阀组件的制作方法

本发明涉及一种用于流体供给流体消耗器的阀组件，其带有多个主阀，主阀分别流体联通地与所关联的流体端口相连接，并且流体端口构造成用于影响在流体端口处的流体流，其中，流体端口至少部分地布置在基体的端口面处；以及带有可电气操控的预控制阀，其构造成用于流体操控主阀。

背景技术：

文件de102009023706a2公开了一种气动位置调节器，其带有工作元件和作用到该工作元件上的包括两个彼此联接的压气动阀的带有用于电气控制信号的信号入口的阀单元，以及带有可联结到压力气体供给部处的供给入口和联结到气动工作元件处的工作出口以及用于工作介质的排气出口。在此，阀分别具有带有容纳空腔的阀壳体和可在其中密封地被插入的功能特定的带有被串流的开关单元的阀插入件。阀座和与其共同起作用的阀体设置在开关单元处。布置在阀壳体中的流动通道如此通入到所关联的容纳空腔中，使得在相同的阀壳体的情况中通过更换阀插入件可实现所涉及的阀的不同功能特征。

技术实现要素：

本法的目的在于提供一种阀装置，在其中可简单地实现对不同使用情况的匹配。

该目的针对开头所述类型的阀装置利用权利要求1的特征来实现。在此设置成，基体关联有与端口面相对而置地布置的端口板，其被流体通道穿过，流体通道通入用于联结流体消耗器的工作端口中，其中，在端口面与端口板之间布置有单独地构造的通道体，其具有至少一个用于在流体端口的至少一个与工作端口之间的流体联通的连接以及至少一个用于至少两个流体端口的流体联接的连接通道。

在此，端口板优选地用作用于联结在工作端口处的流体消耗器且必要时用于联结另外的流体部件例如流体源和/或废气消音器的用户侧的接口。端口板可选择性地与基体构造成一件式的或设置成用于尤其借助于螺纹连接安装在基体处的单独的部件。起决定性的是，在基体的端口面与端口板的面向基体的端口面的表面之间设置有空间容积，单独地构造的通道体可被接合到该空间容积中。通道体的目的在于提供在流体端口之间可规定的流体错接，其构造在基体的端口面处。通过以不同地构造的通道体来更该换通道体可规定在主阀之间的彼此不同的流体错接并且由此实现在工作端口处的阀组件的不同的特性。在此，通道体中的流体错接一方面包括端口通道，其构造用于在在基体处的相应的流体端口与构造在端口板中且与工作端口流体连接的流体通道之间的直接或间接的流体连接；以及连接通道，其设置用于至少两个流体端口的流体连接并且由此实现至少两个主阀的流体联接。在此，可设置成，流体通道仅仅使两个或更多个流体端口彼此连接。备选地可设置成，连接通道除了两个流体端口的连接之外，还与端口通道和/或供给端口或废气端口流体连接。

本发明的有利地改进方案是从属权利要求的对象。

适宜地是，至少一个主阀和/或至少一个预控制阀具有规定的阀位置。规定的阀位置优选的是用于相应的阀的完全的打开位置或完全的关闭位置。该规定的阀位置尤其通过预紧器件例如压力弹簧来确保，其中，压力弹簧尤其作用到相应的阀的阀元件上。阀元件的从可规定的阀位置中出来的运动需要克服预紧器件的预紧力。为此可使相应的阀例如关联有电机驱动部、尤其磁驱动部或气动气缸类型的流体驱动部。相应地需要提供电气能量或流体能量，以便于将相应的阀从规定的阀位置带到第二阀位置或功能位置中，其中，在此在预紧器件中出现能量储存。在中断为了操控相应的阀所需的电气能量或流体能量的情况中，阀或阀的阀体由于储存在预紧器件中的能量而返回到规定的阀位置中。示例性地设置成，预控制阀构造成电机驱动的阀，而主阀构造成流体操控的阀。

在本发明的另一设计方案中设置成，在端口板中构造有另一流体通道，其通入到供给端口或废气端口中，并且在通道体中构造有用于在流体端口的至少一个与供给端口或废气端口之间的流体联通的连接以及/或者用于至少两个另外的流体端口的流体联接的另一端口通道和/或另一连接通道。

