专利名称：带有“与”功能的阀的制作方法
带有"与"功能的阀
本发明涉及一种带有"与"功能(UND-Funktion)的阀，在该阀中， 相对于阀壳体可动的阀部件(Ventilglied)控制在两个入口与出口之间 的流体连接，其中，其操作位置(Schaltstellung)如此地依赖于处在该两 个入口处的流体压力的压力差(Druckdifferenz)，即，在相等的入口压 力下，至少一个入口与该出口相连接，且其中，所述阀部件可占据两 个彼此对置的端部位置(Endstelhmgen)，在这些端部位置中阀部件分別 地将与所述排出口相连接的固定在壳体上的(gehaeusefest)两个第一通 道中的一个开启并同时截断另一第一通道。
装备有此类特征的阀由产品目录"Der Pneumatic-Katalog 97/98" (气动-目录97/98)"，版本97/98,第33版,Festo AG & Co"页面11.5/10-2 中可知。该阀具有一个出口和两个入口 ，其中，当两个/、 口同时^皮供 给(versorgen)以流体压力时，在出口处则总存在有压力。在相等的入 口压力下，操作位置是中性的(indifferent)且出口与仅一个或者同时与 两个入口相连接。如果在入口侧存在有压力差，始终是该较低的压力
到达出口。
从该同一产品目录中，自页面11.5/10-1可得知"或，，阀，其同样 具有两个入口和一个出口。此处，始终是两个入口压力中的较大的一 个到达该出口处。被供应以较小的压力的入口一皮截断。
文件DE22 51 963 A乂^开了一种带有一个入口和两个出口的逻辑 阀。此处，通过持久地开启的入口而流入的压力介质交替地由两个出 口导出，其中，该交替总是发生在入口压力降低到零或减少了预定的 值时。
在与安全相关的流体线路(fluidischen Schalt皿gen)中可能存在如
5下需求，即，始终同时地由两个压力源来供给一负载，且当这些压力 中的一个低于某个阈值时(例如因为在输入管路中出现了泄漏)，出于 安全原因而截断该供给。于是，存在如下的对流体线路的需求，即， 在入口侧出现一定的压力差时，其与上述已知的"与"阀所不同地使负 载完全地与压力供给分离。
因此，本发明的目的在于，提供措施，以便在入口侧过大的压力 差的情形下使出口完全地与流体供给分离。
在具有先前所述特征的阀中由此来实现该目的，即，存在各与两 个入口中的一个相连接的两个第二通道，其各为在阀部件的操纵方向 上相对于阀壳体可运动的两个通道部件中的 一个的组成部分，通道部
件净皮加载器件彼此独立地以可屈服的方式(in nachgiebiger Weise)利用
加载力而如此地偏压到基本位置中，即，使得阀部件可在达到其端部
位置前视操纵方向而定地支撑在一个或另一个通道部件处并由此封
闭其第二通道，以使得相关联的(zugeordnete)入口与该出口分离，其
中，通过加载力的大小来限定入口侧的压力差的限值(Grenzwert)，在
超出该限值的情形下，阀部件可将被其所加载和封闭的通道部件往回
压(zurueckgedraengten),以便运动到端部位置中的 一个中并由此4吏两 个入口均与出口分离。
当在两个入口处存在有相等的入口压力时，根据本发明的阀允许 压力介质通过到出口。如果入口侧的压力差超过通过加载器件所限定 的限值，出口将与两个入口分离。这由此而发生，即，阀部件一方面 截断与一个入口相关if关的固定在壳体上的第一通道且另 一方面同时 地将可运动的通道部件中的一个处的与另一个进入口相关联的第二
分离，从而，出口继续自另一入口而被供给以较高的入口压力。
该阀可例如被用作安全阀，其中，其满足逻辑功能(Logikfimktion)且在出口处仅在如下时候输出信号，即，在入口侧未超过某个压力差 时。该阀同样可例如被^吏用以用于控制接在两个入口上游的两个控制 阀的同步性。当两个控制阀在预定的公差范围内产生一样高的压力信 号时，出口信号才被产生。
