CN209622122U

CN209622122U - 调节阀装置

Info

Publication number: CN209622122U
Application number: CN201822044816.0U
Authority: CN
Inventors: S·科尔本施拉格
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2028-12-06
Also published as: EP3721121A1; WO2019110450A1; DE102017129246A1; US11391381B2; US20210172535A1

Abstract

本实用新型涉及一种调节阀装置。调节阀装置用于调节工艺生产厂如发电厂、化工厂、食品加工厂等的工作流体流动，在此设有具有用于优选无级微调提升微调阀流通面积的微调驱动机构的至少一个提升微调阀，还设有至少一个通断提升阀，其具有用于将通断提升阀调节至在此完全放开提升阀流通面积的打开位置或者在此该提升阀流通面积被关闭的关闭位置的独立的调节致动器，其中该调节阀装置的累积总流通面积通过该至少一个提升微调阀的提升微调阀流通面积和该至少一个通断提升阀的提升阀流通面积来限定。

Description

调节阀装置

技术领域

本实用新型涉及用于调节在工艺生产厂(prozesstechnische Anlage)如发电厂、化工厂、食品加工厂等中的工作流体流动的调节阀装置。本实用新型也涉及用于调节工艺生产厂的工作流体流动的调节阀装置的操作方法。

背景技术

CN201391622Y公开了一种用于调节工艺生产厂的工作流体流动的行程阀装置，其中在行程阀装置的具有工作流体用入口和出口的壳体中，在垂直于壳体的流通方向上设置的阀座平面中设有8个具有不同大小的开口直径的阀座，8个相应成形的提升 (Hub)阀件可与阀座启闭配合。不同的开口直径尺寸应根据二进制计数系统相互成比例关系，即例如按照比例1:2:4:8:16:32:64:128。应利用该行程阀装置获得高控制精度。但行程阀装置需要用于获得几个期望打开位置的复杂控制。事实还表明，根据 CN201391622Y的所述提升阀装置的控制和操作带来高能耗。因为有大量行程阀，故结构变得复杂且大型，使得行程阀装置很大很重，这使其不适合某些应用。

实用新型内容

本实用新型的任务是克服现有技术缺点，尤其是提供一种调节阀装置和一种调节阀装置的操作方法，其尽可能不易出故障，结构、维护和控制并不复杂，并且是高能效的。

因此，规定一种用于调节工艺生产厂的工作流体流动的调节阀装置。工艺生产厂例如可以是发电厂如核电厂、化工厂如石化厂、食品加工厂如啤酒厂等。调节阀装置包括至少一个提升微调阀，其具有用于优选无级微调提升微调阀流通面积的微调驱动机构。该调节阀装置还包括具有用于将通断提升阀调节至打开位置或关闭位置的独立 (diskret)的调节致动器的至少一个通断提升阀，在打开位置中提升阀流通面积尤其被完全放开，在关闭位置中该提升阀流通面积被关闭。

在调节阀装置中，调节阀装置的累积总流通面积由所述至少一个提升微调阀的提升微调阀流通面积与所述至少一个通断提升阀的提升阀流通面积限定。所述至少一个提升微调阀优选是恰好一个提升微调阀和所述至少一个通断提升阀关于工作流体相互并联。该调节阀装置的累积总流通面积由调节阀装置的至少一个提升微调阀和至少一个通断提升阀的关于工作流体并联的流通面积(提升微调阀流通面积或提升阀流通面积)构成。例如在通断提升阀完全关闭和提升微调阀完全关闭的情况下，可提供大小为“零”的累积总流通面积，或者说有效地未提供流通面积。在如下调节阀装置状态中提供100％的总流通面积，此时调节阀装置的所有通断提升阀和提升微调阀分别处于完全打开状态或尽量开得最大的状态。在调节阀装置的可能总流通面积的0％和100％之间范围内的任何总流通面积应可通过调节该调节阀装置的通断提升阀和提升微调阀来获得。

提升微调阀可以包括限定出流通开口的阀座和提升微调阀件，如微调活塞，其可以完全关闭地占据微调阀的阀座的流通面积。另外，提升微调阀可以具有用于优选无级微调提升微调阀件相对于提升微调阀阀座的相对位置的微调驱动机构。微调驱动机构优选可以无级调节提升微调阀件相对于提升微调阀座的相对位置，尤其在完全关闭位置和完全打开(100％)位置之间。微调驱动机构可以调节出多个不同的有效提升微调阀流通面积，尤其是通过实现提升微调阀活塞相对于提升微调阀阀座的不同相对位置。例如该微调驱动机构可以设计成使微调阀活塞最好线性地沿提升纵轴线移动多个零点几毫米(例如在0.0-1.0毫米范围内)、多个毫米(例如在0-10毫米范围内)或者在多个厘米范围内(例如0-10厘米)移动。微调驱动机构应该为此能够实现至少三个不同的提升微调阀流通面积，尤其完全关闭的0％流通面积、完全打开的100％提升微调阀流通面积和至少一个在提升微调阀流通面积的1％-99％范围内的中间位置。微调驱动机构最好设计用于调节出提升微调阀的至少5％、至少10％、至少20％、至少50％或至少100％的多个不同的提升微调阀流通面积。可能尤其优选的是，可以在提升微调阀流通开口的可能面积的0％-100％范围内无级和/或连续地调节出微调驱动机构截然不同的提升微调阀流通面积。具有在完全关闭状态和完全打开状态之间的大量中间状态的无级微调能力的提升微调阀可被称为模拟提升阀。

