CN208831849U - 电磁挡板阀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁挡板阀装置。该电磁挡板阀装置用于工艺生产设备如化工设备、食品加工设备、发电厂等的气动现场设备尤其是调节装置，包括空气腔，三个空气通道通入该空气腔，其中这三个空气通道包括用于接收来自压缩空气供应源的压缩空气的空气供应通道、用于现场设备的气动致动器的进气和排气的空气控制通道、用于排出压缩空气至压力降如大气的排气通道，该挡板阀装置具有用于打开和/或关闭该空气供应通道的第一电磁挡板阀(“进气挡板阀”)和用于打开和/或关闭该排气通道的第二电磁挡板阀(“排气挡板阀”)，其中第一挡板阀和第二挡板阀在电磁方面彼此联接。

Description

电磁挡板阀装置

技术领域

本实用新型涉及用于工艺生产设备如化工设备如石化设备、食品加工设备如啤酒厂、发电设备如核电厂等的气动现场设备尤其是调节装置的电磁挡板阀装置(Prallventilanordnung)。

背景技术

根据前言的以挡板为挡板阀件的电磁挡板阀装置由DE19636207C2公开了，其在过去已经得到证明。电磁挡板阀装置具有壳体结构，在壳体结构中通常形成有用于连接至空气压力源的空气供应通道、空气送出通道和排气通道。呈挡板形式的挡板阀件活动安装在挡板阀装置中。电磁调节机构使挡板阀件在两个工作位置之间移动，在所述工作位置上分别关闭其中一个所述空气通道。挡板阀件在轴向调节方向上被移动。此外，该电磁阀具有强制机构如弹簧，其迫使挡板阀件在轴向调节方向上进入关闭位置以关断其中一个所述空气通道。在此，借助气压电动调节机构的简单技术结构和精确调节已得到证明。这种已知的电磁阀需要精确制造，尤其当要在能量需求少的情况下保证各自空气通道的精确关断时。

另一种根据前言的电磁挡板阀装置由带有官方受理号DE102016106410.6的德国专利申请描述了。该电磁挡板阀装置包括带有活动安装的挡板阀球的挡板阀件。电磁调节机构使挡板阀件在轴向调节方向上在两个工作位置之间移动，在所述工作位置上空气供应通道或排气通道被关闭。挡球与圆盘状可磁化挡板配合，其随挡球一起运动。强制机构如弹簧迫使挡板连同挡板阀球一起移向供应通道的通口边缘以气密关闭供应通道。在DE102016106410.6所述的挡板阀装置中，调节轴线与电磁体轴线同轴延伸，其芯部以空心柱体形式实现以实现排气通道。在高度可靠性不变的情况下，根据 DE102016106410.6的电磁挡板阀装置相比于如DE19636207C2所公开的挡板阀装置容许位置控制器以能量需求低许多的方式运行。

当在常见的挡板阀装置中应产生一定调节压力以产生一定调节力或者应产生一定体积流以调节致动器的调节速度时，电磁挡板阀装置必须在升压和降压之间连续来回切换。或者，在常见的阀中，挡板必须为了一定的体积流而处于规定的中间位置，在该中间位置中同时打开排气通道和进气通道，以保持近似恒定的期望调节压力或体积流。在这样的中间位置或始终切换的情况下一直在浪费气动压缩空气。

实用新型内容

本实用新型的任务是克服现有技术的缺点，尤其提供一种用于尤其根据前言类型的气动运行的现场设备的电磁挡板阀装置，从而即便在不同的工作状况下也保证电磁阀的精确工作方式，同时尤其是电力和/或气压的能量需求尽量少。

因此，规定一种用于工艺生产设备如化工设备如石化设备、食品加工设备(如啤酒厂)、发电厂(如核电厂)等的气动运行的现场设备且尤其是调节装置的电磁挡板阀装置。该电磁挡板阀装置具有带有三个空气通道的空气腔。这三个空气通道包括一个用于接收来自压缩空气供应源的压缩空气的空气供应通道、一个用于现场设备的气动致动器的进气和排气的空气控制通道和一个用于排出压缩空气至压力降(如大气) 的排气通道。最好超过三个的空气通道通入该空气腔。尤其是如此设计挡板阀装置，该空气腔除了其空气通道外全都被气密封闭，尤其相对于压缩空气供应源和/或压力降，优选获得在压缩空气供应源的压力与压力降的压力尤其是大气压力之间的高达6 巴、高达10巴或甚至高达15巴的压差。

根据本实用新型，挡板阀装置具有用于空气供应通道的打开和/或关断的第一电磁挡板阀，其也可以被称为进气挡板阀。此外，本实用新型的挡板阀装置具有用于排气通道的打开和/或关断的第二电磁挡板阀，其可以被称为排气挡板阀。进气挡板阀最好设置在空气供应通道区域中，尤其在空气供应通道至空气腔的通口处。排气挡板阀尤其设置在排气通道区域中，优选在其至空气通道的通口或其压力降侧的通口尤其是大气通口处。显然，进气挡板阀和排气挡板阀不利用同一挡板阀件。第一电磁挡板阀尤其具有第一挡板阀件，其设置在空气供应通道区域中且设计用于选择性关闭空气供应通道。第二电磁挡板阀具有第二挡板阀件，其设置在排气通道区域中且设计用于选择性关闭排气通道。通过使用两个不同的挡板阀件，本实用新型的电磁挡板阀装置在结构上相对于上述两种根据前言的电磁挡板阀装置变得复杂。不同于根据前言的已知的电磁挡板阀装置，两个挡板阀的使用允许在一个挡板阀在空气腔的供气入口处和一个挡板阀在空气腔的排气出口处的情况下挡板阀装置的可区分调节。第一电磁挡板阀可以被控制来打开或关闭空气供应通道。第二电磁挡板阀可以被控制以打开或关闭排气通道。第一挡板阀件和第二挡板阀件最好可在机械上相互无关地运动。尤其是第一挡板阀件的调节运动不会造成第二挡板阀件的机械强制作动，和/或第二挡板阀件的调节操作不一定造成第一挡板阀件的机械强制作动。第一电磁挡板阀和第二电磁挡板阀例如可以同时打开或同时关闭。

