用于控制任意类型介质流的阀装置的制作方法

本发明涉及一种用于借助至少一个阀控制活塞控制任意类型介质流的阀装置，该阀控制活塞可纵向移动地在阀壳体中被引导并且控制在阀壳体中的至少两个介质接口部位之间的介质连接，所述介质接口部位中的至少一个介质接口部位是压力供应输入端并且至少另一个介质接口部位是消耗器输出端。

背景技术：

通过DE 199 01 253 B4公开了一种以同轴阀型式的阀装置，该阀装置具有壳体本体，该壳体本体设置在以入口接管和排出接管的形式的两个介质接口部位之间，其中，壳体本体是挤出成型件，并且在入口接管和挤出成型件之间以及在排出接管和挤出成型件之间分别设置一个密封件。在该解决方案的进一步构成中，通过DE 103 49 057 B4已知一种用于这样的同轴阀的控制管，其具有设置在控制管上的阀闭合体，其中，该控制管自身具有管状区段，在其第一侧上设有阀闭合体。由于在该已知的解决方案中作为其中一个控制管介质接口部位的且背离阀闭合体的进入开口的横截面小于位于进入开口与阀闭合体之间的区域的横截面，在该情况下将节流板粘贴到控制管中以减小进入开口的横截面，因此该已知的阀装置在其运行中不出现不希望的流动噪声。尽管有在阀装置的运行中噪声降低的优点，但尤其是关于功能安全性方面还存在需要无障碍和无干扰运行的期望。利用该已知解决方案也不能容易地实现在建立和重新断开各接口位置间的引导介质的连接之间的非常快的转换过程，其原因在于通过粘贴到控制管中的节流板而引起的横截面减小。

技术实现要素：

基于这个现有技术，因此本发明的任务在于提供一种相对于此改进的阀装置，该阀装置在运行中功能可靠，并且利用该阀装置也借助阀控制活塞实现在时间上快速相继的转换过程。所述任务是通过在其整体上具有权利要求1的特征的一种阀装置实现的。本发明的有利的实施形式由从属权利要求2至10得出。

根据权利要求1的特征部分设置，在按照本发明的阀装置中，其阀控制活塞借助至少一个补偿装置至少相对于在相应压力供应输入端上存在的介质压力压力补偿地在阀壳体中被引导。

按照本发明的解决方案尤其具有如下优点，在压力供应输入端上相应存在的流体压力不能将偏转力施加到阀控制活塞上，以致阀控制活塞尤其被不希望地从阀座上抬起或被不允许的高压安放到阀座上，这可能会损害该区域中的密封。因此，与现有技术的类似的阀相比，仅必须使用较小的力将阀控制活塞保持在阀座上或从阀座上抬起阀控制活塞，以致用于控制阀控制活塞配设的操纵装置可以具有较小的尺寸。通过使阀控制活塞按照本发明在每个其移动位置中压力补偿地在阀壳体中被引导，对于建立接口部位之间的引导介质或引导流体的连接以及也再次彼此断开接口部位之间的引导介质或引导流体的连接实现非常快的转换过程。压力补偿的移动方式也允许提高功能安全性，因为在阀控制活塞移动时在任何情况下保证无障碍和无干扰的运行。此外，按照本发明的阀装置在制造中是低成本的。

特别有利的是，该补偿装置具有第一密封构件，该第一密封构件以与该补偿装置的另一第二密封构件相同的直径在阀控制活塞的介质控制侧上密封该阀控制活塞，所述第二密封构件在阀控制活塞的操纵侧上作用在该阀控制活塞上。通过相应的密封构件不仅实现阀控制活塞尤其在其关闭位置中的安全密封，而且至少通过一个密封构件也保证对阀控制活塞在移动到阀控制活塞的其中一个打开位置中时的安全纵向引导。

有利地，阀控制活塞在其关闭位置中看至少在两个密封构件之间具有恒定的外直径。这样的阀控制活塞可尤其简单地制造，因为其轮廓在周侧上不必设有额外的凸肩或斜面。此外，以这种方式确保不存在不希望的用于沿阀控制活塞的轴向或沿其径向的流体压力的作用面。由于阀控制活塞在介质接口位置的区域中恒定延伸的外直径，在阀控制活塞的打开位置中相应作用在其上的压力流体或压力介质可以相同形状地且不施力地围绕其外周面导引。因此，这种不施力的运行在现有技术中无对应情况。为了控制优选气动工作的操纵装置可以使用商业通用的先导阀，也例如使用符合化学工业测量与控制技术标准委员会的标准(NAMUR)的先导阀。