本发明有利的改进方案出自从属权利要求。
适宜的是，为两个第一通道各关联有固定在壳体上的第一阀座， 其分别地与布置在阀部件处的第一密封面相对而置。在两个端部位置 中，相应的一个第一通道通过如下方式而被截断，即，与其相面对的 第一密封面贴靠在它的阀座处。另一个第一通道在此是开启的，然而 其中，仍然无流体流过，因为设置在相关联的通道部件处的第二通道 同时^皮截断。
优选地，在阀部件的彼此隔开的两个封闭盘处各成对地布置有一 个第一密封面和一个第二密封面。
通道尤其如此地布置，即，分别地， 一个固定在壳体上的第一通
道和一个布置在通道部件处的第二通道以流体方式串联连接(in Reihe geschaltet)。
通道部件的基本位置适宜地分别地通过布置在阀壳体处的止挡 面来限定(相关联的通道部件被加载器件按压到止挡面处)。
适宜地，阀部件在才喿纵方向上在轴向上位于两个通道部件之间， 即，适宜地在轴向地相对置的侧面上^t该两个通道部件从侧翼包围 (flankiererO。
在形成与其相关联的第二通道的情形下，通道部件适宜地构造成 环形的。它们可按照活塞的形式可移动地支承在闽壳体中。适宜的是， 它们相对于阀部件同轴地布置。
每个通道部件适宜地携带有密封件，通过密封件，通道部件在确 保其可移动性的同时处在与阀壳体的持久的密封接触中。为了避免动 态密封，备选地同样可设置有在通道部件处和在壳体处分別地静态地 被安装的膜作为密封元件。
7加载器件适宜地分别地为压力弹簧装置，尤其是机械形式的。但 是，同样可考虑气体弹簧，尤其是空气弹簧。
下面参照附图对本发明作进一步说明。附图在轴向剖面中显示了 装备有"与"功能的在不同操作位置中的阀的 一种优选实施形式，其中，
图1显示了在两个入口同时与出口相连接的操作位置中的阀， 图2显示了在如下操作位置中的阀，在该操作位置中，在入口侧 存在有尚位于限值之下的压力差且因此出口与引导较高的压力的入 口相连接而与引导较低的压力的入口分离，并且
图3显示了如下操作位置，在该操作位置中，由于超过限值的入
口侧压力差，岡部件被转移到它的两个可能的端部位置中的一个中且 由此出口与两个入口均分离。
总体上以参考标号1所标明的阀构造成滑阀(Schieberventil)且具 有滑块状的、稍带长形的(laenglich)阀部件2，其被布置在阀壳体3的 内部中且可在该处在其纵轴线5的方向上实施由双向箭头所表示的线 性的转换运动4。
在阀壳体3的内部中构造有稍带长形的凹部6,其纵轴线7与阀 部件2的该(5)—致。阀部件2净皮容纳在凹部6中。
凹部6包括正中截^殳(mittleren Abschnitt)8，通往可乂人外被4妄近的 出口 A的阀壳体3的出口通道12通入到该正中截段8中。凹部6的 横截面较大的中间截IS:(zwischenabschnitt)13a，13b各在轴向上在两侧 上联结到正中截段8处，其中，正中截段8和每个中间截段13a,13b 之间的过渡部由轴向地耳又向的第一通道14a，14b来限定。这两个第一 通道14a,14b中每个都由在轴向上指向所联结的中间截段13a,13b的、 构造在阀壳体3处的第一阀座15a,15b所围绕。两个第一阀座15a,15b 在纵轴线7的轴线方向上沿相反的方向而指向。
凹部6的端部截萃殳16a,16b在纵轴线7的方向上在与正中截l史8
8对置的一侧上联结到每个中间截段13a,13b处。端部截4殳16a,16b至少 在直接联结到中间截段13a,13b处的区域中具有比所联结的中间截段 13a，13b更大的横截面，从而形成环形台阶，其限定了指向相应的端部 截段16a，16b的环形的止挡面17a,17b。