根据本实用新型，第一挡板阀和第二挡板阀相互电磁耦合。第一和第二挡板阀的电磁耦合容许简单且节能地操作该挡板阀装置。进气挡板阀和排气挡板阀的电磁耦合造成本实用新型挡板阀装置的简单结构。因为优选设有相同电磁场来操作挡板阀装置的两个挡板阀，故可以防止第一挡板阀的电磁场和第二挡板阀的电磁场可能彼此相互干扰。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀和第二挡板阀如此相互电磁耦合，即，相同的至少一个磁线圈与第一挡板阀和第二挡板阀有效电磁接合。挡板阀装置也可以具有两个、三个或更多的磁线圈，磁线圈不仅可与第一挡板阀有效接合，也可以与第二挡板阀有效接合。挡板阀装置尤其可以具有一组磁线圈，其不仅可与第一挡板阀有效电磁接合，也可以与第二挡板阀有效电磁接合。因为至少一个磁线圈不仅与第一挡板阀有效电磁接合、也与第二挡板阀有效电磁接合，故可以通过相同磁线圈的电气作动或通电不仅造成进气挡板阀的作动，也造成排气挡板阀的作动。本实用新型的电磁挡板阀装置的这个优选实施方式由此提供以下优点，保持低的安装成本和控制成本。因为第一挡板阀的和第二挡板阀的共用磁线圈为了产生磁场而被施加电能，故电磁挡板阀装置的两个挡板阀被同时控制，从而能以低控制成本进行高度精确的控制。替代地或补充地，第一挡板阀和第二挡板阀可如此相互电磁耦合，即电磁体内的同一铁芯与第一挡板阀和第二挡板阀可靠有效接合。根据另一个替代的或附加补充的设计方案，第一挡板阀和第二挡板阀可以如此相互电磁耦合，即同一衔铁或磁轭与第一挡板阀和第二挡板阀有效电磁接合。通过两个挡板阀与同一铁芯和/或同一衔铁有效电磁接合，可以用相同的或不同的磁线圈有效且有针对性地针对进气挡板阀还有排气挡板阀产生一个发生磁场。根据一个特别优选的实施方式，可以设有带有磁线圈缠绕铁芯的唯一电磁体，在其磁北极或南极上设置第一挡板阀，在其另一个极上设置第二挡板阀。第一挡板阀和/或第二挡板阀可以至少部分具有磁性的或可磁化的例如软金属的挡板阀件，或者与磁性或至少部分可磁化的活动部分有效机械连接。磁性或可磁化的部分(是挡板阀件的一部分或至少与之连接)可以如此布置，即电磁体的铁芯和衔铁或者磁轭可借助所述部分磁性连接。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀和第二挡板阀如此相互协调，使得空气供应通道和排气通道可同时关闭。通过这种方式，打算获得显著的压缩空气能量节约。虽然在上述常见的电磁挡板阀装置中总是打开进气阀或排气阀，但在常见的挡板阀装置中总是在现场设备的与控制通道流通连通的气动致动器和压缩空气源或压力降之间建立气压连通。因此，气动致动器通常总是在进气通道打开时经历压力升高，或在排气通道打开时经历压力降低。

通过两个挡板阀即电磁挡板阀装置的进气阀和排气阀可同时处于关闭各自空气通道的状态，可以实现在电磁挡板阀装置的空气腔内保持恒定的调节压力，在此，没有空气逸出排气通道。即，根据本实用新型的电磁挡板阀装置的一个优选实施方式，除了压力升高和压力降低状态外，还可以实现压力恒定状态。当电磁挡板阀装置处于压力恒定状态时，可由此恒定保持通过控制通道与空气腔处于气压连通的气动致动器的预定期望调节压力，此时压缩空气损耗相比于常见的电磁挡板阀装置明显减少或甚至完全避免。

通过只打开进气阀，可允许恒定体积流通过。可以在磁线圈控制电流与用于气动致动器换气或排气的空气控制通道压力之间提供比例关系。尤其是，每个调节出的磁线圈控制电流可以对应于一定的控制空气压力或控制空气体积流。

在排气阀关闭时，进气阀可以处于关闭位置或从关闭位置起打开，在此，进气阀的开通横截面优选是可以无级调节的。进气阀可以处于多个不同的打开位置以提供节流作用，从而最好可以恒定地调节出从压缩空气供应源至空气控制通道的期望的体积流。通过这种方式，可以获得在控制操作参数如电磁致动器的磁线圈控制电流与流过空气控制通道的用于操作气动致动器的体积流之间的比例关系。

根据本实用新型的一个优选改进方案，如此设计电磁挡板阀装置，使得第二挡板阀在第一挡板阀打开之前关闭，且第一挡板阀在第二挡板阀打开之前关闭。第一挡板阀和第二挡板阀的这样的结构或控制技术的协调性导致了，在其中排气阀关闭而进气阀打开以致提供从压缩空气供应源至气动致动器的气压连通的压力升高状态与其中进气阀关闭而排气阀打开以致存在从气动致动器至压力降的气压连通的压力降低状态之间的切换如此进行，出现经过电磁挡板阀装置的压力恒定状态的过渡过程。在挡板阀装置从压力升高切换至压力降低前，挡板阀装置必须先从压力升高切换至压力恒定，以便能随后从压力恒定切换至压力降低。相反，在从压力降低切换至压力升高时，必须先进行中间步骤，在此该挡板阀装置从压力降低变换至压力恒定，随后才能从压力恒定变换至压力升高。省掉了不明确的中间状态。

