TWI403656B - 軟起動之閥裝置 - Google Patents

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Jakob Brenner
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Description

軟起動之閥裝置
本發明是關於一種軟起動之閥裝置，包括一主閥，係安置於在一次壓力(primary pressure)下之壓力媒體之一次導管(primary duct)與二次導管(secondary duct)之間，該主閥可從一關閉位置切換到一打開位置，關閉位置係一次導管與次導管之間的連接脫離之位置，而打開位置係使該連接被開放以達到最大流率的位置，造成此切換的打開力在閥裝置的二次壓力控制操作模式中係從壓力媒體中逐漸上升的壓力媒體之二次壓力取得，此壓力媒體從一次導管經由一第一阻流裝置而流入二次導管。
此一用於二次壓力控制操作的軟起動之閥裝置揭示在由伏格爾．弗拉格(Vogel Verlag)所出版由華納笛波特(Werner Deppert)及庫特史托爾(Kurt Stoll)所著作的教科書「Pneumatische Steuerungen」1994年第10版第160及161頁中。在此書中，主閥被安置於與一壓力源連接的一次導管與一待輸送之負載連接之二次導管之間的連接上，且可選擇地關閉(關閉位置)或打開(打開位置)此連接。通常，主閥在此情況係由根據一次壓力之關閉力而被偏壓到關閉位置。
伴隨著閥裝置之切換，壓力媒體可藉由第1阻流裝置流經已關閉的主閥至二次導管。在二次導管中取得的二次壓力被送返以產生一作用在主閥上之伺服或設定力，且當 二次壓力到達一既定打開力時將主閥切換到打開位置。故可確保當二次壓力上升至某一壓力位準時，軟起動之閥裝置僅使流體未阻塞地通過。總之，在已連接之負載中可造成壓力相當慢地上升且可防止可能導致已連接之負載的破壞或意外之快速移動的壓力衝擊。
雖然在應用上已進步到使用此種以根據二次壓力之方式控制的軟起動之閥裝置，但是這些應用操作上效率不佳。若，例如在二次側產生相當高的流體銷耗速率時，很可能在某種情況下到達產生打開力所須的二次壓力之前，相當高的流體銷耗會延長一段很長的時間，某些事會拖延工廠操作的開始。在不利條件下，將主閥切換到打開位置可能無法進行。
為了解決此缺點，已知有單純時間依存控制的軟起動之閥裝置，其中主閥係在某期間之後以無關於實際產生的二次壓力之方式切換到打開位置。在此一軟起動之閥裝置的例子方面，可參考飛士多(Festo)公司於1997/1998年發行之產品目錄第9.1/42－1頁，敘述所謂的壓力上升閥。因為在此單純時間控制之閥的情形中並無二次壓力之詢問從而亦無在已連接負載中取得的壓力之詢問，故有不當使用而造成主閥過早打開，同時由於過大的壓力衝擊而產生最終破壞的可能性。
本應用藉由使用特定型式之軟起動閥裝置來對應許多情況已公認為真。但是在變化的操作條件之情形，卻被證 明不切實際。通常，修改既有設備以改變其應用並無實際可能性。
本發明之一個目的在提供一種對策，藉此在大部分情況能以簡單且經濟的方式確保壓力之逐漸上升以具體符合需求。
為了達成上述目的，軟起動之閥裝置係設計為，閥裝置可依時間控制操作模式而同時與二次壓力控制操作模式進行操作，而時間控制操作模式調制此二次壓力控制操作模式，並與二次壓力無關以單純時間依存方式將主閥切換到打開位置，造成此時間依存切換的打開力係從流經第二阻流裝置的壓力媒體而取得。
軟起動之閥裝置因而可同時以兩種操作模式進行操作，這此模式係在功能上互相調制。此意味著主閥係以依存於二次側之條件根據到達一既定二次壓力或根據從切換之時間點所歷經的時間而單獨切換成產生最大流率的打開位置。雖然當二次壓力仍未達到主閥進行切換之位置的壓力臨限值時，由於在最近既定時間點已調制的時間控制，會發生切換，因此，軟起動之閥裝置可例如設計為二次壓力控制切換係代表正常情況。與切換進入打開位置有相關者仍為該時間點，在此該時間點二次壓力或由第2阻流裝置下游取得的壓力已到達一位準，而足以產生相關的打開力。因為最終造成切換的操作模式之選擇係自動地發生， 在軟起動之閥裝置的操作期間不需要外來作用，尤其更不需要修正或取代軟起動之閥裝置以順應不同的應用。
軟起動之閥裝置可應用在針對氣動控制裝置或機器投入運轉之時壓力緩慢上升之所有情況。例如，軟起動之閥裝置能以副組合(subassembly)之形式作為一包含多個多通路閥的閥組之組件。此作為通用模組化設計之壓縮空氣調節裝置的使用被公認特別有利，其係用於調節壓縮空氣供給系統中的壓縮空氣。在此，軟起動之閥裝置，尤其當其係小型閥單元之形式時，可達成所謂起動閥的功能。
本發明更有利的發展係界定於申請專利範圍附屬項中。
若第1阻流裝置設計成可調整，且至自前尚未由二次壓力造成切換至打開位置時，可迅速設定造成切換至打開位置的二次壓力通常所需之時間。
一可調整之第2阻流裝置即意味著絕對期間可改變，若至目前尚未由二次壓力造成切換至打開位置時，在此絕對期間之後切換至打開位置。
軟起動之閥裝置大部分之應用通常僅需二次壓力控制操作模式。若具有第2阻流裝置之導管且通常被稱為時間控制或時序的導管具有關閉裝置，在需要關閉流體通路時，根據本發明的軟起動之閥裝置在需要時可切換到一專有的二次壓力控制操作模式。然後，時間控制操作模式則被停止作用。
