專利名稱：閥門配置的制作方法
閥門配置
本發(fā)明涉及一種閥門配置和用于控制主流道與至少一個流道之間流量的方法，以 及閥門配置的應用。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知多種閥門配置。例如包括根據(jù)標準DIN ISO 7368的裝入式閥門 的閥門配置。在文獻DE 10 2008 059 058 B3中示出了這種閥門配置。其中，尤其是從主 流道加載在閥門活塞上的工作壓力所產(chǎn)生的影響通過相應對置的、同樣也被加載了工.作 壓力的補償面被抵消。所述示出的閥門配置不會對閥門開度或閥門活塞位置作出推斷。
在文獻EP O 828 945 BI中示出了一種閥門配置，所述閥門配置為了額外平衡工 作壓力還允許直接測量閥門活塞的位置。與位移測量系統(tǒng)共同工作的測量桿被則固定在與 主接頭對置的閥門活塞的端部上。然而，這種測量桿必須被可動地布置在閥蓋中，從而使所 述位移測量系統(tǒng)也一直被工作壓力加載。根據(jù)本發(fā)明，已知的位移測量系統(tǒng)的局限在于，操 作壓力最大不能超過420bar。因此所述閥門配置的工作壓力被這一數(shù)值所限制。
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。特別是提供一種閥門配置，所述閥門配 置可用于大于420bar的流道中的工作壓力，并且與普通的位移測量系統(tǒng)、特別是與帶有線 性可變差動變換器(LVDT)的位移測量系統(tǒng)相組合。
這一目的通過在獨立權(quán)利要求1中所定義的閥門配置來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中 給出了其他的實施方式。
根據(jù)本發(fā)明的用于控制主流道與至少一個流道之間的流量的閥門配置具有筒狀 的閥門活塞，所述閥門活塞在關(guān)閉位置和至少一個打開位置之間可移動地布置在閥塊的開 孔中。在閥門活塞和閥塊和/或罩蓋之間布置了環(huán)形空腔。該環(huán)形空腔包括可與主流道流 通的連接通道。
通過閥門配置中設(shè)環(huán)形空腔和與主流道的連接通道的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)χ髁鞯赖膲毫?作用在閥門活塞上所產(chǎn)生的力進行抵消(平衡)。
這種環(huán)形空腔具有在閥門活塞上的補償面，所述補償面在其尺寸上大約與配屬于 主流道的閥門活塞的有效斷面相當。此處，所述補償面被這樣布置，從而使在規(guī)定需要時， 所述主流道的壓力沿與作用在有效斷面上的壓力方向相反的方向作用在補償面上。
當補償面和有效斷面具有大約相同的尺寸時，能夠保證所述閥門活塞可以在關(guān)閉 位置和打開位置之間基本上無阻力地移動。通過液(流體)壓連接，不僅在所述閥門活塞的 斷面而且在閥門活塞的補償面上均作用有主流道的壓力。通過所述補償面適宜的配置能夠 形成補償面和有效斷面之間的力平衡。
通過與所述閥門活塞的有效斷面相反的端面形成了端部空腔，該端部空腔能夠在 流動方面與流道斷開。這種斷開的優(yōu)勢在于，在該端面上例如能夠連接非常敏感的、且不能 抗高壓(例如存在于流道中的壓力)的測量系統(tǒng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的位移測量或者說對 閥門活塞的位置識別。
位移測量系統(tǒng)能夠布置在所述閥門活塞的端面上。因此，這種位移測量系統(tǒng)與流 道中的工作壓力無關(guān)。
所述補償面可以小于有效斷面。優(yōu)選地，所述補償面被這樣構(gòu)成，從而使所述補償面在閥門開口小時抵消了在控制邊緣的環(huán)形間隙上作用的流體力。因此，這種閥門配置的 震蕩傾斜度被降低了。
如果為了閥門活塞的裝配沒有使用連續(xù)的閥門套筒，而將所述閥門套筒在流道的 區(qū)域內(nèi)拆開，尤其還在朝向控制邊緣的方向上不具有流體阻力的話，則能夠提高流量功率。 那么，則能夠利用更小的且由此動態(tài)更好的閥門配置解決期望的閥門流量。示例性地，在普 通的閥門配置中，僅通過非連續(xù)閥門套筒的使用就能夠?qū)⑦B續(xù)閥門套筒所具有的標稱內(nèi)徑 NG50降低到標稱內(nèi)徑NG40，而不削弱所述流量功率。通過這種應用能夠?qū)崿F(xiàn)尤其具有縮短 的調(diào)節(jié)時間的調(diào)節(jié)閥門。可選地，所述閥門活塞還能夠直接裝入到閥塊中。
所述閥門活塞在筒體表面可以具有更多個階梯，并且由此構(gòu)成所述閥門活塞和閥 塊和/或罩蓋之間更多的環(huán)形空腔。通過這種額外的階梯或者說環(huán)形空腔能夠?qū)λ鲩y門 活塞例如在位置上進行控制。
