主動被控制的閥門和使主動被控制的閥門運行的方法

2023-06-12 10:38:06

專利名稱：主動被控制的閥門和使主動被控制的閥門運行的方法
主動被控制的閥門和使主動被控制的閥門運行的方法本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的主動(aktiv)被控制的閥門， 以及按照權利要求18的前序部分所述的使主動被控制的閥門運行的方法。在通常的壓縮機閥門中，正如100多年來所應用的那樣，在一個閉合體上的彈簧 力和壓力的力平衡導致使這閉合體在流動方向上運動而離開閥座。閉合體大多數為板，但 也可以是凸起。這種結構形式的不利之處在於流體必須環流於閉合體，而且兩次改變方 向。這造成在閥門上出現較大的壓力降，而且還引起形成一個小的通流斷面，沿著這斷面流 體具有高的流速。專利US6149400公開了一種通常的板狀閥門。板的運動可以用一個來自電磁線圈 的附加力施加影響，從而使板延遲地從打開位置運動至關閉位置上。上面所述的缺點仍保 留。專利EPO 971 160 Bl公開了一種用於活塞壓縮機主動被控制的閥門。閥門包括有 一個閥板，它設置成可以相對於對置板轉動，以便通過轉動使通孔或者開啟，或者關閉。閥 板直接由一個外部驅動裝置驅動。這種已知的設計方案的缺點是它們只能緩慢和不準確 地進行操縱。按照WO 01/65157和W001/59266A1的專利有同樣的缺點，它們描述了所述閥 板的一種略有變化的形式。本發明的任務是提出一種主動被控制的閥門，它具有有利的運行性能。這任務用一種具有權利要求1所述的特徵的主動被控制的閥門來解決。從屬權利 要求2至17涉及主動被控制的閥門的其它有利的設計方案。這任務還用一種具有權利要 求18所述特徵的，使一種主動被控制的閥門運行的方法來解決。這任務尤其是用一種具有一個外殼的主動被控制的閥門來解決，這閥門包括有一 個具有通孔的可活動地支承的閥板以及一個具有通孔的，相對於外殼固定的對置板，其中 閥板相對於對置板可移動地支承，因此通孔形成一個打開的或者關閉的通道，以及閥門包 括有一個驅動裝置，它驅動閥板，其中閥板通過一個驅動彈簧與驅動裝置連接，並且其中一 個可觸發的保持裝置作用地布置，從而可以固定閥板的位置。在一種特別有利的設計方案中，閥板設計成可以圍繞一個縱向軸線轉動或者說旋 轉。一種這樣的閥門也稱為轉動滑閥。驅動彈簧有利地設計成一種與縱向軸線同心的扭轉 彈簧，它使驅動裝置與閥板連接。在另一種設計方案中，閥板設置成可以在閥板的延伸方向上移動，尤其是設置成 可以直線移動。這任務還用一種使一個主動被控制的閥門運行的方法來解決，這閥門包括有一個 可活動設置的閥板，一個固定布置的對置板，一個通過驅動彈簧與閥板連接的驅動裝置，以 及一個可觸發的保持裝置，其中閥板通過保持裝置固定在其位置上，然後通過驅動裝置使 驅動彈簧張緊，然後通過保持裝置使閥板鬆開，因此通過存儲在驅動彈簧裡的能量使閥板 運動，然後使閥板在其停止狀態或者近似停止狀態時又通過保持裝置保持住。保持裝置可 以有利地很快激活，例如通過使保持裝置包括有一個壓電的驅動裝置來實現，這驅動裝置 用於驅動保持裝置。一種這樣的閥門可以在小於Irns的短時間內打開或者說關閉。
按照本發明的閥門或按照本發明的方法在一種有利的設計方案中具有以下優點 使閥板運動所需的驅動能量至少很大部分或者甚至完全被存儲在驅動彈簧裡，而且設有一 個可觸發和優選可以很快操縱的保持裝置，它使閥板的位置固定或者說鬆開。如果驅動彈 簧一次張緊了，那麼驅動裝置的機械慣性不再影響到閥門的轉換時間。轉換時間主要由存 儲在驅動彈簧裡的能量，運動部件，尤其是閥板的慣性，以及保持裝置的快速性來確定。這 樣設計的按照本發明的閥門因此在打開位置和關閉位置之間具有特別短的轉換時間。在閥門運行期間，驅動裝置的任務是保證在驅動彈簧裡分別存儲了足夠的能量 用來使閥板運動。為此在一種有利的設計方案中，使閥門在停止狀態被保持裝置保持住，並 在這種狀態時操縱驅動裝置，使驅動彈簧附帶地張緊，從而在驅動彈簧裡又存儲足夠的能 量，以便在隨後保持裝置鬆開時使閥板運動。