製造閥的方法、閥以及串聯閥與流程
2023-05-09 07:31:01
本發明涉及一種用於製造通過執行機構來驅動的閥的方法，其中相應的閥具有流體通道通到其中的空腔，其中至少一個流體通道口通過閥座來限定，密封件可以使該閥座閉合或釋放，並且其中在空腔中布置有可樞轉的蹺板（Wippe）並且所述可樞轉的蹺板被耦接到執行機構的至少一個擺動臂上。此外，本發明還涉及一種相應的磁驅動的閥以及一種串聯閥（Ventilserie），該串聯閥由結構相同的閥構成。尤其是，本發明涉及一種用於製造小型閥的方法、相應的小型閥以及一種小型串聯閥。然而，本發明尤其是涉及隔膜閥，其中隔膜穿過空腔並且將流體腔與空腔隔開。
背景技術：
這種小型閥通過為最大0.4mm的極小閥行程來限定和/或通過為最大300mm3、優選地最大100mm3的非常小的流體腔來限定，其中流體腔甚至僅為直至10mm3。在利用蹺板工作以便使流體通道敞開和使流體通道閉合的閥中、尤其是在小型隔膜閥中，需要極高的製造開銷。對此的背景是各個部件的小製造公差，通過小製造公差來保證小的閥行程。多個相繼的部件分別具有公差範圍，該公差範圍可以被累計達到總公差，該總公差幾乎可以達到閥門間隙和閥行程。為0.2mm至0.3mm的閥行程因此可以僅以最小應當得到的製造公差來實現。從US4250924中公知一種閥，然而該閥沒有構成小型閥。在此，在每個構建在蓋上的閥座之下，在蓋上固定有密封件，其中該蓋向上形成空腔邊界。密封件的固定通過U形的、有彈性的軟框架部分來實現，該框架部分支承密封件。根據其中一個密封件的開關狀態，蹺板可以壓向閥座並且使閥座閉合。在此，蹺板僅被實施為純壓力裝置。用於使閥座敞開的復位通過有彈性的軟框架實現，該框架支承密封件。兩個擺動臂之一擁有調節螺釘，利用該調節螺釘可以調節螺釘距密封件的距離並且由此可以調節蹺板在初始位置的歪斜。
技術實現要素：
本發明的任務是提出一種用於製造閥的方法、一種閥以及一種串聯閥，其中閥行程在最窄的邊界內，而這並不意味著額外製造開銷。這在開頭所述類型的方法中通過如下步驟來實現：a）設置至少一個按壓部分，b）校準按壓部分相對於蹺板在密封件的操作方向上的位置，c）在校準狀態將按壓部分固定在蹺板上，以及d）在密封件的操作方向上以及與密封件的操作方向相反地將蹺板與密封件耦合。在根據本發明的方法中，按壓部分被固定在蹺板上，但事先被校準，該按壓部分在線圈與密封件之間的力線中。尤其是，按壓部分是直接作用於密封件以便使閥座閉合的部分。通過按壓部分相對於蹺板的位置並且由此按壓部分相對於蹺板的樞轉軸線的位置可以準確地調節閥行程。與根據US4250924的現有技術相反，密封件與蹺板耦合併且由此隨著蹺板運動以及與蹺板運動有關地可以主動地移動。這意味著，在閉合狀態下，當使蹺板沿著其中一個方向運動時，密封件被壓向密封座。但是，當蹺板沿相反的方向運動時，通過密封件主動地從密封座被拖開，密封件主動地從閥座被抬起。密封件與蹺板的耦合可以通過如下方式來進行：蹺板本身直接地被固定在密封件上，或者間接地通過將密封件固定在按壓部分上來進行，該按壓部分但是又與蹺板牢固耦合。由於耦合，通過校準按壓部分也可以調節在兩個相反的方向（密封件的操作方向）上的最大行程，這對於小型閥而言極為重要。在根據US4250924的現有技術中，最大行程通過不可調整的框架來預給定，該框架支承密封件。從該最大行程出發，通過調整螺釘使密封件僅可以靠近密封座地運動。然而，如果僅設置0.2mm到0.3mm的最大行程，則必須保證也可能將密封件調整離開密封座。這在本發明中通過將密封件與蹺板耦合來實現，因此由此可能在初始狀態中將密封件從密封座拖開，以便提高最大行程。由此例如也可以毫無問題地安裝厚密封件，所述厚密封件接近厚度公差的上邊界。