專利名稱：用于閥裝置的驅(qū)動(dòng)布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于包括關(guān)閉構(gòu)件的閥裝置的一種驅(qū)動(dòng)布置，其包括可移動(dòng)驅(qū)動(dòng)元 件，其用于與關(guān)閉構(gòu)件形成操作連接；預(yù)張緊器件，用于向驅(qū)動(dòng)元件施加預(yù)張緊力，以便克 服作用于關(guān)閉構(gòu)件上的工作力(working force)來(lái)保持關(guān)閉構(gòu)件處于基部位置，優(yōu)選地在 關(guān)閉位置；以及，驅(qū)動(dòng)器件，其用于在工作力方向克服預(yù)張緊力從基部位置移動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件。
背景技術(shù)：
呈閥驅(qū)動(dòng)器件或閥促動(dòng)器形式的前述類型的驅(qū)動(dòng)布置是用于驅(qū)動(dòng)(例如)截止閥 和類似物的最廣泛且常規(guī)的器件。驅(qū)動(dòng)活塞通常被設(shè)置為驅(qū)動(dòng)元件，驅(qū)動(dòng)活塞在操作上連 接到閥桿，閥桿可在大致圓柱形的驅(qū)動(dòng)外殼中在桿縱向上移動(dòng)。為了在關(guān)閉閥的情況下確 保在閥的停用狀態(tài)以充分的力將帶有閥桿的關(guān)閉構(gòu)件壓入到閥座內(nèi)，通常利用鋼彈簧將驅(qū) 動(dòng)活塞保持在下部關(guān)閉位置。后一種情形存在于常閉(NC)閥設(shè)計(jì)中。在常開(kāi)(NO)設(shè)計(jì)中， 由彈簧力維持的閥的停用狀態(tài)是打開(kāi)位置。通常使用壓縮空氣來(lái)打開(kāi)閥。壓縮空氣通過(guò)電 磁閥中的開(kāi)口被引入到促動(dòng)器活塞下方的腔室內(nèi)。這增加了這個(gè)腔室中的靜壓力，使得活 塞被提升、且同時(shí)鋼彈簧被進(jìn)一步壓縮。為了確保關(guān)閉構(gòu)件充分地裝配到閥座中，在現(xiàn)有技術(shù)中使用重型鋼彈簧，其必須 被預(yù)加應(yīng)力且包裝在外殼中。將彈簧包裝在促動(dòng)器中是必需的，因?yàn)槿绻贿@樣做，則出于 維護(hù)目的打開(kāi)促動(dòng)器將較為困難且危險(xiǎn)。使用鋼彈簧作為預(yù)張緊器件的缺點(diǎn)特別地在于，鋼彈簧的較大質(zhì)量和用于包裝鋼 彈簧的必需外殼。由此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的閥驅(qū)動(dòng)器件獲得不合需要的較大質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)將鋼彈簧作為預(yù)張緊器件的另一缺點(diǎn)在于，預(yù)張緊力不能加以調(diào)適、或僅在利用相對(duì)較 大努力下得以被調(diào)適。就閥座區(qū)域中的磨損而言，這是特別重要的。在不能重新調(diào)整預(yù)張 緊力的情況下，必需在現(xiàn)有技術(shù)中的鋼彈簧中選擇出其中新的鋼彈簧，使得在閥座磨損之 后仍實(shí)現(xiàn)充分的壓緊力。當(dāng)使用鋼彈簧作為一般驅(qū)動(dòng)布置中的預(yù)張緊元件時(shí)的另一缺點(diǎn)在于，鋼彈簧必須 在最小壓縮狀態(tài)施加該應(yīng)用所需的最大力。但當(dāng)通過(guò)向促動(dòng)器活塞下方的腔室內(nèi)引入壓縮 空氣而使活塞克服彈簧力打開(kāi)時(shí)，例如根據(jù)胡克定律，鋼彈簧的回復(fù)力進(jìn)一步增加。因此不 利地需要高的能量支出，來(lái)使得關(guān)閉閥打開(kāi)。理想地，另一方面，閥的打開(kāi)過(guò)程將無(wú)需任何 反作用力，因?yàn)槠渥璧K打開(kāi)過(guò)程。因此，在已知閥驅(qū)動(dòng)器件中，當(dāng)該應(yīng)用需要較大力時(shí)，由鋼 彈簧施加最小的力；且另一方面，當(dāng)該應(yīng)用無(wú)需力時(shí)，由彈簧提供最大的力。這因此具有以 下缺點(diǎn)需要大量體積的壓縮空氣來(lái)克服彈簧力以打開(kāi)閥。從US 2003/0196615 Al已知用于機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射閥的閥驅(qū)動(dòng)器件，其中壓縮 空氣與線圈所生成的磁力的組合用于打開(kāi)和關(guān)閉閥盤(pán)。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，壓縮空氣作用 于驅(qū)動(dòng)活塞的兩側(cè)上，使得在閥盤(pán)的中間位置形成氣動(dòng)中性狀態(tài)。但是在閥的關(guān)閉狀態(tài)，存 在氣動(dòng)回復(fù)力，其試圖再次打開(kāi)閥。這種回復(fù)力必須由閉合線圈利用磁力克服。因此已知 的驅(qū)動(dòng)布置并非是適合于截止裝置(shut-Off device)的驅(qū)動(dòng)布置，在截止裝置中在停用
