专利名称：减压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减压器，包括高压入口、低压出口和具有阀座及配合阀座的可移动阀门活塞的阀。该阀门活塞通过从阀座上移开而在高压入口与低压出口之间打开通道。 此外，由低压引起的闭合力在减压器的运转过程中朝向阀座作用于阀门活塞上。阀门活塞包括横向于位移方向取向的并且面朝向低压出口的有效表面，使得所述闭合力作用于其上。最后，减压器包括设计成向阀门致动活塞施加致动力的弹簧，其远离阀座而作用。
背景技术：
减压器通常用于降低流体(液体或气体)的压力。它们通常安装在管道的管路中， 因此，在高压入口处压力较高，但在低压出口处的压力较低。例如，水管中的压力或来自压缩空气瓶或气瓶的压力通过上述类型的减压器或压力控制器而降低至理想范围。此外，可被电磁致动的减压器在现有技术中是已知的。例如，EP1209336A2公开了一种用于燃烧甲烷的内燃机的注气系统的减压器。此处，通过弹簧而压靠在阀座上的阀门活塞因电磁力抬升以打开该阀。因此，在静止状态下，由于该弹簧，该阀是关闭的。在低压出口处的压力可使用脉冲宽度调制(即，当该阀打开时的时间以及该阀关闭时的时间的比率的变化)而设定。然而，严格地说，这种装置不是上述类型的减压器，但因为该阀通常由于弹簧而在停机状态下关闭，因此它是一种传统的用作减压器的电磁阀。US6, 202，697B1进一步公开了一种用于减压的阀，它具有高压入口、低压入口和负荷输出。电磁致动的活塞阀连接该负荷输出至该高压入口或至该低压入口。在这个装置中， 由于连接多，这不是传统意义上的具有高压入口和低压出口的压力调节器。在DE102008020019A1中，已知一种带有阀套的电磁阀，该阀套具有阀闭合体和控制该阀闭合体的电磁致动单元，其中该阀闭合体具有至阀座的有效连接并且控制阀套上的高压口与阀套上的低压口之间的流体截面，该阀套作为该阀座的延伸部，借此，压缩弹簧布置在阀座和/或低压口的附近，并且被支撑在阀套上。压缩弹簧的另一端在打开方向上对抗电磁致动单元的闭合力而作用在阀闭合体上。密封元件位于阀套和阀闭合体之间，在其区域内背向该阀座。DE3741526A1公开了一种提升阀，尤其是当用作安全阀、用于控制喷油泵的输送的开始和结束时，具有包含在阀箱内的阀室，具有将该阀室分成高压室和排气室的阀门 (valve aperture)，具有围封该阀门的阀座，具有与该阀座相互作用以闭合及打开该阀门的阀芯(valve element)，它依靠闭合表面在阀闭合位置上紧密地抵住该阀座，并且当在此位置时在阀打开方向上承受高压，并且带有由在阀闭合方向上的高压加载的控制表面，并且具有电动致动器，特别是致动阀芯的电磁体。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的减压器，特别是一种在低压出口处的压力可以非常快地变化并且可以被远程控制、然而在其中即使是在缺乏外部干预时也总是保持基本功能的减压器。本发明通过上述类型的减压器得以实现，此外还包括电磁线圈，该电磁线圈被构造成用于施加叠加在闭合力或致动力上并且作用在阀门活塞上的电磁力。根据本发明，这就导致在减压器内，低压出口处的压力可通过在电磁线圈上施加电压而得以非常迅速地改变。各种干扰效应(摩擦、温度、流量等)可通过检测在压力调节器的出口处的压力以及通过对磁力的适宜控制而被补偿。借助于合适长度的电缆，该压力也可以通过远程控制而改变。还可以构想的是，该减压器构造有远程电源和无线电模块，并且通过这种方式被远程控制。在没有外部干预的情况下，例如如果远程控制失效，基本功能依然保持。之后压力调节器纯机械地将低压出口处的压力控制在预设水平。因此根据本发明的减压器有极好的故障保护。本发明的优选实施例以及进一步的改进从所述从属权利要求及结合附图的说明书中可得。如果电磁线圈相对于作用在阀门活塞上的或与其连接的磁衔铁布置，使得该磁力作用在该阀的打开方向上，则是有利的。特别地，磁衔铁被设置成向低压出口移动。在此实施例中，低侧上的压力可通过向电磁线圈施加电压而升高。如果这种控制功能不可行，那么该压力将独立调节至更低并从而达到更安全的压力水平。