第一挡板阀最好可以被设计成第一磁线圈控制电流阈值在打开状态和关闭状态之间切换，且第二挡板阀可以设计用于在第二磁线圈控制电流阈值下在打开状态和关闭状态之间切换。挡板阀装置于是可以如此设计，在磁线圈控制电流情况下且在低于第一和第二阈值时，排气挡板阀被打开且进气挡板阀被关闭。如果磁线圈控制电流被提高至高于第二阈值但还低于第一阈值的数值，则挡板阀装置的两个挡板阀可被关闭。即如果第一和第二阈值被磁线圈控制电流阈值超过，在进气阀可被打开，排气阀可被关闭。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀(即进气挡板阀包括挡板阀件如挡板、挡球等)使挡板阀件在轴向调节方向上移动以便打开和/或关闭空气供应通道的电磁调节机构以及尤其是一个优选是力可调的强制机构如尤其具有可调预紧力的弹簧，其迫使第一挡板阀件在轴向调节方向上进入关闭位置以关闭空气供应通道。磁操作力优选与强制机构的关闭力作用方向相反地从电磁调节机构间接或直接作用到挡板阀件上。可由调节机构提供的电磁操作力或控制力可以至少是0.01N、0.02N、 0.05N或0.075N和/或最多10N、5N、1N、0.5N、0.25N或0.1N。优选提供0.09N的操作力。强制机构优选与由压缩空气供应源的压缩空气作用于第一挡板阀件的压力相反地作用。尤其是强制机构的关闭力可如此调节，它只比作用于第一挡板阀件的压力略高，优选被设定为比规定的供应压力高至少0.001N、0.002N、0.005N、0.0075N、0.0010N 和/或最多0.075N、0.05N、0.02N或0.015N。由强制机构产生的关闭力优选如此选择，即在预定供应压力情况下在考虑了第一挡板阀件的气压有效横截面和预期压缩空气波动时保证第一挡板阀件的可靠关闭位置。强制机构关闭力优选选择得如此小且尤其可自由调节，即，节能的电磁调节机构以小的且优选优化能耗的电磁调节作用使第一挡板阀件进入其打开位置。强制机构关闭力相比于可由电磁调节机构提供的打开力必然足够小，从而以足够高的运行安全性保证了第一挡板阀件可以被可靠调节至打开状态。优选针对第一挡板阀件可由电磁调节机构提供的打开力尤其略微大于压缩空气供应源正常运行时的有效关闭力。针对第一挡板阀件可由电磁调节机构提供的打开力优选是强制机构关闭力的或者压缩空气供应源正常运行时的有效关闭力的至少1.05倍、至少1.1倍或至少1.15倍。打开力优选最多是压缩空气供应源正常运行时的有效关闭力的2倍、1.5倍或者1.2倍。第二挡板阀优选不带有迫使它进入其关闭位置的强制机构。第二挡板阀可以具有迫使它移向其打开位置的强制机构。

根据本实用新型的一个优选改进方案，可以利用第一挡板阀在空气腔和/或空气控制通道中调节出预定的、优选恒定的控制压力，尤其是依据电磁调节机构的控制电流且优选与之成比例。由压缩空气供应源提供的供应压力优选是恒定的。各有一个预定控制电流优选对应于预定的尤其是恒定的控制空气压力。尤其是第一挡板阀可以如此设定尺寸，使得与强制机构相反作用的调节机构的可根据控制电流所提供的电磁控制力就可供使用的由压缩空气供应源提供的供应压力而言尤其被如此设定大小，强制机构的与挡板阀件相关地根据调节位移的力曲线如此反作用于因供应压力与控制压力之差的压差加上源于调节机构的电磁调节力而产生的在打开方向上作用的力，从而使得所述控制电流的变化导致控制压力按比例变化。通过这种方式，可以根据本实用新型挡板阀装置的这个优选改进方案获得就预定的优选恒定的控制压力而言的极其简单的调整。此时尤其有利的是，例如在调节装置的气动致动器中出现泄漏情况下或者如果调节装置需要持久的控制空气体积流，则可以借助恒定调节控制电流来保证第一挡板阀的可变打开尺寸，以补偿气动致动器上的控制空气流失。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀被断电关闭且第二挡板阀被断电打开。在此实施方式中主要处于断电状态中，此时优选未给电磁调节机构的磁线圈通电，从而在电磁挡板阀装置切换至断电时存在压力降低状态或紧急排气状态。

根据一个具体实施方式，第一挡板阀可以具有强制机构，强制机构虽然将第一挡板阀迫向关闭位置，但不能施加大于作用于第一挡板阀件的压缩空气供应力的关闭力。相反，这种强制机构的驱使力最多等于供应压缩空气力或略小。在第一挡板阀的上游，一个旁通支路可以从空气控制通道引导至气动致动器或空气控制通道。针对某些气动调节装置，可能希望最少剩余空气消耗，例如作为冲扫空气用于位置控制器，在此例如因为湿度或腐蚀性气体而有腐蚀危险，湿度或腐蚀性气体可能进入装置中并应该通过气压供应空气被扫除。

在本实用新型的一个优选实施方式中，第一挡板阀和第二挡板阀在电磁方面如此设定为有相同尺寸，即，在加有相同的磁体控制电流或磁线圈控制电流时基本有相同大小的磁力作用在第一挡板阀和第二挡板阀上。即，作用于第一挡板阀的电磁调节力的大小最好与作用于第二挡板阀件的电磁调节力一样大。通过这种方式，可以在结构上保证电磁挡板阀装置的简单可控性。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀和第二挡板阀在气压方面设计成具有相同尺寸，从而在各自挡板阀上加有相同压差时，基本相同大小的气动压力作用于挡板阀的挡板阀件。第一挡板阀件的有效气压工作面积最好等于第二挡板阀件的有效气压工作面积。第一挡板阀件区域中的进气通道最好与第二挡板阀件区域内的排气通道一样大小。也可以想到，该进气阀的有效气压横截面被安排成大于或等于排气阀的有效气压横截面，以便例如在进气阀的关闭强制机构失效时需要一个并非用于打开排气阀的其它压力来打开进气阀。