一个端部截段，即第一端部截段16a通过第一入口通道18a持久 地与构造在阀壳体3处的第一入口 El相连接。以类似的方式，相对 置的第二端部截段16b通过第二入口通道18b与阀壳体3处的独立于 第一入口 El的第二入口 E2连通。
在两个端部截段16a,16b中的每个中布置有在轴向上被第二通道 22a,22b所穿过的，相对于阀壳体3和阀部件2而言单独地且独立地构 造成的通道部件23a,23b。每个通道部件23a,23b可沿转换运动4的方 向相对于阀壳体3而运动。示范性地，其在相关耳关的端部截段16a,16b 的内周面24处轴向地可移动地被引导(类似于活塞元件)。通过布置在 其外周的区域中的环形密封件25,每个通道部件23a,23b不依赖于当 前所占据轴向位置地相对于阀壳体3而密封。
通道部件23a，23b如此地布置在端部截段16a,16b中，即，其始终 位于邻近的中间截段13a,13b和通入到相关联的端部截段16a,16b的入 口通道18a,18b的通入区域之间。由此，每个入口 E1,E2不依赖于相 关联的通道部件23a，23b的当前移动位置而与在轴向上穿过通道部件 23a,23b的第二通道22a,22b相连接。
第二通道22a,22b尤其居中地穿过通道部件23a，23b，从而，后者 构造成环形的。其同轴于阀部件2地布置，其中，阀部件2在轴向上 被放置在两个通道部件23a,23b之间。
每个第二通道22a,22b在面对中间截^: 13a,13b的端侧面 (Stirnseite)处被构造在通道部件23a,23b处的第二阀座26a，26b所围绕。 即，后者可与相关联的通道部件23a,23b —起沿转换运动4的方向相 对于阀壳体3而转移。
阀部件2在位于中间截^: 13a,13b内的区域中各设有封闭盘27a,27b。封闭盘27a,27b例如为由密封材料、尤其由橡胶弹性材料制 成的环形元件，其径向地凸出地固定在例如由金属或硬的塑料材料制 成的稍带长形的、阀部件2的基体28处。每个封闭盘27a,27b在其彼 此对置的端面(Stirnflaeche)处携带有两个在轴向上彼此背向的密封 面，且更确切地说， 一方面是面对第一阀座15a,15b的第一密封面 32a,32b且另一方面是面对第二阀座26a,26b的第二密封面33a,33b。 两个第一密封面32a,32b彼此面对，两个第二密封面33a,33b在转换运 动4的方向上;f皮此背向。
在凹部6的每个端部截段16a,16b中安置有加载器件34a,34b，其 分別地在阀壳体3和相关^:的通道部件23a，23b之间起作用，且将后 者偏压到例如由图1可见的基本位置中，在基本位置中，通道部件 23a,23b贴靠在与其相关联的止挡面17a,17b处。即，加载器件34a,34b 分别地在朝阀部件2的方向上对着相关联的固定在壳体上的止挡面 17a,17b而压4姿通道部件23a,23b。
两侧的加载器件34a，34b彼此独立地构造而成。它们各利用加载 力FB以可屈服的方式对相关联的通道部件23a,23b进行加载。优选地， 加载器件34a,34b各由机械压力弹簧装置形成，例如由螺旋压力弹簧 形成，其轴向上在相关联的通道部件23a,23b与阀壳体3的在轴向上 与该通道部件23a，23b相对而置的、在外侧密封地封闭端部截段 16a, 16b的隔墙3 5a,3 5b之间延伸。
加载力FB的大小依赖于压力弹簧装置的设计。在需要时，可存在
有调节器件，利用它，加载器件34a,34b的预载可被改变，从而按照 期望来预定加载力FB。
由加载器件34a,34b施加到两个通道部件23a,23b上的加载力FB, 适宜地为一才羊大的。
作为机械压力弹簧装置的替代，同样可例如使用尤其基于所含空 气体积的空气弹簧装置。
阀部件2穿过正中截段8并突入到所联结的中间截段13a, 13b中，并且，在相应的操作位置下，同样还突入到所联结的端部截段
16a,16b中一定距离。