3狀態(tài)下可靠地關(guān)閉閥較為重要。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于鑒于已知驅(qū)動(dòng)布置的缺點(diǎn)來(lái)改進(jìn)一般驅(qū)動(dòng)布置，特別地在 操作期間減小能量消耗，且允許驅(qū)動(dòng)布置實(shí)現(xiàn)與磨損無(wú)關(guān)的最佳操作。根據(jù)本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，由此在最初規(guī)定類型的驅(qū)動(dòng)布置中，預(yù)張緊器件包 括封閉于預(yù)張緊容器中的可壓縮流體(優(yōu)選地為壓縮空氣)，利用靜態(tài)壓力來(lái)產(chǎn)生預(yù)張緊 力。根據(jù)本發(fā)明，可以用這種方式使得驅(qū)動(dòng)布置在很大程度上較輕，因?yàn)槭÷粤擞糜?生成預(yù)張緊力的重型鋼彈簧。此外，在現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)中使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)布置不會(huì)帶 來(lái)問(wèn)題，因?yàn)橛糜诓僮鏖y驅(qū)動(dòng)器件的壓縮空氣是常見(jiàn)可得到的。與常規(guī)閥驅(qū)動(dòng)器件不同，根 據(jù)本發(fā)明，壓縮空氣不僅用于將閥從停用(即，對(duì)于常閉設(shè)計(jì)為關(guān)閉的；且對(duì)于常開(kāi)設(shè)計(jì)為 打開(kāi)的)狀態(tài)移出，而且也用于永久性地維持其處于閥的停用狀態(tài)。應(yīng)選擇用于保持閥處 于其停用狀態(tài)的壓縮空氣，從而使得其靜態(tài)壓力足以產(chǎn)生關(guān)閉構(gòu)件所需的預(yù)張緊力。因此， 在常閉閥的情況下，根據(jù)本發(fā)明，壓縮空氣非常規(guī)地也被用于維持閥處于其關(guān)閉位置。反 之，在常開(kāi)閥的情況下，根據(jù)本發(fā)明，壓縮空氣非常規(guī)地也被用于維持閥處于其打開(kāi)位置。在本發(fā)明的有利實(shí)施例中提出驅(qū)動(dòng)元件包括缸體和驅(qū)動(dòng)活塞，驅(qū)動(dòng)活塞可以按沖 程在缸體內(nèi)移動(dòng)。因此，在常規(guī)情況下已用于克服鋼彈簧的彈簧力來(lái)打開(kāi)常閉截止閥的相 同原理有利地被用于以預(yù)先限定的預(yù)張緊力來(lái)保持著打開(kāi)該關(guān)閉構(gòu)件。反之，根據(jù)本發(fā)明， 在常規(guī)情況下已用于克服鋼彈簧的彈簧力來(lái)關(guān)閉常開(kāi)閥的相同原理被有利地用于以預(yù)先 限定的預(yù)張緊力來(lái)保持著打開(kāi)該關(guān)閉構(gòu)件。在本發(fā)明的特別有利實(shí)施例中，預(yù)張緊容器的體積是驅(qū)動(dòng)元件的沖程體積的多 倍，優(yōu)選地為至少四倍。在常閉閥的情況下，這得到以下顯著優(yōu)點(diǎn)打開(kāi)截止閥所需的力在 閥的打開(kāi)沖程期間保持基本上恒定。這可歸因于以下事實(shí)在提升驅(qū)動(dòng)活塞期間按其沖程 而實(shí)現(xiàn)的預(yù)張緊容器的總體積的減少的分?jǐn)?shù)僅僅是較小的。因此，反壓力僅略微增加，高于 用以產(chǎn)生預(yù)張緊力而施加的值。因而，打開(kāi)閥所需的力顯著地低于利用鋼彈簧預(yù)加應(yīng)力的 常規(guī)閥驅(qū)動(dòng)器件的情況。在實(shí)踐中最常見(jiàn)的壓縮空氣打開(kāi)閥的情況下，獲得進(jìn)行打開(kāi)所需 的壓縮空氣體積的減小，導(dǎo)致了能量的節(jié)省。反之，在常開(kāi)閥的情況下，這得到以下顯著優(yōu) 點(diǎn)關(guān)閉閥所需的力在閥的整個(gè)關(guān)閉沖程上保持基本上恒定。在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，預(yù)張緊容器被配置成缸體的部段。