专利名称：阀、尤其供暖或制冷阀的阀盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于供暖或制冷阀的阀盖，包括一个外壳、 一个可在 外壳内沿操纵方向移动的操纵件和一台电动机，电动机通过螺杆传动装置 作用在操纵件上。
背景技术：
下面结合加热器阀说明本发明。但本发明以相应的方式也可以使用于 一种控制致冷剂流通过冷却面或通过用于冷却的热交换器的阀。加热器阀通常由恒温工作的恒温器阀盖控制。恒温器阀盖包含一个恒 温元件，它的膨胀率随温度改变。若由恒温元件测得的温度升高，则恒温 元件的膨胀率增大。这然后节流地作用在加热器阀上。当温度降低时，恒 温元件的膨胀率相应地减小，以及更大流量的载热介质通过加热器阀释放。这种阀盖业已证实是适用的。然而它们通常只允许局部影响加热器。这种类型的阀盖使用电动机控制阀。例如由DE3401154A1已知一种这 类的阀盖。 一台旋转电动机处于此阀盖内，它通过具有多个大齿轮和小齿 轮的减速器调整一个有倾斜搡纵面的盘。所述操纵面又作用在阀挺杆上。 最后，操纵面一次旋转最大可允许利用阀挺杆的全部行程。这造成难以控 制。减速器使效率降低，从而使这种阀盖需要比较多的功率和有比较大的 结构。由US5137051已知一种前言所述类型的阀盖。在那里电动机通过减速 器作用在螺杆上，它在一个防旋转地固定的螺母内旋转。在旋转时螺母移 动并通过含有一个压力弹簧的过载保护装置作用在阀挺杆上。在这里阀盖 的结构也比较大。减速器使阀盖的效率下降，从而在进行调整运动时有比 较高的功率消耗。此外，减速器通常带来噪声，尤其在居住区或在卧房内 应使用这种阀盖时，尤其不希望有这种噪声。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑的可电控的阀盖。上述技术问题在本文开头所述类型的阀盖中是这样得以解决的，即， 电动机直接与螺杆传动装置的旋转件连接。由此节省了在电动机与螺杆传动装置之间的减速器。也就是说电动机 无变速比地作用在螺杆传动装置上。其结果是通过比较简单的结构可以在 调整阀时达到阀盖以很高的效率工作。噪声的发生保持为较小，因为有较 少的运动零件。基本上只涉及电动机和螺杆传动装置，其中一个构件旋转 和另 一个构件基于此旋转移动。取消了另 一些必须运动的零件。优选地，电动机设计为步进电动机。步进电动机可以步进式控制。若 人们得知已实施步骤的数量，便也能知道螺杆传动装置已移动了多少。在 这种情况下人们还得知操纵件处于什么位置。可以将这一位置直接与已有 的开启以及进而与预定的温度挂钩。优选地，电动枳/没计为压电电动机。也就是i兌，电动4几具有至少一个 压电元件，它在施加电压时膨胀，以及在负的或电压减小时收缩。现在可 以利用压电元件的膨胀-收缩运动驱动电动机。另一种表述是表面置于振动 之中，从而形成一种类型的载波。借助此载波可以通过计算振动数并因而 计算步骤数确定电动机位置。压电电动机原则上是自锁的。由此提供这样 一种可能性，即，仅通过压电电动机造成自制动或自锁，从而所有其他传 输元件可以朝另 一些规定的方向优化。在这里特别优选地，电动机具有第一电动机元件和第二电动机元件， 在它们之间沿操纵方向看设有压电元件装置。现在例如可以通过压电元件 装置相应的加载造成期望的纵向膨胀。此压电元件装置可以有一个或多个 压电元件。在这里特别优选地，第 一 电动机元件和第二电动机元件各有 一个直径 扩展段，压电元件装置设在直径扩展的区域内。通过直径扩展段为压电元 件装置提供更大的表面，压电元件装置可以支承在此表面上。按一项特别优选的设计规定，第 一 电动机元件构成转子以及第二电动 机元件构成定子，并且这两个电动机元件通过螺紋配合互相连接。所述的 连接也可以间接实现，例如通过与定子和/或转子防旋转地连接的中间段实 现。