如果该阀门活塞本身被设计成磁衔铁，则是有利的。通过这种方式，可省去具有磁衔铁功能的单独部件。根据本发明的减压器仅包括少数几个部件，并且因此组装相对简单。 此外，该减压器也可按非常紧密的形式生产。如果作用于阀门活塞上并由电磁线圈产生的力不大于由弹簧施加的致动力的一半，则是有利的。通过这种方式，不再需要用于阀门活塞的电磁致动的过电流。此外，电磁控制状态和非控制状态之间的压力差不是非常大，因此在电磁控制器失效的情况下，在安装有本发明减压器的管道系统中不会发生过高及不必要的压力波。如果在该阀门活塞中设置通孔，在阀处于打开状态时将该高压入口和该低压出口连接，则是有利的。通过这种方式，该减压器可具有格外紧凑的结构，因为不需要在阀体本身中的高压入口和低压出口之间设置通孔。因此，该阀门活塞实现双重功能。如果该阀座和该阀门活塞之间的接触表面是金属塑料组合的形式，则是特别有利的。具有本发明这种变型可实现阀的特别良好的密封效果。例如，该阀门活塞上的密封表面可由塑料制成，同时该阀座由例如黄铜或不锈钢制成。然而，相反的配置也是可行的。在这一情况下，邻近该阀座的阀门活塞由金属制成，而该阀座由塑料制成。如果该阀门活塞设计成使得当阀处于闭合状态时高压入口仅面向阀门活塞的一个径向表面，则是特别有利的。通过这种方式，在高压侧上产生的压力可不在阀门活塞上施加作用在其位移方向上的压力。因此，作用于该高压侧上的压力实际上对低压侧的压力水平没有影响。当阀的打开截面与阀门活塞离开阀座的位移成比例地提高时，是有益的。通过这种方式，该减压器的控制性能将或多或少地被设计成线性。因此，该压力在整个范围内以相同的精确度被控制。当该阀门活塞在包含阀座的阀体内被导引并且密封圈(例如0形圈)安置在该阀门活塞与阀体之间时，一个位于高压入口与低压出口之间，而另一个位于高压入口与该减压器周围区域之间时，也是有益的。这可以防止高压入口和低压出口之间以及高压入口和减压器周围区域之间的泄漏。如果该密封圈在该阀门活塞/阀体的一个且相同部分接触该阀门活塞/阀体，则是有利的。通过这种方式，由于多个不同部件组装导致的累计的部件公差所引起的泄漏问题可被避免。最后，如果该阀门开启的最大截面小于高压入口与低压出口之间的其它的流体截面，则是有利的。在这方面，如果该阀的最大阀门开启截面不大于高压入口与低压出口之间的流体截面的其余部分的一半，则这将是特别有利的。通过这种方式，确保了该压力仅由阀门活塞的位移控制，并且(多余的)压缩不会干扰这一压力调节或者甚至使其不可能发生。本发明的上述实施例以及变形可用任何方式进行组合。
本发明通过附图中的示意性图示所示出的实施例而进一步说明。示意图所示为根据本发明的减压器的截面图。
具体实施例方式首先，需要注意的是，在图中相同的和相似的部分被指定相同的附图标记，并且功能相似的元件和特征-除非特别标出-被指定相同的附图标记但有不同的标志。需要进一步说明的是，具体的位置，例如“顶”、“底”、“侧”、“水平的”、“垂直的”等所指为同一减压器的所示位置。当调节器的位置改变，该位置信息相应地随之改变。该图示出了根据本发明的减压器1的截面图，该减压器1具有高压入口 2和低压出口 3。该减压器1包括具有阀座5和阀门活塞6的阀体4，阀门活塞6安装在阀体4内以使其在位移方向(在此是竖直方向)上可以移动。此外，该减压器1包括弹簧7，该弹簧7 推动阀门活塞6远离阀座5。该减压器1还包括电磁线圈8，该电磁线圈8安置在线圈壳9 内。该线圈壳9插入到阀体4中，并且利用螺母10而固定在阀体4内，该螺母10经由垫圈 11压在线圈壳9上。在阀体4和螺母10之间设置用于密封的密封圈12。此外，在该阀门活塞6和该阀体4之间的密封圈13布置在高压入口 2和低压出口 3之间。在该高压入口 2和该减压器1 的周围区域之间，在阀门活塞6和阀体4之间布置另一个密封圈14。举例来说，密封圈12、 13以及14可以是0形圈的形式。优选的是，如图所示，该密封圈13和14接触该阀门活塞 6和/或该阀体4于阀门活塞6的一个且同一个部位或阀体4的一个且同一个部位，以使不同部件的安装公差不影响该密封圈13和14的密封作用。而且，在该阀座5的区域中的阀门活塞6上安装有塑料套15，这确保在阀门活塞6 和该阀体4之间有良好的密封，阀座5例如由黄铜、不锈钢或其它金属制成。当然，也可以构想该阀座5由塑料制成。在这种情况下，阀门活塞6上的塑料套15可省略。而且，该减压器1包括作用在弹簧7上的调节螺丝16。此外，该阀门活塞6包括在阀处于打开状态时将高压入口 2和低压出口 3连接的通孔17。开口 18在阀座5附近将该通孔17连接至阀门活塞6的周边。最后，该减压器1包括将阀门活塞6下方区域连接至减压器1周围的泄压口 19。