按照本發明的閥門優選這樣地運行，使閥板在操縱保持裝置時，這就是說在鬆開 或者固定保持裝置時，處於停止狀態或者近似停止狀態。保持裝置因此在停止狀態或者近 似停止狀態時，作用在可運動部件上，其優點是保持裝置的磨損特別小。按照本發明的閥 門因此在長時間內可以無維護地運行，並且因此具有極長的耐用度。在一種特別有利的設計方案中，閥板通過一個與驅動彈簧同心延伸的保持彈簧與 外殼連接。在一種特別有利的設計方案中，彈簧能量基本上存儲或蓄積在保持彈簧裡。優 選通過如下途徑使彈簧能量蓄積在保持彈簧裡保持裝置使閥板固定，然後驅動裝置使驅 動彈簧在一個方向上張緊，而且然後保持裝置將閥板鬆開，因此使閥板運動並且通過保持 裝置在到達靜止位置時又固定住。接著在另一個方向上重複這過程，其中閥板每次繼續運 動一點。一旦偏轉超出一個預先規定的值，那麼保持裝置就固定住閥板的位置，從而使閥板 在其位置上並用預張緊的保持彈簧保持。這種起振過程或者說保持彈簧的張緊優選在一個 小於一秒的時間間隔內進行。這種起振過程的優點由以下可見由驅動裝置輸入的能量蓄 積在保持彈簧裡，因此在保持彈簧裡可以存儲相對大的彈簧能量。此外驅動裝置不必耗費 所有能用來使閥板運動所需的力矩，並且因此可以設計得更小，更輕，和更經濟。按照本發明的主動被控制的閥門既可以設計成壓閥或者作為吸閥，而且尤其適用 於活塞壓縮機。按照本發明的閥門具有以下優點通孔可以使閥板的小於等於30%面積的 一個相對大的橫斷面開通，因此可以使這橫斷面在很短的，小於2ms的時間裡開通，而且閥 門不需要使流轉向。在另一種有利的設計方案中，驅動裝置包括有一個活動的銜鐵，它可以觸發地被 多個電磁體吸引，從而可以通過操縱磁體使銜鐵運動。在一種有利的設計方案中這種驅動 裝置也設計成保持裝置，這通過電磁體在一定時間內保持活化來實現，並且因此可以使銜 鐵保持在一個規定的位置上。在電磁體去除活化之後銜鐵又可以運動，並因此取消了驅 動-和保持裝置的保持功能。按照本發明的閥門包括有以下優點·較小的流損失，因為閥的通孔可以具有大的流通橫斷面，這橫斷面大約如通常閥 門的兩倍那樣大。·通過在時間上很精確地開啟和關閉閥門提高了效果，因為可以將時刻精確確定 至小於等於1至2ms。·因為閥門幾乎沒有磨損件，或者說磨損很小，因此閥門具有較長的使用壽命，這使維護費用較低，並因此使壽命較高。·按照本發明的閥門可以用作為現有閥門的代用物，其中閥門可以這樣設計，從而 在壓縮機上無需進行或者只是不重要的改變。·按照本發明的閥門與壓縮機一起只具有小的有害空間。·按照本發明的閥門允許調節壓縮機的輸送量，因為閥門不必在每個循環期間關 閉和開啟，而是在至少一個循環期間也可以始終打開或者始終關閉著。以下根據實施例對閥門進行說明。所示為

圖1 一個簡略表示的壓力閥門在開啟狀態時的縱向剖視圖；圖2兩個保持裝置的立體圖；圖3保持裝置部件的C-向剖視圖；圖4a具有一個密封板的閥板的爆炸圖；圖4b圖4a所示的具有密封板的閥板在組裝狀態時的一個側視圖；圖5簡略表示的，具有一個閥板但沒有密封板的壓力閥的縱向剖視圖；圖6主動被控制的閥門的另一個實施例的一個縱向剖視圖；圖7在保持彈簧張緊時閥板角度與時間的函數圖；圖8在按圖7的過程中存儲於保持彈簧和驅動彈簧裡的能量與時間的函數關係 圖；圖9a至9h閥板的位置以及不同時間存儲於保持彈簧和驅動彈簧裡的能量；圖10簡略所示的抽吸閥門在開啟狀態時的縱向剖視圖；圖11具有可直線運動閥板的一個主動被控制的閥門的俯視簡圖；圖12具有閥板的一個彎曲延伸的基板的縱向剖視簡圖；圖13具有閥板的一個V-形延伸的基板的縱向剖視簡圖；圖14閥門的另一個實施例的縱向剖視圖；圖15圖14所示閥門沿著B-B剖面線的一個俯視圖；圖16，17按圖15所示的吸緊的銜鐵在第一或第二個位置上的俯視圖；圖18具有間隔開的銜鐵的罐狀磁體的剖視簡圖；圖19具有吸緊的銜鐵的罐狀磁體的剖視簡圖；圖20閥門的另一個實施例的縱向剖視圖。圖1表示了一種主動被控制的閥門1的縱向剖視圖。閥門1包括有一個外殼6，也 稱為燈籠，在其上在下部布置了一個具有通孔2a的對置板2，在傳統的閥門中稱為閥座，並 且它在上面與一個驅動裝置8固定連接。