JP5380454B2 - 能動制御バルブおよび能動制御バルブの作動方法、ならびに能動制御バルブを備えたコンプレッサおよびピストン式コンプレッサ - Google Patents
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Description
目的は具体的には、移動可能に支持されたバルブプレートと、固定して配置されたカウンタープレートと、駆動バネ及び制御可能な保持装置を介してバルブプレートに連結された駆動装置とを備えた能動制御バルブの作動のための方法によってさらに実現される。バルブプレートは保持装置によって所定の位置に固定して保持され、その後、駆動バネは駆動装置によって張力を付与され、次にバルブプレートが保持装置から解放され、バルブプレートは駆動バネに蓄積されたエネルギーによって移動させられ、その後、バルブプレートは静止状態又はほぼ静止状態において保持装置によって再度保持される。保持装置は有利に非常に速く駆動でき、例えば、保持装置は保持装置を駆動する圧電駆動器を備える。このようなバルブは、1ミリ秒未満に至るほどの非常に短い時間で開放したり、閉鎖したりすることができる。
従って、保持装置は静止状態、又はほぼ静止状態において可動部に係合し、保持装置が受ける磨耗の影響が非常に小さいという利点を有する。故に、本発明によるバルブは長い期間保守不要の状態で作動可能であり、非常に長い寿命を有する。
図1は能動制御バルブ1を縦断面図で示している。バルブ1はランタンとも呼ばれるハウジング6を備え、ハウジング6の底部には典型的なバルブではバルブシートと呼ばれているカウンタープレート2が配置され、カウンタープレート2は通路開口2aを備え、ハウジング6の上部には駆動装置8が固定して連結されている。通路開口4aを有するディスク状のバルブプレート4が、ハウジング6内にバルブプレート4に対して垂直に延びる縦軸線Aの周りに回転可能に配置されている。閉鎖体とも呼ばれるバルブプレート4はさらにラジアル軸受6aに回転可能に支持されている。バルブプレート4及びカウンタープレート2の両方は複数の通路開口2a,4aを備え、図に示すように、それらの通路開口2a,4aは周方向に沿って縦軸線Aから離間しており、開放された通路24を形成するように相対的に配置され、それによって流体が通って流れ、また、バルブプレート4が回転することによって閉鎖された通路34を形成し、かつ流体の流れを抑制する。捩じりバネとして設計された駆動バネ7が縦軸線Aと同心に延び、かつ駆動装置8に固定して結合され、かつ連結部9aを介してバルブプレート4に固定して結合され、あるいはバルブプレート4に固定して連結されている。中空円筒形状であり、かつ同様に捩じりバネとして設計された追加の保持用バネ5が同様に縦軸線Aと同心に延び、ハウジング6に固定して連結され、かつ連結部9aを介してバルブプレート4に固定して連結されている。さらに、ディスクとして設計された保持部9が縦軸線Aと同心に配置され、かつ連結部9aを介してバルブプレート4に回転可能に固定して連結されている。保持装置10がハウジング6内に配置され、かつアクチュエータ10c及び保持部10aを備えている。アクチュエータ10cが駆動されると、保持用ディスク9がアクチュエータ10c及び保持部10aの間に挟持されることによって、保持用ディスク9は移動を阻止され、ひいてはバルブプレート4がそれに対応する位置に保持される。アクチュエータ10cは圧電変換器、即ち圧電アクチュエータとして設計されることが望ましい。このようなアクチュエータ<it>は非常に高速な駆動、即ち非常に高速な保持及び解放がミリ秒単位で可能であり、かつ比較的大きな保持力、即ち挟持力を発生可能であり、それによって保持用ディスク9、ひいてはバルブプレート4の固定保持を保証できるという利点を有する。挟持具として設計された保持装置10は様々な可能性をもって設計することができ、例えば電磁アクチュエータ10c、あるいは空気圧又は油圧アクチュエータ10cで設計することが可能である。駆動装置8は、本実施形態において、電気モータとして設計される。例えば油圧駆動システム又は空気圧駆動システム等の複数の他の駆動システムも駆動装置8として用いることができる。
図20はバルブ1のさらなる実施形態を縦断面において示す。図1に示す実施形態と比較して、図20に示す実施形態は、保持用ディスク9及び保持装置10が本実施形態においてハウジング6の上部外側に配置されている点で異なる。この点を除いては、図20に示すバルブ1は図1に示すバルブ1と実質的に同様に設計されている。図20に示すバルブ20は、保持用ディスク9及び保持装置10がハウジング6の内部空間に存在するガスや汚染物質にさらされず、とりわけ作動の安全性を保証するという利点を有する。
Claims (22)
- ハウジング(6)と、
通路開口(4a)を有するとともに、移動可能に支持されたバルブプレート(4)と、
前記ハウジング(6)に対して固定して配置され、かつ通路開口(2a)を有するカウンタープレート(2)と、
駆動バネ(7)を介して前記バルブプレート(4)に連結された駆動装置(8)であって、前記バルブプレート(4)を移動させるエネルギーを前記駆動バネ(7)に蓄積させる前記駆動装置(8)と、
前記バルブプレート(4)を固定して保持するように制御可能な保持装置(10)とを備える能動制御バルブ(1)であって、