在此情況下，針對(duì)于 用于施加預(yù)張緊力所需的壓縮空氣、或其它可壓縮流體，除了閥驅(qū)動(dòng)器件本身外，有利地省 掉了作為補(bǔ)充所需的容器。如果預(yù)張緊容器具有連接器件，用于連接在關(guān)閉構(gòu)件的與驅(qū)動(dòng)元件背朝著的側(cè)部 上的膨脹預(yù)加應(yīng)力器皿，在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，可特別有利地實(shí)現(xiàn)使預(yù)張緊容器的體 積顯著地大于驅(qū)動(dòng)元件的沖程體積。如所提到的那樣，在常閉閥的情況下，這具有以下優(yōu) 點(diǎn)在閥打開(kāi)期間維持住近似恒定的預(yù)張緊力。反之，在常開(kāi)閥的情況下，這具有以下優(yōu)點(diǎn) 在關(guān)閉閥期間維持近似恒定的預(yù)張緊力。本發(fā)明的優(yōu)選變型提出，連接器件被配置成用以連接到相似類型的另一驅(qū)動(dòng)布置 的預(yù)張緊容器。這允許將多個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件連接在一起，從而增加了生成預(yù)張緊力的壓縮空氣的體積。在常閉閥的情況下，那么由于單個(gè)促動(dòng)器的打開(kāi)沖程造成的、相對(duì)于所聯(lián)接的預(yù) 張緊容器總體積而言的體積成比例減少毫不顯著。利用這種措施可特別簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)在打開(kāi) 期間必須克服的近似恒定的預(yù)張緊力的效果。將根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)驅(qū)動(dòng)布置連接在一起在 實(shí)踐中將很難造成任何問(wèn)題，因?yàn)樵谙到y(tǒng)中通常提供多個(gè)關(guān)閉構(gòu)件。反之，在常開(kāi)閥的情況 下，那么由于單個(gè)促動(dòng)器的沖程造成的、相對(duì)于所聯(lián)接的預(yù)張緊容器總體積而言的體積的 成比例減少毫不顯著。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提出，該驅(qū)動(dòng)器件包括壓縮空氣。壓縮空氣是在技術(shù)設(shè)施中 通常可用的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器件。如果在本發(fā)明的一實(shí)施例中，預(yù)張緊容器具備壓力連接，其用于連接到壓縮流體 供應(yīng)，壓縮流體供應(yīng)優(yōu)選地為壓縮空氣儲(chǔ)集器和/或壓縮機(jī)，則可將(例如)用以實(shí)現(xiàn)所希 望的預(yù)張緊壓力的一定量的壓縮空氣有利地引入于預(yù)張緊容器內(nèi)。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，壓力連接適當(dāng)?shù)鼐邆渲够亻y。止回閥確保系統(tǒng)持 續(xù)地保持在壓力下。僅在用來(lái)再次對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行再填充的情況下，才需要壓縮空氣或其它 加壓流體的額外供應(yīng)。在(例如常閉閥的情況下)由于預(yù)張緊容器的少量泄露、或由于預(yù) 張緊容器的基于操作的打開(kāi)所造成的流體損失的情況下，必需要有止回閥。如果在根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)張緊容器被配置成與壓力泄放閥相連 通，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)驅(qū)動(dòng)布置連接在一起時(shí)，如果所有閥需要從其停用位置同時(shí)移位， 在此情況下，由于總預(yù)張緊體積的減小，出現(xiàn)顯著的壓力上升，則根據(jù)本發(fā)明，可經(jīng)由壓力 泄放閥來(lái)移除這個(gè)過(guò)量的壓力。然后，在個(gè)別閥返回期間，在此情況下，必須自然地再次供 應(yīng)壓縮流體。如果僅使用根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)促動(dòng)器、且如果預(yù)張緊容器的體積與驅(qū)動(dòng)元件 的沖程體積的量值大致相同，則借助于壓力泄放閥也可以實(shí)現(xiàn)在閥從其停用狀態(tài)移位期 間施加近似恒定預(yù)張緊力這樣的所希望的效果，由此在移位過(guò)程期間流體可經(jīng)由合適尺寸 的壓力泄放閥從預(yù)張緊容器選出。