在這外殼6裡設有一個具有通孔4a的盤狀的閥 板4，其可以圍繞一個垂直於閥板4的縱軸線A轉動。閥板4，也稱為閉合體，此外可轉動地 支承在一個徑向軸承6a裡。無論是閥板4還是對置板2都具有多個在圓周方向上與縱軸 線A有間距的通孔2a，4a,這些通孔這樣地相對布置，從而這些通孔如所示那樣形成一個打 開的通道24，因此流體可以流通經過，或者當閥板4轉動時，形成一個關閉的通道24，這阻 止了流體的流動。一個設計成扭轉彈簧的驅動彈簧7與縱軸線A同心布置，並且既固定耦 合於驅動裝置8上並且通過連接件9a也耦合於閥板4上，或者固定地與其連接。一種附加 的空心圓柱形保持彈簧5 (它同樣也設計成扭轉彈簧)同樣也與縱軸線A同心布置，並且既 與外殼6並通過連接件9a，也與閥板4固定連接。此外與縱軸線A同心布置了一個設計成盤的固定保持件9，並且通過連接件9a防轉地與閥板4連接。在外殼6之內設有一個保持 裝置10，這裝置包括有一個致動器IOc以及一個制動件10a。當致動器IOc活化時，將固定 保持盤9夾住在致動器IOc和制動件IOa之間，從而使固定保持盤9被止動，而且因此將閥 板4保持在其相應的位置上。致動器IOc優選設計為壓電變換器或者壓電致動器。它有以 下優點可以很快地進行操縱，或者說很快地固定和鬆開，在ms數量級內，而且可以產生相 對大的保持-或夾緊力，這保證了固定保持盤9和因此閥板4的可靠保持。這設計成夾緊 裝置的保持裝置10可以設計成許多不同的形式，例如也可以具有一個電磁致動器IOc或者 一種氣動的或者液壓的致動器10c。驅動裝置8在所示的實施例中設計成電動機。也可以 應用許多其它的驅動系統作為驅動裝置8，例如也可以是一種液壓的或者氣動的驅動系統。圖2表示了兩個並排布置的保持裝置10的一個實施例的立體圖。每個保持裝置 10包括有一個U-形連接裝置10d，它一邊與一個壓電變換器10c，而另一邊與一個保持塊 IOb連接。此外製動件IOa與一個連板IOe固定連接，其中連板IOe與外殼6固定連接。固 定保持盤9可以圍繞轉動軸線A轉動地支承，其中固定保持盤9延伸在連板IOe和制動塊 IOb之間，從而在操縱變換器IOc時使固定保持盤9被夾緊，或者被釋放。固定裝置10布置 成相對於固定保持盤9優選浮動或者說在軸線A的延伸方向上可移動，以便可以可靠地保 持固定保持盤9，尤其是當閥門的單個部件，例如根據溫度的波動而膨脹不同時，也才這樣。圖3表示了 一個保持裝置10的側視細部圖。連板IOe與外殼6固定連接。制動 件IOa與連板IOe固定連接。在固定保持盤9之間布置了制動塊IOb和連板10e。操縱壓 電變換器IOc使變換器IOc和制動塊IOb關閉或開啟。圖4a用爆炸圖表示了閥板4的另一個實施例，它具有許多槽形的，徑向地向轉動 軸線A延伸的通孔4a。閥板4還包括有三個分布在在閥板4的圓周方向上的彈簧元件4c， 它們保持密閥板4b。密封板4b同樣也具有通孔4d，這些通孔優選設計和布置成與通孔4a
一樣和重合。圖4b表示了圖4a所示的，而且現在組裝了的閥板的側視圖。閥板4在這裡在載 荷作用下並用誇大的變形來表示。密封板4b在下面具有一個突出的導向銷4e，這導向銷 支承在圖1所示的徑向軸承6a裡。密封板4b相對於閥板4通過彈簧元件4c在轉動軸線 A的方向上彈動地支承。這種設計方案的優點在於密封板4b在閥門關閉並經受壓力時被 固定壓緊在對置閥板2上，並因此固定貼靠，從而使對置板2的通孔2a特別密封地封閉住。圖5表示了一種簡略表示的閥門1的另一個實施例，這種閥門與圖1所示閥門的 區別在於沒有保持彈簧5。如圖5簡略所示，閥板4也還可以設計成沒有密閥板4b和彈簧 元件4c，因此閥板4直接貼在對置閥板2上，並根據與通孔4a和通孔2a的相互位置設有一 個通道24，或者使通孔2a關閉。一種這樣設計的閥板4也可以應用於圖1所示的實施例 中。圖6表示了一種主動被控制的閥門1的另一個實施例的縱向剖視細部圖。閥門1 包括有一個外殼6，其中沒有表示出要布置在外殼6上端面上的驅動裝置8。在外殼6裡設 有一個具有通孔2a的對置閥板2。