通过两个入口 E1,E2分别地可供入流体压力介质，其中，阀l适 宜地利用压缩空气来运行。但是，其它介质同样是可行的。
通过相应的入口通道18a，18b、耳关结在其处的端部截l更16a,16b以 及联结在其处的第二通道22a,22b，阀部件2自相对置的侧面而来地分 別地由通过两个入口 E1，E2而^皮供入的压力介质所加载。在此有关的 阀部件2的端侧的加载面一样大，且以36a，36b来识别。在入口 El处 被供入的压力介质以第一入口压力PE1沿一个操纵方向作用到阀部件 2上，而通过第二入口 E2而被供入的压力介质以第二入口压力Pm沿 相反的方向作用到阀部件2上。
处在出口 A处的出口压力？A在两个操纵方向上作用到阀部件2 上，其中，由其所加载的面同样地一样大，以使得就此而言呈现有压
力平衡。
结果，阀部件2的、且由此阀1的相应的操作位置通过第一和第 二入口压力Pm,PE2之间的入口侧的压力差来设定。阀部件在朝较低入
第一和第二阀座15a,15b,26a,26b以及第一密封面32a，32b和第二 密封面33a,33b在其设计和布置方面如此来彼此协调，即使得，当其 中一个第二密封面33a或33b贴靠在位于基本位置中的通道部件 23a,23b的第二阀座26a，26b处时，所有其它密封面从与其相关联的阀 座净皮提起。阀部件2的这两个可能的中间位置(Zwischenstell皿gen)中 的一个由图2可见。
如果足够高的操纵力作用到阀部件2上，则其可超过该所谓的中 间位置(图2)而更进一步地转移直至到端部位置中。该端部位置如此地 限定，即，阀部件2利用沿转换方向指向的第一密封面32a或32b而 支靠在与其相对而置的第一阅座15a,15b处，由此，相关联的第一通 道14a或14b被截断。此外，这些端部位置由此而突出，即，阀部件
ii2使在操纵方向上位于其之前的通道部件23a或23b自基本位置出发
逆着作用到其上的加载力FB移位一定距离。该移位由此时在操纵方向
上取向的第二密封面33a或33b所引起，其将相应的推力37施加到相 对而置的第二阀座26a或26b上且由此施加到相关联的通道部件 23a，23b上。由此而被往回压的通道部件23a或23b的第二通道22a 或22b在此被封闭。共同对密封效果负责的反力由作用到通道部件 23a,23b上的加载力Fb提供。
阀部件2的两个可能的端部位置中的一个在图3中作图解说明。
在一种优选的应用中，该阀作为安全阀或者作为逻辑阀而被使 用，仅当在该两个入口 E1,E2处同时存在的入口压力Pm,PE2之间的压 力差未超过预确定的限值时，该阀在出口 A处将在入口侧被供入的压 力介质输出。在超过压力差限值的情形下，该阔将出口 A与第一入口 El和第二入口 E2隔离。
对阀的转换特性负责的入口侧压力差的限值通过加载器件 34a,34b的加载力Fu来确定。当基于入口侧的压力差作用到阀部件2 上的合成的操纵力大于在相反方向上起作用的 一个或另 一个加载器 件34a,34b的加载力FB时，阀部件2转换到使两个入口 E1，E2均与出 口 A隔离的端部位置中。
图1显示了带有相同的入口压力Pm,PE2的运行状态。此处，阀部 件2占据了中性的操作位置，该操作位置可变化，其中，或者一一如 基于所绘出的流箭头显而易见的那样——压力介质同时地从两个入 口 E1,E2流动到出口 A，或者从该两个入口中的仅相应的一个El或 E2流动到出口 A。
同样还由两个入口压力P化PE2中的较高的那个所供给。图2显示了一 个这种中间位置。由于此处相对于第二入口压力Pe2而言稍高的第一
入口压力PE1 ，阀部件2将与第二入口 E2相关联的通道部件23b的第 二通道22b截断，其中，同时地，与第一入口E1相关联的、以流体方式串联连接的第一和第二通道14a,22a是开启的，以便允许该较高 的第一入口压力Pm通过到达出口 A。