所述閥門配置中的第一或第二環(huán)形空腔與用于控制閥門活塞在關(guān)閉位置和打開 位置之間運動的操縱閥相連接或可以連接。作為第二空腔的替代，所述端部空腔與用于控 制閥門活塞的操縱閥連接或可以連接。然而可行的還有，所述端部空腔以及第二空腔與用 于控制閥門活塞的操縱閥相連接或是可連接的。如前面所介紹的，僅僅用小的力對于所述 閥門活塞運動的控制來說就夠了，因為主流道中的壓力在閥門活塞的有效斷面上所導致的 力能夠通過補償面上的相等的壓力而被抵消。因此，通過施加相應控制壓力至第一或第二 空腔或者說第一空腔或端部空腔能夠非常迅速地推動所述閥門活塞。以此實現(xiàn)了高度動態(tài) 的操作過程。
所述端部空腔可以在此處無壓力地加載或最多地加載操縱閥的控制壓力。通過所 述端部空腔從流道中斷開，并且根據(jù)實施方式的不同而基本無壓力加載或最多地加載操縱 閥的控制壓力，能夠使用不可承受流道高壓的位移測量系統(tǒng)。此外，當端部空腔以操縱閥的 控制壓力進行壓力加載的情況下，通過所述端面的直徑的變化而對壓力進行調(diào)整，從而使 該壓力不超過位移測量系統(tǒng)的工作壓力。因此，能夠使用花費低廉的位移測量系統(tǒng)。一般 的位移測量系統(tǒng)能夠僅允許最高至大約420bar的工作壓力。通過本發(fā)明的閥門配置還能 夠調(diào)節(jié)流道中的壓力，所述流道具有數(shù)倍于位移測量系統(tǒng)允許的工作壓力的壓力。
本發(fā)明還涉及利用前面所描述的閥門配置來控制和/或調(diào)節(jié)流體流量的方法。
本發(fā)明還涉及前面所描述的閥門配置對控制和/或調(diào)節(jié)閥門流量的應用。
本發(fā)明還涉及前面所描述的閥門配置與具有最大允許工作壓力的位移測量系統(tǒng) 的組合在流體中的應用，所述流體的壓力超過了位移測量系統(tǒng)的最大允許工作壓力。
所述位移測量系統(tǒng)可以是具有最大工作壓力至350bar、尤其是400bar、優(yōu)選 450bar的線性可變差動變換器(LVDT)位移測量系統(tǒng)?？蛇x地，除了 LVDT位移測量系統(tǒng)之 外，還可以考慮例如具有更高分辨率的增量位移測量系統(tǒng)或電容位移測量系統(tǒng)。此處，能夠 使用模擬或數(shù)字位移測量系統(tǒng)。
以下，結(jié)合僅示出實施例的附圖對本發(fā)明進行更詳細的闡述。其示出了


圖1為在不帶閥門套筒的裝入式三通閥中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的示意圖2為在不帶閥門套筒的三通閥中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的一種可選的實施方 式；
圖3為在帶有非連續(xù)閥門套筒的二通閥中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的剖面圖4為在帶有非連續(xù)閥門套筒的三通閥門中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的剖面圖。
圖1示出了在不帶閥門套筒的裝入式三通閥門中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的示意 圖。閥門活塞5被布置在閥塊I的貫通孔中。此處，所述閥門活塞5—般為單側(cè)封閉的中 空筒體。所述閥門活塞通過其打開的端部而被布置在閥塊I中。所述閥門活塞5的封閉端 部自閥塊I向外突出，并且被容納在罩蓋2中。所述閥塊I具有兩個垂直于貫通孔的橫孔， 所述橫孔在閥門配置中被用作流道19、20。
所述閥門配置被閉合在示出的位置上，也就是說通過閥門活塞5將主流道18與兩 個流道19、20分隔開。此時將所述閥門活塞5繼續(xù)向閥塊I中推進，那么所述閥門活塞5 的通孔31則向流道20移動，并且允許自主流道18向流道20的流通?？筛鶕?jù)所述閥門活 塞5位置的不同或者說控制邊緣16與流道20的貫通孔的位置比例的不同來調(diào)節(jié)流量。此 處，所述流道19與主流道18保持分隔狀態(tài)。當所述閥門活塞5向相反方向移動時，主流道 18至流道19的流通則被開放。流量再次可通過活塞閥門5或者說控制邊緣17的位置來調(diào) 節(jié)。而所述流道20在此時保持關(guān)閉。