特别有利的是，阀控制活塞设计为空心活塞，空心活塞的空腔同轴地通到消耗器输出端中。进一步优选地，空心活塞朝其操纵侧的方向设有至少一个优选构造为缓冲孔的穿通部位，所述穿通部位将空心活塞的空腔永久引导介质地与阀壳体的补偿腔连接，阀控制活塞可缩回地在阀壳体中被引导到该补偿腔中。因为所述空心活塞的空腔在内周侧同样地构造为圆柱形，所以相应在介质接口部位之间引导的流体均匀地作用在空心活塞上并且在阀控制活塞运动过程中支持希望的压力补偿的运行。通过相应缓冲孔实现阀装置的液压关闭缓冲，使得在阀装置运行过程中可靠地防止液压压力冲击。

此外，压力卸载装置可以设置在补偿腔和阀的周围环境之间的阀壳体中。通过这样的以补偿管路形式的压力卸载装置，可能的泄露量也能够从阀壳体中被导出。

该阀壳体优选以子弹壳或所谓的弹药筒的结构方式构造且能够以再次可脱开的方式装入阀体中，并且在装入位置中阀壳体的介质接口部位和阀体的介质接口部位引导流体地互相连接。在该结构方式中实施的阀特别容易更换并因此可灵活使用。此外，阀装置的组件以及阀装置本身在干扰或维修情况下能够快速地更换为新部件或新的阀装置。

此外，在阀控制活塞上可设置与磁场传感器配合作用的环形磁体。以这种方式形成终端开关。利用该终端开关能够在计算单元或类似物中评估用于控制过程的阀控制活塞的相应位置。

附图说明

以下借助在附图中示出的实施例进一步阐释本发明。在按原理而不是按比例的视图中：

图1和图2示出按照本发明的阀装置从下侧看的透视斜视图和俯视图；

图3示出按照图1所示的阀装置的侧视图；

图4示出穿过该阀装置的沿图3的线A-A的横截面；以及

图5示出穿过该阀装置的沿图4的线B-B的横截面。

具体实施方式

在图1至图5中示出按照本发明的用于控制任意类型介质流的阀装置1。阀装置1以子弹壳或弹药筒的结构方式构造且具有尤其是多件式构成的阀壳体3，该阀壳体可利用三个例如以螺栓形式的固定构件7固定在阀体5上。阀壳体3具有一个轴向的介质接口部位9和作为共同的径向介质接口部位11的两个相对于轴向的介质接口部位横向延伸的径向孔。在本发明的范围中，每个介质接口部位9或11可以是压力供应输入端P，相应另一个介质接口部位11或9则是消耗器输出端A。在示出的情况中，接口部位11是压力供应输入端P，并且接口部位9对应于消耗器接口A。在阀壳体3在阀体5中的嵌入位置中，阀壳体3的介质接口部位9、11与阀体5的对应设置的介质接口部位15或13引导流体地连接。

在阀壳体3上侧向地设置呈长方体结构形状的、以所谓的NAMUR型二位五通阀的形式的先导阀17。此外设有尤其是以螺栓形式的另外的固定构件19，以使阀壳体3的不同部件21、23、25、27、29和31相互连接。这样，阀壳体3具有阀壳体下部21、保持件23、控制腔壳体25、中间部件27、阀壳体上部29以及盖部件31。用于至少部分地将阀壳体3的所述部件21至31彼此连接的另外的固定构件19以及用于将阀壳体3固定在阀体5中的第一固定构件7彼此错开地交替设置在一条圆弧上，如尤其是按照图2的俯视图可见的那样。此外，另外的固定构件19和第一固定构件7的区别在于它们的长度和它们的直径，以使这些固定构件在它们被固定时不会混淆。

如图4和图5进一步示出，设有阀控制活塞33，该阀控制活塞可纵向移动地在阀壳体3的各部件中被引导并且控制在阀壳体3中的两个介质接口部位9、11之间的介质连接，所述介质接口部位中的其中一个介质接口部位在该情况下如已示出的那样确定为压力供应输入端P且另一个介质接口部位确定为消耗器输出端A。