關閉裝置例如可為一分體關閉閥之形式。但是較簡單且經濟的設計，為可調整之第2阻流裝置直接形成關閉裝置本身。在此情況，時間控制操作模式之停止作用可由使流體不再流經一阻流裝置的設定而達成。
在一特別有利的設計中，軟起動之閥裝置：－主閥可在打開位置、關閉位置及軟起動位置之間切換，其藉由具有第1阻流裝置之壓力控制導管於軟起動位置將二次導管與一次導管連接，且在打開位置打開在一次導管與二次導管之間一與第1阻流裝置旁通之直接連接；－有一導閥用於影響主閥之切換設定，此導閥之致動產生一流體引導控制信號，其作用在主閥之第1工作面上，以將主閥從構成原始位置的關閉位置切換到軟起動位置；－更有一切換閥，可藉由在二次導管中取得二次壓力致動，此切換閥可使由導閥產生的流體引導控制信號如同來自二次壓力之既定位準而作用在主閥之第2工作面上，以將主閥從軟起動位置切換到打開位置，及－第2阻流裝置係配置成使導閥的流體引導控制信號產生在其輸入端，而其輸出端則與主閥之第2工作面連接。
軟起動裝置之主閥因而至少係設計成3位置閥，除了在置作用為原始位置的關閉位置及在最大打開位置之外，亦可採取造成軟起動狀態之軟起動位置。在如德國專利公報DE 9105458 U1所代表的先前技術中，軟起動流體流通常通過導閥及主閥周圍。而今可不需要藉由導閥之直接控 制而使軟起動流體流通過主閥。對主閥之許多不同切換位置，通常為電動驅動之導閥係用於與另外之切換閥配合。由導閥產生的流體引導控制信號首先將主閥從關閉位置切換到軟起動位置。當某一時間之後，二次壓力到達所要的切換臨限值時會造成切換閥之致動，而造成流體引導控制信號作用在另一工作面，因而主閥移出軟起動位置而進入打開位置以產生最大流率。即使二次壓力在所要的時間窗內並未到達必須的切換臨限值時，與二次導管中之壓力上升無關，主閥之藉由一第2阻流裝置容許流動之第2工作面而被流體引導控制信號持續地作用，而造成一緩慢的切換到最大打開位置，通常其係漸進。
切換閥較佳為流體驅動，二次壓力可被直接轉移至切換閥而直接作為控制壓力。在此方面，切換閥例如可設計為響應於差壓之裝置的形態。或者，亦可藉由例如使用一電動致動切換閥而由二次壓力間接動切換閥，電動致動切換閥的切換信號係使用一可響應於二次壓力的壓力感測器或壓力開關產生。二次壓力之設計可使切換臨限值之變化特別簡單。
因為二次壓力本身並不直接作為主閥上之致動壓力，因而有供給切換力至主閥的引導控制之脫離。從而，在電路設計上，可使在一次導管及/或二次導管中的打開設定中產生的壓力變動不致影響主閥的切換位置。故在導閥關閉之前均可提供無故障之連續操作。
可方便地設計主閥，使得在其關閉位置時主閥造成二次導管之壓力相關釋放，因而在氣動應用之情況，有從二次導管排氣的情形。藉由主閥產生之釋壓或卸載，使分離的釋放閥之使用或由導閥卸載成為不必要。
一或兩者之阻流裝置較佳為包括一可調整阻流螺栓，以設定各個所要之阻流作用的初始強度。
軟起動閥裝置之許多零件較佳為集中在一起而成為一副組合。此在安裝及拆除時可簡化處理。
導閥可特別為一螺線管閥。但是亦可採用其他形式之電動驅動閥，例如壓電閥或靜電閥。
較佳為使主閥之二工作面均面對相同方向。在此，從關閉位置切換到軟起動位置、及從軟起動位置切換到打開位置係隨著朝相同方向之切換移動而產生，此等移動尤其為線性。
較佳為主閥包括一閥構件，其可被定位於對應數目之切換位置以設定其切換位置，此主閥構件更特別係為一軸閥。對於切換，最先第1工作面，然後第2工作面係驅動地與主閥構件合作。
造成切換到打開位置的第2工作面較佳為以靜態方式配置在主閥構件上，而造成切換到軟起動位置的第1工作面最好位於與主閥構件分離的一致動元件上。此致動元件與主閥構件脫離，使得主閥不必夾帶致動元件而可從關閉位置被切換到打開位置。因而，雖然在從關閉位置切換到 軟起動位置之情況較佳為兩工作面係一起結合移動，在切換到打開位置之情況第1工作面被留在後面而第2工作面則移離開第1工作面。
上述移動系統的理由較佳為具有一配置在致動元件之運動路徑中且形成軟起動位置之抵接面。
致動元件較佳為設計為致動活塞之形式。或者，其可設計為一致動膜片或薄膜之形式。
較佳為主閥構件受到由朝其關閉位置作用之彈簧機構產生一恆定之關閉力。在切換到軟起動位置之後，彈簧機構被壓縮到某一程度，直到抵達打開位置後始增加其壓縮的程度。在導閥停止致動之後，彈簧機構用以確保主閥構件回到關閉位置。
引導壓力在第1工作面的作用，較佳為藉由導閥控制的引導壓力導管而直接產生。引導壓力在第2工作面的作用，較佳為藉由從引導控制導管分支的切換導管而產生，此分支導管一方面具有切換閥在另一方面具有第2阻流裝置。
切換閥較佳為包括一移動切換閥構件，其係根據次壓力而控制且致動。若需要時可使用例如與二次導管或壓力控制導管之延伸於二次導管與第1阻流裝置之間的導管部分連接的接通導管(tapping duct)而產生由二次壓力之直接致動。
有許多應用，其中在軟起動狀態期間需要平行於逐漸 上升的二次壓力之滿額(full)的一次壓力。此在例如供給切換閥所需之一致動壓力時可應用。在此情況，若第1阻流裝置之上游存在一流體填充室的話係有利的，此填充室係在主閥之關閉位置與一次導管分離，且至少在軟起動位置與一次導管連接，因而存在於軟起動位置時可從其中取得一次壓力。然後，一與流體填充室連接的流體接通導管在軟起動位置且較佳為亦在隨後的打開位置形成可能之未阻流流體接通。