所述閥門活塞5在其外側(cè)具有多個階梯10、13、21，所述階梯與罩殼2的相應結(jié)構(gòu) 共同構(gòu)成了環(huán)形空腔12、15、23。所述環(huán)形空腔12、15用于對閥門活塞5的控制。相應地， 這種環(huán)形空腔12、15與操縱閥8相連接，所述操縱閥通過在控制面11、14上施加相應的控 制壓力來控制閥門活塞5的推進。為了能夠以盡可能小的控制壓力實行對所述閥門活塞5 的調(diào)節(jié)，將環(huán)形空腔23通過液壓連接通道25與主流道18相連接。這種液壓連接通道25 保證了環(huán)形空腔23中的壓力與存在于主流道18中的壓力相當。由作用在閥門活塞5的有 效斷面24、24'、24"上的壓力產(chǎn)生了力，所述力能夠通過在環(huán)形空腔23中作用在補償面 22上的相等壓力而被平衡。所述補償面22和相應的階梯21在此處被這樣確定尺寸，從而 使所述補償面22略小于有效斷面24、24'、24"。因此，在閥門開度小的情況下，通過控制 邊緣16、17的環(huán)形間隙的流動力而導致的所述閥門活塞5的震蕩傾斜度被降低。所述有效 斷面由閥門活塞5的端部環(huán)形面24和閥門活塞5內(nèi)部的第一階梯的環(huán)形面24'、以及與端 面26直接相對的面24"組成的。
在所述閥門活塞5的封閉端部于閥門活塞5和罩殼之間構(gòu)成了空腔27。該端部空 腔27具有排氣裝置28，或與槽罐無壓力地相連接，用以實現(xiàn)對閥門活塞5的推進。在所述 閥門活塞5的端面26上布置了與位移測量系統(tǒng)7相對應的測量桿6。位移測量系統(tǒng)通常借 助于線型可變差動變換器(LVDT)而投入使用，然而也可以使用其他的位移測量系統(tǒng),例如 增量或電容位移測量系統(tǒng)。通過所述端部空腔27與流道18、19、20的工作壓力以及與操縱 閥8的控制壓力的連續(xù)分隔，端部空腔27為完全無壓力的。所述位移測量系統(tǒng)7不必就其 工作壓力方面有特殊需求，并且能夠被相對經(jīng)濟地實施。相對地，所述用于調(diào)節(jié)工作壓力的 閥門配置能夠不依賴于位移測量系統(tǒng)的最大允許工作壓力運行。
在圖2中以示意圖的方式示出了不帶閥門套筒的三通閥門中根據(jù)本發(fā)明的可選 的閥門配置的實施方式。該實施方式與在圖1中所描述的方案的區(qū)別在于，在閥門活塞5 的筒體表面上缺少一階梯。然而，為了仍然能夠利用操縱閥8進行對閥門活塞的控制，將操 縱連接通道29自操縱閥8導向端部空腔27。相應地，所述控制壓力則因此施加在端面26 上。所述位移測量系統(tǒng)因此通過操縱閥8加有控制壓力。由于在這種閥門配置中缺少一環(huán) 形空腔，則能夠完成較之根據(jù)圖1實現(xiàn)的閥門配置來說更加緊湊的閥門配置。在其它方面，這兩個不同方案的閥門配置的結(jié)構(gòu)是一樣的。
圖3示出了在兩通閥門中通過根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的截面。該閥門配置基本上 與根據(jù)圖2的布置相當，然而所述閥門活塞5則借助于非連續(xù)的上部閥門套筒4被導入閥 塊I中。下部套筒3被構(gòu)造為閥門底座，用以實現(xiàn)主流道18和流道19之間的無泄漏分隔。 此外，所述閥門配置僅具有兩個流道18、19。通過操縱閥8對所述閥門活塞5進行控制。相 應于施加在控制面11和端面26上的控制壓力，所述閥門活塞5向打開位置或關(guān)閉位置處 移動。所述主流道18的工作壓力施加在有效斷面24、24'、24"上以及補償面22上。在此 處，通過所述補償面22的尺寸選擇對所產(chǎn)生的力進行控制，從而在閥門開度小的情況下使 震蕩傾斜度最小化。在兩通閥門的實施方案中，所述控制邊緣16被壓在閥門底座上的關(guān)閉 位置上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)完全無泄漏的封閉。為了測量閥門的開口，在所述罩殼2上布置了位 移測量裝置(采用LVDT) 7，所述位移測量裝置通過閥門活塞5與測量桿6相連接。
圖4示出了穿過在三通閥門中根據(jù)本發(fā)明的閥門配置的截面。除了第三流道20 和在閥門活塞5中相應的排流裝置31，該閥門配置與圖3中的閥門配置相當。其他在進流 套筒3上的區(qū)別也是顯而易見的，該進流套筒3與閥門活塞5控制邊緣16未構(gòu)成中心閥， 而是用于閥門活塞5的滑動配合。另一方面，所述閥門活塞5被支撐在導套4上。所述閥 門活塞不僅可以被提升，這導致主流道18和流道19之間的流通，甚至還可以將閥門活塞5 降低。通過所述閥門活塞5的降低將主流道18和流道20之間通過排流裝置31打開。此 處，所述控制邊緣17的位置升降可調(diào)節(jié)流量。其他的功能與圖3中的一樣，從而不對其進 一步描述了。
權(quán)利要求
