控制阀的制作方法

这种控制阀用来例如在流程工业或食品工业中用来调节流体流，例如也用作蒸气阀。在此，可通过阀锥改变的流动横截面允许精确地调节相应的质量流或体积流。为了确保精确的控制，前述类型的已知控制阀具有用来将经过的调节路径传递到控制单元的传递单元。

因此，在DE 44 47 309 C2示出了一种具有传递单元的控制阀，该传递单元具有将滑动杆或阀锥的经过的路径传递到控制装置上的信号传感器。该信号传感器通过悬臂联结在滑动杆上，因此其调节行程通过相应的信号传递到控制装置上。

DE 198 50 188 A1涉及一种适配器，阀和致动装置借助该适配器为此目的相互联结，以便限制阀和致动装置之间的热传递。

在DE 299 23 552 U1中示出了一种3通阀，其中两个通过阀芯轴移动的节流机构在该芯轴移动时产生反向的开放度。在DE 10 2006 020 184 A1公开了另一控制阀。在此，存在着两个通过共同的致动机制可调节的流量调节机构、作用在此流量调节机构上的控制装置和附加调节装置。

具有不同调节行程的控制阀(它们用于不同的应用目的)也配备有不同的测量单元和用于此测量单元的容纳部，因此在制造不同的部件时以及在安装时都需要巨大的费用，所述安装还要求很高的精度。

因此本发明的目的是，提供一种控制阀，在生产用于不同应用目的的阀时该控制阀只需较少的部件或制造费用。

本发明的目的借助权利要求1的特征得以实现。在此规定，传递单元在滑动单元和测量单元之间设置有适配单元，该适配单元具有可更换的结构单元并且根据由该适配单元预先设定的传动比将调节行程转换为通过测量单元预先设定的测量行程。因此，标准的测量单元能够有利地用于具有不同调节行程的控制阀。同时例如标准的阀盖能够用来遮盖测量单元。在具有不同调节行程的阀中只需调节可更换的结构单元，因此比起常规的不同的控制阀来说所用的不同部件明显更少。适宜的是，能够替换其它起稳定作用的元件，例如包围着测量单元的壳体的底罩，这例如对于具有较大调节行程的阀来说是有利的。

在一有利的实施方案的变型中，所述测量单元具有以可移位的方式安装的升降元件，并且所述结构单元包括联结在所述升降元件上的转换节段。以这种方式能够使具有可更换结构单元的适配单元简单地联接至所述测量单元。

所述联结在此能够通过以下方式优化，即所述结构单元包括升降节段，所述转换节段通过所述升降节段联结在所述升降元件上。

该尤其简单地设计、安装并且牢固的变型在于，所述转换节段是以轴向不可移位的、可旋转的方式安装的适配器轴，其通过在旋转时在此适配器轴上轴向移动的升降节段联结在所述升降元件上，并且所述升降节段是升降螺母。所述升降螺母的螺纹在此与适配器轴的螺纹相匹配。

通过以下方式实现可靠的联结，即所述升降节段力配合地固定在所述升降元件上。为此，固定器件尤其能够使用螺钉，因此能够再次松开所述力配合的连接并且确保升降节段的可更换性。形配合的联接也是可行的，其使调节力从升降节段传递到升降元件上。

有利地，所述升降元件被设计为以可移动的方式安装的测量滑块。所述测量滑块能够简单可靠地例如可移位地在精确引导的情况下安装在框架、支柱或类似物体上或在壳体壁上安装在其内部空间中，为此可以使用例如平行的轨道、凹槽、杆子或类似引导器。

对于构造和功能来说有利的是，所述适配单元具有联结元件以联结在所述滑动单元上，并且具有支承单元以连接至所述控制阀的壳体，并且所述滑动单元设置有与所述联结元件互补的联结接口。

在此根据本发明还可规定，所述联结元件是所述可更换的结构单元的一部分，并且具有所述结构单元的所述支承单元可更换地或者永久地与所述阀壳体相连。例如如果需要对阀门进行改装，则能够简单地替换所述可更换的元件(联结元件和/或支承单元)。但是所述适配单元也可这样构成，所述联结元件和/或所述支承单元能够统一地应用并因此不属于可更换的结构单元的一部分。