由此实现在流体端口之间且必要时在供给端口和/或废气端口之间的复杂的流体错接，利用这些流体错接，尤其在中断用于预控制阀的电气供给和/或用于预控制阀和/或主控制阀的流体供给的情况中，可为主控制阀限定可规定的功能原理。因为通道体独立于基体地来构造，因此其可优选地无工具地被更换，从而简化阀组件对不同使用情况的匹配。因为阀组件的功能原理决定性地、尤其仅仅由流体端口的流体错接来确定，因此阀组件尤其适用于流体消耗器的安全定向的供给，流体消耗器尤其可以是气动气缸或气动摆动驱动部。

相应地有利地是，在通道体中构造多个连接通道，其构造用于主阀与工作端口和供给端口以及废气端口的可规定的流体错接。

优选地设置成，所述、优选地四个主阀构造成相同类型的、尤其相同的。由此鉴于单个、尤其四个主阀的流体错接的不同可能性来确保阀组件的有利的变化性。优选地设置成，主阀分别具有相同类型的结构和尤其地通过膜片腔流体操控的阀体。有利地设置成，主阀的膜片腔相应地是压力平衡的，从而使得待由主阀控制的流体的压力水平至少在某一可规定的压力区间内对于主阀的功能而言是无关紧要的。示例性地，主阀是正常关闭(正常关闭-nc)或正常打开(正常打开-no)的阀。尤其优选地设置成，阀组件的所有主阀实施成相同的。

在本发明的一有利的改进方案中设置成，在基体处和在通道体处布置有彼此对应的信息接口，其构造成用于在通道体中的电子储存装置与在基体中的电子处理装置之间的数据交换。借助于信息接口可实现信息在在通道体中的储存装置与在基体中的电子处理装置之间的电气或电子传输。例如，信息可经由在通道体中流体错接被储存在储存装置中。附加地或备选地可设置成，储存装置构造成用于中间储存由布置在通道体中的传感器器件所提供的传感器值。附加地或备选地可设置成，储存装置构造成用于储存由处理装置所提供的参数并且用于参数化布置在通道体中的传感器器件。相应地在储存装置与处理装置之间选择性地设置单向的或双向的数据交换。在此可构造有用于通道体与基体之间的直接电气联接的信息接口，备选地构造用于在通道体与基体之间的尤其以光学或感应的方式的无线数据传输的信息接口。

适宜的是，基体包括端口板并且在端口面与端口板之间构造有用于通道体的容纳井，其中，通道体在至少一个用于流体联通地错接主阀与工作端口和供给端口以及废气端口的功能位置中可被安装在容纳井中。在基体的该设计方案中优选得设置成，平行于基体的端口面将通道体推入容纳井中并且固定在端口面与端口板之间的规定的功能位置中。由此可实现通道体在基体处的尤其简单地执行的安装。尤其优选地设置成，通道体和容纳井如此彼此匹配，即，对于阀组件的功能而言，须保持通道体相对于基体的准确规定功能部位，以便于在错误安装通道体的情况中防止阀组件的功能故障。

在本发明的另外的设计方案中设置成，单独地构造的端口板构造用于安装在端口面处并且包括用于通道体的容纳井，其中，通道体在至少一个用于流体联通地错接主阀与工作端口和供给端口以及废气端口的功能位置中可被安装在容纳井中。在阀组件的该备选的设计方案中，通道体至少近似完全地被容纳在端口板的凹口中并且与端口板一同固定在基体处。由此，尤其可鉴于在通道体与端口面以及端口板之间的流体密封实现通道体和端口面的尤其简单的设计。优选地，端口板具有与用于容纳通道体的凹口联通地相连接的废气孔，其在放入通道体的情况中是封闭的并且其在通道体故障的情况中确保不发生压力加载的流体到工作端口的提供，以便于由此避免阀组件的功能故障。