通断提升阀可以包括限定提升阀的流通面积的阀座、提升阀件且尤其是活塞和独立的调节致动器。通断提升阀的独立的调节致动器操作该通断提升阀件。独立的调节致动器尤其设计用于将通断提升阀件置于恰好两个可能的位置中。通断提升阀的阀件的两个可能位置中的一个最好是关闭位置，在关闭位置上，提升阀流通面积通过阀座运动借助阀件被完全地且尤其密封封闭。为了通断提升阀的提升阀件的优选第二独立位置，独立的调节致动器促使提升阀件处于此时流通面积被完全放开的打开位置。优选地根据运行排除了通断提升阀件稳定地处于在打开位置和关闭位置之间的中间位置，这例如可以在结构上和/或通过控制技术来实现。通断提升阀件被独立的调节致动器操作。独立的调节致动器可以被称为数字调节致动器，因为它可以实现完全关闭位置(0)和完全打开位置(1)，但无法稳定达到其间的位置。带有独立的调节致动器的通断提升阀件可以被称为数字提升阀。

即，该调节阀装置具有至少两个提升阀，即至少一个通断提升阀和至少一个提升微调阀。调节阀装置的所述至少两个提升阀中的一个(通断提升阀)设计成只处于两个附加的或可能的位置即关闭位置和打开位置中的一个位置。此外，该调节阀装置包括至少另一个提升阀即提升微调阀，其可选地能处于关闭位置或打开位置或在关闭位置和打开位置之间的可选位置。根据一个具体实施方式，调节阀装置可以恰好包括一个提升微调阀和多个通断提升阀如恰好2个或3个通断提升阀。

利用本实用新型的调节阀装置，可以快速、不复杂且精确地调节出任何累积总流通面积，在此，因为有至少一个通断提升阀和至少一个提升微调阀的组合而可以相对于常规阀获得显著节能。为了能以相同的精度提供相同数量的不同的总流通面积例如 CN2013/91622Y所述的提升调节阀，在本实用新型的调节阀装置中需要少许多的驱动机构或致动器，因此投资成本、结构空间、复杂性、维护成本和能耗可被明显降低。

根据调节阀装置的一个实施方式，至少一个提升微调阀的优选模拟的微调驱动机构和/或至少一个通断提升阀的独立调节致动器设置在调节阀装置壳体的引导工作流体的部段如管段中。根据该实施方式，微调阀的微调驱动机构和/或通断提升阀的调节致动器被工作流体环绕流动。尤其是该微调驱动机构和/或调节致动器如此布置在该壳体中，该微调驱动机构和/或调节致动器最好在各自提升纵轴线方向上沿着各自纵向延伸范围被工作流体尤其是全面绕流。尤其是，在所述部段且尤其是壳体中的工作流体的主流动方向基本对应于至少一个提升微调阀的和/或至少一个通断提升阀的提升纵轴线。根据一个优选实施方式，从所述部段且尤其是壳体的入口的中心至所述部段且尤其是壳体的出口的中心的连线可以与提升微调阀的和/或通断提升阀的提升纵轴线同轴地或至少平行地延伸。也可以想到在这样的连线与提升纵轴线之间可以有优选小于45度、尤其小于20度、尤其最好小于10度的角度。尤其是该壳体以管状实现，该管具有入口侧固定凸缘和/或出口侧固定凸缘，其中管入口和/或管出口尤其可以具有相同的最好圆形的横截面形状。

在壳体中，例如在管中，在入口侧与出口侧之间安装有至少一个位置固定的分隔壁，在分隔壁中安装有具有其各自的开口面积的多个阀座。例如该调节阀装置的呈盘状壁板形式的分隔壁可以设置在所述管或其它壳体中，因此在通断提升阀关闭和提升微调阀关闭时实现了通过关闭的阀和分隔壁实现相互流体隔断的多个腔室，即至少一个入口侧腔室和一个出口侧腔室。从所述壳体且尤其是管的入口侧腔室到所述壳体且尤其是管的出口侧腔室，可以通过打开其中一个所述阀即至少一个通断提升阀和/或至少一个提升微调阀来提供流通相连。该调节阀装置的设计允许很紧凑的结构。简单的维护尤其可如此做到，为了维护目的，优选呈管状的壳体整个被取下且换上具有相同的阀和相同的壳体的另一个调节阀装置。当比如该调节阀装置的通断提升阀的阀座和/或提升微调阀的阀座的从结构上选择的流通开口并未很好地协调于实际存在的流动状况时，也可以完成将第一调节阀装置换为另一个具有相同的或至少相容的壳体和其它的阀构型的第二调节阀装置，例如如果证明了所用的调节阀装置就实际存在的工作流体流动状况而言并非最佳设计。不利的协调例如可以表现为用于调节阀装置调节的不需要高的能耗、不利的流动状况如空穴等、工作流通提流动的可调性差。

根据调节阀装置的一个实施方式，所述至少一个提升微调阀和/或所述至少一个通断提升阀设计成是泄压的。阀例如提升微调阀或通断提升阀的泄压实施方式确保了与入口侧壳体腔室与出口侧壳体腔室之间的压差无关地保证所述阀的阀件的精确可调性。泄压实施方式优选保证了，在入口侧壳体腔室和出口侧壳体腔室之间可能有压差的情况下没有最终压力或仅有很小的最终压力(小于阀开口面积的一半乘以压差) 作用于阀件。尤其是微调阀的提升阀件如挺杆(提升微调阀件)或通断提升阀的提升阀件(通断提升阀件)可以具有在其提升纵轴线方向上延伸的通孔。

