減壓器的製作方法

2023-06-14 10:58:31

專利名稱：減壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種減壓器，包括高壓入口、低壓出口和具有閥座及配合閥座的可移動閥門活塞的閥。該閥門活塞通過從閥座上移開而在高壓入口與低壓出口之間打開通道。 此外，由低壓引起的閉合力在減壓器的運轉過程中朝向閥座作用於閥門活塞上。閥門活塞包括橫向於位移方向取向的並且面朝向低壓出口的有效表面，使得所述閉合力作用於其上。最後，減壓器包括設計成向閥門致動活塞施加致動力的彈簧，其遠離閥座而作用。
背景技術：
減壓器通常用於降低流體(液體或氣體)的壓力。它們通常安裝在管道的管路中， 因此，在高壓入口處壓力較高，但在低壓出口處的壓力較低。例如，水管中的壓力或來自壓縮空氣瓶或氣瓶的壓力通過上述類型的減壓器或壓力控制器而降低至理想範圍。此外，可被電磁致動的減壓器在現有技術中是已知的。例如，EP1209336A2公開了一種用於燃燒甲烷的內燃機的注氣系統的減壓器。此處，通過彈簧而壓靠在閥座上的閥門活塞因電磁力抬升以打開該閥。因此，在靜止狀態下，由於該彈簧，該閥是關閉的。在低壓出口處的壓力可使用脈衝寬度調製(即，當該閥打開時的時間以及該閥關閉時的時間的比率的變化)而設定。然而，嚴格地說，這種裝置不是上述類型的減壓器，但因為該閥通常由於彈簧而在停機狀態下關閉，因此它是一種傳統的用作減壓器的電磁閥。US6, 202，697B1進一步公開了一種用於減壓的閥，它具有高壓入口、低壓入口和負荷輸出。電磁致動的活塞閥連接該負荷輸出至該高壓入口或至該低壓入口。在這個裝置中， 由於連接多，這不是傳統意義上的具有高壓入口和低壓出口的壓力調節器。在DE102008020019A1中，已知一種帶有閥套的電磁閥，該閥套具有閥閉合體和控制該閥閉合體的電磁致動單元，其中該閥閉合體具有至閥座的有效連接並且控制閥套上的高壓口與閥套上的低壓口之間的流體截面，該閥套作為該閥座的延伸部，藉此，壓縮彈簧布置在閥座和/或低壓口的附近，並且被支撐在閥套上。壓縮彈簧的另一端在打開方向上對抗電磁致動單元的閉合力而作用在閥閉合體上。密封元件位於閥套和閥閉合體之間，在其區域內背向該閥座。DE3741526A1公開了一種提升閥，尤其是當用作安全閥、用於控制噴油泵的輸送的開始和結束時，具有包含在閥箱內的閥室，具有將該閥室分成高壓室和排氣室的閥門 (valve aperture)，具有圍封該閥門的閥座，具有與該閥座相互作用以閉合及打開該閥門的閥芯(valve element)，它依靠閉合表面在閥閉合位置上緊密地抵住該閥座，並且當在此位置時在閥打開方向上承受高壓，並且帶有由在閥閉合方向上的高壓加載的控制表面，並且具有電動致動器，特別是致動閥芯的電磁體。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種改進的減壓器，特別是一種在低壓出口處的壓力可以非常快地變化並且可以被遠程控制、然而在其中即使是在缺乏外部幹預時也總是保持基本功能的減壓器。本發明通過上述類型的減壓器得以實現，此外還包括電磁線圈，該電磁線圈被構造成用於施加疊加在閉合力或致動力上並且作用在閥門活塞上的電磁力。根據本發明，這就導致在減壓器內，低壓出口處的壓力可通過在電磁線圈上施加電壓而得以非常迅速地改變。各種幹擾效應(摩擦、溫度、流量等)可通過檢測在壓力調節器的出口處的壓力以及通過對磁力的適宜控制而被補償。藉助於合適長度的電纜，該壓力也可以通過遠程控制而改變。還可以構想的是，該減壓器構造有遠程電源和無線電模塊，並且通過這種方式被遠程控制。在沒有外部幹預的情況下，例如如果遠程控制失效，基本功能依然保持。之後壓力調節器純機械地將低壓出口處的壓力控制在預設水平。因此根據本發明的減壓器有極好的故障保護。本發明的優選實施例以及進一步的改進從所述從屬權利要求及結合附圖的說明書中可得。如果電磁線圈相對於作用在閥門活塞上的或與其連接的磁銜鐵布置，使得該磁力作用在該閥的打開方向上，則是有利的。特別地，磁銜鐵被設置成向低壓出口移動。在此實施例中，低側上的壓力可通過向電磁線圈施加電壓而升高。如果這種控制功能不可行，那麼該壓力將獨立調節至更低並從而達到更安全的壓力水平。