在这种情况下压电元件装置不仅仅用于通过膨胀或收缩造成操纵件移 动。此压电元件装置在例如正弦形激励时用于使转子和定子彼此相对旋转。这种旋转运动可以通过相应的螺紋配合转换为操纵件的移动。耳又决于对压 电元件装置的控制，转子可相对于定子沿一个方向，例如沿顺时针方向， 或沿相反方向，亦即逆时4十方向;^转，/人而既可以朝阀的方向也可以朝离 开阀的方向相应地移动。优选地，螺杆传动装置有一个不旋转的构件，它支承在外壳端壁上。 因此电动机构成一种类型的撑开装置，它通过在外壳端侧与阀挺杆之间撑 开或收缩使电动机作用在阀挺杆上。换句话说，由电动机和螺杆组成的组 件改变其轴向长度。因此在任何情况下存在足够的反力，将阀的搡纵杆以 足够的量压入阀内，从而将阀关闭或打开。在这方面优选地，端壁是可移动的。由此可以调整阀盖的基准点。 优选地，端壁构成转柄的一部分。因此在需要时可以通过转柄过调电 动机的作用。优选地，螺杆传动装置设在一个至少在其轴向长度的一部分上被电动 机围绕的区域内。由此达到阀盖可以有比较短的结构。阀盖通常有一个与 人手相配的外径。与之相应，阀盖内部也提供足够的空间，用于安装有较 大直径的电动机。由此可产生足够的扭矩。另一方面，在电动^L小半径处 产生的力可以忽略不计，所以可以在这里安置螺杆传动装置。优选地，电动机可以无线控制。因此不需要通过导线控制电动机。确 切地说，在这里可以利用无线电波，例如按照所谓"蓝牙，，技术。也可以 是其他类型的传输，例如采用红外线或超声波。优选地，电动机的定子稳定地固定在外壳内。由此避免会对给电动机 供电所需要的连接电线造成不利影响的运动。从而显著降低这种导线断裂 或损坏的危险。也有利的是，电动机的转子和定子以预定的轴向力夹紧在一起。这种 设计尤其对于压电电动机有突出的优点。若转子和定子将压电元件装置夹 紧在它们之间，则电动机可以最有效地工作。在这方面优选地， 一个弹簧装置沿轴向作用在电动机上。采用弹簧装 置可以方便地获得预定的夹紧力。在这方面优选地，弹簧装置具有作用在转子上的弹簧盘。采用弹簧盘 可以通过比较短的行程产生必要的力。因此弹簧盘需要比较小的结构空间。 此外它能比较方便地装配。可以在弹簧盘与电动机之间再设一个减小摩擦的例如由陶瓷或塑料、尤其由PTFE构成的层。优选地，弹簧盘支承在一个固定在外壳内的固定环上。这是一种将弹 簧盘固定在外壳内的简便方法。与之不同，弹簧盘可以支承在端壁的凸台上。在这种情况下需要在外 壳上有一个用于支承弹簧盘的构型。也有利的是，电动机有一个脱开装置，它使转子避开由阀作用在操纵 件上的轴向力。如上面已详细说明的那样，有利的是对于压电电动机而言 将一定的力以这样的方式作用在电动机上，即，使得压电元件装置夹紧在 转子与定子之间。与此同时在这里重要的是，所述的力不增大到超过预定 的量。与之相应地也有利的是，由阀反作用的弹簧力不作用在电动机上。 要不然会导致电动机不再能如期望的那样自由旋转。由此造成更大的摩擦 和更严重的磨损。若现在注意到使转子避开此轴向力，则在这方面获得理 想的运行条件，人们不必对功能作其他削减。在这方面优选地，转子与一个可沿轴向相对于转子移动的传动件防旋 转地连接，传动件与操纵面啮合。因此所述传动件是电动机的组成部分， 它促使长度改变。因为传动件只沿旋转方向与转子啮合，而沿轴向是可以 移动的，所以转子可以避开这种轴向力。
下面结合附图借助优选的实施例说明本发明。其中 图1用剖切透视图表示阀盖的第一种实施方式； 图2表示阀盖的一种经修改的带转柄的实施方式； 图3用示意纵剖面图表示阀盖第三种实施方式；以及 图4表示按图3实施方式的一种改型。
具体实施方式