在對置閥板2之上可轉動地布置了具有通孔4a的閥板 4。外殼6具有側向孔6b，因此在通孔2a，4a和側向孔6b之間形成一種導引流體的連接F。 一個設計成驅動彈簧7的扭轉杆與一個固定保持盤9固定連接。固定保持盤9還通過一個 空心圓柱形的保持彈簧5與外殼6固定連接。在外殼6裡，一個包括有一個壓電致動器IOc和一個制動塊10b的固定裝置10這樣地相對於固定保持盤9布置，從而使固定保持盤可以 被壓電致動器10c被固定或釋放。固定保持盤9防轉地與閥板4連接。此外一個位置傳感 器11與閥板4耦合，以檢測閥板4的角度。在完整的閥板1中例如在圖1中簡略所示的驅 動彈簧7與一個驅動裝置8連接，後者在驅動彈簧7的上面突出的端部上作用於其上面。按圖6的閥門利用了存儲在保持彈簧5裡的彈簧能量，以便通過操縱固定裝置10 快速地並且還在時間上很精確地並且可重現地打開和關閉閥門1。因此在按圖6的閥門1 中具有中心的意義是，在保持彈簧5裡分別存儲了足夠的能量，以便使閥板4在要求的時間 裡運動。驅動裝置8主要用於給保持彈簧5提供足夠的彈簧能量，或者說使閥板4轉動一 個這樣的角度範圍，使得在保持彈簧5裡存儲足夠的彈簧能量用於閥門1的運行。在圖6 所示實施例中將這彈簧能量從驅動裝置8經過驅動彈簧7傳送給閥板4或保持彈簧5。驅 動裝置8設計成這樣強，以至於它能夠提供整個所需要的轉矩，這轉矩例如為50Nm數量級。 一種這樣的驅動裝置8然而具有以下缺點它相對比較大。在閥門1的一種特別有利的設 計方案中，因此應用一種較小的驅動裝置8，其最大可產生的轉矩小於用來張緊保持彈簧5 所需的轉矩。用於使圖6所示的閥門1運行的一種這樣的方法藉助於圖7，8和9a至9h詳 細加以說明。圖7和8表示了保持彈簧5的首次張緊。圖7表示了按圖1和6的實施例的閥板4的角度與時間的函數關係圖，其中閥板 4在時刻0處於一種中立的靜止位置，在這位置上彈簧能量既沒存儲在保持彈簧5裡，又沒 在驅動彈簧7裡。在所示的實施例中所示方法的目的是使閥板4在端部轉動一個+4. 5° 的角度並固定在這位置上。為此驅動裝置8在第一個方法步驟中在驅動彈簧7上作用一個 轉矩，從而使閥板4，如用12a所示的那樣，轉動一個負的角度並且隨後，如用12b所示那樣， 被一個固定裝置10保持在這位置上。接著驅動裝置8在第二個方法步驟中通過驅動彈簧7 在閥板4上引起一個反向的轉矩。然後如用12c所示那樣，固定裝置10打開，並且一旦在 正的角度的方向上運動的閥板4位於靜止位置或者近似靜止位置，又關閉。閥板4接著，如 用12d所示那樣，被保持住所示位置上。閥板4轉動的絕對數值在按12d的位置上相對於 按12b的位置增大了，因為連同驅動彈簧7的轉矩，保持彈簧5的轉矩也作用於閥板4上， 因此閥板4，如圖7所示，用每一附帶的方法步驟都具有更大的轉動。這種方法多次地依次 實施，並且一旦閥板4轉動一個至少+4. 5°角度並保持在這位置上，那就在所示的實施例 中結束。因此在保持彈簧5裡存儲了足夠的能量，用於使閥門1運行，並且閥門4處於一個 工作位置12z上。為使閥板4從靜止位置12運動至工作位置12z，整個過程在所示的實施 例中持續大約145ms。這種方法也稱為起振或者說起振方法。圖8用同樣的，如圖7所示的時間標度線表示了時間與積累在保持彈簧5裡的彈 簧能量14以及時間與由驅動彈簧7輸入的彈簧能量15之間的函數關係。驅動彈簧7通過 驅動裝置8，不考慮在方法開始時的起振過程，用一個基本相同的彈簧能量始終重複地被張 緊。驅動彈簧7的這種彈簧能量在方法期間如已所示那樣存儲在保持彈簧5裡。按照本發 明的方法具有以下優點一個驅動裝置8足夠用於張緊保持彈簧5，這驅動裝置8能夠產生 一個轉矩，它遠小於用於張緊保持彈簧5最大所必須的轉矩。這可以使應用一種具有小結 構形式的驅動裝置8成為可能，其優點在於驅動裝置8小而且成本低，而且還由於較小的 慣性可以更快地運行。保持彈簧5的張緊本身可以用一種很弱的驅動裝置8來實現，如果 進行足夠的方法步驟12a，12b，12c, 12d的話。換句話說，最大的用於張緊保持彈簧5的時間決定了驅動裝置8必須提供的轉矩。