在第1圖至第6圖中，延伸至軟起動之閥裝置內的諸導管僅局部以虛線、破折線及實線顯示，以使圖面更直截了當。虛線代表無壓力之導管，而實線代表目前在壓力下之導管。而破折線代表壓力正在上升的導管。
軟起動之閥裝置21較佳為設計成所有控制均集中在一起而成為副組合(subassembly)或閥組之閥單元的形式。此對在使用現場安裝有利，尤其在一用於調節壓縮空氣的模組化結構之壓縮空氣服務裝置的整合亦有優點。在實例中，軟起動之閥裝置係為此種壓縮空氣供應裝置的模組(供應模組)，且可與另一供應模組連結，例如一壓力調節模組及/或過濾器模組。在一壓縮空氣供應裝置中，軟起動之閥裝置特別被使用作為所謂開閉閥(switch on valve)，其可選擇地使一流體通道完全關閉或完全打開，流體通道之打開係緩慢進行，使得在輸出側，即在二次側壓力不致突然增 加而僅逐漸上升，因而對連接到二次側的負載之操作可避免可能的麻煩。
下列為了簡化說明而簡稱為「軟起動閥」的軟起動閥裝置21，包括一殼體28，其上形成有一流體入口埠22及更有一流體出口埠12。入口埠附屬於延伸在殼體28中之一次導管1(primary duct)且可連接一壓力源P，其以一次壓力(primary pressure)供給流體壓力媒體，此壓力媒體尤其係壓縮空氣。或者，軟起動閥裝置21亦可使用一不同的氣體或使用一液體壓力媒體來運轉。
出口埠12附屬於延伸在殼體28中之二次導管2(secondary duct)，藉此出口埠由一次導管1所供給的壓力媒體可再次在二次壓力下離開軟起動閥裝置21，以被供給到一或多個負載(未顯示細部)。在至少一個負載之情況，其例如是一流體動力驅動器、一閥裝置或與流體一起操作的某些其他零件。
在未詳細顯示的一實施例之情況，軟起動閥21係設計為一閥組之一組件或結合體、或多部件流體分配器，其具備許多電動操作控制閥且另外配合軟起動閥21。藉由流體分配器可供給被控制閥控制之壓力媒體。軟起動閥21在功能上係配置在控制閥之上游，使得在起動閥組時對控制閥產生緩和的流體致動且可避免破壞或不適當之作用。雖然亦可.整合為一體，但軟起動閥可配置於流體分配器之外部。
在此例中，軟起動閥21依功能性而區分為許多個別之 閥，但是較佳為集中在一起作為副組合，因而可作為一個單元進行處理。在此方面，軟起動閥21包括一主閥24、一導閥25及一切換閥26。
在其他主要零件上，軟起動閥21包括一第1阻流裝置38，其造成二次壓力控制操作模式；及另一第2阻流裝置39，其通常造成單純時間控制操作模式。這些阻流裝置38及39較佳為亦容納於殼體28中。
軟起動閥21係藉由導閥25致動，其可經由流體傳遞一方面直接作用在主閥24上，且另一方面經由配置於中間的切換閥26及配置為與其平行的第2阻流裝置而間接作用在主閥24上，而在任一情況下設定主閥24之所有三個可能切換位置中之一個。
導閥25特別可為電力驅動式且包括一電氣介面27，經由此介面可供給需要的電氣操作信號。
在軟起動閥21之殼體28中有一長形腔室，在本例中係對齊成垂直並形成一閥構件容納空間32。此閥構件容納空間32包含一長形主閥構件33，其可線性地在縱軸心31方向移動。沿著縱軸心31之切換移動34的部分係以雙箭號表示，主閥24隨同主閥構件33可在所有三個切換位置之間移動，細節將容後說明。主閥構件33特別可設計為一閥滑桿形式。
由於配置在閥構件容納空間32中之密封機構35係與殼體成固定關係，此密封機構35在本例中包含許多環形密 封元件，其等之間設置有軸向間隙且同軸地圍繞主閥構件33，閥構件容納空間32被區分為多個軸向依序配置部分36a,36b及36c，每一個均有一閥導管從其延伸通過閥殼體28。這些閥導管係為一次導管1、二次導管2及在殼體28內連接到二次導管2的另一導管(稱為壓力導管3)。
閥構件容納空間32之第1部分36a(與一次導管1連通)係軸向地配置在和二次導管2連通的第2部分36b與和壓力控制導管3連通的第3部分36c之間。
第1阻流裝置38係配置在壓力控制導管3上。依照設定的阻流的程度而阻流裝置38限制通過壓力控制導管3的流體流動。因為第1阻流裝置38係設計成可調整阻流的程度，故壓力控制導管3的流率可變化地設定以適合需要。在本發明特別之例子中，第1阻流裝置38具有阻流螺栓38a，其可從殼體28之一個外面接近。
主閥構件33配置於部分36a,36b及36c內的縱向部分構成一與密封機構35合作的控制部分42。其在其縱方向上被階梯化且具有較大直徑及較小直徑交替的部分。視具有較大直徑之部分或具有較小直徑之部分與密封機構35之密封元件對齊而定，閥構件容納空間32在每一情況各配置在各個密封元件之任何一側的部分，係彼此分離或彼此連接以使流體流動。
靠近控制部分42，在閥構件容納空間32之第3部分36c之側有一主閥構件33之驅動部分43。此驅動部分43 被彈簧機構44啣接而將主閥構件33朝第1圖及第4圖所示之關閉位置偏壓。此關閉位置係為軟起動閥21之原始位置。
彈簧機構44較佳為設計成一壓縮彈簧機構之形式，其通常同軸地圍繞驅動部分43。在圖中底部的一端，彈簧機構44抵住殼體28，而在圖中頂部之一端則抵住主閥構件33。因而，主閥構件33恆被彈簧機構44之彈力所壓迫而朝向其關閉位置，即在圖中為朝向下方。
