具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥的流體閥裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥（10b）的流體閥裝置，以用于具有閥體（12）的至少一個(gè)流體管線（18），所述閥體可以移動至用于兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)的兩個(gè)位置，向供給管線（18）中的切換閥提供壓力脈沖發(fā)生器（32），以便關(guān)于流體供給管線（18）和流體回流管線（20）在兩個(gè)流動管線（22）之間切換，并且流體閥（10a）包括換向單元（24），換向單元（24）具有通過雙穩(wěn)態(tài)表面元件（26）而彼此分開的兩個(gè)腔室（28a、28b），將兩個(gè)腔室（28a、28b）連接至兩個(gè)流動管線（22a、22b），并且將雙穩(wěn)態(tài)表面元件（26）操作地連接至閥體（12），以便致動閥體（12）。結(jié)果，提供雙穩(wěn)態(tài)流體閥，其可通過壓力脈沖或者壓力面以及其它沒有能量需求的方式而換向。
【專利說明】具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥的流體閥裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥的流體閥裝置，以便用于具有可以移動進(jìn)入兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)的兩個(gè)位置的閥體的至少一個(gè)流體管線。
【背景技術(shù)】
[0002]為了換向或者中斷流體體積流量，在大多數(shù)的液壓系統(tǒng)中使用定向閥或者關(guān)閉閥。需要專用致動系統(tǒng)、電源以及控制電子產(chǎn)品以控制該閥。如果高致動頻率需要快速開關(guān)閥，則必然產(chǎn)生高電損耗以控制閥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從這一點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明是基于提供一種雙穩(wěn)態(tài)流體閥的目的，所述雙穩(wěn)態(tài)流體閥可通過壓力脈沖或者壓力面(pressure flanks)以及其它沒有能量需求的方式而換向。
[0004]本發(fā)明源于獨(dú)立權(quán)利要求的特征。有益進(jìn)步和改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的另外的特征、可能的用途以及優(yōu)點(diǎn)可由對圖中示出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的下述描述和說明中得出。
[0005]上述目的是通過以下事實(shí)、根據(jù)權(quán)利要求1實(shí)現(xiàn)的:向供給管線中的切換閥提供壓力脈沖發(fā)生器，以便關(guān)于流體供給管線和流體回流管線在兩個(gè)流動管線之間切換，并且流體閥包括換向單元，換向單元具有通過雙穩(wěn)態(tài)表面元件而彼此分開的兩個(gè)腔室，將兩個(gè)腔室連接至兩個(gè)流動管線并且將雙穩(wěn)態(tài)表面元件操作地連接至閥體，以便致動閥體。雙穩(wěn)態(tài)表面元件具有能夠呈現(xiàn)彼此不同的兩個(gè)形狀的性能。需要力以便從一個(gè)形狀改變成另一個(gè)形狀。在目前的情況下，將雙穩(wěn)態(tài)表面元件從一側(cè)或者從兩側(cè)加載壓力。兩側(cè)之間的壓力差足以使得從一個(gè)形狀改變成另一個(gè)形狀。
[0006]通過在流體供給管線中的壓力脈沖發(fā)生器，壓力脈沖經(jīng)由連接至供給管線的兩個(gè)流動管線中的一個(gè)傳送至獨(dú)立于閥位置的換向單元中兩個(gè)腔室中的第一個(gè)。壓力脈沖發(fā)生器可構(gòu)造為獨(dú)立壓力脈沖發(fā)送器或者可通過連接的活塞泵來實(shí)現(xiàn)。由于第二腔室與無壓回流管線連通，因此壓力脈沖導(dǎo)致雙穩(wěn)態(tài)表面元件脫離第一位置進(jìn)入第二位置，由此使閥體移動進(jìn)入第二位置，其中，兩個(gè)流動管線于是相對于供給管線和回流管線換向，也就是說:預(yù)先連接至回流管線的流動管線現(xiàn)在與供給管線連通，并且反之亦然。例如，連接至流動管線的液壓發(fā)動機(jī)可通過這種方式換向。為了使閥切換回到開始位置，通過壓力脈沖發(fā)送器產(chǎn)生另外的壓力脈沖，然后由于換向閥，另外的壓力脈沖經(jīng)由第二流動管線加載換向單元中的第二腔室，同時(shí)第一腔室與無壓流動管線連通，進(jìn)而雙穩(wěn)態(tài)表面元件復(fù)位至初始位置。