圖9a至9h用閥板4的俯視圖簡略表示了在閥門1轉換運行時閥板4隨時間而變 化的位置。同樣也表示了驅動彈簧7頭部端的位置，它與驅動裝置8連接。在圖9a中，閥 板4位於關閉位置上，其中在保持彈簧5裡存儲了用面積表示的彈簧能量。驅動裝置8使 驅動彈簧7運動至對於閥門1的打開位置必須的位置上，從而在驅動彈簧7裡存儲了用面 積表示的彈簧能量7a。彈簧能量5a和7a的面積與相應時刻存儲在保持彈簧5裡或者說在 驅動彈簧7裡的能量成比例。這些面積只是示意地表示，其中面積5a或者說在保持彈簧5 裡通常存儲的能量在圖9a所示狀態下遠遠大於面積7a或存儲在驅動彈簧7裡的能量。面 積5a或者說存儲的能量至少大於面積7al0倍。圖9b中鬆開固定裝置，從而閥板4在打開位置的方向上運動，存儲在彈簧5和7 中的能量減少，再有利用功能，其由處於運動中的部件特別是閥板4，固定保持盤9和連接 件9a中。在圖9c中動能越來越多地又被傳入彈簧5和7裡。一旦整個動能降低的話，閥板 4，如圖9d所示，在打開位置上達到停止狀態，而且在這個位置上被固定裝置10固定。由驅 動彈簧7在圖9a中所提供的彈簧能量7a優選這樣來確定，從而使閥板4的通孔4a與對置 閥板2的通孔2a位置重疊，如果閥板4停下的話。如果這應不是這樣的話，閥板4的位置 可以通過操縱固定裝置10而直接停下。閥板4的位置可以通過位置傳感器11測量。在按 圖9a狀態下輸入的彈簧能量7a被有利地這樣觸發或者說確定大小，從而使閥板4在前面 所述的最佳位置上停下。其優點在於固定裝置10在阻塞閥板4時幾乎不會或者根本沒有 磨損。為此設有一個控制裝置13，它採集位置傳感器11的信號11a，而且通過導線8a相應 地觸發驅動裝置8。控制裝置13，如圖6所示，例如通過數據總線13a與一個上級的觸發裝 置連接。為了關閉閥板4，如圖9e所示，操縱驅動裝置8，並使驅動彈簧7在閥板4阻塞住 時轉動，從而給驅動彈簧7傳輸彈簧能量，並且這驅動彈簧在操縱驅動裝置8結束時具有彈 簧能量7a。接著，如圖9f所示，使固定裝置10打開，從而閥板4運動至關閉位置上，其中彈 簧能量5a和7a被轉變成動能，並且在按圖9g的運行狀態時動能又被轉變成彈簧能5a和 7a，直至按照圖9h的閥板4停下並通過操縱固定裝置10而固定住。這種在圖9a至9g中所示的過程在閥門1每次打開或關閉時被重複進行。閥門1 在按圖9a和圖9d所示的關閉位置和打開位置之間，或者說在按圖9e和圖9h的打開位置 和關閉位置之間的轉換時間可能取決於閥門1的設計方案可能很短，並且例如達到1ms。優 選應用的轉換時間在1ms和10ms之間的範圍裡。閥門1的開啟和關閉當然與相應的機器， 例如一個活塞壓縮機的運行循環同步。按照本發明的閥門1也可以很簡單地這樣被觸發， 使這閥門不在活塞壓縮機的每個循環時都開啟和關閉，而例如只是在每2，3或第4個工作 循環時。這例如通過如下來達到固定裝置10在對應的工作循環期間關閉著，而且因此閥 門1保持在相應的位置上。閥門1開啟和關閉的節拍因此可以任意地相對於活塞壓縮機的 工作循環而變化。按照本發明的閥門可以設計成吸閥或者一種壓閥的形式。與一個活塞壓縮機組 合吸閥這樣設置，從而其使介質流入活塞腔，而且這樣布置壓閥，其使介質從活塞腔裡流出來。
圖10表示了吸閥的縱向剖視簡圖。這閥門1基本上設計成與圖1所示的閥門1 相同，其中閥板4當然布置在對置板2的對面。為了打開和關閉閥板4，在按圖1的壓閥中 和在按圖10的吸閥中應用同樣的方法或者說同樣的裝置。圖11簡略表示了閥門1的另一個實施例，其中其閥板4通過在B方向上的直線運 動來操縱。閥門1包括有一個具有通孔2a的對置板2以及一個可以相對於對置板2直線 移動的，具有通孔4a的閥板4。閥板4通過驅動彈簧7與一個直線電機8連接。一個固定 裝置10可以阻塞住閥板4和使其開通釋放。所示的實施例可以選擇地附帶具有保持彈簧 5，它只是簡略地表示為在對置板2和閥板4之間的作用連接。圖11中所示的具有保持彈 簧5的閥門1如在圖7，8和9a至9h中所述那樣可以實現運行，唯一的區別在於閥板不實 施轉動運動，而是一種直線運動B。