有利的是，端口通道和/或连接通道关联有至少一个选自如下的气动部件：压力调节阀、节流阀、开关阀。利用这种类型的气动部件可主动或被动地影响阀组件的控制特性。控制特性的主动影响可尤其借助于至少一个电气或流体、优选地气动地操控的开关阀来实现，开关阀关联于端口通道或连接通道并且可影响相应的通道、尤其在打开位置与关闭位置之间的自由的流体横截面。对阀组件的控制特性的被动影响可例如利用可电气或是手动地调整的压力调节阀或节流阀通过以下方式来进行，即将流体端口之间的流体流动调节到可规定的压力水平上或节流到可规定的体积流上。

优选地设置成，端口通道和/或连接通道关联有至少一个选自以下的传感器器件：压力传感器、流量传感器、温度传感器。借助于这种类型的传感器器件，以类似或数码形式发出与所测得的物理量相关的电气传感器信号，可关于如下声明，即，阀组件和/或联结在阀组件处的流体消耗器当前表现以哪种方式或在不远的未来如何表现，以由此对于尤其通过合适地操控一个或多个主阀将压力加载的流体提供到流体消耗器处而言引起可能的变化。

在本发明的一有利地实施方式中设置成，在端口板的工作端口处关联有阀板，其包括至少一个控制阀，控制阀构造成用于影响在流体源于流体消耗器之间的流体流，其中，控制阀的流体控制端口与工作端口处于流体联通的连接中，并且其中，阀板关联有至少一个选自以下的传感器器件：压力传感器、流量传感器、温度传感器、位置传感器，其中，传感器器件电气地与端口板相连接或者容纳在端口板中。利用这样的阀板可例如提高阀组件的受限的流动性，以便于还可使流体消耗器以高流体消耗来操控。在阀板中布置有至少一个控制阀，其例如设计成用于相应高的流量并且借助于阀组件、尤其经由其工作端口流体预控制地运行。对于监控该控制阀的位置而言，阀板关联有至少一个传感器器件，借助于其可直接或间接确定控制阀的功能位置，以便于可由此推断出所操控的流体消耗器的功能和/或控制阀的功能。优选地，传感器器件被包含在调节回路中，调节回路构造成用于操控阀组件。由此可实现用于调节阀组件和与此联接的控制阀的较短的响应时间。传感器器件可布置在阀板中，在该情况中可将传感器器件的传感器信号经由合适的传感器接口提供到端口板处并且例如可由此继续传递到在基体中的处理装置处。备选地，传感器器件布置在端口板中并且在阀板中构造有仅一个用于使工作通道与传感器器件流体联接的传感器通道。

在本发明的一备选的设计方案中设置成，在端口板处的工作端口关联有阀板，其包括至少一个控制阀，控制阀构造成用于影响在工作端口与流体消耗器之间的流体流，其中，控制阀的电气控制端口与控制接口相连接，并且其中，控制阀具有一个、优选地正常关闭的优选位置。该控制阀的目的在于确保可靠地切断流体消耗器的流体供给，其尤其鉴于安全定向的阀组件的使用情况而言是感兴趣的。控制阀是电气操控的阀、尤其电磁阀，其在没有提供电能的情况下位于优选位置中、尤其在关闭位置中。该控制阀的电气供给优选地直接由安全定向的控制部来实现，该控制部必要时还构造用于操控阀组件和/用于测定所操控的流体消耗器的功能位置。备选地可设置成，控制阀作为排气阀在没有提供电能的情况下位于打开位置中并且由此在中断操控阀组件和/或控制阀的情况中确保流体消耗器的排气。由此基于流体消耗器的双通道地大量的排气确保对于阀组件而言高的安全水平。

附图说明

附图中示出本发明的有利的实施形式。其中：

图1示出了控制单元的示意性的俯视图，其包括带有容纳在控制壳体中的两个预控制阀、四个主阀、一个通道体和一个端口板的阀组件，其中，端口板关联有阀板，

图2示出了根据图1的控制单元的分解图，

图3示出了阀板的第一实施形式，

图4示出了阀板的第二实施形式

图5示出了阀组件的第一实施形式的示意性电路图，

图6示出了阀组件的第二实施形式的示意性电路图，以及

图7示出了用于阀板的第一实施形式的示意性电路图。

具体实施方式

在图1和2中示出的控制单元1设置用于未示出的流体消耗器的流体供给，流体消耗器例如可以是气动气缸或启动摆动驱动部。控制单元1可设计成用于无外界控制信号的自给自足的运行方式和/或用于连结到未示出的并且构造成用于提供控制信号的上级控制部(其尤其可以是可储存器编程的控制部(sps))。控制单元1包括控制电子机构2，其可示例性地以电路板的形式或带有配备在其上的电子或电气部件例如微处理器的印刷电路的形式来构造。控制电子机构2构造成用于处理控制指令，该指令由在控制电子结构2上运行的控制程序提供或由上级控制部提供并且其由阀组件3转换成在工作端口4处的流体流。