在本發(fā)明的一個(gè)變型中，提供流量測(cè)量器件以確定流到預(yù)張緊容器的流體流量。 由此，對(duì)于閥座磨損或造成泄漏的其它缺陷，可有利地進(jìn)行測(cè)量。壓縮空氣進(jìn)給閥和壓力泄放閥可被設(shè)計(jì)于塊體中，用來(lái)以特別簡(jiǎn)單方式由合適控 制器確保兩個(gè)閥的反饋。也可基于在閥驅(qū)動(dòng)器件的預(yù)張緊容器中測(cè)量得到的流體壓力、以 無(wú)線方式手動(dòng)地或者自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)反饋?？捎砂ǜ鶕?jù)前述類型的至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)布置的整體來(lái)同樣地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的， 其中驅(qū)動(dòng)布置的至少兩個(gè)預(yù)張緊容器被配置成彼此連通。


參看附圖作為優(yōu)選實(shí)施例中的實(shí)例描述本發(fā)明，其中從附圖中的圖可推導(dǎo)出另外 有利細(xì)節(jié)。具有相同功能的部件被提供相同的附圖標(biāo)記。具體而言，在附圖示出以下圖圖1 以截面圖示出帶有現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動(dòng)器件的關(guān)閉閥；圖2 示出其中實(shí)施了根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件的整體的一種系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)例的 示意圖；以及圖3 是圖示出與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和操作模式的力_體積圖。
元件列表
1截止閥
2驅(qū)動(dòng)器件
3閥盤(pán)
4閥桿
5閥外殼
6工作活塞
7鋼彈簧
8閥座
9第一管部段
10中空缸體
11壓力腔室
12壓縮空氣連接
13第二管部段
14 整體(ensemble)
15a根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件
15b根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件
15c根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件
15d根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件
16背朝著閥的壓力腔室
17閥側(cè)壓力腔室
18截止壓縮空氣連接
19額外壓縮空氣連接
20打開(kāi)壓縮空氣連接
21壓縮空氣源
22止回閥
23最大壓力供應(yīng)閥
24 超壓(excess pressure)連接
25壓力泄放閥
26沖程體積
27力軸線
28體積軸線
29根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器件在溫度Tl時(shí)的隔離操作期間的操作曲線
30根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器件在溫度T2時(shí)的隔離操作期間的操作曲線，其中T2 > Tl
31根據(jù)本發(fā)明的所聯(lián)接的驅(qū)動(dòng)器件的驅(qū)動(dòng)器件整體的操作期間的操作曲線(理想化的)
具體實(shí)施例方式
圖1以豎直截面圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有常規(guī)驅(qū)動(dòng)器件2的常閉截止閥1。截止閥1具有閥盤(pán)3。閥盤(pán)3連接到多部件閥桿4。閥桿4延伸穿過(guò)閥外殼5到驅(qū)動(dòng)器件2。工作活塞6設(shè)于驅(qū)動(dòng)器件2里面，其牢固地旋合擰到帶有閥桿4的上部部段。在 圖中的與閥背朝著的上側(cè)部上，借助于鋼彈簧7利用壓緊力向下壓工作活塞6。由此將閥盤(pán) 3牢固地壓入到截止閥1的閥座8內(nèi)、以確保第一管部段9與第二管部段13穩(wěn)固地被截?cái)?開(kāi)。整個(gè)驅(qū)動(dòng)器件2被配置為中空缸體10。位于朝向截止閥1的工作活塞6側(cè)部上的是 以環(huán)形方式繞閥桿4安置的連貫壓力腔室11。在中空缸體10里面的壓力腔室11具備有壓 縮空氣連接12，用以利用壓縮空氣來(lái)填充壓力腔室11、從而克服鋼彈簧7的彈簧力向上移 動(dòng)工作活塞6，由此從閥座8提升閥盤(pán)3以允許流體或類似物從第一管部段9通過(guò)而去往第 二管部段13。