按照本发明，阀控制活塞33借助至少一个整体标记为35的补偿装置至少相对于在相应压力供应输入端P上存在的介质压力在每个移动位置中压力补偿地在阀壳体3中被引导。在此，该补偿装置35尤其具有第一密封构件37，该第一密封构件以相同的直径D在阀控制活塞的介质控制侧39上对阀控制活塞33进行密封，并且该补偿装置35具有另一第二密封构件41，该第二密封构件在阀控制活塞33的操纵侧43上作用在该阀控制活塞上。在这里，阀控制活塞33在其外周具有相同的直径D，该直径至少在其在图4和图5中示出的关闭位置中在两个密封构件37、41之间延伸可预定的轴向长度，优选向上观察延伸超过密封构件。

该第一密封构件37是在消耗器输出端A的区域中设置的环形软质密封件，阀控制活塞33在处于其关闭位置的情况下在端侧贴靠到该软质密封件上。该软质密封件37由横截面呈L形的保持环45保持，该保持环又通过在阀壳体3中的保险环47被固定在其安装位置中。软质密封件37通过保持环45和保险环47的固定能够实现：软质密封件37在需要时、尤其是在磨损的情况下尤其能够快速更换成新的密封件。软质密封件37在其外周侧上附加地通过O形环密封件51密封，该密封件被容纳在阀壳体3的槽53中。另一密封构件41同样以O形环的形式实施，该O形环在其后向操纵侧43上完全包围阀控制活塞33并且设置在横截面构造为杯形的控制腔壳体25的空隙部55中，该控制腔壳体通过横截面为另一L形的保持件23作为阀壳体3的部件在阀壳体中被保持在其位置中。

保持件23具有另一第三环形密封元件57，该第三密封元件设置在保持件23的内周槽59中。这样的保持件23同样以密封元件57支承阀控制活塞33并且作为补偿装置的另一个部件在移动运行中不施力地保持该阀控制活塞。因此，阀控制活塞33在其如图4和图5示出的关闭位置中在两个密封构件37、41之间以及在具有超过密封构件41可预定的超出量的后向区域中具有恒定的外直径D。以这种方式，阀控制活塞33相对于侧向的介质接口11在任何情况下被压力补偿，使得在运行中在接口9、11之间产生的且将轴向和/或径向力施加到阀控制活塞33上的压力差无法调节阀控制活塞的位置地作用在阀控制活塞上。这样，对于阀活塞33在每个其可能的移动位置中实现无阻碍且力补偿的运行。

阀控制活塞33在其后向控制侧或操纵侧43上可借助优选通过先导阀17气动运行的操纵装置61控制。为此，阀控制活塞33在其这种操纵侧43上具有一件式与其连接的阀杆63，在该阀杆的自由端65上固定操纵活塞67。该操纵活塞67在阀壳体上部29的空腔69中轴向可移动地被容纳在其内侧上。以这种方式，在操纵活塞67的轴向对置的各侧71、73上构造两个在运行中具有不同压力水平的压力室75或77，操纵活塞67和因此阀控制活塞33通过所述压力室也可以气动地沿两个轴向方向AR移动。

此外，蓄能器79以压力弹簧的形式设置，该压力弹簧伸到该操纵活塞67的在其上侧的空隙部81中并且沿一个方向加载该操纵活塞，以致操纵活塞67被压到阀杆63上而抵靠该阀杆的凸肩。蓄能器79在所示实施例中支承在盖部件31上并且在那里通过嵌接到另一自由弹簧端部中的突出部83被引导。阀控制活塞33在其正常位置中借助蓄能器79的弹簧力保持在关闭位置中，在所述正常位置中不需要气动的操纵力通过先导阀17作用到阀控制活塞上。正常位置在专业术语中也称为“常闭的”。但原则上也可在按照本发明的阀的解决方案的未示出的实施例中使蓄能器79作用到该操纵活塞67的对置侧上。在这种情况中，阀装置1作为正常位置则处于其未示出的弹簧加载的打开位置并且先导阀17则必须借助操纵装置61气动地进行相应的关闭进程。

