阀门装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按独立权利要术前序部分所述的阀门装置。这种例如设计为所谓的截止阀的装置，作为液压或气动阀是众所周知的，以及在许多应用情况下使用。一种典型的应用情况是在汽车内(通过阀有控制地)关闭或打开冷却循环。
【背景技术】
[0002]这种应用的特点在于，必须关闭流体流动通道比较大的宽度，这相应地需要大的调整力(通过大的压力作用面)。而尤其在论及的汽车领域(Kontext)中常见的是，为了阀操纵，并因而为了造成阀杆的关闭或打开运动来使用电磁促动器，尽管如此，所提及的大的压力作用面仍需要相应地大尺寸的(并因而较重的)电磁装置。除了制造工艺复杂外，这种装置在有些情况下装配时耗用高的电能以及有(不利的)大的重量。
[0003]基于此原因，作为由现有技术已知的前提是，针对这种或类似的应用情况使用所谓预控制的阀，尤其在阀门装置的快速开关方面或其他动力特性不能满足要求时。这种借助所谓控制压力或控制力的预控制，附加支持阀杆的关闭运动，从而可以减小促动器实际尺寸。但是在规定的装配或应用环境(Kontext)中往往并不提供使用于这种预控制的控制压力。
【发明内容】
[0004]因此本发明要解决的技术问题是，使按本发明的阀门装置，尤其设计为大额定宽度的截止阀，能有更大的灵活性，其中尤其为了调整力所需要的促动器，在其尺寸确定和能耗方面最佳化，由此创造一种阀门装置，它能灵活地使用和装配，并保证高的工作可靠性，尽管如此，仍能实现简单的结构。
[0005]上述技术问题过具有独立权利要求特征的阀门装置得以解决；在从属权利要求中说明本发明有利的扩展设计。此外在本发明的范围内独立的保护，是对这种在汽车内用于有控制地关闭或打开冷却循环的阀门装置的应用提出的权利要求。
[0006]按本发明有利的方式，以预控制的方式，通过电磁驱动的泵装置将压力流体输送到一个为阀杆配设的压力腔内，并在那里通过泵装置的输送活塞多个泵行程压缩，直到在压力腔中压力流体有足够的压力为止，目的是将阀杆从初始位置置于在阀座上的接合位置，因此导致处于例如关闭状态。
[0007]由此有可能以结构和制造工艺简单的方式，使用以电磁促动器原理实现的、结构紧凑和节省能量的泵装置，以便能通过给压力流体加压来控制阀杆，而且优选的是，按本发明的阀门装置设计为液压阀(此时压力流体是一种适用的液压流体)，但作为替代方式例如也可以实现气动式阀和阀控制原理。
[0008]在实现本发明时特别优选的是，按本发明电磁驱动的泵装置设有往复式活塞作为输送活塞，所以此时作为泵活塞摆动或滑移运动的泵行程，导致压缩在压力腔内的压力流体。按确定的实际尺寸，在这方面按扩展设计仍优选的是，为了触发阀杆的开关过程(例如关闭过程)(亦即从初始位置运动到在阀座上的接合位置)，多个泵行程可调整为约5个至约60个；这按这里典型地采用的前后关系(Kontext)实现，亦即对按本发明的阀门装置时间或动力的要求是，能为往复式活塞提供使用相应的摆动时间。
[0009]仍按扩展设计，以及按众所周知和尤其经过大批生产工艺考验的方式，泵装置的电磁驱动器与起运动衔铁作用的往复式活塞协同动作，往复式活塞与固定线圈单元(以及附加一个相应地安装在磁回路内的固定的磁轭铁心组件)电磁配合工作，于是，按已知的方式，作为对线圈单元通电的反应，将往复式活塞置于期望的摆动运动之中。
[0010]在本发明优选的扩展设计的范围内，为了这种摆动，亦即相应地沿往复式活塞的运动纵轴线在两个行程终端位置之间连续的周期性运动，有利和优选的是，采用两个信号电平，在它们之间通电作为线圈单元的控制信号运动，在这里，按扩展设计，这两个信号电平不同于零。这导致，在受控制运行期间，往复式活塞占有在往复式活塞泵至少一个物理止挡外部规定的行程终端位置，从而再按扩展设计并会在下面阐述，例如针对电流中断之类可以采用有目的的运行状态。
