀，而借助于复位元件如例如弹簧实现关闭。另一方面提出，既为了打开也为了关闭分别使用与关闭体刚性地耦联的压电执行器。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种计量阀，其可以还更快地被切换。
根据本发明，所述任务通过具有本发明所述特征的计量阀解决。
本发明基于如下思想，即，在压电执行器没有与关闭体刚性地耦联的情况下，以第一压电执行器打开计量阀并且以第二压电执行器关闭计量阀。为此目的，计量阀具有与关闭体固定地连接的操纵元件，使得如果操纵元件运动，则关闭体一起运动。在所述关闭位置中，关闭体支承在阀座上并且将计量阀的材料出口闭锁，在关闭位置中，操纵元件要么松动地贴靠在第一压电执行器上，要么相对于第一压电执行器具有间距地设置，如果对第一压电执行器施加电压，则所述间距小于第一压电执行器的最大长度扩展。同时，操纵元件相对于第二压电执行器具有间距地设置，所述间距大于第一压电执行器的最大长度扩展。为了打开计量阀，对第一压电执行器施加电压，使得第一压电执行器由于压电效应扩展并且由于其长度改变对操纵元件施加冲击。操纵元件然后在带动关闭体的情况下被第一压电执行器“射”出，使得关闭体到达打开位置中，在所述打开位置中，关闭体被从阀座上抬起并且释放材料出口。在打开位置中，操纵元件贴靠在第二压电执行器上或相对于第二压电执行器具有间距地设置，所述间距在施加电压的情况下小于第二压电执行器的最大长度扩展。同时，操纵元件在打开位置中相对于第一压电执行器具有间距地设置，所述间距大于第二压电执行器的最大长度扩展。为了关闭计量阀，第二压电执行器被施加电压并且由于压电效应而扩展。第二压电执行器由于其长度改变对操纵元件施加冲击并且将操纵元件朝第一压电执行器方向“射去”，其中，操纵元件带动关闭体并且移动到关闭位置中。
计量阀符合目的地具有带有两个面向彼此的支承面的刚性框架，其中，第一压电执行器支撑在支撑面中的第一支撑面上并且第二压电执行器支撑在支撑面中的第二支撑面上。如果压电执行器对操纵元件施加力以用于使得关闭体运动，则所述框架施加要求的反力。在此，优选地，所述支撑面相对彼此的间距能够可变地调节，使得关闭体的行程可以变化。
因为压电执行器没有固定地与操纵元件连接，所以压电执行器不能将关闭体保持在关闭位置中或在打开位置中。为此目的，符合目的地设有第一保持机构以用于将关闭体固定保持在关闭位置中和/或设有第二保持机构以用于将关闭体固定保持在打开位置中。第一保持机构和/或第二保持机构符合目的地具有至少一个电磁体。另外，优选地，由铁磁体材料制成的保持元件与关闭体固定地连接，所述保持元件可被第一保持机构的至少一个电磁体和/或可被第二保持机构的至少一个电磁体施加力、优选是吸引力。在此，保持元件符合目的地可往复运动地设置在第一保持机构与第二保持机构之间。
计量阀优选具有安全装置，所述安全装置具有朝阀座方向加载关闭体的弹簧和带有压力腔的气动缸。在将压缩空气引入到压力腔中的情况下，气动缸的活塞克服弹簧的力地对关闭体施加力。所述气动缸符合目的地具有可电切换的安全阀以用于闭锁压力腔，所述压力腔在无电流状态中打开。在电流中断的情况下，向活塞施加的力消失，从而弹簧将关闭体挤压到阀座上。
优选的是，在第一压电执行器与第二压电执行器之间设有支撑在压电执行器上的压力弹簧。通过这样的措施，两个压电执行器彼此相对地支撑并且始终克服力实现其扩展，使得尤其防止压电执行器的层离。
附图说明
以下借助于在附图中示意性地示出的实施例进一步阐述本发明，在附图中：
图1示出为了清楚说明计量阀的工作方式的示意性图示。
具体实施方式
在附图中示意性地示出构造为针阀的计量阀10，所述计量阀具有作为关闭体12的阀针，所述阀针可以被放置到阀座16上以用于闭锁材料出口14并且可以被从阀座16上抬起以用于释放材料出口14。为了闭锁和释放材料出口14，阀针12可沿纵向方向18线性地往复运动。
操纵元件20与阀针12固定地连接，所述操纵元件径向地从阀针12上伸出。操纵元件20设置在第一压电执行器22与第二压电执行器24之间，它们分别支撑在刚性的框架26上。框架26具有两个面向彼此的支撑面28、30，其中，第一压电执行器22支撑在第一支撑面28上并且第二压电执行器24支撑在第二支撑面30上。
