用于控制流体的阀的制作方法

本发明涉及一种用于控制流体的阀，其具有权利要求1的前序部分的特征。

背景技术：

实用新型de202010004556u1公开了一种用于控制流体的阀，该阀包括具有管状空腔的壳体，三个连接件连接到该管状空腔。在管状空腔内存在圆柱形封闭件，该封闭件具有几个凹槽并且在第一位置和第二位置之间可移位。在封闭件的第一位置，在三个连接件中的两个之间存在流动路径，并且在第二位置，在三个连接件中的另外两个之间存在流动路径，同时在每种情况下都阻止流体流至剩下的第三连接件。此外，阀具有致动单元，该致动单元包括带有壳体的固定线圈和可移动的衔铁。衔铁是扁平的，与封闭件联接，并且布置在空腔内的线圈的表面上，衔铁被流体围绕。受到施加至线圈的电流的作用，衔铁使得封闭件在第一和第二位置之间移位。

已经表明，对于已知的阀不利的是，作用在衔铁上的磁力随着距电磁铁的静止部分的距离呈指数减小，因此只能实现相对较低的冲程。

已知阀具有用于分离驱动室和流体室的动态密封。这里的缺点是动态密封与静态密封相比具有低耐磨性。静态密封意味着没有任何与密封件机械接触的部件相对于密封件移动。对于动态密封，可移动部件沿着密封件移动。在不同类型的阀中，衔铁通过细铁芯导管与线圈分离。铁芯导管的目的是将流体室与线圈室分开，使得线圈不会被侵蚀性流体损坏。在污染的情况下，由此产生的小间隙会导致衔铁堵塞的风险。

在从实用新型de202010004556u1中已知的阀中，既没有从附图中明显看出，也没有在说明书中提到线圈被保护以防止与流体直接接触。流体和线圈之间的直接接触会导致围绕线圈的导线的绝缘层的材料弱化并因此导致短路，特别是如果流体是腐蚀性或侵蚀性流体。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种阀，其克服现有技术的缺点，具有简单设计并且显示出长使用寿命。

本发明通过具有权利要求1的特征部分的特征的装置实现了上述目的。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

在根据本发明的阀中，线圈形成在空腔的外部，空腔设置在阀的壳体中，并且如果流体供应至阀，则空腔至少部分地填充有流体，并且线圈与阀的壳体相连，该线圈静态地与空腔密封开来。通过将线圈布置在空腔外部并将其静态地与空腔密封开来，线圈不会与流体接触。因此，线圈具有非常长的使用寿命。

此外，根据本发明的阀具有基本上盘形的衔铁，衔铁在面向线圈或铁芯的一侧具有圆形凸起。在这一点上，基本上盘形意味着衔铁的形式可以略微偏离盘的形状。凸起的夹套内表面和/或衔铁的夹套外表面优选地在线圈的方向上圆锥形地形成。在这一点上，夹套外表面可以是衔铁的盘形部分的夹套外表面或圆形凸起的夹套外表面，或者是在衔铁的盘形部分和圆形凸起上延伸的夹套外表面。利用根据本发明的阀，借助于通过线圈的磁场作用在衔铁上的力，衔铁将至少一个封闭件从第二位置移位到第一位置和/或从第一位置移动到第二位置，因此该力仅在冲程范围内稍微改变，这允许更大的冲程范围。

通过在衔铁和磁极铁芯上形成圆锥体，力级数通过冲程操纵并且可以被调节，使得不会产生过大的力。相反，对于扁平衔铁和磁极铁心，例如，在de202010004556u1中应用的，在短距离处发生不期望的大力，该力随着距离的增加而指数地减小。利用根据本发明的措施——提供至少一个圆锥体，可以通过圆锥角(其限定圆锥体的斜度)来调节随着变化的距离的力级数，同时保持不变的通电和磁体设计。利用根据本发明的阀——其中线圈设计为螺线管开关，调节力级数，使得与弹簧结合，提供几乎恒定的力级数。利用根据本发明的阀——其中线圈形成为比例螺线管(根据电流强度调节某个位置)，将力级数调节为下降，即力甚至随着距离的增加而增大。