[0011]按另一种扩展设计，亦即在本发明的范围内规定，不仅克服一个适用于作用在往复式活塞上的弹簧装置的复位力推动往复式活塞，而且这种弹簧装置在不通电状态的情况下(并因而也针对电流中断之类的情况)也能保证通过机械式弹簧作用，将往复式活塞运动到往复式活塞的机械止挡位置。然而因为通过在第一种与第二种总是不同于零的信号电平之间正常运行，往复式活塞在这种通电运行时不到达这些终端位置，所以可以为这种(不通电的)止挡状态以按扩展设计规定的方式配设一个用于控制(阀杆的)压力腔排气的装置，以及在止挡位置通过往复式活塞操纵。按安全运行状态(“fail safe”)的方式，在电流中断时这导致，与阀杆当前的压力和/或关闭状态无关，始终保证在电流故障的情况下(或也在断路的状态)阀处于初始位置(在这种情况下，除此之外有利并按扩展设计，阀杆还与一个朝初始位置方向作用相应复位力的复位弹簧配合工作)。
[0012]尤其本发明按扩展设计优选的应用，在冷却循环之类中液压适用的流体循环，可以实现本发明另一种有利的设计，亦即按本发明的压力流体直接从流体流动通道(并因而从通过按本发明的阀开关的流体)获得。具体而言，按扩展设计规定，为按本发明电磁驱动的泵装置配设压力流体的支流，它朝流体流动通道方向开口，从而为了多个泵行程总是置入压力腔并在那里受压缩的压力流体，从在流体流动通道内流动的流体获得。
[0013]本发明另一种尤其在实际工作中可利用的有利的实施形式规定，为配属于阀杆的压力腔配设一个过压阀，它作为对超过通过阀预定的压力阈值的反应打开，并将压力流体排回流体流动通道内，直至重新达到压力阈值。采取这种措施简化按本发明泵装置的控制，由此还能在阀杆的活化或关闭状态，实现往复式活塞的连续运动(必要时以降低的摆动频率)，此时限压阀防止过压或要不然可能的损坏；因为在实际工作时反正会出现例如由于不密封之类引起的泄漏效应，因而必须以非常复杂的方式，例如作为对具体压力测量的反应，即使在接合状态也进行单独泵活化。
[0014]此外，在本文(Kontext)中(作为示例)论及在接合位置的关闭状态，对于本专业技术人员而言明显的是，本发明例如作为无电流关闭的阀原理，包括一个在接合位置有目的控制的打开状态，从而根据阀座或接合位置的配置，可以使用多种适用的关闭或打开原理。
[0015]其结果是，本发明因而有可能以令人惊讶的简单而灵巧的方式，实现(尤其也基于大批量适用的生产工艺、高运行可靠性和尺寸紧凑的观点)特性有利的电磁促动器，并因而能使所设计的泵装置与(例如液压或气动式运行的)阀门装置相结合，阀门装置的作为要不然尺寸非常大的驱动器替代方式的阀杆，将压力流体用输送活塞的多个泵行程输送到压力腔内。
【附图说明】
[0016]由下面对优选实施例的说明以及借助附图提供本发明的其他优点、特征及详情。其中:
[0017]图1表示通过按本发明一种优选的实施形式的阀门装置剖开示出的示意剖视图，其中电磁驱动的往复式活塞泵从阀门流体流动通道引出的流体，用作使阀杆运动的压力流体；
[0018]图2表示类似于图1的视图，但与图1中阀杆的初始位置相比阀杆已置于接合位置；以及
[0019]图3表示类似于图1、图2的视图，包括未通电状态的线圈单元和往复式活塞操纵压力腔附属的排气装置的终端止挡。
【具体实施方式】
[0020]图1用示意的侧向剖视图表示阀门装置的一种优选的实施形式。在阀外壳10内，在向下定向的进口 12与水平的出口 14之间，延伸流体流动通道16，用于汽车内要借助此阀门开关的冷却循环的冷却剂。为此目的，以下面还要详细说明的方式，将阀杆18以坐落端加宽的密封体20，置于在流体流动通道16弯折区内构成的阀座22上(接合位置)，并因而导致中断在流体流动通道内的流体流动。
[0021]具体而言，在坐落在外壳10内的往复式活塞泵24的作用下，(在图中向下定向的)阀杆的运动从图1所示的初始位置，进行到在阀座上的接合位置，往复式活塞泵24的克服复位压力弹簧28的弹簧力预紧的往复式活塞26，以衔铁的方式相对于有固定铁心区的定子段30实施滑移的纵向运动。
[0022]具体而言，按已知的方式，作为对固定式线圈单元32