根据本发明的控制阀的良好功能通过以下方式实现，即所述升降元件根据所述传动比行进了与所述调节路径成比例的测量路径，所述升降元件借助至少一个设置在所述升降元件上的传递板条将所述测量路径传递到传递元件上，其与提供位置信号的信号传感器处于有效连接状态，所述测量单元构造成用来从所述信号传感器的位置信号中确定所述调节行程。所述传递元件在此例如被设计为齿轮，其以简单的方式根据测量行程将所述传递板条的轴向运动转换成旋转运动。尤其有利的是，设置旋转电位计作为信号传感器，因为所述旋转运动能够简单地通过例如共同的旋转轴线传递到信号传感器上。行进的一部分路段的信息(其以机械方式传递)通过所述信号传感器转换成电子信号(位置信号)。例如通过信号处理单元从该电子信号中计算出调节路径，该信号处理单元还具有传动比的信息。

根据本发明有利地规定，所述调节行程在1和100mm之间，所述测量行程在1和80mm之间，其中所述测量行程小于或等于调节行程。调节路径或测量路径在此分别是调节行程或测量行程的特定部分，其是所述路径的0至100％之间的距离，即各自最大可能的可调节的路径。所述调节行程能够通过存储在所述控制装置中的控制行程来预先设定，不必对应于通过机械结构确定的最大行程。

由于所述转换节段借助其面向所述阀座的端部伸入与所述壳体固定地相连的支承单元中，并且沿测量行程方向不可移动地固定在所述支承单元中，所以能够精确地传递行进的调节路径。因此，芯轴螺母的轴向运动(其不是调节路径的一部分)例如不会传递到所述转换节段上。例如当阀锥碰到所述阀座时(所述阀门完全关闭)，并且在挡块通过弹簧缓冲时，所述芯轴螺母可以产生这种运动。从而避免了通过所述测量路径进行的传递的失真。芯轴螺母的轴向运动在缓冲时不会传递，因为在所述芯轴螺母和所述转换节段之间的联结允计在这两个部件之间轴向的相对运动。

如果所述转换节段围绕着所述测量行程轴线可旋转地安装在所述支承单元中，则所述调节路径能够简单地传递到测量装置上。在此设置球轴承是尤其有利的，因为它运转平稳，但也能够设置允许进行旋转运动的其它轴承。

所述滑动单元的有利的构造方案通过以下方式实现，所述滑动单元具有芯轴螺母，其纵向地相对于所述调节行程轴线同心地延伸并且根据驱动方向能够围绕着所述调节行程轴线旋转，所述滑动杆是引导到所述芯轴螺母中的螺纹杆，其中所述螺纹杆被安装为使得其在所述芯轴螺母旋转时沿调节行程方向进行调整。

如果所述芯轴螺母借助其面向所述阀座的端部在所述转换节段的相对而置的侧边上伸入所述支承单元中，并且如果所述联结元件在芯轴螺母和转换节段之间设置在所述支承单元中，并且如果所述联结以这样的方式构成，即所述芯轴螺母的旋转通过所述联结元件传递到所述转换节段上，则所述滑动单元的运动能够简单地传递到传递元件上。

根据本发明还有利地规定，所述转换节段的所述旋转借助力配合地固定在所述升降元件上的升降节段沿测量行程方向调节所述升降元件。

由于所述芯轴螺母在其面向所述阀座的侧面上通过弹簧座弹性地相对于所述阀座支撑着，和/或由于所述芯轴螺母弹性地支撑在所述支承单元中，从而在抵达起始位置和/或端部位置时拦截了生硬的碰撞。以这种方式避免控制阀上的这种损坏。在此，当阀锥套装在阀座上时，所述弹簧确保了可靠的封闭。

在此有利地规定，在所述滑动杆的完全移出的状态下，所述芯轴螺母能够移入所述芯轴螺母的弹簧路径中或移入所述支承单元中。除此以外优选还可规定，在所述滑动杆的完全移出的状态下，所述芯轴螺母能够在所述弹簧路径中移入所述支承单元中。