如果該閥門活塞本身被設計成磁銜鐵，則是有利的。通過這種方式，可省去具有磁銜鐵功能的單獨部件。根據本發明的減壓器僅包括少數幾個部件，並且因此組裝相對簡單。 此外，該減壓器也可按非常緊密的形式生產。如果作用於閥門活塞上並由電磁線圈產生的力不大於由彈簧施加的致動力的一半，則是有利的。通過這種方式，不再需要用於閥門活塞的電磁致動的過電流。此外，電磁控制狀態和非控制狀態之間的壓力差不是非常大，因此在電磁控制器失效的情況下，在安裝有本發明減壓器的管道系統中不會發生過高及不必要的壓力波。如果在該閥門活塞中設置通孔，在閥處於打開狀態時將該高壓入口和該低壓出口連接，則是有利的。通過這種方式，該減壓器可具有格外緊湊的結構，因為不需要在閥體本身中的高壓入口和低壓出口之間設置通孔。因此，該閥門活塞實現雙重功能。如果該閥座和該閥門活塞之間的接觸表面是金屬塑料組合的形式，則是特別有利的。具有本發明這種變型可實現閥的特別良好的密封效果。例如，該閥門活塞上的密封表面可由塑料製成，同時該閥座由例如黃銅或不鏽鋼製成。然而，相反的配置也是可行的。在這一情況下，鄰近該閥座的閥門活塞由金屬製成，而該閥座由塑料製成。如果該閥門活塞設計成使得當閥處於閉合狀態時高壓入口僅面向閥門活塞的一個徑向表面，則是特別有利的。通過這種方式，在高壓側上產生的壓力可不在閥門活塞上施加作用在其位移方向上的壓力。因此，作用於該高壓側上的壓力實際上對低壓側的壓力水平沒有影響。當閥的打開截面與閥門活塞離開閥座的位移成比例地提高時，是有益的。通過這種方式，該減壓器的控制性能將或多或少地被設計成線性。因此，該壓力在整個範圍內以相同的精確度被控制。當該閥門活塞在包含閥座的閥體內被導引並且密封圈(例如0形圈)安置在該閥門活塞與閥體之間時，一個位於高壓入口與低壓出口之間，而另一個位於高壓入口與該減壓器周圍區域之間時，也是有益的。這可以防止高壓入口和低壓出口之間以及高壓入口和減壓器周圍區域之間的洩漏。如果該密封圈在該閥門活塞/閥體的一個且相同部分接觸該閥門活塞/閥體，則是有利的。通過這種方式，由於多個不同部件組裝導致的累計的部件公差所引起的洩漏問題可被避免。最後，如果該閥門開啟的最大截面小於高壓入口與低壓出口之間的其它的流體截面，則是有利的。在這方面，如果該閥的最大閥門開啟截面不大於高壓入口與低壓出口之間的流體截面的其餘部分的一半，則這將是特別有利的。通過這種方式，確保了該壓力僅由閥門活塞的位移控制，並且(多餘的)壓縮不會干擾這一壓力調節或者甚至使其不可能發生。本發明的上述實施例以及變形可用任何方式進行組合。


本發明通過附圖中的示意性圖示所示出的實施例而進一步說明。示意圖所示為根據本發明的減壓器的截面圖。
具體實施例方式首先，需要注意的是，在圖中相同的和相似的部分被指定相同的附圖標記，並且功能相似的元件和特徵-除非特別標出-被指定相同的附圖標記但有不同的標誌。需要進一步說明的是，具體的位置，例如「頂」、「底」、「側」、「水平的」、「垂直的」等所指為同一減壓器的所示位置。當調節器的位置改變，該位置信息相應地隨之改變。該圖示出了根據本發明的減壓器1的截面圖，該減壓器1具有高壓入口 2和低壓出口 3。該減壓器1包括具有閥座5和閥門活塞6的閥體4，閥門活塞6安裝在閥體4內以使其在位移方向(在此是豎直方向)上可以移動。此外，該減壓器1包括彈簧7，該彈簧7 推動閥門活塞6遠離閥座5。該減壓器1還包括電磁線圈8，該電磁線圈8安置在線圈殼9 內。該線圈殼9插入到閥體4中，並且利用螺母10而固定在閥體4內，該螺母10經由墊圈 11壓在線圈殼9上。在閥體4和螺母10之間設置用於密封的密封圈12。此外，在該閥門活塞6和該閥體4之間的密封圈13布置在高壓入口 2和低壓出口 3之間。在該高壓入口 2和該減壓器1 的周圍區域之間，在閥門活塞6和閥體4之間布置另一個密封圈14。舉例來說，密封圈12、 13以及14可以是0形圈的形式。優選的是，如圖所示，該密封圈13和14接觸該閥門活塞 6和/或該閥體4於閥門活塞6的一個且同一個部位或閥體4的一個且同一個部位，以使不同部件的安裝公差不影響該密封圈13和14的密封作用。而且，在該閥座5的區域中的閥門活塞6上安裝有塑料套15，這確保在閥門活塞6 和該閥體4之間有良好的密封，閥座5例如由黃銅、不鏽鋼或其它金屬製成。當然，也可以構想該閥座5由塑料製成。在這種情況下，閥門活塞6上的塑料套15可省略。而且，該減壓器1包括作用在彈簧7上的調節螺絲16。此外，該閥門活塞6包括在閥處於打開狀態時將高壓入口 2和低壓出口 3連接的通孔17。開口 18在閥座5附近將該通孔17連接至閥門活塞6的周邊。最後，該減壓器1包括將閥門活塞6下方區域連接至減壓器1周圍的洩壓口 19。