图1示意表示一个阀盖1。此阀盖l有一个设有固定装置3的外壳2。 外壳基本上设计为空心圆柱形。它有一个端壁4。电动机5装在外壳2内，它有一个定子6和一个转子7。工作时转子7 旋转并与此同时运动一个有内螺紋9的传动件8。内螺紋9旋紧在设在定子 延伸段11上的外螺紋10上，定子又支承在外壳2的端壁4上。传动件8与有一个操纵面14的操纵件13连接，在装配状态， 一个除 此之外没有进一步表示的阀的挺杆15 (图3 )支靠在操作面14上。通常挺 杆15在打开位置处于弹簧预紧力作用下。当传动件8运动以及进而操纵件 13也运动时，《|廷杆15或多或少地压入阀内，以关闭或打开阀。图2表示一种经修改的设计，其中相同的部分采用相同的附图标记。延伸段11从其中伸出的支座12是转柄16的组成部分，转柄16旋在 外壳2的外螺紋17上。当转柄16旋转时也改变了电动机5的位置，因为 电动机5的定子6支靠在支座12上。由此可以过调电动机5的作用。可以 与之不同地调整另一个零点或起始点。图3用剖面图示意性表示另一种设计，其中端壁4同样可以在外壳2 内移动。为此端壁4旋入到外壳2的内螺紋中。端壁4恰当地包括没有详 细表示的扭矩作用面，端壁4可以通过它相对于外壳2旋转。由图3可以更清楚地看出电动机5的结构。电动机5的定子6位置固 定地处于外壳2内。为此定子沿轴向固定在外壳的一个台阶i9上以及沿周 向紧密地被外壳2围绕，所以它还沿径向固定。转子7相对于定子6有一个小的间距20，在该间距中设压电元件21。 也可以使用多个压电元件21。但为了简化下面用一个压电元件21进行说明。 压电元件21通过压电陶瓷构成，它的膨胀率随施加的电压变化。在这里压 电元件21膨胀率的改变有一个沿定子6周向的分量，所以通过压电元件21 相应地施加电压可以使转子7相对于定子6旋转。压电元件21脉冲式或节拍式施加正弦状电压脉冲。因此在每次施加电 压脉冲时造成预定的角增量，从而使转子7相对于定子6旋转。也就是说 电动机5设计为步进电动机。因此借助脉冲的数量(或其他供电数据)人 们"知道"转子7相对于定子6正处于何种角向位置，因为转子7相对于 定子6的角向位置还始终可以是一种有关由延伸段11和传动件8构成的螺 杆传动装置长度变化的说明，是一种有关于操纵面14距离外壳2端壁4有 多远的说明(见图1)。与之相应地，还可以准确地判断，受阀盖1控制的 阀有何种开度。图3与图1和图2所示设计的不同点在于，转子7制有齿22，转子7 通过它与在这里同时起操纵件作用的传动件8连接。因此传动件8可相对 于转子7沿轴向自由移动。它与转子7仅沿旋转方向固定连接。其结果是导致通过挺杆15作用在传动件8上的力没有传给转子7。电动机5可以通过没有进一步表示的装在阀盖1内的电池供电。因为 电动机5只须偶然投入运行，以改变阀的开度，所以电动机5消耗的电功 率比较少。与之不同，也可以设包含与太阳能电池结合的热电元件的供电装置。 热电元件将热转化为电能，所述热能由于供入热的载热流体反正已存在于 阀内。当没有供给这种热能时，通常有日光照射，从而可借助太阳能电池 获得必要的电能。在这种情况下与从外部的电能供给无关以及原则上也不 需要电池。当然为了保险起见可以存在电池。因此电池可以设计得较小。可以从外部实施控制，例如通过一个没有进一步表示的中央处理机。 控制可以通过导线进行。但控制也可以无线地实施，例如通过无线电、红 外线、"蓝牙技术"等。电动机5的定子7和转子6通过弹簧盘23沿轴向压缩。此弹簧盘23 通过端壁4的延伸段24固定。在弹簧盘23与转子6之间还可以按没有进 一步表示的方式设一个例如由陶瓷或由塑料，尤其PTFE制成的减少摩擦的 层。因此弹簧盘23借助它压缩定子6与转子7的预紧力是可调的。由此也 可以调整作用在压电元件21上的机械应力。弹簧力可以朝电动机5有最佳 工作特性的方向优化。由此可以节省能量。传动件8制有装在外壳元件27内的外螺紋25。此外壳元件27支承在 端壁4上以及与端壁4防旋转地连接。若外壳元件27与端壁4可以分开制 造，则它可以用另一种材料制造。