有利的构造方案在于，所述弹簧座具有用来弹性地支撑所述芯轴螺母的盘形弹簧。

下面借助实施例并且参照附图详细地阐述了本发明。其中：

图1示出了根据本发明的控制阀，其具有阀壳体和容纳有测量装置的壳体；

图2示出了根据图1的控制阀的滑动单元、适配单元和测量单元的透视分解图；

图3示出了根据图2的组合单元的透视图；

图4示出了滑动单元、适配单元和测量滑块的透视图；

图5示出了滑动单元、适配单元和带可见升降螺母的测量滑块的透视分解图；

图6a、b示出了根据本发明的适配单元的适配器轴和支承单元的后视图(a)和侧面剖视图(b)；以及

图7a示出了滑动单元的侧视图(a)和剖视图(b)。

图1示出了具有阀壳体13的控制阀1，该阀壳体具有流动通道14。阀壳体13在其内部具有阀座，阀锥能够借助滑动单元2抵靠在阀座上，以便封闭流动通道14。阀壳体13在顶侧上具有连接法兰，套装部件借助其法兰板套装在该连接法兰上并且借助紧固螺钉固定。该套装部件承载着设有两个缺口的桥接件15。在这些缺口中装有相互平行定向的纵向引导器12，它们竖直地朝上延伸。在纵向引导器12的背向套装部件的侧面上设置有带底罩10.2和盖10.1的壳体10，该壳体还容纳着测量单元4(见图2)。在壳体10的下方，调节装置11位于这两个纵向引导器12之间，该调节装置沿阀壳体13的方向延伸。在底罩10.2的下侧上可看到驱动装置11.1的部件，作为调节装置11的部件。此外，调节装置11还具有带滑动杆21的滑动单元2，其可在驱动装置11.1的下方看到。滑动杆21在滑动单元2的芯轴螺母23(见图2)和阀壳体13之间与芯轴螺母23同轴地延伸。弹簧座22(见图2)位于滑动杆21和芯轴螺母23之间。

图2在分解图中示出了根据图1的控制阀1的几个部件。所示的部件包括测量单元4(其在整个控制阀1中位于壳体10的内部)、设置在测量单元4下方的适配单元3和又在适配单元3下方示出的滑动单元2。

滑动单元2在其指向阀壳体13(在图2中未示出)的侧面上具有滑动杆21。滑动杆21至少一部分设计成螺纹杆，并且在其指向阀壳体13的端部上逐渐变细以便与阀锥(未示出)相连。滑动杆21借助上方端部(其与变细部位相对而置)通过弹簧座22借助其外螺纹伸入芯轴螺母23的内螺纹中，该芯轴螺母通过两个球轴承22.2可旋转地与弹簧座22相连。还能够使用其它径向轴承来代替球轴承22.2。弹簧座22在球轴承22.2之间具有盘形弹簧组件22.1，用来当滑动杆21尤其借助阀座中的阀锥朝挡块移动时缓冲芯轴螺母23。也能够应用其它弹簧装置、例如螺旋弹簧，来代替盘形弹簧组件22.1。但盘形弹簧组件的优点是，它能够在紧凑的空间上接收强力。

沿测量单元4的方向背向弹簧座22的芯轴螺母23通过驱动装置和变速器置身于旋转状态之中(驱动装置和变速器未示出)。芯轴螺母具有不同的外径。芯轴螺母通过台阶23.1过渡到插入部段23.2中，该插入部段设置在该芯轴螺母的面向适配单元3的上方端部上并且相对于置于台阶23.1下方的部段具有缩小的外径。芯轴螺母23借助插入部段23.2联结在适配单元3上。芯轴螺母23为此在其上方端部上于正面上具有两个凹口23.3。

根据本发明，在滑动单元2的上方设置有适配单元3。适配单元被用作传递单元，以便将滑动杆21以及由此阀锥的调节路径传递到测量单元3上。在所示的实施例中，整个传递单元与适配单元3相关联。但在另一实施方式中也能够存在着传递单元的其它元件，这些元件不与适配单元3相关联。