在具有通过分隔壁被分为工作流体用入口侧腔室和工作流体用出口侧腔室的壳体的调节阀装置的一个实施方式中，微调阀的或通断提升阀的提升阀件布置在这两个腔室之一中。例如，该阀件可以被安装在调节阀装置壳体的入口侧腔室或出口侧腔室中。提升阀件的通孔或泄压孔于是可以根据一个优选实施方式相对于另一个腔室被打开(相对于提升阀件未处于其中的腔室)。在该提升阀件内的通孔或者泄压孔优选具有如下净宽如直径，其仅比各自阀即对应于阀件的微调阀或通断提升阀的流通开口的净宽且尤其是直径略小，优选小于20％、尤其小于10％。该通孔或泄压孔可以优选与所述阀即提升微调阀或通断提升阀的提升纵轴线平行地尤其同轴地延伸。通过所述泄压孔或通孔可以保证在所述阀的提升纵轴线方向上有尽量小的压差在入口侧腔室与出口侧腔室之间作用，以便没有或有小的压力合力作用于提升阀件。通过这种方式可以改善阀的调节精度并且提高微调驱动机构或所选调节致动器的能效。

根据调节阀装置的同一个实施方式，至少一个提升微调阀的微调阀流通面积且尤其是开口尺寸和/或开口横截面至少与至少一个通断提升阀的提升阀流通面积且尤其是开口横截面和/或开口尺寸一样大，最好是更大。在具有多个通断提升阀的调节阀装置的实施方式中可能优选的是，它们总是具有相同的或基本相同的流通面积。可能优选的是，在具有多个通断提升阀的调节阀装置中，不同的通断提升阀具有不同的提升阀流通面积。在后述的实施方式中可能优选的是，至少一个提升微调阀具有至少与最大的提升阀流通面积相同的微调阀流通面积。通过这种方式，可以保证可高精度地调节到整个调节阀装置的每个任何累积总流通面积。

根据调节阀装置的一个实施方式，调节阀装置包括至少两个具有不同的提升阀流通面积的通断提升阀。两个不同的提升阀流通面积中较大的那个的尺寸可以是该调节阀装置的较小的提升阀流通面积、尤其是最小的提升阀流通面积的整数多倍。

根据调节阀装置的一个实施方式，至少一个提升微调阀的最好模拟的微调驱动机构和/或至少一个通断提升阀的数字调节致动器可以设计成是无电流(stromfrei)关闭的。或者，至少一个微调阀的微调驱动机构和/或至少一个通断提升阀的数字调节致动器可以设计成是无电流打开的。微调驱动机构和/或数字调节致动器尤其可以设计成具有弹簧复位机构。即，一个调节阀装置的所有阀优选相同地设计成是无电流关闭的或无电流打开的。每个提升微调阀和/或每个通断提升阀优选具有复位弹簧。

在调节阀装置的一个实施方式中，所述至少一个提升微调阀的微调驱动机构可以依据调节电流或调节电压给提升微调阀的调节芯如阀挺杆提供预定的调节力和/或使调节芯如阀挺杆进入预定的调节位置。尤其是模拟的微调驱动机构尤其可以包括比例提升电磁体。

根据调节阀装置的一个实施方式，至少一个通断提升阀的调节致动器包括电开关致动器如提升电磁体、压电元件等。电开关致动器可以是双稳的。电开关致动器产生至少一个且尤其是两个稳定位置，它们优选对应于该通断提升阀的打开位置和/或关闭位置。尤其为了在两个优选稳定的位置之间切换所需要的操作电流可大于保持第一位置或第二位置所需要的保持电流。替代地或附加地，在两个稳定位置之间切换所需要的操作电压尤其可大于保持第一位置或第二位置所需要的保持电压。例如可尤其加载大小在5安培-20安培之间例如为8安培的脉冲式保持电流或操作电流(5-100毫秒，如10毫秒)。保持电流大小例如可在0.5-2安培之间，例如为0.8安培。操作电流优选是保持电流的至少5倍、至少10倍或至少20倍。为了提供优选脉冲状操作电流，该控制电子装置可包括电容器。所需保持能量(根据保持电流和/或保持电压)和所需操作能量(根据操作电流和/或操作电压)之差可以是至少2倍、5倍、10倍、20倍或50倍。

在调节阀装置的一个实施方式中，所述至少一个通断提升阀具有用于阻尼提升运动的阻尼运动学例如气压阻尼器或液压阻尼器。阻尼运动学造成通断提升阀的提升阀件运动以便从打开位置运动到关闭位置或从关闭位置运动到打开位置(非猛然或脉冲的而是)尤其渐行和/或从关闭位置变化到打开位置或者从打开位置变化到关闭位置相对于独立的调节致动器的切换以至少百分之一秒、优选至少十分之一秒的延时进行。

根据调节阀装置的一个实施方式，所述至少一个提升微调阀和至少一个通断提升阀(优选调节阀装置的所有阀)尤其借助调节阀装置的控制电子装置被相互协调以获得调节阀装置的基本顺畅(glatt)和/或无级的总流通特性曲线。这种例如借助同一个控制电子装置实现的调节阀装置的阀的相互协调造成调节阀的总流通特性曲线，它可实现其流过调节阀装置的工作流体体积流从调节阀装置完全关闭状态到调节阀装置完全打开状态的变化过程，具有严格单调上升的曲线。