出于简单性原因，在图1至图3中未示出在接下来详细说明的流体部件之间所需的流体通道。该流体部件的流体错接的详细图示由图4和5的实施例获悉。

控制电子机构2与两个预控制阀5,6处于电气连接中，该预控制阀示例性地可以是电磁阀、优选地2/2通阀、尤其如同所示出地那样是3/2通阀。预控制阀5,6被控制电子机构2加载以电气能量，以便于将流体流提供到主阀7至10处。优选地，控制电子机构2和预控制阀5,6构造成用于在类似的电流接口上优选地以最大20ma、尤其以其分数的电流强度的操控并且由此满足在过程技术中常常出现的对“低能”终端设备的要求。主阀7至10是可流体操控的阀，例如是流体预控制的3/2通阀。优选地设置成，主阀7至10构造成膜控制的压力平衡的阀，由此可引起用于主阀7至10的有利的开关特性。在预控制阀5,6与主阀7至10之间布置有适配器板11，其被未详细示出的凹入部穿过，以便于确保预控制阀5,6的同样未示出的出口端口与主阀7至10的在图1和图2的图示中不可见的入口端口之间的流体联通的连接。示例性地适配器板11还可构造成用于预控制阀5,6与主阀7至10之间的密封作用。

示例性地设置成，不仅预控制阀5,6而且主阀7至10分别构造成方形的并且彼此密封地面式贴靠并且由此在阀组件的该实施形式中还形成基体14。

在与预控制阀5,6相反的表面12处，主阀7至10分别具有多个阀端口15，其构造成用于提供接下来详细说明的流体流穿过相应的主阀7至10并且其由此形成基体14的流体端口。

与主阀7至10的表面12相对而置地布置有通道体16，其优选地构造成方形并且设置成用于密封地贴靠在表面12处。通道体16分别具有至少一个、在图1和2中不可识别、然而在图4和5中详细示出的端口通道和连接通道。通道体16不仅在面向主阀7至10的表面处而且在背对主阀7至10的表面17处设有通孔18，其相应地由环形密封部19装边，其中，端口通道通入至少一个通孔18中。通道体16示例性地设置成用于容纳在端口板20中，其在其侧示例性地基本上构造成方形的并且具有在图2中不可看见的凹入部，该凹入部如此匹配于通道体16的几何形状，即使得通道体16可至少近似完全地面齐平地容纳在端口板20中。

在端口板20处除了工作端口4之外示例性地还设置有供给端口21、废气端口22以及储备端口，其中，储备端口23根据在通道体16中的流体错接还可构造成第二工作端口。在此，供给端口21设置成用于与未示出的流体源的流体联接并且由此设置成用于控制单元1的流体供给。废气端口22可尤其与未示出的消音器相连接，以便于能尽可能低噪音地将废气从控制单元1中排出。

端口板20设置成用于面式地贴靠在控制单元1的壳体24处并且在壳体24处利用未示出的固定器件、尤其螺栓来固定。在端口板20固定在壳体24处的情况中，压缩在通道体16处的密封部19以及另外未示出的在预控制阀5,6与主阀7至10、适配器板11以及通道体16之间的密封器件并且由此确保彼此的流体密封，从而在供给压力存在于供给端口21处的情况中在控制单元1中不出现值得一提的流体损失。优选的设置成，端口板20被流体通道44穿过，流体通道相应地确保在构造在端口板20两侧的工作端口4、供给端口21、废气端口22与储备端口23之间的流体连接。