改变圆锥体的斜度还导致的优点是，在根据本发明的阀中，作用在衔铁上的力级数能够在衔铁从第一位置行进到第二位置和/或反向行进的路径上根据相应的距离更改，即使当恒定电流施加至线圈时也是如此。例如，可以通过圆锥体的对应斜度来调节渐进的力级数。

适当地，致动单元具有布置在线圈内的铁芯。面向衔铁的铁芯的端部优选地具有圆锥体，并且通过改变圆锥体的斜度，衔铁将至少一个封闭件从第二位置移位到第一位置和/或从第一位置移位到第二位置的力也会改变。

有利地，通过至少一个流动开口的流速以及将封闭件从第二位置移位到第一位置和/或从第一位置移位到第二位置所需的致动力能够通过取决于至少一个封闭件的几何结构的至少一个流动开口的几何结构来更改。在这一点上，流动开口可以例如具有变化的横截面或椭圆形状，并且封闭件相应地适配于流动开口的形状。

封闭件优选具有扁平形状，并且封闭件在第二位置处封闭的阀的流动开口的密封表面也具有扁平形状。然而，也可行的是，封闭件具有圆柱形形状并且包括凹陷，以便根据封闭件的位置来封闭或打开不同的流动路径。此外，也可行的是，阀具有本领域技术人员已知的任何其他形状。

适当地，至少一个封闭件由滑块形成，衔铁受到施加至线圈的电流的作用使得滑块在第一位置和第二位置之间基本上垂直于流动路径移位。然而，也可行的是，通过塞子形成至少一个封闭件，衔铁受到施加至线圈的电流的作用使得至少一个封闭件基本上沿着或逆着流动路径的方向在第一位置和第二位置之间移位。这提供了以下优点：阀可以最佳地适应和设计用于预期目的以及由此产生的要求。

适当地，根据本发明的阀具有两个塞子和相关的流动开口，塞子通过轴相对于彼此以一定距离固定，该轴可移位地布置在壳体内并且在其一端部处牢固地附接至衔铁。两个塞子中的第一个在流动路径的方向上布置在流动开口中的第一个的前面，并且两个塞子中的第二个在流动路径的方向上布置在两个流动开口中的第二个的后面。这提供了以下优点：用于将塞子从第一位置移动到第二位置和/或反向移动的力是最小的。

优选地，根据本发明的阀具有至少一个弹簧，该弹簧支撑在壳体上并且借助于弹簧力将至少一个封闭件偏置到第一位置，其中当电流施加至线圈时，衔铁抵抗着弹簧力使至少一个封闭件从第一位置沿着第二位置的方向移动。这种阀特别适用于冷却剂回路，因为弹簧使阀保持打开并保证连续冷却，例如机动车的内燃机的连续冷却。当不需要冷却时，例如，由于环境温度非常低，通过给线圈通电使得封闭件克服弹簧力从第一位置移位到第二位置，从而关闭阀。

优选地，至少一个封闭件借助于受到施加至线圈的电流的作用的衔铁能够移位到中间位置，使得通过至少一个流动开口的流量是可更改的。根据本发明的这种阀可以诸如用作比例阀，例如以便适当地控制机动车辆中的冷却剂的通过以冷却内燃机。

适当地，在至少一个封闭件处提供永磁体，并且在空腔中提供磁场传感器，其检测至少一个封闭件的位置。这在根据本发明的阀中是特别有利的，其中衔铁能够根据施加至线圈的电流移位到中间位置，因为由此总是可以确定衔铁的位置。

优选地，至少一个封闭件由轴支撑，该轴可移位地支撑在壳体内并且在一个端部处牢固地附接至衔铁。优选地，轴由铁芯和壳体中的两个间隔开的轴承可移位地支撑。这具有以下优点：可以避免轴在封闭件从第一位置移动到第二位置期间卡住。