本实用新型的调节阀装置尤其可以设计用于执行以下所述的方法。利用本实用新型的调节阀装置可以尤其进行下述的方法。

本实用新型也涉及一种操作尤其如前所述的用于调节工艺生产厂如发电厂、化工厂、食品加工厂等的工作流体流动的调节阀装置的方法。该调节阀装置包括并联的至少一个具有模拟流通特性曲线的提升微调阀和至少一个具有数字流通特性曲线的通断提升阀。在具有模拟流通特性曲线的提升微调阀情况下，每个控制输入值如每个控制电流或每个控制电压在例如0-20毫安或4-20毫安范围内最好个别配属有一个具体流通量值。通断提升阀的数字流通特性曲线将每个控制信号如每个控制电压或每个控制电流且尤其在0-20毫安或4-20毫安之间的控制电流配属给通断提升阀的关闭位置或打开位置，其中优选从阈值例如4毫安、10毫安或12毫安起可进行在关闭位置(尤其是在低于阈值的控制信号情况下)和打开位置(尤其是在高于阈值的控制信号情况下) 之间的切换。

在调节阀装置的操作方法中，至少一个提升微调阀的和至少一个通断提升阀的控制如此相互协调，该调节阀装置具有基本顺畅的和/或无级的模拟总流通特性曲线。至少一个提升微调阀的和至少一个通断提升阀的控制的协调例如可以通过控制电子装置例如模拟控制电子装置和/或数字控制电子装置且尤其是微处理器和/或微控制器来实现。

提升微调阀和通断提升阀(或多个阀)的协调控制例如可以如此设计，在第一调节范围(例如0％-50％总流通量)内进行仅提升微调阀的控制，其调节在此范围内的流通量。在第二调节范围(例如51％-100％)内可如此进行调节阀装置的控制，从而提升微调阀同时进入(回移)关闭位置且通断提升阀从完全关闭位置进入完全打开位置。在此控制范围内，随后可以例如在51％-100％调节范围内使通断提升阀保持在打开位置，且提升微调阀提供附加流通面积以获得调节阀装置的累积总流通面积。通过这种方法，可以很精确地操作很廉价的阀，其不仅在购置方面、也在维护以及能耗方面是廉价的。

根据该方法的一个实施方式，至少一个提升微调阀的控制可以包括从关闭的微调阀流通面积(根据通断提升阀的关闭位置)起到扩大的微调阀流通面积地例如根据其中某个通断提升阀的打开位置连续打开提升微调阀。对这样的方法合适的是，最大可能提升微调阀流通面积至少与通断提升阀流通面积一样大。或者，可以采用流通面积较小的多个并联的提升微调阀。如果利用本实用新型方法被操作的调节阀装置仅具有一个提升微调阀和多个通断提升阀，则可能合适的是，最大可能提升微调阀流通面积至少与其中一个所述通断提升阀的最大提升阀流通面积一样大。

该方法的一个改进方案包括一个开关步骤(Schaltschritt)，在此期间，该通断提升阀尤其也突然从关闭位置被置入打开位置，并且在此期间，该提升微调阀的微调阀流通面积尤其是快速和/或突然地从微调阀流通面积切换至关闭的微调阀流通面积。这样的开关步骤可以在所述方法中设置用于在为了增大调节阀装置的累积总流通面积而在此需要打开一个通断提升阀的过渡区内实现尽量顺畅的和/或连续的总流通特性曲线过渡。

根据调节阀装置的操作方法的一个实施方式，通断提升阀在关闭位置和打开位置之间的切换可以在阻尼尤其是PT₁阻尼如气压阻尼器或液压阻尼器影响下进行。所述切换例如开关步骤可以通过使用具有优选无突变和/或无上冲的顺畅变化过程的阻尼来实现。

根据调节阀装置的操作方法的一个替代实施方式，所述通断提升阀在关闭位置和打开位置之间的切换尤其是开关步骤可以包括通断提升阀的阶段式脉宽调制操作。优选地，在通断提升阀在其关闭位置和其打开位置之间切换或切换阶段中，可以针对切换阶段的优选预定持续时间如此以脉宽调制方式控制该通断提升阀，使得通断提升阀在该切换阶段中执行在关闭位置和打开位置之间的大量位置切换，其中前后相继的关闭位置间歇期和打开位置间歇期的持续时间逐步改变。例如在从关闭位置切换至打开位置时，相对短的打开位置间歇期与相对长的关闭位置间歇期首先可以轮替，在切换阶段过程中，打开位置间歇期的持续时间增大，关闭位置间歇期的持续时间减小。为了在打开位置和关闭位置之间切换，通断提升阀的阶段脉宽调制操作可以相反进行，即一开始相对长的打开位置间歇期收缩，一开始相对大的关闭位置间歇期越来越增大。通断提升阀的阶段脉宽调制操作(切换阶段)可以包括预定数量的间歇期或脉冲，例如10和1000之间、尤其是20和200之间、最好是50和100之间个间歇期。