如果阀针12位于关闭位置中，在所述关闭位置中，阀针支承在阀座16上，则操纵元件20贴靠在第一压电执行器22上或相对于第一压电执行器以小的间距设置。如果阀针12位于打开位置中，在所述打开位置中，阀针被从阀座16上抬起，则如在图1中示出的那样，操纵元件20贴靠在第二压电执行器24上或与第二压电执行器具有小的间距。为了打开针阀10，第一压电执行器22被施加电压并且由于压电效应扩展。第一压电执行器的沿纵向方向18的长度改变导致操纵元件20被施加冲击并且朝第二压电执行器24方向运动，从而操纵元件带动阀针12并且可以被从阀座16上抬起。为此目的，如果阀针12位于关闭位置中，则操纵元件20然后应当相对于第一压电执行器22仅以一定间距设置，所述间距小于第一压电执行器沿纵向方向18的最大长度扩展。同时，操纵元件20必须相对于第二压电执行器24具有间距地设置，所述间距大于第一压电执行器22沿纵向方向18的最大长度改变。第二压电执行器24通过如下方式限定阀针12的行程，即，操纵元件20不可以比其移动到直到与第二压电执行器24接触更远地从第一压电执行器22运动离开。
为了关闭针阀10，第二压电执行器24被施加电压并且扩展。由于第二压电执行器沿纵向方向18的长度改变，第二压电执行器对操纵元件20施加冲击，使得操纵元件从第二压电执行器运动离开并且朝第一压电执行器22运动。在此，操纵元件带动阀针12，使得阀针可以再次支承在阀座16上并且由此到达关闭位置中，在所述关闭位置中，阀针闭锁材料出口14。因此，在打开位置中，操纵元件20必须要么松动地贴靠在第二压电执行器24上要么相对于第二压电执行器具有间距地设置，所述间距小于第二压电执行器24沿纵向方向18的最大长度改变。另外，操纵元件20必须相对于第一压电执行器22具有间距地设置，如果阀针12位于打开位置中，则所述间距大于第二压电执行器24沿纵向方向18的最大长度改变。
为了能够将阀针12固定保持在关闭位置中和在打开位置中，阀针12与由铁磁体材料制成的径向地伸出的保持元件32固定地连接。保持元件32设置在第一电磁体形式的第一保持机构34与第二电磁体形式的第二保持机构36之间。电磁体34、36这样被切换，使得保持元件32在阀针12的关闭位置中贴靠在第一电磁体34上并且被所述第一电磁体吸引，而所述保持元件在阀针12的打开位置中贴靠在第二电磁体36上并且被所述第二电磁体吸引。
另外，针阀10具有安全装置38，所述安全装置具有故障安全功能并且确保在无电流的情况下将材料出口14闭锁。所述安全装置38具有弹簧40形式的复位元件，所述弹簧对阀针12沿纵向方向18朝阀座16施加力。气动缸42克服弹簧力地工作，所述气动缸具有压力腔44和设置在压力腔44中的活塞46。通过将压缩空气引入到压力腔44中而将反向于弹簧40的力地指向的力施加到阀针12上。安全阀48将压力腔44与环境连通并且在无电流状态中打开，使得压缩空气从压力腔44中逸出并且克服弹簧力地指向的力消失，从而弹簧40可以将阀针12压到阀座16上。
在第一压电执行器22与第二压电执行器24之间贴靠它们地设有压力弹簧50，如果在压电执行器22、24之间的间距减小，则所述压力弹簧被夹紧，使得其以力抵抗压电执行器22、24的扩展。
总之，应指出以下几点。本发明涉及一种计量阀10，所述计量阀具有关闭体12和阀座16，其中，所述关闭体12可在关闭位置与打开位置之间沿纵向方向18往复运动，在所述关闭位置中，关闭体支承在阀座16上并且闭锁材料出口14，在所述打开位置中，关闭体被从阀座16上抬起并且释放材料出口14；所述计量阀具有与关闭体12固定地连接的操纵元件20并且具有两个压电执行器22、24，所述操纵元件20设置在所述两个压电执行器之间，其中，在关闭位置中，操纵元件20相对于压电执行器中的第一压电执行器22具有间距地设置，所述间距小于第一压电执行器22沿纵向方向18的最大长度改变，或松动地贴靠在第一压电执行器22上并且相对于第二压电执行器24具有间距地设置，所述间距大于第一压电执行器22沿纵向方向18的最大长度改变，并且在打开位置中，操纵元件20相对于第二压电执行器24具有间距地设置，所述间距小于第二压电执行器24沿纵向方向18的最大长度改变，或松动地贴靠在第二压电执行器24上，并且相对于第一压电执行器22具有间距地设置，所述间距大于第二压电执行器24沿纵向方向18的最大长度改变。