1.用于控制主流道(18)和至少一個流道(19、20)之間的流量的閥門配置，其具有在關(guān)閉位置和至少一個打開位置之間移動布置在閥塊(I)和/或閥蓋(2)孔中的筒狀閥門活塞(5 )，其特征在于，在閥門活塞(5 )和閥塊(I)和/或罩蓋(2 )之間布置了環(huán)形空腔(23 )，并且所述環(huán)形空腔(23)具有可與主流道(18)流通的連接通道(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的閥門配置，其特征在于，所述環(huán)形空腔(23)在閥門活塞(5)上具有補償面(22)，所述補償面在其尺寸上大約與配屬于主流道(18)的閥門活塞的有效斷面(24、24'、24")相當，其中，在規(guī)定需要時，主流道(18)的壓力在一個方向作用在補償面上，該方向與作用在有效斷面(24、24'、24")上的壓力方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的閥門配置，其特征在于，通過與所述有效斷面(24、24'、24")相反設(shè)置的閥門活塞(5)的端面(26)而一側(cè)限定的端部空腔(27)在流動方面與流道(18、19、20)斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的閥門配置，其特征在于，在所述閥門活塞(5)的端面(26)上布置了位移測量系統(tǒng)(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項的閥門配置，其特征在于，所述補償面(22)小于有效斷面(24、24'、24")。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項的閥門配置，其特征在于，所述閥門活塞(5)直接裝入閥塊(I)和/或罩蓋(2)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的閥門配置，其特征在于，所述閥門活塞(5)在其筒體表面上具有多個階梯(10、13、21)，以及由此構(gòu)成的在閥門活塞(5)和閥塊(I)和/或罩蓋(2)之間的多個環(huán)形空腔(12、15、23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的閥門配置，其特征在于，第一環(huán)形空腔(12)與用于在關(guān)閉位置和打開位置之間控制閥門活塞(5)的操縱閥(8)相連接或者可以相連接的，并且第二空腔(15)和/或端部空腔(27)與用于關(guān)閉位置和打開位置之間控制閥門活塞(5)的操縱閥(8)相連接或者可以相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項的閥門配置，其特征在于，在規(guī)定需要時基本上無壓力地或最多地加載了操縱閥(8)的控制壓力。
10.利用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項的閥門配置來控制和/或調(diào)節(jié)流體流量的方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項的閥門配置來控制和/調(diào)節(jié)閥門流量的應用。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項的帶有位移測量系統(tǒng)的閥門配置在流體中的應用，該位移測量系統(tǒng)具有最大允許的工作壓力，所述流體所具有的壓力超過位移測量系統(tǒng)的最大允許工作壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的應用，其特征在于，所述位移測量系統(tǒng)為具有最大工作壓力高達約350bar、特別高達400、優(yōu)選高達450bar的線性可變差動變換器式位移測量系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的應用，其用于縮短調(diào)節(jié)閥的響應答時間。
全文摘要
一種用于控制主流道(18)和至少一個流道(19、20)之間的流量的閥門配置，其具有在關(guān)閉位置和至少一個打開位置之間移動布置在閥塊(1)和/或閥蓋(2)孔中在關(guān)閉位置和至少一個打開位置之間移動的筒狀閥門活塞(5)。其中所述閥門活塞(5)在其筒體表面上具有多個階梯(10、13、21)，由此構(gòu)成多個環(huán)形空腔(12、15、23)。至少一個環(huán)形空腔(23)具有與設(shè)有效斷面(24、24′、24″)的主流道(18)流通的連接通道(25)和一個補償面(22)。所述補償面大約與配屬于主流道(18)的閥門活塞的有效斷面(24、24′、24″)相當，并與該有效斷面(24、24′、24″)相對設(shè)置。
文檔編號F16K31/42GK103038558SQ201080067336
公開日2013年4月10日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者D·豪瑟 申請人:布勒股份公司