這在根據US4250924的現有技術中並不可能。根據本發明的方法規定，在步驟b）中單獨針對每個所製造的閥校準按壓部分，使得按壓部分的不同長度（所述長度在製造時由於公差而自動得到）同各個蹺板和推桿的不同尺寸以及樞轉軸線的位置和殼體大小（所述殼體尺寸限定空腔）一樣對閥行程的精確性沒有負面影響。附加的校準由於單個部分的較少的次品和單個部分的較大的可能的製造公差而不僅僅只是補償。根據本發明的關於提供閥（其中可以沒有額外開銷地實現精確的小的閥行程）的任務通過如下的閥來實現：該閥具有流體通道通到其中的空腔，其中至少一個流體通道口通過閥座來限定，密封件可以使該閥座閉合或釋放，並且其中在空腔中布置有可樞轉的蹺板並且執行機構被耦接到至少一個擺動臂上。根據本發明的閥的特徵在於至少一個分離的按壓部分，所述按壓部分被固定在蹺板上並且用一個端部接觸密封件而且使密封件運動到最終位置。分離的按壓部分在縱向引導中通過固定裝置被固定在蹺板中。縱向引導允許在固定按壓部分之前在密封件的操作方向上和逆著該操作方向調整按壓部分。蹺板與密封件在密封件的操作方向和逆著密封件的操作方向地被耦合，也就是說，直接或間接耦合，使得在操作方向上密封件被壓向閥座並且在不同的方向上，密封件主動地通過使蹺板運動而從密封座被抬起，優選地從密封座被拖開。固定裝置可以是機械固定裝置、如夾持器等等或者是粘接裝置（Kleber）、例如一類澆注材料或者也可以是焊接連接、例如超聲焊接連接。在多件式蹺板的情況下（所述多件式蹺板如套圈那樣包圍按壓部分並且由此夾持按壓部分），這些部分例如被焊接。當然，也可以將不同的固定裝置彼此組合。以下的特徵不僅適用於根據本發明的方法而且適用於根據本發明的閥。僅為了簡化，這些特徵以下共同地不僅針對方法而且針對閥被介紹。優選地，給兩個擺動臂的每個都分配閥座。也就是說，存在兩個閥座。對於每個閥座設置有自己的按壓部分，該按壓部分單獨地被固定在蹺板上。因此，在按壓部分被固定在蹺板上之前，兩個按壓部分的位置單獨地針對每個所製造的閥而被確定，更確切地說相對於在密封件的操作方向上的蹺板被確定。由於兩個擺動臂支承按壓部分，按壓部分可以分別彼此無關地單獨被校準，所以蹺板在初始狀態相對於密封座的位置可以與按壓部分本身無關地被校準。這給出了關於調節最大閥行程的大的自由度。如已闡述的那樣，本發明尤其是涉及一種用於製造小型化閥的方法和一種小型化閥，其具有上面所說明的在閥行程和/或流體腔體積方面的特徵。所述至少一個按壓部分可以穿過蹺板，並且在一端部上接觸密封件，而在對置的端部上接觸推桿。因此，力從推桿直接傳遞到密封件，而無需中間連接蹺板。密封件例如可以是塑料小板，該塑料小板被固定在蹺板上，或可以是隔膜，該隔膜穿過空腔。按壓部分尤其是被容納在蹺板的所分配的開口中並且可以在校準時在開口中縱向移動。將按壓部分固定在蹺板上例如通過一個或多個機械夾持、通過粘合、壓入、澆注或焊接來實現。在焊接中，尤其是可考慮將塑料推桿與塑料蹺板超聲焊接，或焊接兩個半殼，所述兩個半殼構成蹺板並且其間容納和夾持推桿，例如也容納和夾持金屬推桿。當多個按壓部分被安裝在閥中時，這樣這尤其是為相同部分。「相同部分」意味著：它是以製造技術製造具有相同幾何結構和相同給定尺寸的部分，然而其通常由於製造公差擁有略微偏離的實際尺寸。當蹺板為此也將密封件主動地從閥座抬起時，優選的是，所述至少一個按壓部分在密封件的與閥座對置的側上被固定在密封件上。因此，密封件必要時通過流體壓力輔助地從閥座被抬起。固定在這種情況下優選地通過形狀配合或至少利用形狀配合連接的輔助來實現。所述至少一個按壓部分在閥座閉合的情況下要與所分配的閥座平齊。也就是說，基本上，流體通道的軸線要在入口的區域中要與按壓部分的軸線在常見的製造公差內平齊。