根据本实用新型挡板阀装置的一个优选实施方式，第一挡板阀包括位于调节方向轴线上的关闭件，其为了关闭进气通道而与被第一挡板阀的挡板阀座包围的阀口接合，从而第一挡板阀件按照距第一阀口的环绕轴向间距布置。替代地或补充地，第二挡板阀可以包括位于调节方向轴线上的第二关闭件，其为了关闭排气通道而接合排气通道的被第二挡板阀座包围的挡板阀口，从而第二挡板阀件按照距第二阀口的环绕轴向间距布置。

显然，尤其在挡板阀件尤其按照垂直于调节方向轴线的姿态对准时出现所述环绕轴向间距。在此，挡板阀件关于待关闭的空气通道的口边缘如此设定尺寸，即，挡板阀件在其移位至关闭位置时的自动方向对准尤其是在电磁力和/或强制机构的影响下促成的。待关闭的空气通道及其在空气腔界壁中的口边缘优选以阀座孔或单独的阀口嵌件形式构成。挡板阀件、阀座孔和尤其挡板阀件在空气腔内的轴向最大行程是如此安排/设计的，即该挡板阀件尤其在阀座孔区域内尤其通过壳体结构/电磁调节机构的芯结构或者阀口嵌件的限界边缘来保持，并且在作动/关闭时尤其在阀座孔或阀口嵌件中央自动定中。在尤其是未被作动的工作中，阀座孔的孔边缘(或嵌件的环形边缘) 形成限位结构，挡板阀件抵靠该限位结构以便在径向上保持。当尤其呈球形的挡板阀件的作动/关闭时，出现自动定中。

在本实用新型的一个优选实施方式中，关闭件以从优选平面状的挡板阀件突出的凸起形式构成，它尤其至少部分成球凸形形成。关闭件最好以单独安装在挡板中的球的形式构成和/或由非磁性材料如陶瓷材料或不锈钢构成。所述单独安装的球最好只由非磁性材料构成。通过这种方式，磁通并未转向关闭件，而是从关闭件转向离开，使得磁通因非磁性关闭件材料而改道。因此，避免了球因在球和座之间的剩磁性而磁性贴附。

至少一个空气通道如排气通道或空气腔优选形成在电磁调节机构的芯内。尤其在封闭区应与之紧密关闭配合的芯内形成空气腔或空气通道的情况下，规定非磁性材料用于关闭件是有利的。

所述挡板阀件的轴向的尤其最大的运动幅度在轴向调节方向上最好是阀口直径的至少1/10、至少1/8或至少1/4和/或阀口直径的最多9/10、最多2/3、最多1/2。尤其是，该行程或运动幅度在0.1mm至1.5mm之间，优选在0.2mm至0.6mm之间，尤其最好是 0.4mm。挡板厚度(横截面)优选如此厚，使得在磁线圈最大通电时尚未达到磁饱和。尤其是挡板具有不到2mm、优选不到1mm、尤其最好不到0.5mm的厚度，以保持小的挡板质量。

根据本实用新型挡板阀装置的一个优选实施方式，第二挡板阀即排气阀包括挡板阀件(如挡板、挡球等)和使第二挡板阀件移动以便打开和/或关闭排气通道的电磁调节机构以及尤其是在轴向调节方向上相对于挡板阀座布置的机械支座例如止挡调节螺钉，其限定第二挡板阀的最大轴向移动距离。第二挡板阀件的机械支座可以调节或恒定固定第二挡板阀的最大轴向移动距离。可以选择短的第二挡板阀件最大轴向移动距离，从而第二挡板阀件在排气阀打开状态中相对于第二阀口以短的最大轴向距离刚好完全开放阀口孔的开孔横截面。短的调节位移就电能消耗而言是有利的，以便保持在电磁调节机构和待磁作动的挡板阀件之间的小磁隙。短的调节位移也可能就可靠关闭而言是符合期望的。

根据本实用新型的一个优选实施方式，第一挡板阀在调节方向轴线上包括第一阀口，其被第一挡板阀座包围，其中该调节方向轴线基本平行于电磁体的或电磁调节机构的作用轴线取向并且尤其与铁芯同轴地布置在铁芯区域内。替代地或补充地，第二挡板阀可以在调节方向轴线上包括第二阀口，其被第二挡板阀座包围，其中调节方向轴线基本平行于电磁体的作用轴线取向且尤其与铁芯同轴地布置在铁芯轴向区域中。

根据本实用新型的另一个优选实施方式，第一挡板阀在调节方向轴线上包括(第一)阀口，其被第一阀座包围，其中第一挡板阀的调节方向轴线尤其以至少铁芯外半径或至少磁线圈半径而相对于电磁调节机构且尤其是电磁体的作用轴线错开布置。替代地或补充地，第二挡板阀可以在调节方向轴线上包括(第二)阀口，其被第二阀座包围，其中该调节方向轴线尤其以至少铁芯外半径或磁线圈半径而相对于电磁调节机构的尤其是电磁体的作用轴线错开布置。挡板阀件可以在这种实施方式中像杠杆那样铰接并具有转动中心，对此，电磁调节机构的作用轴线可以相对于该阀口对置。第一阀口的调节方向轴线最好与第二阀口的调节方向轴线同轴。

显然，本实用新型也涉及气动运行的现场设备尤其是调节装置，其具有本实用新型的挡板阀装置，在这里，现场设备还具有气动致动器如气压调节驱动装置，其与空气控制通道气压连通。气压调节驱动装置优选具有至少一个气压工作腔，其为了压力形成和/或压力降低而只具有一个气压控制入口，其中唯一的气压控制入口与电磁挡板阀装置的空气控制通道相连。现场设备还可以具有气压压缩空气源如压缩空气罐、空压机，调节方向轴线基本平行于电磁体作用轴线取向且尤其与铁芯同轴地布置在铁芯轴向区域中。