适配单元3包括设计成加厚片的联结元件31，其设置在芯轴螺母23和适配单元3的适配器轴33之间并且将芯轴螺母23的旋转运动传递到适配器轴33上。为此目的，该联结元件31在其外圆周上具有两个隆起31.1，并且在中间具有四边形的缺口31.2。这些隆起31.1被设计成形配合或力配合地嵌入芯轴螺母23的凹口23.3中。适配器轴33的下方端部借助设计成四边形的联结端部33.1(在图6a中可见)形配合地伸入这些缺口31.2中。这些缺口31.2和联结端部33.1的其它多边形的、相互对应的设计方案也是可行的。芯轴螺母23和适配器轴33之间通过联结元件31进行的抗扭联结在适配单元3的支承单元32中实现。支承单元32能够通过两个指向下方的支柱32.2和设置在它上面的固定位置借助固定器件(它们在此是六角螺栓32.1)不可移位地固定在控制阀1的壳体10上。由于此构造方案，支承单元32能够借助成型模具简单地制出。适配器轴33通过容纳部32.2从上方插入支承单元32中，并且竖直地、但可旋转地固定在支承单元32中。通过所述竖直固定，能够经由测量路径准确地将调节路径传递到测量单元4上。此外适配单元3还包括与适配器轴33的螺纹匹配的升降螺母34(在图2中未示出，见图5)，其形配合和/或力配合地设置在测量单元4的测量滑块41上，以便将测量行程传递到测量单元4上。适配单元3和滑动单元2之间的所示联结有助于实现简单的安装和拆卸。

测量滑块41在测量单元4的固定壳体46的宽度上延伸。测量滑块在固定壳体的侧壁46.1上竖直可移位地安装在朝上磨成斜角的引导器46.2上。传递板条42以包围着引导器46.2的方式在两侧设置在测量滑块41的侧面边缘上。这些传递板条42按齿杆的方式设计，但也能够具有其它构造方案，其适合将运动传递到另一元件上。设计为齿轮的传递元件43接合在传递板条42中，并且从外侧附接至固定壳体46。该传递元件43通过轴抗扭地联结在信号传感器44上。信号传感器44设计成旋转电位计，其在固定壳体46的背侧上与信号处理单元45电连接并且(机械地)附接在固定壳体43上。

图3示出了处于安装状态中的图2的部件。在此，适配单元3的支承单元32滑到固定壳体46的下方区域中。固定壳体46和支承单元32均能够通过固定器件(在此是六角螺栓47或32.1)固定在控制阀1的壳体10中。

为了借助阀锥(未示出)以预先设定的调节路径沿着调节路径方向调节滑动杆21，芯轴螺母23通过驱动装置和传递元件(未示出)置身于旋转状态之中。通过芯轴螺母23的旋转，滑动杆21通过芯轴螺母23的内螺纹在与滑动杆21的螺纹共同作用的情况下沿调节行程方向竖直地进行调节。芯轴螺母23的旋转通过联结元件31传递到适配器轴33上。相应地，适配器轴33具有每单位时间与芯轴螺母23相同的旋转数量。通过以轴向不可移动的方式安装的适配器轴33的旋转，固定在测量滑块34上的升降螺母34纵向地沿着适配器轴33沿测量行程方向以测量路径进行调节，并且在此拖动测量滑块41。该调节高度(升降螺母34在每次旋转时以此调节高度进行调整)在此通过适配器轴33的螺距来确定。因此根据适配器轴33的螺距，将滑动杆21的调节路径转换成特定的测量路径。调节路径与测量路径的比例在此通过“芯轴螺母23或滑动杆21的螺距与适配器轴的螺距”的比例来确定。