藉由執行切換移動34，主閥構件33可選擇地定位於第1圖及第4圖所示之關閉位置、第2圖及第5圖所示之軟起動位置、或第3圖及第6圖所示之完全打開位置。這些位置係因控制部分42在閥導管1,2及3之電路中之不同配置而有所不同。若時間控制操作模式作動時，亦可為在軟起動位置與完全打開位置之間的主閥構件33之中間位置(第2圖中以破折線表示)。
在第1圖及第4圖所示之關閉位置中，二次導管2完全從一次導管1脫連。又，通過壓力控制導管3的流體通道在此情況中被關閉。但是較佳為在關閉位置二次導管2係與主閥24之釋壓導管4連接，使得壓力在二次導管2中產生釋壓。若使用已壓縮空氣作為壓力媒體時，釋壓導管4將為一放氣(venting)導管，其在需要時可連接一消音器(未圖示)。
較佳為釋壓導管4在殼體28之一端面打開以作為閥構 件容納空間32之同軸延伸部。
若軟起動閥21依照第4圖至第6圖單純依存於二次壓力的操作模式而進行操作時，二次導管2在第5圖所示之軟起動位置中，僅藉由壓力控制導管3從而藉由第1阻流裝置38連接到一次導管1。此連接在此情況在閥構件容納空間32的第1與第3部分36a及36c之間打開。在一次導管1與二次導管2之間旁通壓力控制導管3的直接連接並不存在。
然後，若兩個操作模式均在第2圖顯示的軟起動位置作用時，除了藉二次導管2連接以外，在二次導管2與一次導管1之間亦可有經由閥構件容納空間32之第1與第2部分36a及36b的直接連接。但是在此稱為直接連接的情形，最大的流動橫剖面仍未可用，使得僅有壓力媒體的阻流傳遞流動，其係由圖中破折線之箭號30表示。
在軟起動位中，二次導管2係與釋壓導管4分離。
在第3圖及第6圖所示之打開位置中，在一次導管1與二次導管2之間有經由閥構件容納空間32之兩個直接連接部分36a及36b的直接連接，使得旁通之壓力控制導管3及與其相連的第1阻流裝置38產生最大流率。因而在二次導管2中的二次壓力等於一次壓力。
在打開位置中，較佳為在一次導管1與二次導管2之間藉由壓力控制導管3之連接仍持續保持作為一平行連接。然而，由於阻流產生，各流率實質上小於旁通壓力控 制導管3之主要直接流率。
在打開位置中，釋壓導管4亦仍與所有其他閥導管脫連。
第1及第2工作面(46)及(47)係附屬於主閥24，其等各與主閥構件33合作以便驅動。
第1工作面46位於一致動元件48上，其係與主閥構件33分離且在本例中係設計成致動活塞且接著主閥構件33之一驅動活塞43軸向地收容在閥構件容納空間32中。第1工作面46係軸向遠離主閥構件33，即在圖中為向上。
致動元件48可在由閥構件容納空間32之端部形成的容室52中在主閥構件33之之縱軸心31之方向滑動。這使得與其周壁係作密封接觸。容室52之諸端面構成致動元件48之面對主閥構件33的第1抵接面53及對向的第2抵接面54，其等限制致動元件48之位移。
致動元件48亦可設計為致動膜片之形式，以取代致動活塞之形式。
第2工作面47係以軸向固定的方式固定在主閥構件33上。因而其參與主閥構件33之每一線性移動。其係面對與第1工作面46之相同方向，即在本例中係離開控制部分42。
較佳為第2工作面47係位於主閥構件33之端面，其係面對致動元件48。
若主閥構件33朝向關閉位置移動時，其具有第2工作面47的端部會插入容室52(第1圖及第4圖)。又，主閥構 件亦可到達圖中顯示的其他位置，其中，其完全離開容室52且其端部(具有第2工作面47)係位於閥構件容納空間32中接著容室52之後的一長度部分55，其橫剖面比容室52者更小。因而，較佳為第2工作面47係小於第1工作面46。
只要主閥構件33伸入容室52中，在切換移動34方向的力量傳遞，可在主閥構件與致動元件48且自其移離之間進行。但是此等兩個零件僅彼此鬆弛地接觸，故僅可傳遞設定推力。另一方面此可提供主閥構件33即將離開致動元件48且自其移離之可能性，然後兩工作面46與47之間的隔開距離會改變。
上述彈簧機構44在一方面位於兩工作面之間，另一方面位於主閥構件33之驅動部分43上。在工作例中，在主閥構件上的彈簧機構44係抵壓在一通常為套筒狀頭構件57上，在此頭構件57上通常係形成第2工作面47。
致動元件48將容室52區分為在對向於主閥構件33之側的第1致動室62，及在面對主閥構件33之側的第2致動室63。對向配置的第1致動室62，係藉由第1抵接面53而限定致動元件48。第2致動室63在軸向對向於致動元件48的面，具有一由第2抵接面54構成的剛性界限壁，及另一一分別由主閥構件33及其第2工作面47構成的軸向可移動的界限壁。因而在主閥構件33之適當位置，第2致動室63可延伸某些距離而進入閥構件容納空間32之接在容室52之後的長度部分55，如第3及6圖所示。
一流體引導控制導管64從一次導管1分支且在另一端打開進入第1致動室62。導閥25係安裝在此引導控制導管64中，使得引導控制導管64被區分為與一次導管連通的引導控制導管64a、及與第1致動室62連通的引導控制導管64b。
若需要時，另可將一輔助閥69配置在引導控制動力導管64b，以進行軟起動閥之手動操作，此輔助閥69可在顯示於圖中的本來位置使流體經由引導控制導管64b而未限制地通過。