根据本发明的阀可以例如用于控制由水、冷却剂、油、来自食品工业的液体等形成的流体。

附图说明

下面参考附图更详细地描述根据本发明的装置的优选实施例。

图1和2以侧向剖视图示出了根据本发明的阀的第一实施例，分别具有未通电线圈和通电线圈。

图3和4以侧向剖视图示出了根据本发明的阀的另一实施例，分别具有未通电线圈和通电线圈。

图5和6以侧向剖视图示出了根据本发明的阀的另一实施例，分别具有未通电线圈和通电线圈。

图7和8以侧向剖视图示出了根据本发明的阀的另一实施例，分别具有未通电线圈和通电线圈。

具体实施方式

图1和2以侧向剖视图示出了根据本发明的用于控制流体的阀1的第一实施例。阀1包括壳体2和致动单元7。致动单元7包括通过凸缘19连接至壳体2的线圈壳体3，布置在线圈壳体3内的线圈13，线圈体17，铁芯16，滑动套筒20以及衔铁14。线圈13由线圈体17围绕，并且可以通过未示出的电缆连接至电源。线圈13围绕铁芯16，铁芯16连接至铁芯壳体3。衔铁14是盘形的并且具有圆形凸起6，其中，在其夹套内表面24处，在圆形凸起6处形成圆锥体。

铁芯16在面向衔铁14的端部处具有圆锥体27。

o形环15布置在壳体2、凸缘19和铁芯16之间，这些o形环静态地将线圈13与壳体2中形成的空腔10密封开来。这提供了以下优点：线圈13不与穿过阀1的流体接触。

壳体2由第一壳体元件4和第二壳体元件5组成。入口11和出口12形成在第一壳体元件4处，它们彼此相对并且均通向空腔10。在出口12通向空腔10的进口处，形成密封座21，其具有流动开口25。

在空腔10内，布置有轴8，轴8可移位地支撑在形成于第二壳体元件5中的滑动套筒18和形成于铁芯16内的滑动套筒20内，并且牢固地附接至衔铁14。

在轴8处形成有封闭件9，该封闭件9通过夹带器22连接至轴8并且由滑块形成。

在衔铁14和滑动套筒20之间设置弹簧23。

如果线圈13处于未通电状态，则弹簧23将轴8偏置，从而使封闭件9偏置到第一位置。在第一位置，封闭件9打开流动开口25，从而形成穿过阀1的流动路径26，通过入口11供应至阀1的流体可以沿着该流动路径26流动，参见图1。如图1和2所示，流体在衔铁14周围流动。

如果线圈13处于通电状态，则线圈13克服弹簧23的弹簧力而拉动衔铁14，并且使轴8、从而使封闭件9从第一位置移动到第二位置。在第二位置，流动开口25由封闭件9封闭，从而中断穿过阀1的流动路径25，参见图2。有利地，夹带器22成形为使得封闭件能够容易地抵着轴8移动，使得在第二位置，封闭件9通过经由入口11供应至阀1的流体压靠密封座21，流动开口25因此是气密密封的。

应该提到的是，根据施加至线圈13的电流和圆锥体的设计，封闭件9也可移位到第一位置和第二位置之间的中间位置，借助于此可以更改穿过流动开口25的流动。

图3和4以侧向剖视图示出了根据本发明的用于控制流体的阀28的另一实施例。阀28与根据图1和2的阀1的不同之处在于：阀28具有壳体2，壳体2具有包括第二出口29的第一壳体元件31，使得阀28的壳体2的壳体元件31的形状不同于根据图1和2的阀1的壳体2的壳体元件4的形状。在阀28和根据图1和2的阀1中相同的元件用相同的附图标记标示。在出口12(在下文中称为第一出口12)和第二出口29通向空腔10的进口区域中，形成密封座32，其具有分别用于出口12和29的流动开口25和33。