以这种方式能够将控制阀的不同的调节行程(整个可能的调节路径)转换成统一的测量行程(整个可行的测量路径)，其方式是：仅对可更换的结构单元进行调整，其包括至少一个适配器轴33，该适配器轴具有相应的螺距和相应匹配的升降螺母34。还可考虑的是，可更换的结构单元包括其它部件，例如联结元件31和支承单元32。对于其它组件(尤其是测量单元4和盖10.1)来说，有利的是，总是使用相同的元件，它们设计得用来把特定的测量行程和各自的测量路径传递到信号处理单元45上并且能够进行精确地选择。测量单元4以这种方式预先设定期望的测量行程。这一点还有助于实现控制阀1的简单制造和安装，并且有助于实现简单的存放，因为只需为具有不同调节行程的控制阀准备数量相对较少的不同部件。成本相对于常规的实施方式得以明显降低。在获知“调节行程与测量行程”的比例或相应的特征变量时，信号处理单元45从经传递的测量路径中算出滑动杆21或阀锥的实际调节路径。在由现有技术已知的控制阀1中，在阀门行程不同的情况下除了升降单元以外通常还必须更换许多其它部件，例如盖10.1、测量滑块41、传递元件43和固定壳体46，其中分别必须执行不同的校调工作。

图4示出了滑动单元2，其具有适配单元3和测量单元4的测量滑块41。调节环32.5设置在芯轴螺母23的上方端部上。当滑动杆处在完全移入端部位置(完全进入或出来)的状态中，芯轴螺母23例如能够移入轴承座22的盘形弹簧组件22.1中，因此缓冲了各端部位置处的碰撞。芯轴螺母23在此相对于支承单元32移动，其中能够探测到调节环32.5的运动方向，从而识别各自的端部位置。

图5示出了图4的各元件的分解图，其中可看到升降螺母34。升降螺母设计成四边形的、正方形的模块。升降螺母也可考虑其它形状，尤其是其他多边形形状(三角形、六边形等)。

图6a和6b从下方看的视图(图6a)和侧面剖视图(6b)中示出了支承单元32中的适配器轴33。在此可在适配单元3的下方端部上看到隆起31.1，其形配合地伸入联结元件31中或穿透(未示出)该联结元件。在此，隆起31.1和联结元件31之间的连接优选沿轴向方向具有间隙，以便能够补偿芯轴螺母23的可能的轴向运动(尤其在移入弹簧组件的弹簧路径中时)。图6示出了轴承32.7的结构，通过该轴承可旋转地、以竖直地或轴向不可移位地方式固定该适配器轴33。轴承32.7优选设计成球轴承，但它也能以其它实施方式构成。此外在图6b中可看到支承单元32的背侧上的斜面32.4，其能够使支承单元32最佳地设置在固定壳体46中。

图7a在从侧面看的视图中以及图7b在剖视图中示出了滑动单元2的细节。在芯轴螺母23上可看到第一和第二支架23.4和23.5，弹簧座22通过它们作用在芯轴螺母23上。如果例如在控制阀完全关闭时阀锥移到阀座上，则芯轴螺母23通常暂时继续旋转并且在此通过滑动杆21朝上挤压。芯轴螺母3在此通过第二支架23.5拖动弹簧座22。以竖直或轴向位置固定的方式设置的支座23.6位于弹簧座22的上侧上，该支座例如固定在壳体10上或相对于壳体固定。弹簧座22朝此支座移位并且支撑在此支座上，因此包含在它里面的盘形弹簧组件22.1在第二支架23.5和支座23.6之间挤压在一起并且缓冲或减轻其运动。这种缓冲机制还能够有利于用于处于完全打开状态下的运动，其中例如第一支架23.4和第二支座(未示出)与弹簧座共同作用。在弹簧座22中可看到两个球轴承22.2，用来可旋转地支承芯轴螺母23。图7b示出了滑动杆21的螺纹。此外还可看到滑动杆21的上方端面上的凹陷21.1，其能够容纳适配器轴33的联结端部33.1。

在所述的实施例中，适配单元3设置有转换节段，其构成为适配器轴33。在经传递的转速恒定不变时，通过适配器轴的螺距来实现调节行程至测量行程的转换。在此还可考虑其它构造方案，在适配单元中例如应用变速器式的结构，其具有一个或多个齿轮和/或齿杆和/或齿带。它们例如能够通过转速的变化实现不同的测量行程。根据任务，也能够改变各元件的配属关系，如同针对适配单元3或测量单元4实现的配属关系一样。

通过将适配单元3按本发明地应用在滑动单元2和测量单元4之间，尤其在具有不同调节行程的阀门系列结构中通过转换成统一的测量行程通过以简单的方式明显降低零件和制造费用，这显著地降低了成本。