導閥25特別係一3/2方閥，其係在一位置將引導控制動力導管64b與引導控制供給導管64a連接，或者與用於釋放壓力的引導控制放氣導管連接，此放氣導管延伸於導閥25之內部而未在圖中顯示。在以壓縮後之空氣操作之情況，引導控制放氣導管較佳為直接開放到大氣中。
切換閥26具有一切換閥構件67，其較佳為如圖雙箭號顯示般作線性移動。一較佳為機械式之彈簧機構68產生一彈力，藉此將切換閥構件67朝向第1至5圖顯示的初始位置偏壓。初始位置係將切換閥構件67啣合於固定在殼體的抵接部72而設定。除了機械式彈簧機構68之外，亦可使用一氣體或特別是氣動式彈簧機構。
切換閥構件67與周圍的殼體部分結合而軸向地界定一控制室73，其藉由一接通導管74而恆定地與二次導管2連接。此連接可為直接連接，或可經由接通導管74之連接而 與壓力控制導管3在第1阻流裝置38與二次導管導管2之間延伸的部分相連接。
因而，當前的二次壓力永遠可在控制室73中取得。此二次壓力在切換閥構件67上產生一切換力，以抵抗彈簧機構68的彈力。
一切換導管75在一端與引導控制動力導管64結合，且在另一端與第2致動室63結合。切換閥26及第2阻流裝置39在一平行電路裝置中整合成切換導管75之一部分。更正確地說，切換導管75在其和第2致動室63連接的入口部75a、與其和第2致動室63連接的出口部75b之間分支為兩個彼此平行地連接之第1及第2分支部75c及75d，切換閥26係安裝在第1分支部75c上，且第2阻流裝置39係安裝在第2分支部75d上。
因為第2分支部75d包括造成時間控制操作模式的第2阻流裝置39，在下面亦將其稱為「時間控制導管」。
切換閥26係在控制流體通過第1分支部75c的位置。在切換閥構件67之初始或起動位置時，連接被中斷。若切換閥構件67藉由一足夠強的切換力而移到第6圖所示之位置時，可使流體通過切換導管75。但是，在工作例中的切換力仍需克服由流體引導控制信號產生的推力，此推力係與彈簧機構68之相同方向作用在切換閥構件67上。
第2阻流裝置39較佳為設計成在如下所述之阻流強度上為可調整。在工作例中，其包括一可調整阻流元件、即 一可從外側接近之阻流螺栓39a。
自引導控制動力導管64b接通進入切換導管75的壓力媒體，可與切換閥26之切換設定無關而藉由第2阻流裝置39流入第2致動室63中。在此情況，流率係依存於設定的阻流強度。因而，阻流強度的設定會決定壓力在第2致動室63中上升的時間。
在較佳實施例中，第2阻流裝置39亦可達成關閉裝置70之額外功能，藉此可使通過時間控制或時序導管75d的將流體完全被阻斷。在此例中，僅簡單地將阻流螺栓39a螺轉一直到關閉設定而達成。在本發明之實施例的情況，未圖示，關閉裝置係由除了第2阻流裝置39以外的關閉閥構成，此關閉閥被安裝成與時間控制導管75d中的第2阻流裝置39串聯。
軟起動閥21之操作方式將參照第4至6圖說明如下，第2阻流裝置39完成一關閉設定使得通過時間控制導管75d的流體被關閉。軟起動閥21因而僅設定為二次壓力控制操作模式。而時間控制開關操作模式不動作。
假定導閥25不動作，且主閥構件33係如第4圖所示在關閉位置。因而，二次導管2未加壓，正如在任何負載與其連接之情況。藉由入口埠22，供給一次壓力下的壓力媒體使其亦在引導控制供給導管64a中存在。兩致動室62及63藉由導閥25放氣。
為了切換軟起動閥21，導閥25藉由供給一控制信號而 操作。導閥25打開通往引導控制導管64之通過，使得相當於一次壓力的流體引導控制信號，經由引導動力導管64b而供給到第1致動室62中，在此其作用在第1工作面46上。由於從上述產生的設定力，移動直到其撞擊到作用在主閥構件33之第2致動面並抵抗彈力的第2抵接面54的致動元件48會夾帶彈簧機構。當致動元件48已抵達第2抵接面54時，主閥構件33在第5圖所示之軟起動位置。
然後，至目前為止仍在初始位置的切換閥構件，保持第2致動室63與引導控制導管64分離。
主閥24開始切換進入軟起動位置時，產生一軟起動狀態持續某些時間。此狀態的特徵，係壓力媒體藉由開放的壓力控制導管3將以一被阻流的流率流入二次導管2，使得由其中取得的二次壓力逐漸地增加。壓力增加的陡度可藉由重設第1阻流裝置38而改變。
藉由接通導管74，目前的二次壓力亦存在於切換閥26的控制室73中。以此二次壓力的增加率，作用在切換閥構件67上之切換力亦將增加，只要不到達由彈簧機構68及由入口部取得的流體壓力所設定的臨限值的話，某些事即不致產生。
當到達臨限值時，軟起動狀態將結束。現在，切換力足夠強而將切換閥構件67移動到第6圖顯示的切換位置，某些元件使流體引導控制信號經由現在已打開的切換導管75之第1分支部75c、且在第2致動室63中且當然在第2 工作面47產生作用。結果，主閥構件33會移動到遠至第6圖所示之打開位置，然後致動元件48停止。因為長度部分55之橫剖面較小於第1致動室62之橫剖面，差動力會作用在致動元件48而使其與第2抵接面54啣接。
由於切換到打開位置，壓力媒體從一次導管1經由主閥構件33設定之最大橫剖面即旁通第1阻流裝置38而供給到二次導管2。因而二次壓力快速地增加至一次壓力之位準。
為了返回原始位置，只要關閉導閥25，使引導控制動力導管64b釋放壓力即可。然後彈簧機構44將主閥構件33移回關閉位置。