在线圈13的未通电状态下，弹簧23将轴8压入并且由此将封闭件30压入第一位置。在第一位置，封闭件30打开流动开口25并关闭流动开口33，从而形成穿过阀28的第一流动路径34，通过入口11供应至阀28的流体可以沿着该第一流动路径34流动至第一出口12，参见图3。

如果线圈13处于通电状态，则线圈13克服弹簧23的弹簧力而拉动衔铁14，并且使轴8、从而使封闭件30从第一位置移动到第二位置。在第二位置，封闭件30打开流动开口33并关闭流动开口25，从而形成穿过阀28的第二流动路径35，通过入口11供应至阀28的流体可以沿着该第二流动路径35流动至第二出口29，参见图4。

应该提到的是，根据施加至线圈13的电流，封闭件30也可移位至中间位置，其中，在中间位置，流动开口25以及流动开口33根据设计通过封闭件30部分地或完全地打开。

图5和6以侧向剖视图示出了根据本发明的用于控制流体的阀36的另一实施例。阀36包括致动单元7，该致动单元除了衔铁37之外具有与图1和2中的阀1的衔铁7相同的设计。衔铁37的形状与根据图1的阀1的衔铁14略有不同。

阀36包括壳体38，壳体38连接至致动单元7并且具有空腔39，衔铁37布置在空腔39中。入口40和出口41连接至壳体38，其中，入口40直接通向空腔39，出口41通过通道42和形成阀座的流动开口43连接至空腔39。

具有滑动套筒45的轴承44形成在壳体内。轴46可移位地支撑在滑动套筒45和滑动套筒20中。轴46的端部连接至衔铁37。弹簧49设置在套筒20和衔铁37之间。

在轴46处，设置有封闭件47，封闭件47由塞子形成并具有o形环48。

如果线圈13处于未通电状态，则弹簧49将轴46压入并且由此将封闭件47压入第一位置。在第一位置，封闭件47打开流动开口43，从而形成穿过阀36的第一流动路径50，通过入口40供应至阀36的流体可以沿着该第一流动路径50流动至出口41，参见图5。

如果线圈13处于通电状态，则线圈13克服弹簧49的弹簧力而拉动衔铁37，并且使轴46、从而使封闭件47从第一位置移动到第二位置。在第二位置，封闭件47打开流动开口43并关闭流动开口43，从而中断流动路径50，参见图6。

在阀36中，封闭件47基本上逆着流动路径的方向从第一位置移位到第二位置，并且基本上在流动路径的方向上从第二位置移位到第一位置。

图7和8以侧向剖视图示出了根据本发明的用于控制流体的阀51的另一实施例。阀51与根据图5和6的阀36的不同之处在于：在阀51中，壳体52形成为使得入口40和出口41彼此相对地布置。另外，壳体52与根据图5和6的阀36的壳体38的不同之处在于其内部设计。在阀51和根据图5和6的阀36中相同的元件用相同的附图标记标示。

阀51具有两个封闭件53。壳体52具有空腔54，入口40通向空腔54。出口经由通道55和两个流动开口56通向空腔54，每个流动开口56形成阀座。

如果线圈13处于未通电状态，则弹簧49将轴46压入并由此将封闭件53压入第一位置。在第一位置，封闭件53打开流动开口56，从而形成穿过阀51的第一流动路径57，通过入口40供应至阀51的流体可以沿着该第一流动路径57流动至出口41，参见图7。

如果线圈13处于通电状态，则线圈13克服弹簧49的弹簧力而拉动衔铁37，并且使轴46、从而使封闭件53从第一位置移动到第二位置。在第二位置，封闭件53关闭流动开口56，从而中断流动路径57，参见图8。

在阀36中，当封闭件53从第一位置移动到第二位置或反向移动时，一个封闭件53在流动路径的方向上移位，而另一个封闭件53逆着流动路径移位。这具有以下优点：用于移动封闭件53的力是最小的，因为它仅需要足够大以抵消弹簧力。