例如端壁4可以朝机械稳定性方向进行 优化。另一方面，可以为外壳元件27选择一种与传动件8低摩擦配合作用 的材料。若现在电动机5投入运行，则转子7旋转传动件8。传动件8根据在外 壳元件内的旋转方向向上或向下移动。与此同时也改变操纵面14的位置并 因而改变挺杆15的支承面。作用在电动机5上的力仅由弹簧盘23决定。源自于阀的力只作用在传 动件8上。其优点是电动机5始终以准确规定的条件运行。因此每一次到 达电动机5的电脉沖导致转子6调整一个预定的角增量。不用过大的力将 难以起动电动机5。避免基于过小的力使转子6相对于压电元件"滑转"。 转子6与传动件8沿轴向分离也是有优点的，此时人们可以为转子6和传动件8使用不同的材料。转子6可以设计为，它对于压电元件21有大的摩 擦。这一摩擦越大，预紧力可以选择得越小。另一方面传动件8可以设计 为，它与外壳元件27低摩擦地配合作用。这种阀盖的优点是，可以在一个离加热器有足够距离的位置进行室温 测量。由此消除P带误差(额定温度与在加热器上测量的温度不一致)和 所谓的FTA误差(FTA=Vorlauftemperatur-Abhaengigkeit:固有温度相关性)。 否则当温度直接在阀盖上测量时几乎总是会有这种误差，因为流动通过阀 的载热介质的热量影响恒温器元件的温度。当阀盖1装在阀上时它可以自动^r测"零点"。这例如可以通过将电动 机5 —直旋转到将阀关闭为止。此时通过扭矩上升发出信号。因此始终有 一个可靠的用于阀开度的基准点。当然这一基准点也可以按规定的时间间 隔检验。数器"，所以总是可以知道挺杆15的位置并因而知道阀的开度。这例如可 以用于在阀盖1内进行预调，从而存在由盖1控制的阀的行程高度限制。 行程高度限制通常是已知的，但正常情况下与阀元件结合使用，亦即以机 械的方式实现。预调按这里说明的方式实施，还能够实现比较方便地例如 根据季节来改变所述的预调。借助电动机5 (其中操纵面14的位置是准确已知的并因而也称为"人 工智能电动机，，)调整开度，也可以由预定的阀曲线造成(S曲线、对数曲 线等)。定子6优选地可与外壳2 —起铸造，也就是说定子可以与外壳2铸在 一起或铸在外壳内。因为电动机5反正比较小，所以也可以将电子控制装 置(未示出)与另一些零件一起装入或铸入。还可以装入或铸入电池。电子控制装置也可以设在阀盖1的外部。在这种情况下它通过导线或 无线地与电动机5连接。在使用设计为步进电动机和实际上没有附加位置也够用的电动机5的 情况下，则还意味着可以顺利地具有一种已经调制的运行。也就是顺利地 调整阀的开度为例如0.65mm。在地板供暖的情况下这意味着流量能准确地 适应需要。这通过如今实际上仅使用与地板供暖设备一起采用的通/断调节 实际上是不可能实现的。通过利用电动机5的调制和借助电动机5人工智能的控制，又能获得 一些从前不可能有的优点。当例如具有一个包括室温传感器和加热器的分别由阀盖l控制的系统时，可以作如下预调若室内恒温器在白天调整为25。而只测得23。，则阀盖必须调整挺杆15 以达到期望的室温。若然后是夜间降温，室内恒温器在第二天得知，它在 第一次尝试时并没有达到期望的温度以及它知道它必须进行修正，从而没 有中间调整地达到期望的温度。因此经过所述的时间做到，电动机5只须 较少地工作并因而有较小的电功率消耗。这些电功率可以顺利地由电池供 应。这同样适用于有地板温度传感器的地板供暖设备。图4表示一种实施方式，它的主要元件与图3所示的一致。相同和功 能一样的元件采用同样的附图标记。现在端壁4不再通过螺紋18与外壳2连接。确切地说端壁4有一个环 形凸台30，它卡在外壳2上的相应槽31内。因此端壁4可以在外壳2内旋 转，但由此并不改变外壳元件27的轴向位置。外壳元件27照旧与端壁4防旋转地连接。电动机5设计为自锁式的。 与此相应，当端壁4旋转时，轴向移动沿旋转方向被电动机5固定的传动 件8。也就是说，通过旋转端壁4可以移动传动件8，使它通过挺杆15关 闭阀。由此可以手动地找出阀的零点，然后将它通知图中未进一步表示的 控制器。除此之外，现在将一个螺钉32通过端壁4旋入。该螺钉32构成传动 件8轴向运动向上的、对于供暖阀亦即沿开启方向的机械限制。因此借助 螺钉32可以调整阀能打开多大。