附图说明

本实用新型的其它性能、特征和优点通过以下结合附图对本实用新型的优选实施例的说明变得一清二楚，其中：

图1是本实用新型调节阀装置的第一实施方式的剖视示意图，

图2a是本实用新型调节阀装置的第二实施方式的通断提升阀处于其关闭位置的局剖示意图，

图2b示出处于其打开位置的根据图2a的通断提升阀，

图3a是本实用新型调节阀装置的第三实施方式的通断提升阀处于其关闭位置的局剖示意图，

图3b示出根据图3a的通断提升阀处于其打开位置，

图4a示出本实用新型调节阀装置的另一个实施方式的通断提升阀处于其关闭位置的局剖示意图，

图4b示出根据图4a的通断提升阀处于其打开位置，

图5a至图5e示出本实用新型的第一调节阀装置中的特性曲线，和

图6a至图6g示出本实用新型的第二调节阀装置中的特性曲线。

附图标记列表

1,2 调节阀装置；

3 提升微调阀；

5 提升阀；

11 壳体；

15 控制电子装置；

30,50 通孔；

31 微调驱动机构；

32,52 阀座；

33,53 挺杆；

34 挺杆轴；

37,57 复位弹簧；

38a,38b 部分；

39 缝隙；

51 调节致动器；

54 轴部；

55 通孔；

56 膜盒密封装置；

57 复位弹簧；

58 磁芯；

59 气隙；

61 入口；

62,64 腔室；

63 出口；

65 分隔壁；

67,67’ 保持结构；

68 开口；

D₃,D₅ 流通面积；

H₃,H₅ 提升纵轴线；

S 流动方向；

V_a,V_d,V_d1,V_d2,V_k,V_k1 体积流；

Y_d,Y_d1,Y_d2 控制信号

具体实施方式

本实用新型的调节阀装置总体带有附图标记1或2。作为主要组成部分，本实用新型的调节阀装置包括如图所示地例如可以呈管段状的阀装置壳体11以及至少两个关于工作流体并联的提升阀，在此设有至少一个通断提升阀5和至少一个提升微调阀3。

将工作流体从入口61引导至出口63的壳体11通过分隔壁65(在调节阀装置1的完全关闭状态中，如图1所示)被分为引导工作流体的入口侧上游腔室62和引导工作流体的出口侧下游腔室64。在本实用新型的调节阀装置1的如图1举例所示的实施方式中如此实现所述阀的并联，即在壳体11内设有具有多个流通开口30、50的分隔壁65，流通开口在如图1所示的调节阀装置关闭状态中被挺杆33、53封闭，挺杆在调节阀装置关闭状态中接合各自配属的阀座32或52。

如图1所示的调节阀装置1包括提升微调阀3，其居中设置在壳体11中。壳体11例如可以呈筒套形。环绕中央的提升微调阀3可以设置其它的阀，在图1中例如是两个或三个通断提升阀5。

调节阀装置1的壳体11配备有呈保持板或保持桥形式的保持结构67，一些提升微调阀3和通断提升阀5被固定在其上。保持结构67配备有用于工作流体的至少一个开口 68。在支承结构67内可以安装调节阀装置1的控制电子装置15的至少一部分。调节阀装置1的控制电子装置15可通过支承结构67接近通断提升阀5的独立的调节致动器51 和提升微调阀3的微调驱动机构31。控制电子装置15包括延伸至独立的调节致动器51 或微调驱动机构31的缆线和控制件和/或变动件如微处理器、微控制器等。

调节阀装置1的通断提升阀5由可沿提升纵轴线H₅移动的呈挺杆53状的阀件、与挺杆53合作且限定出依据挺杆53的位置被关闭或开通的流通开口50的阀座52以及用于操作挺杆53的独立的调节致动器51组成。在如图所示的优选实施方式中，通断提升阀 5还配备有复位弹簧57，其在图1中被设计成它能将挺杆53压入其关闭位置。

通断提升阀5的独立的调节致动器51可以是提升电磁体致动器且尤其是开关的提升电磁体。开关的提升电磁体为了从第一位置(如关闭位置)切换到第二位置(如打开位置)仅需要短的开关电流脉冲。小许多的保持电流可能就足以保持第二位置。开关提升电磁体优选如此设计，在其两个独立的开关位置中的至少一个位置如关闭位置和 /或打开位置中仅有略微小的磁气隙。在其它的独立的开关位置例如打开位置或关闭位置上可以有大许多的磁气隙。开关提升电磁体优选可以与复位机构如复位弹簧合作，其尤其在无电流开关的提升电磁体情况下迫使阀进入另一独立的开关位置。开关提升电磁体优选如此设计，在其多个状态中的至少一个状态中，即当提升电磁体或处于其关闭位置或处于其打开位置时，仅需要小的保持电流来保持该位置，尤其是需要比触发开关过程所需要的电流脉冲小了5倍或10倍的保持电流。

通过多个在图1中例如是3个(只能看到2个)通断提升阀5的并联，可以调节出工作流体基本流通量，其由流过并联打开的通断提升阀5的流通面积D₅的流通量之和限定。在根据图1的调节阀装置1的实施方式中，可以分三级可选地调节基本流通量值，例如通过仅打开其中一个通断提升阀5、通过打开其中两个通断提升阀5或通过打开所有三个通断提升阀5。多个通断提升阀5的一些流通面积D₅可以通过或关闭流过调节阀装置 1的工作流体的理论上可能的总流通量的预定部分。在图1所示的具有三个通断阀5和一个并非设计成通断提升阀而是提升微调阀3的第四阀的调节阀装置中，例如每个通断提升阀可以限定出个别的流通面积D₅，其大致实现调节阀装置1的理论上可能的累积总流通面积的约25％。三个上述的基本流通量级将相应地对应于调节阀装置1的理论上可能的总流通面积的25％、50％或75％的累积总流通面积。

可以想到，不同的阀且尤其是调节阀装置1的不同的通断提升阀5可以具有不同大小的个别流通面积D₅。例如通断阀5的流通面积D₅可占调节阀装置1的理论总流通面积的10％、20％或35％。在这样的实施方式中，可以实现更宽广的基础流通级调设，它们依据通断提升阀5的开通面积的组合分析得到。

显然，一个调节阀装置1的通断提升阀5的数量原则上并不局限于所绘出的两个至三个的数量，而是一个调节阀装置可以包括许多个并联的通断提升阀5和至少一个并联的提升微调阀3。