在圖1，6，10和11所示的閥門1中，也如在圖5中所示那樣，可以取消一個保持彈 簧5。假定，圖1所示的閥門1沒有保持彈簧5，那麼這在圖9a至9h中就意味著唯一存在 有彈簧能量7a，但不是彈簧能5a。驅動彈簧7被驅動裝置10轉到圖9a至9c所示的位置 上，並且然後由固定裝置10使閥板4釋放，從而閥板4運動至圖9a或者說圖9h所示的位 置上，在這位置上固定裝置10又使閥板4阻塞住。沒有保持彈簧5的閥門1的一種設計方 案的不利之處在於驅動裝置8必須提供整個用於轉換閥門1所需的彈簧能7a或者說為此 所需的轉矩，這要求一種相對大的，重的和貴的驅動裝置8。閥門1的閥板4和對置板2可以按不同的方式來設計，從而可以藉助於轉動運動 或者一種直線運動實現相互的移動。圖12用縱向剖視圖簡略表示了一種具有對置板2的 球形延伸置的閥板4，其中閥板4或者通過一種圍繞軸線A的轉動運動，或者一種在B方向 上的移動運動可以相對於對置板2移動地支承，以便通過這運動使通道24開啟或者關閉。 圖13表示了具有帶有圓錐形延伸的支承面的閥板4和對置板2的實施例。閥板4可以圍 繞軸線A轉動地支承，以便開啟或者關閉通道24。圖14用縱向剖視圖表示了閥門1的另一個實施例。閥門1包括有一個外殼6，這 外殼具有進口孔6d，出口孔6b以及一個具有集成的閥座和對置板2的所謂燈籠6c。閥1 包括有一個驅動裝置8，它還設計成保持裝置10。這兩種裝置8，10這樣地設計，使轉矩能 夠施加到驅動彈簧7的上面部段上。在驅動彈簧7的下端，一個閥板4與驅動彈簧7固定 連接，其中閥板4可以圍繞轉動軸線A轉動地支承，閥板4包括有一個通孔4a，它設置成可 以相對於對置板2的通孔2a移動，從而通過轉動閥板4可以打開或者說關閉通孔2a和通 道24。在一種優選的設計方案中，使閥板4這樣轉動，從而使通孔2a在閥板4的第一位置 上完全打開，這通過使通孔4a位於通孔2a上來達到，而且通孔2a在閥板4的第二位置上 完全關閉了，這通過使通孔2a完全被閥板4蓋住來達到。然而也可以證實為有利的是，使 閥板4以及也使通孔4a這樣相對於通孔2a轉動，從而只是整個通孔2a的部分面積提供作 為通道24，與此相反，通孔2a的其餘部分被閥板4遮蓋住。在一種有利的設計方案中閥門1包括有一個空心杆扭轉彈簧5，它在下面與閥板 4，而在上面與外殼6固定連接。閥門1然而也可以設計成沒有空心杆扭轉彈簧5。在空心 杆扭轉彈簧5之內布置了一個實杆扭轉彈簧7，它下面與閥板4固定連接，上面與驅動-和 保持裝置8，10連接。圖14所示的閥門1基本上設計成雙質量振動器，其中所述一個質量尤其是通過閥板4構成，而另一個質量尤其是通過銜鐵8e構成。閥門1基本上包括有兩個彈簧，也就是 驅動彈簧7和保持彈簧5，其中雙質量振動器這樣設計，從而使閥板4通過保持彈簧5與固 定的外殼6連接，而且閥板4通過驅動彈簧7與銜鐵8e連接。在一種有利的設計方案中， 閥板4和銜鐵8e的固有頻率具有一種真實的比例，其中固有頻率尤其是取決於彈簧5和7 的彈簧剛度，和尤其是取決於閥板4和銜鐵8e的質量。有利的是也如同圖1所示那樣，設有一個密封板4B的閥板4，密封板通過一個在 圖14中未表示的彈簧裝置彈動地與閥板4連接。還可以證實為有利的是用一個保護蓋 20蓋住驅動-和保持裝置8，10，例如作為防止汙染物的防護。驅動-和保持裝置8，10如 圖14所示，有利地布置在外殼6之外，以便與在閥門1裡流動的氣體不會接觸。圖15表示了在圖14中所示的閥門1沿著B-B剖面線的一個視圖。圖14表示了 沿著C-C的一個剖視圖。圖15所示的驅動裝置8包括有四個磁體8a，8b，8c，8d，以及一個 可轉動地在運動方向8f上可以來回運動設置的銜鐵8e。驅動彈簧7藉助於一個軸承6e可 以相對於外殼6轉動地支承，其中銜鐵8e與驅動彈簧7的端部段固定連接，因此驅動彈簧7 的延伸方向規定了一個轉動軸線A，銜鐵8e可以圍繞這軸線轉動地支承。通過磁體8a，8b， 8c, 8d的相應的激活，可以使銜鐵8e在運動方向8f上來回運動。在一種有利的設計方案中，如果磁體8a，8b，8c，8d沒有電流的話，銜鐵8e位於圖 15所示的靜止位置上，其中靜止位置尤其是通過空心杆扭轉彈簧5來確定。