復位彈簧可以作用於兩個擺動臂，使得蹺板的運動能夠通過激活或去激活線圈來實現並且始終保證蹺板的明確的位置。根據本發明的方法和根據本發明的閥規定，閥優選地可以通過磁驅動裝置來開關，其中執行機構包括線圈和通過線圈可驅動的推桿。如已闡述的那樣，本發明尤其是涉及一種用於製造隔膜閥的方法以及一種隔膜閥本身。此外，本發明也涉及一種串聯閥，其具有多個結構相同的根據本發明的、即上面所描述的閥。結構相同的閥由相同部分構成，但是其中按壓部分單獨地並且部分不同地相對蹺板處於密封件的操作方向上並且閥具有相同的閥行程。當然，在數百或數千所製造的結構相同的閥中會出現的是，存在按壓部分在測量公差內與蹺板相同地處於其中的兩個閥。然而，通常由於已多次提及的製造公差而存在散射。本發明的特點在於如下閥：該閥具有準確調節的始終相同的行程並且因此也始終具有相同的流量。由此可以改進閥的性能數據並且該閥可以非常過程安全地被製造。附圖說明本發明的其他特徵和優點從以下的描述和從以下的所參照的附圖而得到。在附圖中：-圖1示出了根據本發明的並且按照根據本發明的方法製造的閥的側視圖，-圖2示出了根據圖1的閥的俯視圖，-圖3示出了沿著圖2中的剖切線A-A的根據第一實施形式的圖1的閥的縱剖面圖，-圖4示出了按圖1中的剖切線B-B的根據圖3的閥的橫截面圖，-圖5示出了根據圖3的被拆卸的閥的透視俯視圖，其中可看到蹺板，-圖6示出了根據本發明的閥的第二實施形式的根據圖2中的線A-A的縱剖面圖，該閥通過根據本發明的方法來製造，-圖7示出了沿著圖1中的剖切線B-B的根據圖6的閥的橫截面圖，-圖8示出了根據圖6的被拆卸的閥的透視俯視圖，該圖示出了蹺板，-圖9示出了根據本發明的閥的第三實施形式的根據圖2中的線A-A的縱剖面圖，該閥通過根據本發明的方法來製造，-圖10示出了沿著圖1中的剖切線B-B的根據圖9的閥的橫截面圖，-圖11示出了根據圖9的被拆卸的閥的透視俯視圖，該圖示出了蹺板，-圖12示出了根據本發明的閥的第四實施形式的根據圖2中的線A-A的縱剖面圖，該閥通過根據本發明的方法來製造，-圖13示出了沿著圖1中的剖切線B-B的根據圖12的閥的橫截面圖，-圖14示出了根據圖12的被拆卸的閥的透視俯視圖，該圖示出了蹺板，以及-圖15示出了根據本發明的閥的另一實施形式的剖面圖，該閥通過根據本發明的方法來製造並且是串聯閥的部分。具體實施方式在圖1和圖2中示出了閥，該閥具有為僅7mm的最大寬度b。該閥被實施為隔膜閥並且通過執行機構來驅動，稍後還闡述該執行機構。該隔膜閥具有多個殼體部分（參見圖3），即具有一類板形式的底座部分10、中間部分12、蓋部分14以及線圈容納部16，它們堆疊於彼此上並且彼此固定、例如旋緊。在底座部分10、中間部分12和蓋部分14中分別居中地設置有開口或凹進部，它們互補地形成空腔18。在底座部分10與中間部分12之間夾持有由彈性材料構成的密封件、在此為隔膜20，該密封件將空腔18劃分成兩個流體上分開的空腔，即關於圖3的下部分（也稱作流體腔22）以及較大的在隔膜20的對置的側上的控制腔24。三個流體通道26至30通到流體腔22中，三個流體通道26至30被構建在底座部分10中。流體通道30大致居中地在流體腔22中結束，而流體通道26和28在流體通道30的對置的側上並且分別通到閥座32中，該閥座32是環形突出部，該突出部稍微突出到流體腔22中。在控制腔24中，蹺板34可樞轉地被安放在殼體中。用35標註樞轉軸線。蹺板34具有兩個開口，這些開口優選的相對彼此略微傾斜並且這些開口基本上（除了傾斜之外）相對於相應的流體通道26和28平齊。各一個按壓部分36、38被插入到該開口中。這兩個剛性按壓部分36、38分別被分配給一個流體通道26或28並且與這些流體通道平齊。