提升微调阀3包括可沿提升纵轴线H₃运动的且可配备有复位弹簧37的挺杆33、与挺杆33相对应以便可以依据挺杆33的位置或多或少地放开或关闭由阀座32限定的流通开口30的阀座32和用于操作挺杆33的微调驱动机构31。微调驱动机构31可以尽量稳定地被控制。例如微调驱动机构31能以比例提升电磁体形式实现。微调驱动机构31 可以使其所属的致动挺杆33进入在一个关闭位置和多个打开位置之间的不同的可任意选择的位置中，在关闭位置中挺杆33与阀座32密封配合且关闭流通开口30，在所述打开位置中微调驱动机构31分别调节出挺杆33相对于阀座32的规定相对位置以便在开通的流通面积D₃情况下提供相应的规定流动阻力。提升微调阀3例如可设计用于作为用于获得上游腔室62和下游腔室64之间的额定压差的调节机构来实现。提升微调阀 3可设计用于允许规定的工作流体体积流从调节阀装置1的上游腔室62进入下游腔室 64。

不同于调节阀装置1的只能处于完全关闭位置或完全打开位置的通断提升阀5，提升微调阀3可以除了完全关闭位置和尽量开到最大的位置外还处于至少一个、至少三个、至少五个、至少是十一个或更多的优选连续的中间位置。

优选稳定或连续可控的提升微调阀3的流通量可以被添加至在或许打开的通断提升阀5所提供的基本流通量之间的基本流通量，因此得到调节阀装置1的累积总流通量。提升微调阀3的流通面积D₃例如可以如此设计，它至少与通断提升阀的流通面积 D₅一样大。如果设有多个具有不同的流通面积D₅的通断提升阀5，则可能优选的是提升微调阀3的流通面积D₃至少与多个通断提升阀5的最大流通面积D₅一样大。

或者也可以想到，在具有多个有着不同的流通面积D₅的通断提升阀5的调节阀装置1情况下，提升微调阀3的流通面积D₃至少与通断提升阀5的最小流通面积D₅一样大。例如如果通断提升阀5的不同流通面积D₅的尺寸按照例如二进制系统序列形式相互成比例，通断提升阀5的最大流通面积D₅以及每个其它流通面积D₅作为提升微调阀3的累积流通面积(D₃)可以用通断提升阀5中的至少一个较小的通断提升阀实现。

在如图1所示的实施方式中，微调驱动机构31和独立的调节致动器51如此设计，它们依据通电或依据供应供电电压而能打开各自的阀。每个阀配备有一个迫使各自挺杆33或53接合阀座32或52的复位弹簧37或57。这种配置因此可以被称为无电流关闭。它例如适用于这样的应用，在此在断电情况下需要调节阀装置1处于可靠关闭状态。

图2a和图2b示出了通断提升阀5的另一个实施方式的关闭位置(图2a)或打开位置(图2b)。根据图2a和图2b的实施方式与之前关于图1所述的实施方式的区别在于，与提升纵轴线H₅同轴地在挺杆53内设有通孔55以及压力平衡孔。图3a和图3b以及图4a和图4b也示出了以下还将详加参照的类似的阀实施方式。

根据图2a和图2b的实施方式关于“无电流关闭”对应于如图1所示的实施方式。复位弹簧57迫使所选的挺杆30至图2a所示的关闭位置。以提升电磁体形式实现的独立的调节致动器51包括相对于壳体11或保持结构57位置固定的磁芯58。挺杆53的在提升电磁体51内活动的轴部段54至少部分是铁磁性的。在根据图2a的关闭位置中，在磁芯 58和轴部54之间形成尽量最大的气隙59。在图2b中示出了打开位置，在打开位置中该挺杆53离开阀座52。为此，轴部54通过提升电磁体51被吸向磁芯58。气隙59不再存在或几乎不再存在。在通断提升阀5的打开状态中，工作流体可以沿流动方向S流过壳体 11。

活塞53和独立的调节致动器51位于壳体的下游腔室64内，即在流动方向S上在分隔壁65后面。

在根据图2a的关闭状态中，挺杆53内的通孔55在上游腔室52的方向上敞开。相对于下游腔室64，通孔55被密封封闭。为此，通孔55可以设计成具有膜盒密封装置(Federbalgdichtung)56。膜盒密封装置56可以在提升纵轴线H₃方向上一方面支承在套筒53内的凸起上，另一方面支承在壳体11或支承结构67上。

通孔55的净宽大于穿过分隔壁65的通断提升阀5的流通开口50的净宽的一半，尤其是大于75％，优选大于80％，尤其最好大于90％。通孔55减小挺杆53的上游腔室62与下游腔室64之间压差所作用的有效横截面积，使得在无通孔的挺杆情况下的压力合力 (如图1所示)明显大于根据图2a和图2b的带有通孔的55的挺杆53的压力合力。因为须通过独立的调节致动器51克服挺杆53的有效作用面积的压力合力，故在如在图2a和图 2b中所设计的实施方式中需要比根据图1的实施方式小许多的调节力。

显然，即使在根据图1的提升微调阀3中，也可在其挺杆33中设置通孔，就像在图2a和图2b所示的通断提升阀中那样(或者像在以下实施方式中那样)。

如图3a和图3b所示的通断提升阀5的实施方式与以上关于图2a和图2b所述的实施方式的区别主要在于，横向延伸穿过壳体11的副支承部段67'设置用于支承膜盒密封装置56，代替如图2a所示的支承部段67的部分，其呈桥状设置在独立的调节致动器51 之前且与之联接。此外，根据图3a和图3b的实施方式与根据图2a和图2b的实施方式的区别在于它由复位弹簧构成。