在常規(guī)閥驅(qū)動(dòng)器件2中，鋼彈簧7被強(qiáng)固地預(yù)加應(yīng)力，從而使得以預(yù)先限定的最小 力將閥盤(pán)3壓入到閥座8內(nèi)。鋼彈簧7的這種預(yù)張緊力使得必需利用重型鋼材料來(lái)制造出 形成驅(qū)動(dòng)器件2外殼的中空缸體10。借助于常規(guī)驅(qū)動(dòng)器件2操作常規(guī)截止閥1時(shí)的缺點(diǎn)在 于為了打開(kāi)截止閥1，必須借助于閥桿4和連接到閥桿4的工作活塞6、克服鋼彈簧7來(lái)移 動(dòng)閥盤(pán)3。在此情況下，例如，根據(jù)胡克定律，鋼彈簧7的額外回復(fù)力作為偏轉(zhuǎn)(deflection) 的線性函數(shù)而積聚，且其大于壓緊所需的鋼彈簧7的預(yù)張緊。如果反作用力較大使得相對(duì) 應(yīng)的反壓力不再積聚于帶有壓縮空氣的壓力腔室11中，則根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的閥1可能不利的 是不再被完全打開(kāi)。這具有以下缺點(diǎn)在現(xiàn)有技術(shù)的壓力腔室11中需要過(guò)多的大量壓縮空 氣，以施加相對(duì)應(yīng)的力來(lái)克服鋼彈簧7移動(dòng)工作活塞。在下文中參看圖2描述了本發(fā)明，圖2示出其中使用四個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件的示范性實(shí) 施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到根據(jù)本發(fā)明的工作原理并不限于這個(gè)特定數(shù)量的閥驅(qū)動(dòng)器 件。替代的是，任何其它數(shù)量的閥驅(qū)動(dòng)器件也是合適的。實(shí)際上，當(dāng)使用最大數(shù)量的閥驅(qū) 動(dòng)器件時(shí)，本發(fā)明特別良好地起作用。在圖2中可示意性地看出四個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、 15c、15d的整體14。每個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d具有工作活塞6。而且如在現(xiàn)有技 術(shù)的情況下，工作活塞6牢固地連接到閥桿4，僅示意性地示出閥桿4。在圖中未示出分配 到每個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的截止閥。每個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d被配置 成中空缸體10。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的閥驅(qū)動(dòng)器件2的情形不同，閥桿4并不穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明 的閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d中的工作活塞6。工作活塞6將中空缸體10分成背朝著閥 的壓力腔室16和下部閥側(cè)壓力腔室17。在每個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d中，背朝著閥的壓力腔室具有截止壓力連接 18。此外，與每個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的閥背朝著的壓力腔室16具有額外的壓縮 空氣連接19。閥側(cè)壓力腔室17具有打開(kāi)壓縮空氣連接20。每個(gè)打開(kāi)壓縮空氣連接20經(jīng)由未圖 示的電磁閥連接到壓縮空氣儲(chǔ)集器或壓縮空氣源21。閥驅(qū)動(dòng)器件15a經(jīng)由在背朝著閥的壓力腔室16中的截止壓縮空氣連接18、經(jīng)由止 回閥22和位于止回閥22下游的最大壓力供應(yīng)閥23而連接到壓縮空氣源21。壓縮空氣源 21可與閥側(cè)壓力腔室17所連接到的壓縮空氣源21相同或不同。閥驅(qū)動(dòng)器件15a的背朝著閥的壓力腔室16還經(jīng)由超壓連接24連接到壓力泄放閥 25。閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d連接在一起以形成整體14，由此閥驅(qū)動(dòng)器件15a的與閥背朝著的壓力腔室16的壓縮空氣連接19被連接到閥驅(qū)動(dòng)器件15b的截止壓縮空氣連 接18，閥驅(qū)動(dòng)器件15b的額外壓縮空氣連接19被連接到閥驅(qū)動(dòng)器件15c的截止壓縮空氣連 接18、且閥驅(qū)動(dòng)器件15c的額外壓縮空氣連接19被連接到閥驅(qū)動(dòng)器件15d的截止壓縮空氣 連接18。