Claims (12)

1.计量阀，所述计量阀具有关闭体(12)和阀座(16)，其中，所述关闭体(12)可在关闭位置与打开位置之间往复运动，在所述关闭位置中，关闭体支承在阀座(16)上并且闭锁材料出口(14)，在所述打开位置中，关闭体被从阀座(16)上抬起并且释放材料出口(14)；所述计量阀具有与关闭体(12)固定地连接的操纵元件(20)并且具有两个压电执行器，所述操纵元件(20)设置在所述两个压电执行器之间，其中，在关闭位置中，操纵元件(20)相对于压电执行器中的第一压电执行器(22)具有间距地设置，所述间距小于第一压电执行器(22)的最大长度改变，或松动地贴靠在第一压电执行器(22)上，并且相对于压电执行器中的第二压电执行器(24)具有间距地设置，所述间距大于第一压电执行器(22)的最大长度改变；并且在打开位置中，操纵元件(20)相对于第二压电执行器(24)具有间距地设置，所述间距小于第二压电执行器(24)的最大长度改变，或松动地贴靠在第二压电执行器(24)上并且相对于第一压电执行器(22)具有间距地设置，所述间距大于第二压电执行器(24)的最大长度改变。
2.根据权利要求1所述的计量阀，其特征在于，设有具有两个面向彼此的支撑面的刚性框架(26)，其中，第一压电执行器(22)支撑在各支撑面中的第一支撑面(28)上并且第二压电执行器(24)支撑在各支撑面中的第二支撑面(30)上。
3.根据权利要求2所述的计量阀，其特征在于，所述第一支撑面(28)和第二支撑面(30)相对彼此的间距能够可变地调节。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的计量阀，其特征在于，设有用于将所述关闭体(12)固定保持在关闭位置中的第一保持机构(34)。
5.根据权利要求4所述的计量阀，其特征在于，设有用于将所述关闭体(12)固定保持在打开位置中的第二保持机构(36)。
6.根据权利要求5所述的计量阀，其特征在于，第一保持机构(34)和/或第二保持机构(36)具有至少一个电磁体。
7.根据权利要求6所述的计量阀，其特征在于，设有由铁磁体材料制成的与所述关闭体(12)固定地连接的保持元件(32)，所述保持元件可被第一保持机构(34)的至少一个电磁体和/或可被第二保持机构(36)的至少一个电磁体施加力。
8.根据权利要求7所述的计量阀，其特征在于，保持元件(32)可往复运动地设置在第一保持机构(34)与第二保持机构(36)之间。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的计量阀，其特征在于，设有安全装置(38)，所述安全装置具有对关闭体(12)朝阀座(16)方向施加力的复位元件(40)和带有压力腔(44)的气动缸(42)，所述气动缸的活塞(46)在将压缩空气引入到压力腔(44)中的情况下克服复位元件(40)的力地对关闭体(12)施加力。
10.根据权利要求9所述的计量阀，其特征在于，所述气动缸(42)具有用于闭锁压力腔(44)的可电切换的安全阀(48)，所述安全阀在无电流的状态中打开。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的计量阀，其特征在于，在第一压电执行器(22)与第二压电执行器(24)之间设有支撑在第一压电执行器和第二压电执行器(24)上的压力弹簧(50)。
12.用于在使用根据权利要求1至11中任一项所述的计量阀(10)的情况下计量液体的方法，其中，为了从阀座(16)上抬起关闭体(12)，第一压电执行器(22)扩展并且将冲击传递到操纵元件(20)上，所述冲击使操纵元件(20)从第一压电执行器(22)运动离开，并且为了将关闭体(12)安设到阀座(16)上，第二压电执行器(24)扩展并且将冲击传递到操纵元件(20)上，所述冲击使操纵元件(20)从第二压电执行器(24)上运动离开。
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