如图所示的根据本发明的减压器1的功能如下该弹簧7对阀门活塞6施加控制力，该力推动阀门活塞6远离阀座5。于是该阀打开，并且流体可以经由开口 18和通孔17从高压入口 2流动至低压出口 3。如果在该低压出口 3处的压力增高，则作用在阀门活塞6上的力增大并且抵抗弹簧力或致动力而压靠在阀座5上。由此，特定的压力被设定在低压侧，此压力非常大，以至于由低压引起的并向着阀座5作用的阀门活塞6上的闭合力与弹簧7的致动力相等。如果该阀再次关闭，则该闭合力可随着低压侧上压力的进一步增大而超过该致动力。为了设定低压出口 3处的压力，可使用调节螺丝16将该弹簧7偏置到更大或更小程度。对于图示实施例的减压阀1而言，该阀的打开截面与阀门活塞6离开阀座5的位移成比例，因此该阀的控制性能或多或少成线性。优选地，该阀开启的最大截面也小于高压入口与低压出口之间的其余的流体截面，甚至更优选地不大于高压入口与低压出口之间的其余的流体截面的一半。通过这种方式，确保了该压力控制仅通过使阀门活塞6位移引起， 并且(多余的)压缩不会破坏这种压力调节。该高压侧的压力实际上不会影响该压力调节，因为该阀门活塞6的设计使得高压入口 1只面向阀门活塞6的一个径向表面。因此，该高压入口 1处的压力不会引起在阀门活塞6的位移方向上的力。如果该电磁线圈8现在带有电流，那么该闭合力或致动力可在位移方向上叠加在作用于阀门活塞6上的磁力上。在所示的实施例中，该阀门活塞6本身被设计成磁衔铁。该电磁线圈8相对于被构造成衔铁活塞6的阀门活塞6而布置，使得该电磁力作用在打开方向上。特别地，在此示例中，该电磁线圈8被设置成向低压出口 3移动。由此该磁力与由弹簧7引起的致动力作用在相同的方向上，并且由此抵抗由低压引起的闭合力。因此，通过控制电磁线圈8可将该低压出口 3处的压力设定在比由弹簧7和调节螺丝16设定的水平更高的水平上。优选地， 由电磁线圈8引起的并作用在阀门活塞6上的最大磁力不大于由弹簧7引起的致动力的一半。在本发明的这种变型中，经由电磁线圈8的控制能力的损失导致低压出口 3处的压力被调至更低，并因此由弹簧7设定更安全的压力水平。在根据本发明的减压器1的实施例中，有效活塞区域(即低压作用在其上的阀门活塞6的区域)及由此而来的闭合力或者弹簧力被如此(小的)选定，从而使得相对小的 ION的磁力就足以使压力增加4巴。通过这种方式，可实现减压器1的尤其紧凑的设计，只有低功耗的电磁线圈8。当然，减压器1的各个参数的设定取决于其使用目的。本领域技术人员不需任何创造力就可发现针对给定任务的参数的合适组合。在图中，所示为根据本发明的减压器1的优选实施例，它不是唯一可行的。也可以构想，阀门活塞6在低压出口的方向上相对于该电磁线圈8偏移设置。在这种情况下，流经电磁线圈8的电流将引起低压出口 3处的压力降低。同样，可以构想，阀门活塞6自身也不设计成磁衔铁，而是提供作用在或连接在阀门活塞6上的独立的磁衔铁。在这种情况下，电磁线圈8与磁衔铁的位置安排是相关的。因此，原则上，如果图中的电磁线圈8安置在阀门活塞6的下方而磁衔铁安置在其上方，则将引起压力增大。最后，解释压力平衡开口 19的功能。它确保在阀门活塞6下方的空间中不会累积过量压力，因为事实上由此引起的并作用在阀门活塞6上的力与由弹簧7引起的致动力的方向相同，将导致低压出口 3处渐进的、不需要的并且可能不被注意到的压力升高。最后，需要注意的是，图中所示的部件是部分简化的。在实践中，根据本发明的减压器1也可以与所示不同。特别地，这可能包括未在此示出的更复杂的和/或附加的部件。 最后，需要注意的是，该图示不必是按比例绘制的，真实部件的比例可与所示部件的比例不同。有关申请本发明基于2010年12月22日在德国申请的DE102010055747. 1，该申请在此通过引用而被并入。