以此方式，閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的與閥背朝著的壓力腔室16彼此相連通 以形成總壓力腔室，其具有背朝著閥的四個(gè)個(gè)別壓力腔室16的累積體積。在圖2的示意圖中，閥驅(qū)動(dòng)器件15a處于打開(kāi)狀態(tài)。這可從以下事實(shí)看出相對(duì) 于根據(jù)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的基部位置，工作活塞6向上偏轉(zhuǎn)。因此，閥驅(qū)動(dòng)器件 15a的與閥背朝著的壓力腔室16的體積被減小了沖程體積26的量。根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng) 器件15a、15b、15c、15d的整體14如下操作。在閉合的基本狀態(tài)，工作活塞6處于基部位 置，如在圖2中的驅(qū)動(dòng)器件15b、15c、15d的情況。由于壓力腔室16中流行或占優(yōu)勢(shì)的、作 用于工作活塞6上的靜態(tài)壓力，驅(qū)動(dòng)活塞6被保持在這個(gè)關(guān)閉位置。根據(jù)本發(fā)明，背朝著閥 的壓力腔室16中的靜態(tài)壓力因而接管了來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)的根據(jù)圖1的截止閥1的常規(guī)閥驅(qū) 動(dòng)器件2中的鋼彈簧7的功能。由此，與常規(guī)閥驅(qū)動(dòng)器件2相比，可顯著地減小閥驅(qū)動(dòng)器件 15a、15b、15c、15d的重量，因?yàn)榭墒÷凿搹椈?等。如果現(xiàn)在通過(guò)打開(kāi)電磁閥而準(zhǔn)許壓縮空 氣進(jìn)入閥驅(qū)動(dòng)器件15a的閥側(cè)壓力腔室17內(nèi)，則壓力腔室17中的靜態(tài)壓力將升高，直到閥 側(cè)壓力腔室17中的壓力超過(guò)在整體14的背朝著閥的互連壓力腔室16中流行或占優(yōu)勢(shì)的 靜態(tài)壓力。在此情形下，提升工作活塞6。圖2中未圖示的閥盤(pán)3由此經(jīng)由所連接的閥桿4 從閥座8打開(kāi)。由于四個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的壓力腔室16作為實(shí)例被示出連接在一 起以形成共同累積壓力腔室，則與四個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的四個(gè)壓力腔室16的 累積總體積相比，閥驅(qū)動(dòng)器件15a的壓力腔室16減小的沖程體積26較小。這具有以下結(jié) 果由壓力腔室16形成的空氣彈簧的“偏轉(zhuǎn)”很小，從而使得在驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d 的連通壓力腔室16中的靜態(tài)壓力保持基本上不變。因此，僅相對(duì)少量壓縮空氣必須引入到 閥驅(qū)動(dòng)器件15a的閥側(cè)壓力腔室17內(nèi)以提升工作活塞6和因此提升閥盤(pán)。與現(xiàn)有技術(shù)相 比，以此方式連接在一起的根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、15d的整體14可因此以 有所降低的成本而對(duì)壓縮空氣操作。雖然上述實(shí)施例涉及結(jié)合常閉閥設(shè)計(jì)來(lái)使用根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件，本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)了解根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件同樣可結(jié)合常開(kāi)閥設(shè)計(jì)使用。在那種情況下，只是 要使圖2所示閥的狀態(tài)逆反。因此，如果根據(jù)本發(fā)明且如圖2所示的閥驅(qū)動(dòng)器件將要結(jié)合常 開(kāi)閥設(shè)計(jì)使用，則閥驅(qū)動(dòng)器件15a將處于關(guān)閉相關(guān)聯(lián)閥的位置，而閥驅(qū)動(dòng)器件15b、15c、15d 將處于打開(kāi)相關(guān)聯(lián)閥的位置。