前記バルブプレート(4)は前記カウンタープレート(2)に対して移動可能に支持され、それによって前記通路開口(2a,4a)は開閉される通路(24)を形成するバルブ。 - 前記バルブプレート(4)は、前記カウンタープレート(2)に対して垂直に延びる縦軸線(A)の周りに回転可能に支持されることを特徴とする、請求項1に記載のバルブ。
- 前記バルブプレート(4)は前記カウンタープレート(2)の延びる方向に沿って移動可能に支持されることを特徴とする、請求項1に記載のバルブ。
- 前記駆動バネ(7)は、前記縦軸線(A)と同心に延びる捩じりバネとして設計されることを特徴とする、請求項2に記載のバルブ。
- 前記バルブプレート(4)は追加の保持用バネ(5)を介して前記ハウジング(6)に連結することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記保持用バネ(5)は前記縦軸線(A)と同心に延びることを特徴とする、請求項5に記載のバルブ。
- 前記保持用バネ(5)は、中空棒状の捩じりバネとして設計されることを特徴とする請求項6に記載のバルブ。
- 前記駆動装置(8)は前記駆動バネ(7)と作動連結されるアーマチャ(8e)を備え、前記駆動装置(8)は、前記アーマチャ(8e)を引付けるように前記アーマチャ(8e)に対して配置された磁石(8a,8b,8c,8d)を備えることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記アーマチャ(8e)は前記駆動バネ(7)に固定して連結され、かつ前記縦軸線(A)の周りに回転可能に支持されることを特徴とする、請求項8に記載のバルブ。
- 前記駆動装置(8)は前記ハウジング(6)に固定して連結された電気モータとして設計されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記電気モータのロータは前記縦軸線(A)と同心に延びるように配置され、かつ前記駆動バネ(7)に固定して連結されることを特徴とする、請求項10に記載のバルブ。
- 前記保持装置(10)は圧電駆動器を備えることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記バルブプレート(4)又は前記駆動バネ(7)に保持部(9)が連結され、前記保持装置(10)は前記保持部(9)に係合することを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記保持装置(10)は前記ハウジング(6)において浮遊した状態で配置されることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記駆動装置(8)は制御可能な保持装置(10)としても設計されることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記バルブプレート(4)は通路開口(4d)を有するシールプレート(4b)を備え、前記シールプレート(4b)はバネ要素(4c)を介して前記バルブプレート(4)に連結することを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載のバルブ。
- 前記駆動装置(8)によって生成可能な最大トルクは、前記保持用バネ(5)に付与される最大トルクよりも小さいことを特徴とする、請求項5から16のいずれか一項に記載のバルブ。
- 制御装置(13)と、前記バルブプレート(4)の位置を測定する位置センサ(11)とを備え、かつ前記駆動装置(8)によって付与されるエネルギーが保持用バネ(5)に蓄積されるように前記駆動装置(8)を制御する前記制御装置(13)の制御プログラムを備える、請求項1から17のいずれか一項に記載のバルブ。
- 移動可能に支持されたバルブプレート(4)と、固定して配置されたカウンタープレート(2)と、駆動バネ(7)を介して前記バルブプレート(4)に連結された駆動装置(8)と、制御可能な保持装置(10)とを備えた能動制御バルブ(1)の作動方法であって、前記バルブプレート(4)は前記保持装置(10)によって所定位置に固定して保持される工程と、前記バルブプレートは前記保持装置(10)によって解放され、前記バルブプレート(4)は前記駆動バネ(7)に蓄積されたエネルギーによって移動させられる工程と、前記駆動バネ(7)は前記駆動装置(8)によって張力を付与される工程と、前記バルブプレート(4)は静止時に前記保持装置(10)によって再度保持される工程とを備えることを特徴とする方法。
- 保持用バネ(5)が前記カウンタープレート(2)と前記バルブプレート(4)との間に作動連結され、前記バルブプレート(4)は段階的に移動し、かつ再度保持され、前記駆動装置によって付与されるエネルギーを上回るバネエネルギーが前記保持用バネ(5)に蓄積されることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載のバルブを備えたコンプレッサ。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載のバルブを備えたピストン式コンプレッサ。
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