权利要求
1.一种减压器(1)，包括: -高压入口 0)，-低压出口(3)，-具有阀座(5)和与其相互作用的可移动的阀门活塞(6)的阀，当该阀门活塞(6)位移离开阀座(5)时，将在高压入口(2)和低压出口(3)之间打开通道，并且在减压器(1)的运转过程中，由低压引起的闭合力向着阀座(5)的方向作用在阀门活塞(6)上，-弹簧(7)，其构造成向阀门活塞(6)施加致动力，该致动力的作用方向远离阀座(5)， 其特征在于，-电磁线圈(8)，其构造成施加与闭合力或致动力叠加的电磁力并作用在阀门活塞(6)上。
2.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该电磁线圈(8)相对于作用在阀门活塞(6)上的磁衔铁布置或连接至其上，使得磁力作用在该阀的打开方向上。
3.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀门活塞(6)本身是磁衔铁的形式。
4.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该作用在阀门活塞(6)上的并且由电磁线圈(8)引起的磁力不大于由弹簧(7)引起的致动力的大小的一半。
5.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，在该阀门活塞(6)中设置通孔(17)， 该通孔(17)在阀处于打开状态时将高压入口(2)与低压出口(3)连接。
6.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀座(5)和该阀门活塞(6)之间的接触表面是金属和塑料组合的形式。
7.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀门活塞(6)构造成使得当阀处于闭合状态时高压入口(1)仅面向阀门活塞(6)的一个径向表面。
8.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀的开口截面与阀门活塞(6)远离阀座(5)的位移成比例地增加。
9.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀门活塞(6)在包含阀座(5)的阀体⑷内被导引，并且密封圈(13，14)布置在该阀门活塞(6)和阀体(4)之间、分别处于高压入口(2)与低压出口(3)之间以及高压入口(2)与该减压器(1)的周围区域之间。
10.如权利要求9所述的减压器(1)，其特征在于，该密封圈(13，14)在阀门活塞(6) 的一个且同一个部分上接触该阀门活塞(6)。
11.如权利要求9所述的减压器(1)，其特征在于，该密封圈(13，14)在阀体(4)的一个且同一个部分上接触阀体G)。
12.如权利要求1所述的减压器(1)，其特征在于，该阀的最大开口截面小于高压入口 (2)与低压出口(3)之间的剩余流体截面。
13.如权利要求12所述的减压器(1)，其特征在于，该阀的最大开口截面不大于高压入口(2)与低压出口(3)之间的剩余流体截面的一半。
全文摘要
本发明公开了一种减压器(1)，包括高压入口(2)、低压出口(3)和具有阀座(5)及配合的可移动阀门活塞(6)的阀。随着阀门活塞(6)位移远离阀座(5)，在该高压入口(2)和该低压出口(3)之间的通道打开。此外，在减压器(1)的运转过程中，由低压导致的闭合力朝向阀座(5)作用于该阀门活塞(6)上。该减压器(1)进一步包括用于向阀门活塞(6)上施加致动力的弹簧(7)，该力向着远离阀座(5)作用，即沿阀打开的方向作用。最后，该减压器(1)包括电磁线圈(8)，该电磁线圈(8)构造成产生叠加在闭合力或致动力上的电磁力并且作用于该阀门活塞(6)上。
文档编号F16K31/06GK102537483SQ201110463230
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者P·普彻 申请人:马格纳斯泰尔汽车技术两合公司