在一種有利的 設計方案中通道24在這個靜止位置上半打開。圖16和17表示了按圖15的俯視圖，其中 銜鐵8e在圖16中位於第一保持位置上，而在圖17中則位於第二個保持位置上。從在圖15 中所示的銜鐵8e的位置出發，磁體8a，8b，8c，8d可以有利地這樣交替地進行觸發，從而使 銜鐵8e在運動方向8f上發生振動，類似於像在圖7中用角度變化12所示那樣，從而使銜 鐵8e關於其轉動發生起振，而且在與時間的函數中具有一個越來越大的轉角，直到銜鐵8e 位於圖16和17所示的第一或第二轉動位置上，這通過銜鐵8e接觸對應的磁體8a，8b，8c， 8d來達到，而且磁體8a，8b，8c，8d不再被轉換，而是恆定吸緊銜鐵8e，從而使驅動裝置8則 起到保持裝置10的作用，而且銜鐵8e被保持在圖16或17所示的位置上。這種起振過程， 與圖7所示的角度_時間曲線圖不同，沒有保持階段12b，12d，因此以連續不斷地變大的振 幅，在運動方向8f上激勵銜鐵8e，直至銜鐵8e這樣近地位於磁體8a，8b，8c，8d處，從而可 以由磁體使其固定保持。這用於觸發磁體所需的觸發裝置(它優選還包括有一個用於檢測 銜鐵8e偏轉的傳感器)並沒有詳細示出。通孔2a，4a有利地這樣相互匹配地設計和布置， 從而第一保持位置例如使通道24完全關閉，而第二保持位置則使通道24完全開啟。具有 磁體8a，8b，8c，8d和銜鐵8e的驅動裝置8優選這樣設計，從而一次操縱磁體8a，8b，8c，8d 就引起了在第一和第二保持位置之間的轉換，這具有以下優點在圖16和17所示的保持位 置之間可以很快地進行轉換，或者說閥門1或其通道24可以很快地開啟或關閉。圖18和19表示了磁體8a的一個實施例的剖視圖。磁體8a包括有一個磁體芯 8i，一個電繞組8h和一個導磁的外殼體8g。磁場用虛線表示。在所示的實施例中磁體8a 設計成一種罐狀磁體。這種實施形式的優點在於可以產生相對大的磁性力，尤其是大的保 持力。而且罐狀磁體要求相對小的體積或者說具有相對小的結構形式。在圖18中銜鐵8e 相對於磁體8a有間距，相反在圖18裡銜鐵8e固定保持於磁體8a上。為了引起一個大的 保持力，銜鐵8e有利地這樣設計和布置，使銜鐵8e如在圖18中所示那樣整個表面都貼靠在磁體8a上。在圖14至19中所示的實施例中，銜鐵8e直接與驅動彈簧7連接。具有銜鐵8f 的驅動裝置8然而也可以設計成單獨的單元，它通過一種作用連接，或者說一個軸或者一 個傳輸帶，與驅動彈簧7連接，以便藉助於驅動裝置8使驅動彈簧7運動。圖20表示了閥門1的另一個實施例的縱向剖視圖。與圖1所示的實施形式相比， 圖20所示的實施形式的不同之處在於固定保持盤9和保持裝置10布置在外殼6之外，在 所示的實施例中在上面在外殼6上。其餘圖20所示的閥門1設計成與圖1所示的閥門1 基本相同。圖20所示的閥門20的優點在於固定保持盤9和保持裝置10並不受到位於外 殼6內腔裡的氣體和汙染物的作用，這還保證了更高的運行安全性。
權利要求
具有外殼(6)的主動被控制的閥門(1)，包括有具有通孔(4a)的可活動設置的閥板(4)以及具有通孔(2a)的，相對於外殼(6)固定布置的對置板(2)，其中閥板(4)相對於對置板(2)設置成可移動的，從而通孔(2a，4a)形成打開的或者關閉的通道(24)，以及包括有驅動裝置(8)，它驅動閥板(4)，其特徵在於，閥板(4)通過驅動彈簧(7)與驅動裝置(8)連接，並且作用地布置了可觸發的保持裝置(10)，從而使閥板(4)的位置可以固定。
2.按權利要求1的閥門，其特徵在於，閥板(4)設置成可以圍繞垂直於對置板(2)延伸 的縱向軸線㈧轉動。
3.按權利要求1的閥門，其特徵在於，閥板(4)設置成可以在對置板(2)的延伸方向上 移動。
4.按權利要求2的閥門，其特徵在於，驅動彈簧(7)設計成與縱軸線(A)同心的扭轉彈ο
5.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，閥板(4)通過附加的保持彈簧(5)與 外殼(6)連接。