在该中间位置中，阀部件2支撑在与第二入口 E2相关联的通道 部件23b处，其通过相关联的加载器件34b而在其基本位置中被固定。
如果入口侧的压力差超过预设定的卩艮值，阀部件2可(根据图3) 在克服对通道部件23b进行加载的加载力FB的情形下将与该较小的入 口压力PE2相关联的通道部件23b往回压。当阀部件2贴靠在第一阀 座15a处时，该压才齐运动结束。由此，既截断了固定在壳体上的第一 通道14a，又截断了构造在一皮压挤的通道部件23b处的第二通道22b。 因此，在出口 A和两个入口 El,E2中的每一个之间的连接被中断。
所描绘的运4亍方式在阀部件2的两个运动方向上都可行且4义依赖 于如下这点，即，两个入口压力E1,E2中的哪一个比另一个更大。
通过阀l确保了，在达到预定高度的入口侧压力差的情形下出口 A完全地与入口 E1,E2隔离，但是，出口 A在任何情况下都利用两个 当前存在的入口压力中的较高的那个而被供给，直至到达该限值。
权利要求
1.一种带有“与”功能的阀，在该阀中，相对于阀壳体(3)可动的阀部件(2)控制在两个入口(E1，E2)和出口(A)之间的流体连接，其中，所述阀部件的操作位置如此地依赖于处在所述两个入口(E1，E2)处的流体压力的压力差，即，在相等的入口压力下至少一个入口(E1，E2)与所述出口(A)相连接，且其中，所述阀部件(2)可占据两个彼此对置的端部位置，在所述端部位置中，所述阀部件(2)分别地将与所述出口(A)相连接的固定在壳体上的两个第一通道(14a，14b)中的一个开启且同时将另一个第一通道(14b，14a)截断，其特征在于，存在分别地与所述两个入口(E1，E2)中的一个相连接的两个第二通道(22a，22b)，其分别地为在所述阀部件(2)的操纵方向上相对于所述阀壳体(3)可运动的两个通道部件(23a，23b)中的一个的组成部分，所述通道部件被加载器件(34a，34b)彼此独立地以可屈服的方式利用加载力而如此地偏压到基本位置中，即，使得所述阀部件(2)可在到达其端部位置之前视操纵方向而定地支撑在一个或另一个通道部件(23a，23b)处并从而封闭其第二通道(22a，22b)，以使得相关联的入口(E1或E2)与所述出口(A)分离，其中，通过所述加载力的大小来限定入口侧的压力差的限值，在超出所述限值的情形下，所述阀部件(2)可将被其所加载和封闭的通道部件(23a，23b)往回压，以便运动到所述端部位置中的一个中并由此使两个入口(E1，E2)均与所述出口(A)分离。
2. 根据权利要求l所述的阀，其特征在于，所述阀部件(2)具有两 个彼此面对的第一密封面(32a,32b),限定了所述第一通道(14a,14b)中 的一个的、固定在壳体上的第一阀座(15a,15b)各与所述第一密封面相 对而置，其中，在所述阀部件(2)的两个端部位置中，分别地，所述第 一密封面(32a,32b)中的一个贴靠在相对而置的第一阀座(15a,15b)处且 另 一第 一密封面(32b，32a)在与其相对而置的第 一阀座(l5b， 15a)处被提 起。
3. 才艮据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述阀部件(2)具有两个彼此背对的第二密封面(33a,33b)，在所述通道部件(23a，23b)中的一 个处限定了所述第二通道(22a,22b)中的 一个的第二阀座(26a，26b)各如 此地与所述第二密封面相对而置，即，在所述第二密封面(33a,33b)中 的 一个贴靠在与其相关联的第二阀座(26a，26b)处的情形下相应的另一 第二密封面(3 3b,3 3 a)从与其相关联的第二阀座(26b,26a)被提起。
4. 根据权利要求3所述的阀，其特征在于，所述阀部件(2)的在所 述操纵方向上彼此隔开的两个封闭盘(27a，27b)的彼此对置的端面处各 布置有第一密封面(32a,32b)和第二密封面(33a,33b)。