阀杆63穿过在操纵活塞67中的空隙部85并且通过在阀壳体上部29中设置的向内突出的突出部87附加地被引导。操纵活塞67又通过周向密封件89对阀壳体上部29沿其两个相反的移动方向AR进行密封，并且操纵活塞67在其中间具有环状的突出部91用于在端侧固定这种周向密封件89。

在阀壳体上部29中的两个所述的压力室75、77通过压力接口部位93、95引导介质地连接到先导阀17上，所述压力接口部位通到阀壳体上部29的外侧97(图3)上。在阀壳体上部29的外侧97上设有用于优选以二位五通阀形式的NAMUR型先导阀的标准接口位图99。该布置结构这样选择，使得NAMUR型阀17也能够旋转180°地固定在阀壳体上部29上，这尤其简单地允许在需要时逆转阀装置1的操纵方向，只要蓄能器79处于其未进一步示出的、但已描述的第二可能的安装位置即可。

阀控制活塞33总体上设计为空心活塞，该空心活塞的空腔101同轴地通到消耗器输出端A中。在阀控制活塞33的自由端103上，阀控制活塞33的背离空腔侧107的壁105具有横截面为三角形的密封边109，该密封边在阀控制活塞33的外直径D不变的情况下在该区域中扩大该阀控制活塞的内径，因此阀控制活塞33在其关闭位置25中在其自由端上线形地贴靠在软质密封件37上。因此在与阀控制活塞33的外直径D对应的外周线上进行密封。

空腔33朝其操纵侧43的方向设有至少两个构造为缓冲孔的穿通部位111(图5)作为补偿装置35的组成部分。这些缓冲孔111设置在阀控制活塞33的底部113中，该底部形成空心活塞33和阀杆63之间的一件式过渡部。以这种方式，空心活塞33的空腔101永久引导介质地与阀壳体3的补偿腔115连接，阀控制活塞33可缩回地在阀壳体3中从其关闭位置出发向其打开位置被引导到该补偿腔中。在此，穿通部位111出于对阀控制活塞33的运动进行缓冲的目的而关于在轴向介质接口位置9上存在的流体压力沿关闭阀的方向引起缓慢的压力补偿。贯通孔111可以根据阀装置1的构造具有不同的直径，其中所选择的直径越小，对底部113上的介质流的节流越强。尤其是由此能够实现用于阀装置1的液压关闭缓冲。

此外，在阀壳体3中设有至少一个穿过该阀壳体的压力卸载管路或泄漏管路117。相应的管路117穿过阀壳体下部21和中间部件27并且邻接阀控制活塞33的在两个对置的O形环密封件119之间的阀杆63，所述O形环密封件设置在阀壳体上部29以及控制腔壳体25的可配置的空隙部121中。O形环密封件119通过中间部件27在其各自的空隙部121中保持就位，并且在阀运行中可能的、没有被密封件接收的泄漏通过管路117从阀壳体3中流出。

按照本发明的阀装置1具有如下优点，在阀控制活塞33的每个移动位置中在压力供应输入端P上或在使用接口或消耗器接口A上的流体压力变化不会将有效的横向力施加到阀控制活塞33上，否则该横向力会导致该阀控制活塞被不希望地从阀座37上抬起或在关闭过程中以过高的闭合力安放到阀座上。因此，为了将阀控制活塞33保持在阀座37上或为了将阀控制活塞从阀控制座37上抬起，与在类似的现有技术的阀中的力相比仅必须使用较小的力。以这种方式可以设置操纵装置61，该操纵装置仅需要将较小的操纵力施加到阀控制活塞33上。此外，阀控制活塞33朝操纵侧43的方向设有用作缓冲孔的穿通部位111，使得阀控制活塞33也相对于同轴的介质接口9被压力补偿，并且可以以缓冲的方式被送至其将接口部位9和11彼此分离的移动位置中。在这里，为了操纵阀控制活塞33仅需要设置一个操纵活塞67代替如在已知的阀中部分常见的多个串联连接的驱动活塞。

在相似的结构尺寸下通过阀装置1的紧凑结构可以在任何情况下覆盖至少相应次大的名义尺寸。以这种方式可以仅用一种结构覆盖最多六种不同的结构变型，使得阀装置1在模块式系统的意义上能够实现多种变型多样性。