切換閥26之彈簧機構68設計成可調整其彈力。此可變化其切換臨限值。通常切換閥26可設計為切換臨限值係在二次壓力值，其係相當於一次壓力之半。
因而依照第1至3圖，軟起動閥21之特殊優點為其可以一種方式操作，其中參照第4至6圖說明的二次壓力控制操作模式，以一時間控制操作模式來調節。當流體可通過時間控制導管75d時，除了二次壓力控制操作模式之外，此時間控制操作模式亦發生作用。在本實施例中為了此目的，僅第2阻流裝置39被設定為其不再完全關閉時間控制導管75d，反而使流體以相當於已選擇之設定的流率通過。
在依照第1至3圖中混合時間及二次壓力控制操作模式之情況，在一方面亦發生參照第4至6圖之上述操作步 驟。故將一時間依存因素而更進一步說明。
在依照第1圖之關閉位置中，就功能上而言並無離開如第4圖之情況，因為流體引導控制導管64並未加壓。
切換到依第2圖所示之軟起動位置之後，壓力媒體從切換導管75之入口部75a經由時間控制導管75d而進入出口部75b，因而進入第2致動室63。根據第2致動室63所容許的流率，在第2致動室63中的壓力逐漸增加，使得主閥構件33連續地朝向其完全打開位置移動，如根據破折線表示的某些中間位置，在本發明之特例中以33a表示者。在如此緩慢移動進入打開位置之情況，使流動橫剖面在閥構件容納空間32的部分36a與36b之間越來越大，故除了以平行方式流經壓力控制導管3以外，亦產生到二次導管的阻流轉移。
明顯地，主閥構件33朝向打開位置之移動，僅在第2致動室63中之壓力足夠強而可克服彈簧機構44之返回力道之後，可開始一段長的時間。
假定即使在一段長時間後，二次壓力並未到達切換閥26操作所需之切換臨限值時，主閥構件33在某一時間後，僅由於藉第2阻流裝置39引起的壓力媒體流動，而到達打開位置，因而在兩部分36a與36b之間產生最大流動。實際切換時間則視第2阻流裝置39之作用強度而定。
但是若二次壓力在由第2阻流裝置39設定之時間窗內上升至切換閥26之切換臨限值的位準時，切換閥將切換到 工作位置，而與參照第4至6圖的方式所說明的截至目前已經過的時間無關。因而產生通過第1分支部75c的流動，使得來自於引導動力導管64b之壓力媒體亦可藉由第1分支部75c而流動進入第2致動室63但不被阻流。然後，此將形成實用上突然切換到主閥24之最大流動或完全打開位置。
在具交叉調整操作模式之操作方式之情況，主閥24切換到打開位置，使最大流動最終視那一個壓力，即經由接通導管74接通的二次壓力或在第2致動室63中上升的致動壓力，首先到達造成切換的臨限值而定。
在實施例中，在二次導管2中取得的壓力被形成而直接流到切換閥26以作為提供切換力用的控制壓力。或者，亦可將切換閥26設計為電動操作式，電動切換信號係藉助於響應二次壓力的壓力感測器或壓力開關而產生。
最後將簡短地討論非必須的輔助閥69。此閥具有一輔助閥構件77，其被安裝在引導控制動力導管64b上且在圖中顯示之通常假定非致動本來位置，其使流動自由通過引導控制動力導管64b，藉此亦同時在此引導控制動力導管64b與切換導管25的入口部75a之間有一不中斷的連接。
輔助閥69經由一輔助控制導管78而結合，在圖中僅以破折線更清楚地顯示與一次導管1或與閥構件容納空間32之部分36a的區別，此輔助控制導管78在原始位置係由輔助閥69關閉。
當導閥25不操作，即當引導控制動力導管64b未被加壓時，輔助閥69可使軟起動閥21致動。藉由輔助閥69柄之切換，如箭號79所示進入一致動的動力或工作位置，在輔助控制導管78與切換導管75的入口部75a之間有造成流體連接，切換導管75所允許的操作就像有流體引導控制信號的時候一樣。
輔助閥69較佳為設計成自動返回。當由於導閥25在運轉於輔助閥69與導閥25之間的導管部中操作其自動地返回引導控制動力導管64b之原始位置，流體引導控制信號存在於引導控制動力導管64b之導管部。此信號在對向於箭號方向79之方向作用在輔助閥構件上，且將其移動返回本來位置。因而以手動將輔助閥69返回未致動的原始位置係不必要。
如上述之閥設計之一個優點，亦為軟起動閥21缺乏在一次導管1或二次導管2中壓力變動方面的感度。若由於壓力降低時，作用在切換閥26上的切換力必須降低，其降低之大小使得切換閥26切換回到起始位置，此不致影響主閥構件33的打開設定，因為位於第2致動室63的引導控制流體仍被維持保留而不逃失。若同時，時間控制操作模式作用時，則壓力媒體則在第2致動室63中恆久可經由第2阻流裝置39而可用，此媒體保持主閥構件33在打開位置。
最後更將焦點集中在軟起動裝置21設計上之一有利修改，其僅顯示於第2圖。此修改亦提供一流體接通導管 80，其一端開放到一位於第1阻流裝置38上游之流體填充室，此流體填充室在本例中係由位於第1阻流裝置38上游之壓力控制導管3的部分3a所構成。或者，此流體填充室可為閥構件容納空間32之部分36c的形式。無論如何，其係一流體填充室，其在主閥的關閉位置與一次導管1分離，但是在軟起動狀態之起動時立即與一次導管1直接連接。
在其對向端，流體接通導管80在殼體28之外面開放，在此外面安裝有連接裝置(詳細未圖示)，其可提供經由一流體管線而與一負載連接。負載例如可為引導控制多路閥的導閥。
此另一選擇之設計的效果為，當主閥24切換到軟起動位置時，滿載之一次壓力可藉由流體接通導管80達成。與二次導管2中逐漸壓力上升吳關，可立即使與流體接通導管80連接的負載接受未阻流一次壓力。軟起動閥裝置21提供一阻流及一未阻流壓力媒體供應。