5. 才艮据权利要求1至4中任一项所述的阀，其特征在于，各一第 一通道(14a,14b)和一第二通道(22a，22b)以流体方式串联连接，其中， 所述阀部件(2)可分別地将所述第一通道(14a，14b)或所述第二通道 (22a,22b)截断。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的阀，其特征在于，所述通 道部件(23a,23b)的基本位置如此地限定，即，使得所述阀部件(2)在该 处的第二通道(22a,22b)被截断的情形下可贴靠在位于基本位置中的通 道部件(23a,23b)处，而不会同时将另 一第二通道(22b,22a)和所述两个 第一通道(14a，14b)截断。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的阀，其特征在于，每个通 道部件(23a,23b)的基本位置由固定在壳体上的止挡面(17a,17b)来限定, 所述通道部件(23a，23b)被所述加载器件(34a，34b)按压到所述止挡面 处。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀 部件(2)在轴向上布置在所述两个通道部件(23a，23b)之间。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的阀，其特征在于，所述通 道部件(23a,23b)环形地被构造以用于其第二通道(22a，22b)的形成。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的阀，其特征在于，所述 通道部件(23a，23b)相对于所述阀部件(2)同轴地布置。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的阔，其特征在于，每个通道部件(23a,23b)可移动地支承在所述阀壳体(3)中。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的阀，其特征在于，每个 通道部件(23a,23b)携带有密封件(25),通过所述密封件(25)，所述通道 部件(23a，23b)与所述阀壳体(3)处在持久的密封接触中。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的阔，其特征在于，所述 加载器件(34a，34b)各由压力弹簧装置形成。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的阔，其特征在于，所述 阀壳体(3)具有稍带长形的凹部(6),在其中，所述阀部件(2)在轴向上 布置在所述两个通道部件(23a，23b)之间，其中，位于所述通道部件 (23a，23b)的在轴向上与所述阀部件(2)相对置的 一侧上的所述凹部(6) 的外端部截段(16a,16b)分别地与所述两个入口(El,E2)中的一个连通 且同时容纳所述加载器件(34a,34b)。
全文摘要
建议了一种带有“与”功能的阀(1)，在其中，阀部件(2)与可在阀壳体(3)中运动的通道部件(23a，23b)共同作用，以便控制在出口(A)和两个入口(E1，E2)之间的连接。如果处在入口侧的压力差超过限值，则阀部件(2)可对着加载器件(34a，34b)的加载力将通道部件(23a，23b)中的一个往回压，从而使出口(A)同时与两个入口(E1，E2)分离。以这种方式，可实现安全功能和/或逻辑功能。
文档编号F16K11/048GK101688616SQ200780053629
公开日2010年3月31日 申请日期2007年6月30日 优先权日2007年6月30日
发明者T·丹纳, V·奎恩特 申请人:费斯托股份有限两合公司