附图说明

通过以下结合附图对本实用新型优选实施例的说明来描述本实用新型的其它优点、特征和方面，其中：

图1以横截面图示出了本实用新型的电磁挡板阀装置，其示出了处于压力升高状态的挡板阀装置，

图2以相同的横截面图示出了处于压力降低状态的根据图1的本实用新型的电磁挡板阀装置，和

图3示出了处于压力恒定保持状态的图1和图2的本实用新型的挡板阀装置。

附图标记列表

1 挡板阀装置

3 空气腔

5、7、9 空气通道

11 调节机构

12 磁线圈

13 铁芯

14 衔铁

15,19 挡板阀

23 止挡调节螺钉

51,91 挡板

53,93 关闭件

55,95 挡板阀座

S₅,S₉ 调节方向轴线

W 作用轴线

具体实施方式

如图所示的电磁挡板阀装置总体带有附图标记1。电磁挡板阀装置1包括空气腔3，空气供应通道5、空气控制通道7和排气通道9通入该空气腔。空气腔3和空气通道7、9 被包围在壳体结构61中。壳体结构61实现了空气腔3相对于环境的密封，从而空气腔3 只通过空气供应通道5、空气控制通道7或排气通道9与气动部件如气压驱动装置、气压压缩空气源或大气流通相连。

在如图1至图3所示的优选实施方式中，壳体结构61包括用于支承挡板阀装置1的功能部件的支承部段63、设有用于气压压缩空气源的连接部66的供应部段65和设有通至大气的开口68的盖部67。支承部段63、供应部段65和盖部67优选可分离地相互连接，例如通过一个或多个螺纹连接机构(未示出)。供应部段65与支承部段63密封连接。盖部67可以密封地或非密封地与支承部段63连接。壳体结构61优选是非磁性的且尤其由铝、不锈钢且优选奥氏体不锈钢和/或塑料构成。

本实用新型的电磁挡板阀装置最好作为气动现场设备例如调节装置的一部分来设置，用于控制该现场设备的气动致动器的呈进气和排气形式的压缩空气供应。为此，挡板阀装置1具有空气控制通道7，其提供在挡板阀装置的空气腔3与(未示出)现场设备的气动致动器之间的流体连通。空气控制通道7至少部分以壳体结构61的一个部段尤其是支承部段63的孔的形式实现。包含本实用新型的挡板阀装置的现场设备优选是这样的，即气动致动器只能通过空气控制通道7来接收和排出压缩空气。

为了压缩空气供应源给电磁挡板阀装置1供应压缩空气或者气压供应空气，挡板阀装置1具有空气供应通道5。压缩空气供应管道5与压缩空气供应源流体连通，其例如可通过空压机、压缩空气罐或压缩空气供应管路实现。空气供应通道5接收来自供应源的压缩空气并将压缩空气从供应源引导至空气腔3。从空气腔3中，从压缩空气供应源接收的压缩空气可以经过空气控制通道7被转送至现场设备的气动致动器。压力供应通道5可以至少局部通过壳体结构61内的孔实现。当现场设备的气动致动器通过空气控制通道7、空气腔3和空气供应通道5与压缩空气供应源流体连通时，该气动致动器可以被进气。

挡板阀装置1包括第一电磁挡板阀15，其也可被称为进气挡板阀，借助其可以选择性关闭空气供应通道5的流通横截面。在进气挡板阀15的打开状态中，压缩空气可以从供应源经空气供应通道5流入空气腔3。在进气挡板阀的关闭状态中，空气腔3相对于压缩空气供应源优选被密封封闭。

电磁挡板阀装置1还包括第二电磁挡板阀19，其可被称为排气挡板阀，可借此来选择性关闭排气通道9。排气挡板阀19具有打开状态，在此状态中允许从空气腔3至压力降如大气的例如通过出口孔68的流体连通。在排气挡板阀19的关闭状态中，空气腔 3相对于压力降且优选是大气被密封封闭。

排气通道9从空气腔3向压力降如大气引导。排气通道9可以至少在局部以壳体结构61内的孔的形式实现。现场设备的气动致动器可以通过空气控制通道7、空气腔3 和排气通道9流体连通以便排气至压力降。

压缩空气供应源的压缩空气在空气供应通道5处以例如约20巴或更低的、10巴或更低的、6巴或更低的、2巴或1巴的供应压力被提供给挡板阀装置。借助电磁挡板阀装置，可以针对现场设备的气动致动器提供控制压力，该控制压力处于优选在压力降的大气压和供应压力之间的范围内。为了提高用于气动致动器的调节压力，进气挡板阀15处于打开位置，而排气挡板阀处于关闭位置，如图1所示。

也可以被称为空气控制腔的空气腔3优选总是与气动致动器流体连通。当如图1所示将挡板阀装置置于压力升高状态时，空气腔3被供应来自压缩空气供应源的压缩空气，且引导压缩空气从压缩空气供应源进一步经过空气控制通道7。在压力升高状态中，通过挡板阀装置将空气从压缩空气供应源送至气动致动器，从而针对气动致动器提供附加的压缩空气量和/或升高的调节压力。当气动致动器例如是具有至少一个气压工作腔的气压调节驱动装置时，在压力升高状态中，通过挡板阀装置1提高工作腔内的填充体积和调节压力，从而给气压调节驱动装置提供升高的调节压力，以便例如增强关闭作用或者利用气压调节驱动装置将调节杆或调节轴置于作用方向。