阀板25,45的在图3和4中示出的备选的实施形式可选择性地联接在端口板20处并且设有与端口板20相同类型的流体端口，即设有工作端口4、供给端口21、废气端口22以及储备端口23。对于阀板45而言，在图7中示出接下来还详细说明的流体错接。阀板25,45用于扩宽控制单元1的功能范围，其中，阀板25构造成用于达到可预定的安全水平以及尤其用于实现预定的安全功能例如用于装备有该阀板25的控制单元1的故障自动保险或故障冻结，而阀板45构造用于高的流体通过。

其它未示出的阀板同样可附加在端口板20处，在此，示例性地设置成，相应的阀板与端口板20密封地螺纹连接。

由图5的图示可获悉，预控制阀5,6与主阀7至10和通道体16的示例性的流体错接可如何设置在控制单元1中。在图5,6和7的示意性图示中以环形的点象征流体通道之间、尤其连接通道之间的连接。在外表面处的流体接口以方形象征。工作端口以水平的矩形象征。电气接口以竖立的矩形象征。

示例性地设置成，预控制阀5,6构造成电气操控的电磁阀，相应地经由电气接口28,29与在图5中未示出的控制电子装置相连接。相应地，可通过在接口28或29处提供合适的控制信号引起相应地操控的预控制阀5,6的开关功能。预控制阀5,6示例性地分别构造成3/2通阀，其中，两个预控制阀5,6分别利用尤其构造成螺旋弹簧的弹簧器件30机械地预紧到优选位置中。在预控制阀5,6的该优选位置中在示例性地可流体操控的主阀7至10的控制端口32与相应的预控制阀5,6的排气端口31之间设置有流体连接，使得同样通过弹簧器件33分别预紧到优选位置中的主阀7至10保留在该优选位置中。此外设置成，主阀7可通过由预控制阀5提供流体流来操控，而主阀8可通过由预控制阀6提供流体流来操控。

主阀7至10分别具有流体端口34，其与在通道体16中的流体端口35处于密封的流体联通的连接中。通道体16的目的在于，将提供到主阀7至10处且由主阀7至10释放的流体流以合适的方式提供到工作端口4以及废气端口22处且必要时提供到储备端口23处。在此，通过在通道体16中设置的端口通道36以及在通道体16中设置的连接通道37的关联性确定控制单元1的流体功能。如之前已说明的那样，可更换通道体16，从而可规定控制阀1的不同的流体功能，如这接下来接合附图5和6所详细说明的那样。

示例性地，如此构造通道体16并且如此选择主阀7的优选位置，即使得在没有主阀7的流体操控的情况下借助于主阀7经由在工作端口4处的连接通道37提供在供给端口21处存在的供给压力。此外如此选择主阀8的优选位置，即在没有主阀8的流体操控的情况下中断工作端口4与废气端口22之间的流体连接。由此可在没有流体操控主阀7,8的情况下实现从供给端口21经由主阀7和端口通道36到工作端口4处的流体流。

如果通过由预控制阀5提供流体流使得主阀7从优选位置被带到未示出的开关位置中，则通过在通道体16中的端口通道36与连接通道37的流体错接确保中断供给端口21与工作端口4之间的流体连接。在该情况中，可以说是包括向未示出的流体消耗器输送的流体，由此，例如构造成气动气缸的流体消耗器保留在规定的位置中且必要时可提供可规定的力并且流体消耗器经历状态变化。

在接下来的步骤中可设置成，主阀8通过由预控制阀6提供流体流从优选位置被带到未示出的开关位置中，在其中建立在工作端口4与废气端口22之间的流体联通的连接，从而输送给流体消耗器的流体可经由废气端口22流出。

示例性地在通道体16中设置有供给通道40的分支39，供给通道40使供给端口21与主阀7的从属的流体端口34相连接。分支39与压力调节阀41流体连接，压力调节阀构造成用于减少在供给端口21处存在的流体压力，并且相应地在所关联的流体端口34,35处提供减小的供给压力。由压力调节阀41减小的供给压力经由流体管路42被提供到两个预控制阀5,6处并且可作为控制压力由该两个预控制阀5,6继续传递到相应的主阀7至10处。