21‧‧‧軟起動閥裝置
22‧‧‧流體入口埠
12‧‧‧流體出口埠
28‧‧‧殼體
24‧‧‧主閥
25‧‧‧導閥
26‧‧‧切換閥
38‧‧‧第1阻流裝置
39‧‧‧第2阻流裝置
39a‧‧‧阻流螺栓
32‧‧‧閥構件容納空間
31‧‧‧縱軸心
33‧‧‧主閥構件
35‧‧‧密封機構
36a,36b,36c‧‧‧軸向依序配置部
42‧‧‧控制部分
43‧‧‧主閥構件之驅動部分
44‧‧‧彈簧機構
34‧‧‧切換移動
1‧‧‧主導管
2‧‧‧二次導管
3‧‧‧壓力控制導管
46,47‧‧‧第1及第2工作面
48‧‧‧致動元件
4‧‧‧釋壓導管
52‧‧‧容室
55‧‧‧長度部分
57‧‧‧頭構件
62‧‧‧第1致動室
63‧‧‧第2致動室
53‧‧‧第1抵接面
54‧‧‧第2抵接面
69‧‧‧輔助閥
67‧‧‧切換閥構件
72‧‧‧抵接部
73‧‧‧控制室
74‧‧‧接通導管
75‧‧‧切換導管
75a‧‧‧入口部
75b‧‧‧出口部
39a‧‧‧阻流螺栓
69‧‧‧輔助閥
77‧‧‧輔助閥構件
78‧‧‧輔助控制導管
80‧‧‧流體接通導管
下面，將參照附圖說明本發明。
第1圖至第3圖是顯示在許多操作狀態下同時致動之二次壓力控制操作模式及時間控制操作模式的混合操作之裝置中的軟起動之閥裝置之一較佳實施例，諸圖之左側部分係表示閥裝置在第1平面之縱剖面，而諸圖之右側部分係表示閥裝置在一轉90度的剖面之頂部，以使位於閥裝置 之不同平面的不同零件成為可見。
第4圖至第6圖係顯示相同軟起動閥裝置，其在許多操作狀態下時間控制操作模式已關閉。
第7圖係顯示軟起動閥裝置之電路圖。
1‧‧‧一次導管
2‧‧‧二次導管
3‧‧‧壓力控制導管
4‧‧‧釋壓導管
12‧‧‧流體出口埠
21‧‧‧軟起動閥
22‧‧‧流體入口埠
24‧‧‧主閥
25‧‧‧導閥
26‧‧‧切換閥
27‧‧‧電氣介面
28‧‧‧殼體
31‧‧‧縱軸心
32‧‧‧閥構件容納空間
33‧‧‧主閥構件
34‧‧‧切換移動
35‧‧‧密封機構
36a,36b,36c‧‧‧軸向依序配置部分
38‧‧‧第1阻流裝置
38a‧‧‧阻流螺栓
39‧‧‧第2阻流裝置
39a‧‧‧阻流螺栓
42‧‧‧控制部分
43‧‧‧主閥構件之驅動部分
44‧‧‧彈簧機構
46‧‧‧第1工作面
47‧‧‧第2工作面
48‧‧‧致動元件
52‧‧‧容室
53‧‧‧第1抵接面
54‧‧‧第2抵接面
55‧‧‧長度部分
57‧‧‧頭構件
63‧‧‧第2致動室
64‧‧‧引導控制導管
64a‧‧‧引導控制動力導管
64b‧‧‧引導控制動力導管
67‧‧‧切換閥構件
68‧‧‧彈簧機構
69‧‧‧輔助閥
70‧‧‧關閉裝置
72‧‧‧抵接部
73‧‧‧控制室
74‧‧‧開閉導管
75‧‧‧切換導管
75a‧‧‧入口部
75b‧‧‧出口部
75c,75d‧‧‧第1及第2分支部
77‧‧‧輔助閥構件
78‧‧‧輔助控制導管
79‧‧‧箭號
P‧‧‧壓力源

Claims (26)

  1. 一種軟起動閥裝置，包括一主閥(24)安裝在一次壓力下之壓力媒體的一次導管(1)與二次導管(2)之間，該主閥可從一關閉位置切換到一打開位置，關閉位置係使一次導管(1)與二次導管(2)之間的連接脫接，而打開位置係打開此連接以達到最大流率，用於此切換所需的打開力係在閥裝置之二次壓力控制操作模式中從次導管(2)中逐漸上升的壓力媒體之二次壓力取得，此壓力媒體係從一次導管(1)經由第1阻流裝置(38)流入二次導管(2)，其特徵為：該閥裝置在以二次壓力控制操作模式操作之同時，亦可在一時間控制操作模式下操作，其可調整二次壓力控制操作模式，且與二次壓力無關而以單純時間依存方式將主閥(24)切換到打開位置，造成此時間依存切換的打開力係從一流經第2阻流裝置(39)的壓力媒體取得。
  2. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中該第2阻流裝置(39)係配置在一時間控制導管(75d)中，其中存在有關閉裝置(70)，其可使流經此時間控制導管(75d)的流體關閉，以關閉時間控制操作模式。
  3. 如申請專利範圍第2項之軟起動閥裝置，其中該關閉裝置(70)係由可被設定在關閉位置的第2阻流裝置(39)構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中該第1阻 流裝置(38)在由其決定的阻流程度方面係作成可調整。
  5. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中該第2阻流裝置(39)在由其決定的阻流程度方面係作成可調整。
  6. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中該主閥(24)係藉由一彈簧機構(44)所產生的關閉力被偏壓或可被偏壓而進入關閉位置。
  7. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中在該主閥(24)之關閉位置中，二次導管(2)係與一釋壓導管(4)連接。