如圖所示的根據本發明的減壓器1的功能如下該彈簧7對閥門活塞6施加控制力，該力推動閥門活塞6遠離閥座5。於是該閥打開，並且流體可以經由開口 18和通孔17從高壓入口 2流動至低壓出口 3。如果在該低壓出口 3處的壓力增高，則作用在閥門活塞6上的力增大並且抵抗彈簧力或致動力而壓靠在閥座5上。由此，特定的壓力被設定在低壓側，此壓力非常大，以至於由低壓引起的並向著閥座5作用的閥門活塞6上的閉合力與彈簧7的致動力相等。如果該閥再次關閉，則該閉合力可隨著低壓側上壓力的進一步增大而超過該致動力。為了設定低壓出口 3處的壓力，可使用調節螺絲16將該彈簧7偏置到更大或更小程度。對於圖示實施例的減壓閥1而言，該閥的打開截面與閥門活塞6離開閥座5的位移成比例，因此該閥的控制性能或多或少成線性。優選地，該閥開啟的最大截面也小於高壓入口與低壓出口之間的其餘的流體截面，甚至更優選地不大於高壓入口與低壓出口之間的其餘的流體截面的一半。通過這種方式，確保了該壓力控制僅通過使閥門活塞6位移引起， 並且(多餘的)壓縮不會破壞這種壓力調節。該高壓側的壓力實際上不會影響該壓力調節，因為該閥門活塞6的設計使得高壓入口 1隻面向閥門活塞6的一個徑向表面。因此，該高壓入口 1處的壓力不會引起在閥門活塞6的位移方向上的力。如果該電磁線圈8現在帶有電流，那麼該閉合力或致動力可在位移方向上疊加在作用於閥門活塞6上的磁力上。在所示的實施例中，該閥門活塞6本身被設計成磁銜鐵。該電磁線圈8相對於被構造成銜鐵活塞6的閥門活塞6而布置，使得該電磁力作用在打開方向上。特別地，在此示例中，該電磁線圈8被設置成向低壓出口 3移動。由此該磁力與由彈簧7引起的致動力作用在相同的方向上，並且由此抵抗由低壓引起的閉合力。因此，通過控制電磁線圈8可將該低壓出口 3處的壓力設定在比由彈簧7和調節螺絲16設定的水平更高的水平上。優選地， 由電磁線圈8引起的並作用在閥門活塞6上的最大磁力不大於由彈簧7引起的致動力的一半。在本發明的這種變型中，經由電磁線圈8的控制能力的損失導致低壓出口 3處的壓力被調至更低，並因此由彈簧7設定更安全的壓力水平。在根據本發明的減壓器1的實施例中，有效活塞區域(即低壓作用在其上的閥門活塞6的區域)及由此而來的閉合力或者彈簧力被如此(小的)選定，從而使得相對小的 ION的磁力就足以使壓力增加4巴。通過這種方式，可實現減壓器1的尤其緊湊的設計，只有低功耗的電磁線圈8。當然，減壓器1的各個參數的設定取決於其使用目的。本領域技術人員不需任何創造力就可發現針對給定任務的參數的合適組合。在圖中，所示為根據本發明的減壓器1的優選實施例，它不是唯一可行的。也可以構想，閥門活塞6在低壓出口的方向上相對於該電磁線圈8偏移設置。在這種情況下，流經電磁線圈8的電流將引起低壓出口 3處的壓力降低。同樣，可以構想，閥門活塞6自身也不設計成磁銜鐵，而是提供作用在或連接在閥門活塞6上的獨立的磁銜鐵。在這種情況下，電磁線圈8與磁銜鐵的位置安排是相關的。因此，原則上，如果圖中的電磁線圈8安置在閥門活塞6的下方而磁銜鐵安置在其上方，則將引起壓力增大。最後，解釋壓力平衡開口 19的功能。它確保在閥門活塞6下方的空間中不會累積過量壓力，因為事實上由此引起的並作用在閥門活塞6上的力與由彈簧7引起的致動力的方向相同，將導致低壓出口 3處漸進的、不需要的並且可能不被注意到的壓力升高。最後，需要注意的是，圖中所示的部件是部分簡化的。在實踐中，根據本發明的減壓器1也可以與所示不同。特別地，這可能包括未在此示出的更複雜的和/或附加的部件。 最後，需要注意的是，該圖示不必是按比例繪製的，真實部件的比例可與所示部件的比例不同。有關申請本發明基於2010年12月22日在德國申請的DE102010055747. 1，該申請在此通過引用而被併入。