示例性地在图5中示出的通道体16设置成用于故障自动保险功能，在其中在中断对控制电子机构2的电气供给和/或气动供给的情况中，出现用于与控制单元1流体联接的未示出的流体消耗器的限定的状态。在中断对控制电子机构2的电气供给的情况中，两个预控制阀5,6占据在图5中示出的优选位置。由此省去所关联的主阀7至10的必要时存在的控制流体加载并且主阀7至10同样占据其优选位置。在该情况中存在未示出的流体消耗器的在图5中示出的流体操控，流体消耗器经由主阀7被供给以在供给端口21处提供的供给压力。

通道体66的在图6中示出第二实施形式中，形成基体14的预控制阀5,6与主阀7至10以与在根据图5的图示中相同的方式流体错接，相应地，分别在所关联的流体端口34处存在与在图5中相同的流体情况。与此不同的是，在图6的情况中在基体14中附加地设置有处理装置67，其经由仅示意性地示出的端口器件68与压力传感器69,70,71电气连接。端口器件68例如可以是未详细示出的电气管路，其穿过基体14并且在经过未示出的电气接口、尤其插拔连接之后还穿过通道体66并且与相应的压力传感器69,70,71相连接。示例性地设置成，压力传感器69,70,71分别包括未详细示出的用于储存测量值和/或参数的储存装置。附加地或备选地，通道体可设有未详细示出的储存装置，其例如构造成用于储存通道板66的识别数据。示例性地，该储存装置可构造成rfid-模块(射频识别设备)，其用于到基体14中相应地设定的处理装置处的无线信息传输。此外，在基体14处设置有数据接口72，其可实现在处理装置67与控制电子机构2之间的数据交换。

压力传感器69示例性地关联有供给端口21，压力传感器70示例性地关联有工作端口4而压力传感器71示例性地关联有储备端口23。通过将压力传感器69,70,71集成到通道体66中可进行对主阀7至10和前置的预控制阀5和6的功能的监控，因此，由此所配备的控制单元1必要时可满足在可规定的安全标准内给出的安全水平。

附加于或备选于通道体66，控制单元1为了达到在可规定的安全标准内给出的安全水平可附加地配备有阀板25，其可被带到面式地贴靠到端口板20的表面43处，并且其在面向端口板20的表面处具有在图3的图示中不可见的流体端口，其对应端口板20的流体端口4,21,22,23。在阀板25的背对端口板20的表面26处同样设置有工作端口4、供给端口21、废气端口22和储备端口23。此外，在阀板25的侧面处构造有控制端口27。在控制端口27上设置有在阀板25中设置的、未示出的开关阀的电气操控部，借助于其可进行在端口板20处的工作端口4与在阀板25处的工作端口4之间的流体联通的连接的释放或闭锁。由此可设置成，使得在控制端口27处提供的控制信号由未示出的、安全定向的控制部提供。

备选于此，在图4中示出的阀板45中，根据图7的图示，设置有示例性地构造成3/3通阀的开关阀46，其流体地放入到构造在阀板45的相对而置的表面47,48处的流体端口、尤其工作端口4、供给端口21和废气端口之间成回路。开关阀46设计用于大的流体体积流并且可借助于控制单元1来操控。示例性地设置成，开关阀46的第一端口49与在工作端口4之间伸延的流体管路50流体地相连接。开关阀46的第二端口51与在废气端口22之间伸延的流体管路52相连接。开关阀46的第三端口53经由流体管路54与工作端口4流体连接。优选地构造成可调整的节流器56接入到流体通道54的部分分支55中，其中，部分分支55被引导到可流体操控的开关阀46的控制端口57处。相应地，不仅可通过控制单元1的经由工作端口4的流体流而且通过供给端口21的经由开关阀46和部分分支55的流体流来实现开关阀46的操控。由此在供给联接在工作端口4处的未示出的流体消耗器的情况中尤其确保用于开关阀46的自保持的开关位置。在第三开关位置中锁闭所有端口49,51,53，从而经由开关阀46的流体流是不可行的。示例性地，流体管路54关联有压力传感器58，其经由未详细示出的电气端口器件59与在图6中示出的处理装置67相连接，在其中处理压力传感器58的压力信号。备选地，在未示出的变型方案中可设置成，使得压力传感器直接安装在处理装置上并且经由同样未详细示出的传感器管路与流体管路流体联通地相连接。