电磁挡板阀装置1尤其可以在达到预定调节状态例如气动致动器内的预定调节压力、调节装置的调节杆或调节轴的预定调节位置等时被控制用于恒定保持现有调节压力。挡板阀装置1可被置于如图2所示的压力恒定状态，此时第一电磁挡板阀15和第二电磁挡板阀19都是关闭的。在压力恒定状态中，压缩空气既无法从空气腔3经排气通道9逸出，也无法在此状态中让附加供应空气经空气控制通道7流入空气腔3。只要在空气控制通道7的出口侧在与空气控制通道7相连的气动致动器之中和之处存在恒定的现场设备工作条件且不存在泄漏，则在气动致动器、空气控制通道7和空气腔3中的压力保持恒定。气压调节驱动装置可通过暂时提供恒定调节压力而实现恒定的调节力和/或恒定的调节位置。

如果排气阀19如图3所示被打开，则挡板阀装置处于压力降低状态。在挡板阀装置的压力降低状态中，与空气控制通道7相连的气动致动器可通过空气腔3和打开的排气通道9朝向压力降且尤其是大气排气。随着在气动致动器处在空气腔3内和空气控制通道7内的调节压力降低，气动致动器的调节压力被减小和/或气动致动器的调节部件的调节位置与上述调节方向相反地改变，例如调节阀的打开尺寸增大。

进气挡板阀15包括包围进气通道5的阀口的挡板阀座55和优选以挡板51形式实现的活动的挡板阀件，挡板可以根据位置或是最好密封封闭挡板阀座55，或是放开挡板阀座以允许空气通过。除了挡板51外或者代替挡板51地，挡板阀15可以具有关闭件如关闭球53。

在进气挡板阀15中，挡板51可绕支承部52转动地安装。支承部52例如可以通过带有边沿的平坦支承面构成，该边沿限定挡板51的转动轴线。挡板51优选可绕支承52 的转动轴线转动。

支承部52能作为补偿机构如关于转动轴线无转矩地作用于挡板51的止动弹簧56来构成。弹簧56将挡板51压迫向支承部52的支承面和转动边沿。支承部52可以具有例如呈锁定销54形式的锁定件用于防止在挡板51横向或纵向上的移动和挡板丢失。挡板可以至少部分是可磁化的，例如由软磁性(或铁磁性)钢片构成，或者具有至少一种软磁性成分。活动的挡板阀件51的软磁性或铁磁性成分被活性电磁体吸向铁芯13。铁芯 13针对挡板阀件51作为朝向进气阀打开位置的位移限制机构。

挡板阀15具有关闭球53，其被挡板阀件15的关闭运动带动。挡板阀15的关闭球53可以被置于与挡板阀座55的环形接触，从而关闭球53密封关闭进气通道5。关闭球53 可至少部分由软磁性例如铁磁性材料构成。关闭球52优选由比挡板阀座55材料更硬的材料制造，例如由硬化钢或陶瓷材料制造。

进气阀15配备有呈弹簧21形式的强制机构，其迫使挡板阀件、在此是挡板51连带关闭球53进入关闭位置，从而在进气阀例如在电磁调节机构11断电状态中未作动时，进气阀15被关闭。弹簧21的关闭力优选如此协调于供应空气压力，即当在第一挡板阀 15上有最大压差时获得可靠的关闭作用(即当空气腔3朝向压力降敞通且相对于压缩空气供应源被封闭时)，其中弹簧21的关闭力最多高达使得该电磁调节机构11在第一挡板阀15上有最低压差时(即当在空气腔3中有与压缩空气供应源所提供的相同的或几乎相同的压力时)也能可靠打开第一挡板阀15。

在本实用新型的电磁挡板阀装置1中，根据其定义而设有用于操作第一挡板阀15的电磁调节机构11。电磁调节机构11包括磁线圈12、铁芯13和衔铁或磁轭14。磁线圈 12呈空心圆柱形围绕铁芯13布置。铁芯13和磁线圈12相互同轴布置且限定电磁体的作用轴线W。与作用轴线W相关地，沿径向在由磁线圈12形成的圆柱体外设有衔铁14。衔铁14构成至少部分是磁性的挡板阀板51的支承部52。与作用轴线W相关地，第一挡板阀15与衔铁14对置。

进气挡板阀15的调节方向轴线S₅平行于电磁体的作用轴线W延伸。调节方向轴线S₅由在进气阀15区域内的进气通道5的走向或者由关闭球53相对于阀座55的轴向运动方向限定。

在挡板阀装置1的如图1所示的压力增高状态中，电磁体被控制以打开进气阀15。为了打开第一挡板阀15，电磁调节机构11被通电，从而磁力作用于挡板阀板51以使挡板阀靶51沿轴向离开阀座55。为了打开进气挡板阀15，调节机构11克服弹簧21的关闭力。弹簧21在空气腔3内在一侧支撑在壳体结构61上，在另一侧支撑到挡板阀件51上。

图3示出了挡板阀装置1的保持状态或压力恒定状态。在此状态中，磁线圈12被控制以关闭进气挡板阀15。为了关闭进气挡板阀15，磁线圈12例如可以切换至断电或者只接受比进气阀打开阈值更小的少量电能。弹簧21的关闭力在阀装置的压力恒定状态中超出进气阀15上的供应压力加上或许由电磁调节机构11施加至活动的挡板阀件51 的磁调节力。当支承52的止动弹簧56与支承52的转动轴线相关地转矩中性地作用于活动的挡板阀件51时，止动弹簧56实际上未影响进气挡板阀15的打开状态和/或关闭状态。