按壓部分36、38穿過蹺板34伸出並且在這兩側上相對蹺板略微突出。利用隔膜側的端部，按壓部分36、38與隔膜20形狀配合地和/或通過粘結連接。在所示的實施形式中，每個按壓部分36、38在其隔膜側的端部上具有一類蘑菇狀結構，該蘑菇狀結構形狀配合地被容納在隔膜中的互補結構中。在按壓部分36的對置的端部上，推桿40被壓向按壓部分36。推桿40是執行機構的部分，在此為隔膜驅動器的部分並且伸入執行機構的線圈42中，該線圈42被安放在線圈容納部16中。推桿40通過復位彈簧44朝著按壓部分36的方向被預張緊。復位彈簧46壓向擺動臂，該擺動臂包含按壓部分38。兩個擺動臂相應地受到彈簧44、46負載，其中彈簧46例如比彈簧44更弱，使得得到蹺板的初始狀態，該初始狀態在圖3中示出。在該狀態中，隔膜20遮蓋流體通道26的閥座32，而推桿38在流體通道28的閥座32的區域中抬起隔膜20並且由此露出流體通道28。流體通道30持久敞開。在蹺板的在圖3中所示的第一最終狀態，線圈42並無電流流經。流體可以通過流體通道28流入流體腔22中並且通過流體通道30又從閥流出。如果線圈42被通電，則將推桿40向上牽拉，使得彈簧44被壓縮並且復位彈簧46使蹺板34樞轉。隔膜20從液體通道26的閥座32抬起，由此閥座32在流體導通28上被閉合。在兩個最終狀態之間的閥行程朝向隔膜的運動方向被測量地為0.2mm到0.3mm。流體腔22具有為最大300mm3、尤其是最大100mm3的體積。如在圖3中可看到的那樣，在流體通道26閉合的情況下，將所分配的按壓部分36相對於流體通道26的口和閥座32準確同心地被對準。按壓部分38在該最終狀態在其上端部上略微向內傾斜。然而，當隔膜20將流體通道28閉合時，由於蹺板34的樞轉運動，按壓部分38準確地相對於流體通道28的所分配的閥座32被對準。這兩個按壓部分36、38是相同部分。如在圖3中容易看到的那樣，閥行程在製造公差方面取決於眾多部分，尤其是取決於軸線35距閥座32的距離。為了將由於在製造中應當得到的製造公差引起的偏差從系統中去除，單個校準每個隔膜閥。在此，每個按壓部分36、38在其軸向位置、也就是在隔膜的操作方向上（根據圖3在垂直方向上、也就是垂直於隔膜平面地）被調節到理想的所希望的行程上。由此，每個按壓部分36、38在所分配的蹺板34內的位置是獨特的。在校準狀態，按壓部分36、38接著被固定在蹺板34上。這可以以不同的方式和方法並且通過不同的固定裝置來實現。在根據圖3至圖5的實施形式中，蹺板34在用於容納按壓部分36、38的開口的區域中分別具有槽48（參見圖5）。例如「U」形式的固定裝置、在此為夾持器50可被插入到槽中，該夾持器容納相應的按壓部分36、38並且將按壓部分36、38夾持，使得按壓部分36、38不再能夠軸向上在開口中移動。所夾持的狀態在圖3中可看到。夾持器50具有如下高度：該高度至少對應於槽48的高度，使得其在軸向方向上無間隙地處於槽48中。以下所闡述的實施形式基本上對應於前面所闡述的實施形式，其中功能相同的部分帶有已介紹的附圖標記並且以下僅還深入研究不同之處。在根據圖6至圖8的實施形式中，在蹺板34中沒有設置用於按壓部分36、38的夾持固定裝置，而是設置有夾持連接。為了容納構成固定裝置的粘接裝置，蹺板具有側向的縫148，該側向的縫148從蹺板34的一側出發並且伸到直至用於容納按壓部分36、38的開口。對此可選地或附加地，按壓部分36、38在縫148的高度上具有環形槽150，粘合劑可以滲入環形槽150中。在此，當然在按壓部分36、38相對於蹺板並且由此也相對於閥座32單獨校準之後也將按壓部分36、38固定在蹺板34上。澆注材料形成粘接裝置。