图4a和图4b示出了提升调节致动器5的完全关闭位置(图4a)或完全打开位置(图4b)，其挺杆53形成有在通断提升阀5的纵轴线H₅方向上延伸的通孔55。所示的挺杆53 实施方式在其它方面基本上对应于根据图2a和图2b的通断提升阀的实施方式。但是，根据图4a和图4b的通断提升阀5具有无电流打开的配置(开合)。为此，复位弹簧57 在壳体11的分隔壁65与挺杆53之间延伸。挺杆53可(像图2a和图2b所示的挺杆53)具有径向凸起例如一个凸缘或多个径向突出部，复位弹簧57可支承在其上。

图4a和图4b示出了提升调节致动器51在提升纵轴线H₅方向上具有两件式管状芯，该管状芯在提升纵轴线H₅方向上被分为前部58a和后部58b，它们在打开状态中通过缝隙59(环形缝)相互分开。与固定的管部58a同轴地，挺杆54的挺杆轴54在其内延伸。挺杆54可以至少部分平移移动并且可以根据控制电流或在控制电压下沿着提升纵轴线H₅定位。它最好包含非铁磁性材料如奥氏体或铝或者由其构成。两个套管58a、58b 之一且最好是上套管58b是铁磁性的，尤其至少部分由铁氧体构成，且为了共同运动而与挺杆轴54固定联接。

类似于根据图2a的实施方式中的情况，膜盒密封装置36在一端侧支承在挺杆33的内侧凸起上，在其另一端侧支承在壳体11的支承部段67的局部上。

图5a举例示出了涉及按照时间历程的累积总体积流V_k1的特性曲线，在此期间首先可以打开调节阀装置的一提升微调阀，随后打开该调节阀装置的一通断提升阀，而原先打开的提升微调阀同时又被关闭。图5c示出了提升微调阀的体积流。图5e示出了在相同的通断提升阀用时间间隔内的体积流曲线。图5b针对相同的时间间隔示出了用于针对该时间间隔的提升微调阀操作的控制特性曲线Y_a，图5d示出了用于所参与的通断提升阀的独立的调节致动器的控制特性曲线Y_d。

如图5a和图5c所示，首先在t＝0秒和t＝1秒之间的历时中该调节阀装置的微调阀是连续打开的，从而大致与提升微调阀的开口尺寸成比例地调节出相应的工作流体体积流V_a。在1秒至2秒的历时中，提升微调阀保持在完全打开位置并且体积流V_a与之相应地大致恒定。

在时刻t₂＝2秒，数字调节致动器被操作以打开通断提升阀，就像例如图5d所示的那样。通断提升阀的数字调节致动器51的操作在此实施方式中在采用具有PT₁性能的阻尼情况下进行。也可以想到不采用阻尼，但这导致通断提升阀的几乎瞬间切换(未示出)，伴随相应对应的体积流过剩，直到提升微调阀移入关闭位置。阻尼且尤其是 PT₁阻尼(根据如在图5d中针对通断提升阀所示出的控制曲线)造成流通横截面或体积流V_d的变化，其大致与提升微调阀的开口尺寸或体积流V_a的变化过程互补。通断提升阀的体积流V_d的阻尼提升大致对应于并联的提升微调阀的体积流V_a的同时下降。在流过提升微调阀的体积流V_a在t₂＝2秒到t₃＝3.5秒的历时中连续减小时，通断提升阀的体积流V_d在相同的时间间隔内(在t₂＝2秒和t₃＝3.5秒之间)以几乎相同的显示增大。如图 5a所示，由此出现累积体积流V_k，其几乎恒定地对应于在时间间隔t₁＝1秒到t₂＝2秒和时间间隔t₃＝3.5秒到t₄＝4秒内的体积流，在这里，在这两个时间间隔内或是只提升微调阀完全关闭(t₁-t₃)或是通断阀完全打开(t₃-t₄)。

图6a至图6g涉及调节阀装置，其具有一个提升微调阀和两个(以上)通断提升阀。同时示出了在t₀＝0秒和t₆＝6秒之间的时间过程。图6a示出了累积体积流V_k。图6c示出了流过提升微调阀的体积流，图6e示出了流过第一通断提升阀的体积流，图6g示出了第二通断提升阀的体积流。图6b示出了提升微调阀的控制信号曲线。图6d和图6f示出了各自一条用于通断提升阀的控制信号曲线。

特性曲线的走向对应于时间间隔t₀-t₂，基本之前关于图5a至图5e所述。在时间间隔t₂＝2秒到t₅＝5秒内，两个通断提升阀是打开的。如前述提升阀那样，在这里也根据 PT₁功能阻尼各自控制曲线的走向以防止上冲。第一通断提升阀根据控制曲线Y_d被控制，从而从时刻t₂＝2秒起进行从关闭位置至打开位置的过渡。第二通断提升阀根据图 6f的控制曲线Y_d2从时刻t₃起被促成打开。通过各自通断提升阀的控制，各自体积流V_d1或V_d2就像在图6e和图6g中示出的那样从控制时刻起提高。因为根据图6b在从t₂＝2秒到 t₄＝4秒的期间该提升微调阀保持在打开位置，故得到根据图6a的累积体积流V_k的连续增大。