在阀座55上的阀口的直径可以约为0.8mm，而关闭球53的直径约为1.0mm。进气挡板阀15具有优选可被拧入壳体结构61中的阀口嵌件57，阀口嵌件优选可以与壳体结构61密封连接且优选是旋拧连接。阀口嵌件57优选同轴地形成进气通道5的至少一个部段。在空气腔侧的端部，阀口嵌件57具有用于打开和关闭的且与挡板阀件51配合的阀座55。在轴向上从阀口嵌件57的挡板阀座55起突出向空气腔3地可以设有用于所述关闭球53的圆筒套状的导向机构。显然，用于关闭球53的导向机构也可与阀口嵌件57 分开地或者在没有采用阀口嵌件57情况下通过另一构件或通过壳体结构61的一部分构成。导向部58阻止关闭球53沿径向逃离阀轴线S₅。就此而言，导向部段58也可以被称为笼部。显然，关闭件也可以具有并非球形的其它形状。关闭件例如可以是圆锥形的、圆锥部段形的或圆柱形的。代替松动的关闭件例如关闭球53，也可以设有下述的关闭件53，其与活动的挡板阀件如挡板51固定联接、尤其是抗转动联接。关闭件53 的优选球形尤其与被阀座55包围的圆形阀口部配合地很好地适用于所述阀的密封关闭。轴向导向机构58具有比关闭件53的外径更大的内径，以便气压供应空气可以在关闭件53的外周面与轴向导向机构58的内周面之间流出挡板阀15。径向间距或径向间隙最好小于2mm，优选小于1mm、0.5mm或者0.2mm。

进气阀15安置在进气通道5相对于空气控制通道3的通口处。排气阀19安置在排气通道9的出口侧通口处。排气阀优选在结构上、气压和/或电磁方面与进气阀15对应地构成。进气阀15的和排气阀19的相互对应的部件带有相似的附图标记，在此，进气阀 15的部件以数字5开头，排气阀19的部件以数字9开头。总体上，进气阀15或第一挡板阀15的部件被称为“第一”部件，排气阀或第二挡板阀19的部件被称为“第二”部件。也可以想到，第一挡板阀15和第二挡板阀19在结构上、在机械、气压和/或电磁方面不同于第二挡板阀地实现。

排气挡板阀19具有板阀件91，其可以沿着被第二挡板阀95包围的挡板阀口的轴线S₅的方向运动。挡板阀件能以转动挡板91形式实现。挡板阀件91优选与关闭件93例如关闭球配合以关闭排气通道9的横截面。挡板91可绕由支座92限定的转动轴线转动，这优选通过气压电动调节机构11的衔铁14的边沿实现。挡板91的转动支承92可以用导销94和/或止动弹簧96如上所述地被固定。可以想到，排气挡板阀19的止动弹簧96相对于支承部92的转动轴线错开布置，从而止动弹簧造成朝向排气挡板阀19的打开状态的(轻微)偏置。最好由电磁轭14的表面提供的支承部92的支承面优选相对于铁芯13的端侧表面平面布置，从而在电磁体和排气挡板阀19的启用位置中该挡板91平放在磁轭 14和铁芯13上。至少部分是软磁性的、尤其是铁磁性的挡板体可以形成磁回路，从而能耗减小。铁芯13的另一端面优选呈平面状且与支承92的支承面齐平地布置，以便挡板51也能形成磁回路。

图1示出了处于关闭位置的排气挡板阀19。在挡板阀19的关闭位置中，阀座95通过挡板阀件91尤其借助球形关闭件93被密封关闭。

在本实用新型电磁挡板阀装置的如图2所示的压力降低状态中，排气挡板阀19被打开。当排气挡板阀19被打开时，压缩空气可以从气动致动器经空气控制通道7、空气腔3和排气通道9逸出至压力降。挡板阀件91例如可以通过在空气腔3内的气压与压力降侧气压之间的压力和/或通过例如借助弹簧如止动弹簧96的偏压力被迫进入根据图2的打开状态。挡板阀件91以及或许关闭件93放开排气挡板阀19的阀座95。在壳体结构61上可调节地固定有例如呈止挡螺钉23形式的止挡，其将挡板阀件91的调节位移限定至容许最大值。

当排气挡板阀19具有关闭球93时，它包括导向机构98以用于沿调节方向轴线S₉的轴向引导，其防止关闭件93沿径向漏出。排气挡板阀19可以具有阀嵌件97，它优选被安排为与通风调节阀15的阀嵌件57结构相同。通过使用结构相同的尤其具有用于各自空气通道5、9、各自阀座55、95和/或或许各自关闭件53、93的系统尺寸的阀口嵌件或阀嵌件57、97，可以造成两个阀15、19的气压相同性。如果期望有不同的气动行为，则可以采用例如带有不同的空气通道横截面的不同的嵌件57、97。

排气挡板阀19最好如此相对于进气挡板阀15布置，即，第一调节方向轴线S₅和第二调节方向轴线S₉同轴延伸。第二挡板阀19的调节方向轴线S₉可以关于电磁调节机构 11的作用轴线W沿径向设置在由铁芯13限定的圆柱形区域外，优选设置在由磁线圈12 限定的圆柱形区域外。或者可能优选的是，第二挡板阀19的调节方向轴线S₉与电磁体的作用轴线W同轴地延伸(未示出)。例如进气阀19且尤其是阀嵌件97被置入电磁调节机构11的铁芯13中。

电磁挡板阀装置1的两个挡板阀15、19在考虑压缩空气供应源的供应压力情况下在气压、机械和电磁方面如此设定尺寸，使得挡板阀装置可以处于压力升高状态、压力恒定状态和压力降低状态。用于密封关闭排气挡板阀19的电磁关闭力优选至少略小于进气挡板阀15开启所需的电磁打开力。电磁调节机构11例如可以被断电控制或以低于排气阈值的磁控制电流在如图2所示的压力降低状态被控制。通过电磁调节机构11 以高于排气阈值但低于进气阈值的磁控制电流被操作，可以实现压力恒定状态，在此状态中由电磁体提供调节力，该调节力一方面大到足以关闭排气阀19，优选只有当在气动致动器或控制空气3的控制通道7内存在压缩空气供应源的最大可供使用的供应压力时关闭。在如图3所示的压力恒定状态中，还在电磁体上加有足够低的控制电流，从而进气挡板阀15留在关闭位置。