6.按權利要求5的閥門，其特徵在於，保持彈簧(5)與縱軸線(A)同心延伸，而且尤其 是設計成空心杆扭轉彈簧。
7.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，驅動裝置(8)包括有銜鐵(8f)，它具 有與驅動彈簧(7)的作用連接，而且驅動裝置(8)包括有磁體(8a，8b，8c，8d)，它們相對於 銜鐵(8f)布置，從而它們吸住銜鐵(8f)。
8.按權利要7的閥門，其特徵在於，銜鐵(8f)與驅動彈簧(7)固定連接，而且設置成可 以圍繞縱軸線(A)轉動。
9.按權利要求1至6中之一所述的閥門，其特徵在於，驅動裝置(8)設計成電動機，它 與外殼(6)固定連接。
10.按權利要求11的閥門，其特徵在於，電動機的轉子布置成與縱軸線(A)同心地延 伸，並與驅動彈簧(7)固定連接。
11.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，保持裝置(10)具有壓電驅動裝置。
12.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，固定件(9)與閥板(4)或者與驅動 彈簧(7)連接，而且保持裝置(10)作用於固定件(9)上。
13.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，保持裝置(10)浮動地布置在外殼 (6)裡。
14.按權利要求1至10中之一所述的閥門，其特徵在於，驅動裝置(8)也設計成可觸發 的保持裝置(10)。
15.按上述權利要求之一所述的閥門，其特徵在於，閥板(4)包括有具有通孔(4a)的密 封板(4b)，而且密封板(4b)通過彈簧元件(4c)與閥板(4)連接。
16.按權利要求5至15中之一所述的閥門，其特徵在於，由驅動裝置(8)最大可以產生 的轉矩小於最大的在保持彈簧(5)上的轉矩。
17.按上述權利要求之一所述的閥門，包括有控制裝置(13)以及用於測量閥板(4)位置的位置傳感器(11)，以及包括有用於控制裝置(13)的控制程序，這程序觸發驅動裝置 (8)，使得由驅動裝置(8)所提供的能量被積聚在保持彈簧(5)裡。
18.使主動被控制的閥門(1)，尤其是按照上述權利要求之一所述的主動被控制的閥 門運行的方法，這閥門包括有設置成可活動的閥板(4)、固定布置的對置板(2)、通過驅動 彈簧(7)與閥板(4)連接的驅動裝置(8)，以及可觸發的保持裝置(10)，其特徵在於，閥板 (4)通過保持裝置(10)被固定在其位置上；閥板通過保持裝置(10)被鬆開，從而閥板(4) 通過存儲在驅動彈簧(7)裡的能量而運動；通過驅動裝置(8)使驅動彈簧(7)張緊；而且閥 板(4)在其停止狀態或者近似停止狀態時，又通過保持裝置(10)被保持住。
19.按權利要求17所述的方法，其特徵在於，保持彈簧(5)具有在對置板(2)和閥板 (4)之間的作用連接；而且閥板(4)逐步地運動並又被保持住，從而在保持彈簧(5)裡積聚 彈簧能，這種彈簧能大於由驅動裝置所提供的能量。
20.壓縮機，尤其是活塞壓縮機，它包括有按權利要求1至17中之一所述的閥門。
全文摘要
具有外殼(6)的主動被控制的閥門(1)包括有具有通孔(4a)的可活動設置的閥板(4)以及具有通孔(2a)的，相對於外殼(6)固定的對置板(2)，其中閥板(4)這樣地相對於對置板(2)設置成可移動的，因此通孔(2a，4a)形成打開的或者關閉的通孔(24)，以及包括有驅動裝置(8)，它使閥板(4)驅動，其中閥板(4)通過驅動彈簧(7)與驅動裝置(8)連接，並且還有可控制的保持裝置(10)，用於固定閥板(4)的位置。
文檔編號F04B39/08GK101896720SQ200880111901
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月15日 優先權日2007年10月18日
發明者A·施萊格爾, A·沃澤, M·弗裡德爾, M·萊曼, P·豪裡 申請人:伯克哈特壓縮機股份公司