權利要求
1.一種減壓器(1)，包括: -高壓入口 0)，-低壓出口(3)，-具有閥座(5)和與其相互作用的可移動的閥門活塞(6)的閥，當該閥門活塞(6)位移離開閥座(5)時，將在高壓入口(2)和低壓出口(3)之間打開通道，並且在減壓器(1)的運轉過程中，由低壓引起的閉合力向著閥座(5)的方向作用在閥門活塞(6)上，-彈簧(7)，其構造成向閥門活塞(6)施加致動力，該致動力的作用方向遠離閥座(5)， 其特徵在於，-電磁線圈(8)，其構造成施加與閉合力或致動力疊加的電磁力並作用在閥門活塞(6)上。
2.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該電磁線圈(8)相對於作用在閥門活塞(6)上的磁銜鐵布置或連接至其上，使得磁力作用在該閥的打開方向上。
3.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥門活塞(6)本身是磁銜鐵的形式。
4.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該作用在閥門活塞(6)上的並且由電磁線圈(8)引起的磁力不大於由彈簧(7)引起的致動力的大小的一半。
5.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，在該閥門活塞(6)中設置通孔(17)， 該通孔(17)在閥處於打開狀態時將高壓入口(2)與低壓出口(3)連接。
6.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥座(5)和該閥門活塞(6)之間的接觸表面是金屬和塑料組合的形式。
7.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥門活塞(6)構造成使得當閥處於閉合狀態時高壓入口(1)僅面向閥門活塞(6)的一個徑向表面。
8.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥的開口截面與閥門活塞(6)遠離閥座(5)的位移成比例地增加。
9.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥門活塞(6)在包含閥座(5)的閥體⑷內被導引，並且密封圈(13，14)布置在該閥門活塞(6)和閥體(4)之間、分別處於高壓入口(2)與低壓出口(3)之間以及高壓入口(2)與該減壓器(1)的周圍區域之間。
10.如權利要求9所述的減壓器(1)，其特徵在於，該密封圈(13，14)在閥門活塞(6) 的一個且同一個部分上接觸該閥門活塞(6)。
11.如權利要求9所述的減壓器(1)，其特徵在於，該密封圈(13，14)在閥體(4)的一個且同一個部分上接觸閥體G)。
12.如權利要求1所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥的最大開口截面小於高壓入口 (2)與低壓出口(3)之間的剩餘流體截面。
13.如權利要求12所述的減壓器(1)，其特徵在於，該閥的最大開口截面不大於高壓入口(2)與低壓出口(3)之間的剩餘流體截面的一半。
全文摘要
本發明公開了一種減壓器(1)，包括高壓入口(2)、低壓出口(3)和具有閥座(5)及配合的可移動閥門活塞(6)的閥。隨著閥門活塞(6)位移遠離閥座(5)，在該高壓入口(2)和該低壓出口(3)之間的通道打開。此外，在減壓器(1)的運轉過程中，由低壓導致的閉合力朝向閥座(5)作用於該閥門活塞(6)上。該減壓器(1)進一步包括用於向閥門活塞(6)上施加致動力的彈簧(7)，該力向著遠離閥座(5)作用，即沿閥打開的方向作用。最後，該減壓器(1)包括電磁線圈(8)，該電磁線圈(8)構造成產生疊加在閉合力或致動力上的電磁力並且作用於該閥門活塞(6)上。
文檔編號F16K31/06GK102537483SQ201110463230
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者P·普徹 申請人:馬格納斯泰爾汽車技術兩合公司