在气压和电磁方面取相同尺寸的第一和第二挡板阀15、19的情况下，强制机构21可以是这样的，即其实现控制力差。也可以想到，电磁调节机构11和两个挡板阀15、 19在电磁方面如此设定尺寸，使得作用于电磁调节机构11的相同的磁体控制电流造成了与不同的挡板阀15、19相关的不同的磁调节力。也可以想到，例如通过挡板51、91 的不同的杠杆长度实现两个挡板阀15、19的不同机械尺寸设定，从而在相同的此控制电流情况下不同的关闭力根据各自挡板51、91的各自杠杆长度作用于各自挡板阀座 55、95(且或许各自关闭件53、93)。也可以想到，挡板阀15、19在气压方面设定为不同，从而在各自阀座55、95上形成不同的有效压力横截面，此时按照公式F_p＝Q xΔ_p(在此，F_p表示压力，Q表示阀的各自有效气压横截面，Δ_p表示在各自阀上的压差)。在加有相同的压差时，可以因为设定成不同大小的气压阀横截面Q而有不同的压力F_p加在各自挡板阀15、19上。两个挡板阀15、19的相同的和/或不同的尺寸设定的组合是可行的。挡板阀15、19最好像所画的那样在电磁和气压方面设定相同尺寸。

在以上的说明、附图和权利要求书中公开的特征不仅可以单独地、也可以按照任何组合形式对于以不同的实施方式实现本实用新型是有意义的。

Claims (21)

1.一种电磁挡板阀装置(1)，用于工艺生产设备的气动运行的现场设备，该电磁挡板阀装置包括空气腔(3)，三个空气通道(5,7,9)通入所述空气腔，其中这三个空气通道包括：

-用于接收来自压缩空气供应源的压缩空气的空气供应通道(5)，

-用于现场设备的气动致动器的进气和排气的空气控制通道(7)，

-用于排出压缩空气至压力降的排气通道(9)，该压力降例如为大气，

其特征是，所述电磁挡板阀装置具有用于打开和/或关闭所述空气供应通道(5)的第一电磁挡板阀(15)和用于打开和/或关闭所述排气通道(9)的第二电磁挡板阀(19)，所述第一电磁挡板阀和所述第二电磁挡板阀如此相互协调，使得所述空气供应通道(5)和所述排气通道(9)能够被同时关闭。

2.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)如此相互协调，即所述第二电磁挡板阀(19)在所述第一电磁挡板阀(15)打开之前关闭，并且所述第一电磁挡板阀(15)在所述第二电磁挡板阀(19)打开之前关闭。

3.根据权利要求1或2所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)包括：

-挡板阀件；

-电磁调节机构(11)，所述电磁调节机构在轴向调节方向上使所述挡板阀件移位以便打开和/或关闭所述空气供应通道(5)；

-强制机构，在所述轴向调节方向上迫使所述挡板阀件进入关闭位置以关断所述空气供应通道(5)。

4.根据权利要求3所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，利用所述第一电磁挡板阀(15)，能调节所述空气腔(3)和/或所述空气控制通道(7)内的预定的控制压力。

5.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)被断电关闭，所述第二电磁挡板阀(19)被断电打开。

6.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)相互电磁耦合。

7.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)在电磁方面如此设定相同尺寸，即当施加有相同的磁体控制电流时，有基本相同大小的磁力作用于所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)。

8.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)在气压方面如此设定相同尺寸，即当在各自挡板阀(15,19)上施加有相同的压差时，基本相同大小的气动压力作用于所述挡板阀的所述挡板阀件。

9.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和/或所述第二电磁挡板阀(19)包括位于调节方向轴线(S₅,S₉)上的关闭件(53,93)，所述关闭件为了关闭各自空气通道(5,9)而接合各自空气通道(5,9)的被各自挡板阀座(55,95)包围的阀口，从而使得所述挡板阀件以环绕的轴向间距相对于所述阀口布置。

10.根据权利要求9所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第二电磁挡板阀(19)包括：

-挡板阀件；

-电磁调节机构(11)，该电磁调节机构在轴向调节方向上使所述挡板阀件移位以便打开和/或关闭所述排气通道(9)；

-在所述轴向调节方向上相对于所述挡板阀座(95)布置的机械支座，该机械支座限定所述挡板阀件的最大轴向行程。

11.根据权利要求9所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和/或第二电磁挡板阀(19)在所述调节方向轴线(S₅,S₉)上具有阀口，所述阀口被各自挡板阀座(55,95)包围，其中所述调节方向轴线(S₅,S₉)基本平行于电磁体的作用轴线(W)取向且布置在铁芯(13)区域内。

12.根据权利要求11所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述第一电磁挡板阀(15)和/或所述第二电磁挡板阀(19)在调节方向轴线(S₅,S₉)上包括阀口，所述阀口被各自阀座(55,95)包围，其中所述调节方向轴线(S₅,S₉)相对于所述电磁体的所述作用轴线(W)错开布置。

13.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述现场设备是调节装置。

14.根据权利要求1所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述工艺生产设备是化工设备、食品加工设备、发电厂。

15.根据权利要求3所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述强制机构是弹簧(21)。

16.根据权利要求3所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述强制机构带有能够调节的预紧力。

17.根据权利要求4所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，利用所述第一电磁挡板阀(15)，能调节所述空气腔(3)和/或所述空气控制通道(7)内的预定的恒定的控制压力，且与所述电磁调节机构(11)的控制电流成比例。

18.根据权利要求6所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，相同的磁线圈(12)、相同的铁芯(13)和/或相同的衔铁(14)与所述第一电磁挡板阀(15)和所述第二电磁挡板阀(19)在电磁方面有效耦合。

19.根据权利要求10所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述挡板阀件是挡板(91)。

20.根据权利要求10所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述机械支座是止挡调节螺钉(23)。

21.根据权利要求11所述的电磁挡板阀装置(1)，其特征是，所述调节方向轴线(S₅,S₉)基本平行于所述电磁体的作用轴线(W)取向且相对于铁芯(13)同轴地布置在所述铁芯(13)区域内。