  8. 如申請專利範圍第1項之軟起動閥裝置，其中具有下列特徵：- 主閥可在關閉位置、打開位置及一軟起動位置之間切換，其藉由一具有第1阻流裝置(38)的壓力控制導管(3)於軟起動位置將二次導管(2)與一次導管(1)連接，且在於打開位置打開在一次導管(1)與二次導管(2)之間旁通第1阻流裝置(38)的直接連接；- 有一導閥(25)，用於影響主閥(24)之切換設定，此導閥之致動產生一流體引導控制信號作用在主閥之第1工作面(46)上，以將主閥(24)從關閉位置切換到軟起動位置；- 更有一切換閥(26)，可藉由在二次導管(2)中取得的二次壓力致動，此切換閥可使由導閥(25)產生的流體引導控制信號如同來自二次壓力之既定位準而作用在主閥(24)之第2工作面(47)上，以將主閥(24)從軟起動位置切 換到打開位置，及- 第2阻流裝置(39)係配置成使導閥的流體引導控制信號產生在輸入端，而其輸出端則與主閥之第2工作面(47)連接。
  9. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中主閥(24)、導閥(25)、切換閥(26)及兩阻流裝置(38及39)係一起集中在單一副組合中。
  10. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中該導閥(25)係電動操作閥，特別是一螺線管閥。
  11. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中兩工作面(46及47)面向相同的方向。
  12. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中主閥(24)之三個切換位置係由一移動主閥構件(33)的對應切換位置所設定，且第1及第2工作面(46及47)各設計成以驅動方式與主閥構件(33)合作。
  13. 如申請專利範圍第12項之軟起動閥裝置，其中該第1工作面(46)形成在一與主閥構件(33)分離的致動元件(48)上，該致動元件(48)只要其啣接在設定軟起動位置的一抵接面(54)時可藉由流體引導控制信號之致動且隨著主閥構件(33)之移動而移動，當其隨後藉由第2工作面(47)之流體致動而朝打開位置移動越遠時，主閥構件(33)移離致動元件(48)。
  14. 如申請專利範圍第13項之軟起動閥裝置，其中該致動元件(48)係軸向地配置成靠近線性移動之主閥構件 (33)，且以僅容許設定推力之傳遞的方式鬆弛地與主閥構件(33)啣接。
  15. 如申請專利範圍第13項之軟起動閥裝置，其中該致動元件(48)係以活塞的方式設計。
  16. 如申請專利範圍第12項之軟起動閥裝置，其中該第2工作面(47)係固定地配置在主閥構件(33)上。
  17. 如申請專利範圍第16項之軟起動閥裝置，其中當該主閥(24)從軟起動位置切換到打開位置時，該第2工作面(47)係從第1工作面(46)移開。
  18. 如申請專利範圍第12項之軟起動閥裝置，其中該第1工作面(46)限定一第1致動室(62)，其係與一供給流體引導控制信號且由導閥(25)控制的引導控制導管(64)連通。
  19. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中一切換導管(75)導至第2工作面(47)且與一引導控制導管(64)連通，該引導控制導管(64)供給流體引導控制信號且在其上切換閥(26)及第2阻流裝置(39)安裝在一並聯電路裝置中。
  20. 如申請專利範圍第19項之軟起動閥裝置，其中該第2工作面(47)限定一第2致動室(63)，其係與一切換導管(75)連通。
  21. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中該切換閥(26)具有一切換閥構件(67)，其藉一保持力而被偏壓到初始位置，且其被一依存於在次導管(2)中取得的二次壓力之切換力而全對向於保持力的方向所作用。
  22. 如申請專利範圍第21項之軟起動閥裝置，其中該切換閥構件(67)控制流體通過切換導管(75)，其一端接受導閥(25)之流體引導控制信號，在另一端導至第2工作面(47)，使得流體之流通在切換閥構件(67)之初始位置被關閉，且在切換閥構件(67)由於到達既定位準之二次壓力而移動進入切換位置時被打開。
  23. 如申請專利範圍第21項之軟起動閥裝置，其中保持力係由一彈簧機構(68)提供。
  24. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中在該二次導管(2)中取得的二次壓力被直接轉移到切換閥(26)，而形成用於產生切換力的控制壓力。
  25. 如申請專利範圍第8項之軟起動閥裝置，其中一流體填充室(3a)配置在第1阻流裝置(28)的上游，其在關閉位置時從一次導管脫接且至少在軟起動位置與二次導管(1)結合並與一流體接通導管(80)連接，其在軟起動狀態可提供未阻流的流體接通。
  26. 如申請專利範圍第8至24項中任一項之軟起動閥裝置，其中該軟起動閥裝置係一壓縮空氣供應裝置之組件。
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