為了按壓部分36、38相對於蹺板34軸向偏離的狀態對粘合連接沒有影響，縫148的高度大於槽150的高度，使得粘合劑始終可以從縫148滲入到槽50中。這在圖7中可看到。在根據圖9至11的實施形式中，按壓部分36、38通過構成固定裝置的擠壓連接被定位在蹺板34中。為此可選地或附加地，也會存在另一固定變型方案，例如藉助夾持器和/或粘合的固定變型方案。在根據圖9至圖11的該實施形式中，蹺板34一體式實施，而蹺板34也會如一類套圈那樣由兩個半部構成，這兩個半部彼此被旋緊，以便其間夾持按壓部36、38。帶有兩個擺動半部的解決方案在圖12至圖14中示出。蹺板半部帶有附圖標記52、54。蹺板半部分別具有從殼體出來所設置的肋狀凹進部，使得蹺板半部52、54在組合好的狀態下互補，以致蹺板半部形成用於容納按壓部分36、38的兩個開口。在該實施形式中，蹺板半部52、54在校準按壓部分52、54之後被超聲焊接，由此按壓部分36、38不同地卡鎖在蹺板34中。按壓部分36、38可以由金屬構成，其優選地也如蹺板半部52、54一樣由塑料構成，使得所有四個部分彼此被超聲焊接。在根據圖15的實施形式中，示出了閥，該閥在沒有隔膜的情況下工作。不是隔膜，而是密封件120被固定在按壓部分36、38上（優選地以同以前隔膜一樣的方式），利用密封件可以將按壓部分壓向所分配的閥座32，以便使該閥座閉合。在其他情況下，根據圖15的實施形式對應於以前的實施形式，也就是說不僅閥（其可以為小型閥）的製造而且單個部分的詳細實施可以與前面已闡述的不同變型方案相同。通常，這適用於所有實施形式，無論是具有單個彈性密封件還是具有隔膜，按壓部分36、38也可以通過澆築被固定在蹺板34上。同樣對於所有實施形式而言適用，不是磁驅動裝置，而是也可以使用其他類型的致動器，例如氣動或液壓致動器或帶有壓電驅動裝置的致動器。關於不帶隔膜而在按壓部分上帶有密封件的閥的實施形式，尤其是規定，所述閥被實施為小型閥，所述閥具有空腔18，該空腔18具有為1000mm3、優選地最大400mm3的最大體積。所有上面所述的並且所描述的閥都可以被實施為單個串聯閥。在根據本發明的具有結構相同的閥的串聯閥（串聯閥僅由相同部分構成）中，在測定各個閥時要確定按壓部分36、38相對蹺板34不同地處在密封件的操作方向上（關於繪圖在垂直方向上），也就是說，按壓部分36、38單獨地被校準。在所有實施形式中，該密封件或這些密封件與蹺板直接或間接耦合，更確切地說，以機械方式耦合。耦合在所分配的密封件的操作方向上並且與操作方向相反地、也就是說在密封件的運動方向上並且逆著該運動方向朝著所分配的閥座和遠離所分配的閥座進行。所示的實施形式擁有在按壓部分36、38與所分配的密封件之間的形狀配合的連接。在所示的實施形式中，這通過在按壓部分的端側的端部上的一種蘑菇形狀來實現，所述蘑菇形狀可以被卡入密封件中的相應互補的容納部中。當然，該幾何形狀也可以逆轉地被實施，使得蘑菇形狀被實施在密封件上。其他類型的機械固定也是可能的。此外，也可以考慮的是，將密封件粘合或硫化到按壓部分上。此外，密封件可以直接被固定在蹺板34上，使得按壓部分36、38在被壓向閥座的區段的區域中使密封件僅略微鼓起。在所有實施形式中，為了調整蹺板中的按壓部分而設置有縱向引導部，該縱向引導部通過蹺板34中的相應開口來形成。沿著引導部接著按壓部分36、38可以在校準的情況下移動。而這優選地不應被理解為限制性的，縱向引導部並不被實施為螺紋並且按壓部分並不被實施為螺栓。由於縱向引導部允許按壓部分36、38的純軸向運動，所以通過將純軸向運動給予按壓部分以便按壓部分相對於蹺板運動可以明顯更快地校準按壓部分。通過將按壓部分相對於蹺板校準並且通過將密封件直接或間接固定在蹺板上可以精確地調節最小行程。