在后一種情況下，閥驅(qū)動(dòng)器件15b、15b、15c將由接合的壓力 腔室16的空氣彈簧作用而維持在它們的打開(kāi)狀態(tài)，接合的壓力腔室16的空氣彈簧作用代 替了常規(guī)技術(shù)中的鋼彈簧。圖3示出以理想化方式并置的根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)閥驅(qū)動(dòng)器件操作期間的壓力關(guān) 系與根據(jù)本發(fā)明的若干閥驅(qū)動(dòng)器件的整體的壓力關(guān)系，其中背朝著閥的壓力腔室16經(jīng)由 壓縮空氣連接18、19彼此連通。圖3示出反映了壓力腔室16中主導(dǎo)的壓力關(guān)系的力軸線27和體積軸線28的圖。 在體積軸線28上繪制當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)壓力腔室16的體積％。還在體積軸線28上繪制當(dāng)閥打 開(kāi)時(shí)閥驅(qū)動(dòng)器件15a的壓力腔室16的體積\。在力軸線27上繪制與體積V。、V1相關(guān)的力
8值。借助于曲線29、30、31來(lái)繪制成對(duì)的值。在曲線29的情況下，與圖2中所繪制的情形不同，根據(jù)本發(fā)明的閥驅(qū)動(dòng)器件15單 獨(dú)操作。在此情況下，并無(wú)其它閥驅(qū)動(dòng)器件經(jīng)由額外壓縮空氣連接19與背朝著閥的壓力腔 室16連接在一起。曲線29對(duì)應(yīng)于恒定溫度Tl在壓力腔室16中占主導(dǎo)的情形。在這種操作模式，根據(jù)曲線29，在工作活塞6行進(jìn)用于打開(kāi)閥期間作用于工作活 塞6上的反作用力增加?？梢钥闯鲈谂c體積V。相關(guān)的基本狀態(tài)，曲線29具有力值F。，力值 Ftl對(duì)應(yīng)于關(guān)閉狀態(tài)所需的閥座中閥盤(pán)的壓緊力。在打開(kāi)閥時(shí)，壓力腔室16的體積從值V。沿著曲線29朝向體積值V1減小。由于當(dāng) 工作活塞6位于最上方打開(kāi)位置時(shí)壓力增加的原因，這導(dǎo)致作用于工作活塞6上的力增加 至值K。因此，為了打開(kāi)該閥，相對(duì)應(yīng)地大量壓縮空氣必須引入到閥側(cè)壓力腔室17內(nèi)以克 服力K。不利地，力Fl大于力F。，盡管力Ftl已確保在閥盤(pán)上的最大所需接觸壓力。曲線30繪制了如曲線29的相對(duì)應(yīng)關(guān)系。但與曲線29不同，壓縮空氣的更高溫度 T2在壓力腔室16中占主導(dǎo)。在曲線30的情況下，這會(huì)具有以下結(jié)果為了閥完全打開(kāi)，現(xiàn) 必須施加對(duì)應(yīng)于壓力腔室6中體積V1的力F2。力F2大于FnF1如已解釋的那樣，大于力F0。相比而言，曲線31示出根據(jù)本發(fā)明當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器件15a、15b、15c、 15d經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的壓力影響18、19連接在一起以形成整體14時(shí)所獲得的情形。在這個(gè)理想 化的表示中，可以看出與打開(kāi)狀態(tài)的體積V1相關(guān)的反作用力Fc/僅略微大于基本反作用力 &。這可歸因于以下事實(shí)相對(duì)于與對(duì)應(yīng)的四個(gè)互連驅(qū)動(dòng)器件的總體積，差值Vtl-V1很 小。根據(jù)實(shí)際估計(jì)，因此獲得近似恒定力，從而使得對(duì)于Vl的反作用力僅稍微不同于對(duì)于 V。的反作用力。因此，根據(jù)本發(fā)明已提出特別適用于關(guān)閉閥的一種有所改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器件，其可具 有比常規(guī)閥驅(qū)動(dòng)器件更輕的結(jié)構(gòu)、且其可以用具有成本效益的方式加以操作。通過(guò)使用“空 氣彈簧”，閥的關(guān)閉狀態(tài)的彈簧力可適應(yīng)不同操作條件以使用盡可能少的壓縮空氣。
權(quán)利要求