如图6c所示，从时刻t₄＝4秒起进行流过提升微调阀的体积流V_a的减小，在这里如此进行控制，在时刻t₆＝6秒进行提升微调在(非)完全关闭位置(像在图5b和图5c中的时刻t₄＝4秒)进行，而是提升微调阀的开口尺寸被选为大致对应于最大打开值的约 25％。因此，从时刻t₄起到时刻t₆得到累积体积流曲线V_k的走向，其首先因提升微调阀的下降的体积流流通曲线而在t₄＝4秒到t₅＝4.5秒区域内下降，并从该时刻起该提升微调阀的第一开口尺寸相应保持恒定。

显然，上述的如图5a至图5e和图6a至图6g所示的曲线只是示例性的，可以实现许多其它的控制过程。

在之前的说明、附图和权利要求书中公开的特征不仅可能单独地、也可能在任何组合形式中对于以不同的实施方式实现本实用新型是有意义的。

Claims

1.一种调节阀装置，用于调节工艺生产厂的工作流体流动，其特征在于，该调节阀装置包括：具有用于微调提升微调阀流通面积(D₃)的微调驱动机构(31)的至少一个提升微调阀(3)；和至少一个通断提升阀(5)，该至少一个通断提升阀具有用于将所述通断提升阀(5)调节至打开位置或关闭位置的独立的调节致动器(51)，在所述打开位置中，提升阀流通面积(D5)被完全放开，在关闭位置中，所述提升阀流通面积被关闭，其中所述调节阀装置(1,2)的累积总流通面积通过所述至少一个提升微调阀(3)的所述提升微调阀流通面积和所述至少一个通断提升阀的所述提升阀流通面积构成。

2.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的微调驱动机构(31)和/或所述至少一个通断提升阀(5)的独立的所述调节致动器(51)设置在所述调节阀装置(1,2)的壳体(11)的工作流体导通部段中。

3.根据权利要求1或2所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)和/或所述至少一个通断提升阀(5)设计成是泄压的。

4.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的所述微调阀流通面积(D₃)至少恰好与所述至少一个通断提升阀(5)的所述提升阀流通面积(D₅)一样大。

5.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述调节阀装置包括具有不同的提升阀流通面积(D₅)的至少两个通断提升阀(5)。

6.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的所述微调驱动机构(31)和/或所述至少一个通断提升阀(5)的独立的调节致动器(51)被设计成无电流关闭或无电流打开。

7.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀的所述微调驱动机构依据调节电流或调节电压给所述提升微调阀的调节件提供预定的调节力和/或使所述调节件置入预定的调节位置。

8.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个通断提升阀(5)的独立的所述调节致动器(51)包括电开关致动器，其中所述电开关致动器限定出至少一个稳定位置。

9.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个通断提升阀(5)包括用于阻尼提升运动的阻尼运动学机构。

10.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，针对所述调节阀装置(1,2)的基本顺畅的和/或无级的总流通特性曲线使所述至少一个提升微调阀(3)和所述至少一个通断提升阀(5)相互协调。

11.根据权利要求1所述的调节阀装置，其特征在于，所述微调驱动机构(31)构造用于无级微调提升微调阀流通面积(D₃)。

12.根据权利要求2所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的模拟的微调驱动机构(31)和/或所述至少一个通断提升阀(5)的独立的所述调节致动器(51)设置在所述调节阀装置(1,2)的壳体(11)的工作流体导通部段中。

13.根据权利要求2所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的模拟的微调驱动机构(31)和/或所述至少一个通断提升阀(5)的独立的所述调节致动器(51)设置在所述调节阀装置(1,2)的壳体(11)的管段(13)中。

14.根据权利要求2所述的调节阀装置，其特征在于，其中所述微调驱动机构(31)和/或所述调节致动器(51)如此布置在所述壳体(11)中，即，所述微调驱动机构(31)和/或所述调节致动器(51)被工作流体绕流。

15.根据权利要求2所述的调节阀装置，其特征在于，其中所述微调驱动机构(31)和/或所述调节致动器(51)如此布置在所述壳体(11)中，即，所述微调驱动机构(31)和/或所述调节致动器(51)在各自的提升纵轴线(H₃,H₅)的方向上沿着各自的纵向延伸范围被工作流体全面绕流。

16.根据权利要求3所述的调节阀装置，其特征在于，所述提升微调阀(3)的或所述通断提升阀(5)的提升阀件具有在其提升纵轴线(H₃,H₅)中延伸的通孔(35,55)。

17.根据权利要求4所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的开口尺寸和/或开口横截面至少恰好与所述至少一个通断提升阀(5)的所述提升阀流通面积(D5)一样大。

18.根据权利要求4所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的开口尺寸和/或开口横截面至少大于所述至少一个通断提升阀(5)的所述提升阀流通面积(D5)。

19.根据权利要求6所述的调节阀装置，其特征在于，所述至少一个提升微调阀(3)的所述微调驱动机构(31)和/或所述至少一个通断提升阀(5)的带有弹簧复位机构(37,57)的独立的调节致动器(51)被设计成无电流关闭或无电流打开。

20.根据权利要求7所述的调节阀装置，其特征在于，模拟的所述微调驱动机构(31)包括比例提升电磁体。

21.根据权利要求8所述的调节阀装置，其特征在于，所述电开关致动器是提升电磁体或压电元件。

22.根据权利要求8所述的调节阀装置，其特征在于，所述电开关致动器限定出至少一个对应于所述通断提升阀(5)的所述打开位置和/或所述关闭位置的稳定位置。

23.根据权利要求10所述的调节阀装置，其特征在于，借助所述调节阀装置(1,2)的控制电子装置(15)针对所述调节阀装置(1,2)的顺畅的和/或无级的总流通特性曲线使所述至少一个提升微调阀(3)和所述至少一个通断提升阀(5)相互协调。