权利要求
1.一种用于阀、尤其供暖或制冷阀的阀盖，其包括外壳、可在该外壳内沿操纵方向移动的操纵件和电动机，电动机通过螺杆传动装置作用在操纵件上，其特征为所述电动机(5)直接与螺杆传动装置(8、11；8、27)的旋转件(8)连接。
2. 按照权利要求1所述的阀盖，其特征为，电动机(5 )设计为步进电 动机。
3. 按照权利要求1或2所述的阀盖，其特征为，电动机(5 )设计为压 电电动才几。
4. 按照权利要求1至3之一所述的阀盖，其特征为，电动机(5 )具有 第一电动机元件(7)和第二电动机元件(6),在它们之间沿4喿纵方向看设 压电元件装置(21 )。
5. 按照权利要求4所述的阀盖，其特征为，第一电动机元件(7)和第 二电动机元件(6)分别有一个直径扩展段，压电元件装置(21)设在直径 扩展的区域内。
6. 按照权利要求4或5所述的阀盖，其特征为，第一电动机元件(7) 构成转子和第二电动机元件(6)构成定子，以及，这两个电动机元件(7、 6)通过螺紋配合(9、 10; 25、 26)互相连接。
7. 按照权利要求1至6之一所述的阀盖，其特征为，螺杆传动装置有 一个不旋转的元件(11、 27),它支承在外壳(2)的端壁(4)上。
8. 按照权利要求7所述的阀盖，其特征为，所述端壁(4)可以移动。
9. 按照权利要求8所述的阀盖，其特征为，所述端壁(4)构成转柄(16) 的一部分。
10. 按照权利要求1至9之一所述的阀盖，其特征为，螺杆传动装置(8、 11; 8、 27)设在一个至少在其轴向长度的一部分上被电动机(5)围绕的 区i或内。
11. 按照权利要求1至IO之一所述的阀盖，其特征为，电动机(5)可 以无线控制。
12. 按照权利要求11所述的阀盖，其特征为，电动机(5)的定子(6) 稳定地固定在外壳(2)内。
13. 按照权利要求11或12所述的阀盖，其特征为，电动机(5)的转 子(7)和定子(6)以预定的轴向力夹紧在一起。
14. 按照权利要求13所述的阀盖，其特征为，弹簧装置(23)沿轴向 作用在电动机(5)上。
15. 按照权利要求14所述的阀盖，其特征为，弹簧装置具有作用在转 子(7)上的弹簧盘(23)。
16. 按照权利要求15所述的阀盖，其特征为，弹簧盘(23)支承在一 个固定在外壳(2)内的固定环上。
17. 按照权利要求15所述的阀盖，其特征为，弹簧盘(23)支承在端 壁(4)的凸台上。
18. 按照权利要求1至17之一所述的阀盖，其特征为，电动机(5)具 有一个脱开装置，它使转子(7)避开由阀作用在操纵件上的轴向力。
19. 按照权利要求18所述的阀盖，其特征为，转子(7)与一个可沿轴 向相对于转子(7)移动的传动件(8)防旋转地连接，该传动件(8)与操 纵面(14 )啮合。
全文摘要
本发明涉及一种用于阀、尤其供暖或制冷阀的阀盖(1)，其包括一个外壳(2)、一个可在该外壳(2)内沿操纵方向移动的操纵件(8)和一台电动机(5)，电动机通过螺杆传动装置(8、27)作用在操纵件(8)上。希望提供一种能电控的和结构紧凑的阀盖。为此规定，电动机(5)直接与螺杆传动装置(8、11；8、27)的旋转件(8)连接。
文档编号G05D23/275GK101283321SQ200680037615
公开日2008年10月8日 申请日期2006年8月9日 优先权日2005年8月10日
发明者布贾尼·弗雷德里克森 申请人:丹佛斯公司