一種用于包括關(guān)閉構(gòu)件(3)的閥裝置(1)的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其包括可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件(6)，其用于與所述關(guān)閉構(gòu)件(3)形成操作連接；預(yù)張緊器件，其用于向所述驅(qū)動(dòng)元件(6)施加預(yù)張緊力以便克服作用于所述關(guān)閉構(gòu)件(3)上的作用力而保持關(guān)閉構(gòu)件(3)在基部位置，優(yōu)選地為關(guān)閉位置；以及，驅(qū)動(dòng)器件(17，21)，其用于在工作力方向上克服預(yù)張緊力而從所述基部位置移動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)元件(6)，其特征在于，所述預(yù)張緊器件包括封閉于預(yù)張緊容器(16)中的可壓縮流體，優(yōu)選地為壓縮空氣(21)，具有靜態(tài)壓力用于產(chǎn)生預(yù)張緊力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)元件(6)包括缸體 (10)和驅(qū)動(dòng)活塞(6)，所述驅(qū)動(dòng)活塞(6)可在所述缸體(10)內(nèi)按沖程(26)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述預(yù)張緊容器(16)的體 積是所述驅(qū)動(dòng)元件(6)的所述沖程體積(26)的多倍，優(yōu)選地為至少四倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述預(yù)張緊容器 (16)被配置為缸體(10)的部段。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述預(yù)張緊容器 (16)具有連接器件(19)，用于連接背朝著所述關(guān)閉構(gòu)件(3)的所述驅(qū)動(dòng)元件(6)側(cè)上的膨 脹預(yù)加應(yīng)力器皿。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述連接器件(19) 被配置成用于連接到相似類型的另一驅(qū)動(dòng)布置(15)的預(yù)張緊容器(16)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器件包括壓縮空氣。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述預(yù)張緊容器 (16)具備壓力連接(18)用于連接到壓縮流體供應(yīng)(21)，優(yōu)選地為壓縮空氣儲(chǔ)集器和/或 壓縮機(jī)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，所述壓力連接(18) 被配置成與止回閥(22)連通。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于所述預(yù)張緊容器 (16)被配置成與壓力泄放閥(25)連通。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)布置(15)，其特征在于，提供流量測(cè)量器 件以確定流到所述預(yù)張緊容器(16)的流體的流量。
12.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)布置(15)的整體，其 特征在于，所述驅(qū)動(dòng)布置(15)中的至少兩個(gè)的預(yù)張緊容器(16)被配置成彼此連通。
全文摘要
用于包括關(guān)閉構(gòu)件(3)的閥裝置(1)的驅(qū)動(dòng)布置(15)包括可移動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件(6)，其用于與關(guān)閉構(gòu)件(3)形成操作連接；預(yù)張緊器件，其用于向驅(qū)動(dòng)元件(6)施加預(yù)張緊力以便克服作用于關(guān)閉構(gòu)件(3)上的工作力而保持關(guān)閉構(gòu)件(3)處于基底位置，優(yōu)選地在關(guān)閉位置；以及，驅(qū)動(dòng)器件(17，21)，其用于克服在工作力方向上的預(yù)張緊力從基底位置移動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件(6)，鑒于已知驅(qū)動(dòng)器件裝置的缺點(diǎn)，為了改進(jìn)這種驅(qū)動(dòng)布置(15)，特別地為了減輕重量，提出預(yù)張緊器件包括封閉于預(yù)張緊容器(16)中的可壓縮流體，優(yōu)選地為壓縮空氣(21)，具有靜態(tài)壓力用于產(chǎn)生預(yù)張緊力。
文檔編號(hào)F16K31/122GK101883943SQ200880118951
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者J·F·安德森, K·沙克馬德森, K·雷霍夫 申請(qǐng)人:阿法拉伐科靈有限公司