[0007]此處，有必要通過當(dāng)前出口管線中的壓力脈沖將雙穩(wěn)態(tài)表面元件推入其它穩(wěn)態(tài)位置。此處，雙穩(wěn)態(tài)元件必須承受在穩(wěn)態(tài)位置中建立的最大壓力差而不換向。用于換向的壓力脈沖必須超過在出口管線和入口管線之間操作期間發(fā)生的最大壓力差。
[0008]進(jìn)一步地，上述目的是通過以下事實(shí)、根據(jù)權(quán)利要求2實(shí)現(xiàn)的:為流體管線中切換閥提供壓力脈沖發(fā)送器，并且流體閥包括具有兩個(gè)腔室的換向閥，這兩個(gè)腔室通過雙穩(wěn)態(tài)元件而彼此分隔開，一個(gè)腔室與流體管線直接連通，而另一個(gè)腔室經(jīng)由壓力改變構(gòu)件連接至流體管線，并且雙穩(wěn)態(tài)表面元件操作地連接至閥體以便致動閥體。在此實(shí)施例中，因此，兩個(gè)腔室連接至相同的流體管線，并且由于發(fā)生在流體管線中的壓力面而產(chǎn)生閥的切換。因此，這個(gè)實(shí)施例特別適合于連接至活塞泵或者壓電式泵。引起閥切換的兩個(gè)腔室之間的壓力差通過上升的壓力面而產(chǎn)生，所述上升的壓力面直接作用在一個(gè)腔室上，而不會以同樣的方式經(jīng)由壓力改變構(gòu)件作用在第二個(gè)腔室上。
[0009]根據(jù)第一優(yōu)先的改進(jìn)，壓力改變構(gòu)件是引起相關(guān)腔室上壓力的時(shí)間延遲作用的節(jié)流閥。因此，通過上升的壓力面引起切換，并且通過下降的壓力面而致使切換回到開始位置，因?yàn)閴毫ο陆?，就像壓力上升一樣，直接作用于一個(gè)腔室上并且僅以延遲的方式作用在第二個(gè)腔室上。因此，壓力改變構(gòu)件能夠通過以下方式調(diào)節(jié):通過改進(jìn)的壓力面曲線的切換直接由流體泵控制。在連接至活塞泵的情況下，脈沖壓力曲線在泵出口側(cè)處產(chǎn)生。通過泵出口壓力的急劇壓力上升或下降，雙穩(wěn)態(tài)表面元件來回切換，為此目的，產(chǎn)生壓力差的節(jié)流閥是必須的。
[0010]根據(jù)第二優(yōu)先的改進(jìn)，流體閥連接至以脈沖方式操作的流體泵，并且換向單元的一個(gè)腔室直接連接至流體管線，而另一個(gè)腔室經(jīng)由共振管連接至流體管線，將共振管調(diào)節(jié)至流體泵的頻率。在此實(shí)施例中，在連接至流體泵(活塞泵或者壓電式泵)的情況下，將流體閥首先保持在開始位置。如果泵短暫地停止，則共振管中的流體柱進(jìn)一步振蕩并加載連接至其及雙穩(wěn)態(tài)表面元件上的腔室，由此將流體閥切換至第二位置。
[0011]根據(jù)發(fā)明的一個(gè)有利改進(jìn)，將雙穩(wěn)態(tài)表面元件構(gòu)造成球形蓋的形式。通過這種方式，使得結(jié)構(gòu)簡單、易于密封并且使可能的滯后中斷的圓形裝置是可能的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]另外的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)通過可能參照附圖的下述說明而得出，其中詳細(xì)描述了至少一個(gè)示例性實(shí)施例。同樣，相似和/或功能相同的部件設(shè)置以相同的附圖標(biāo)記。
[0013]在附圖中:
[0014]圖1示出了第一實(shí)施例中的流體閥的示意圖。
[0015]圖2示出了第二實(shí)施例中的流體閥的示意圖。
[0016]圖3示出了相對于根據(jù)圖2的實(shí)施例的壓力曲線圖。
[0017]圖4示出了第三實(shí)施例中的流體閥的示意圖。
[0018]圖5示出了相對于根據(jù)圖4的實(shí)施例的壓力曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]第一實(shí)施例(圖1中示意性地示出)的流體閥IOa基本上包括閥體12,所述閥體12具有使流體流換向的兩個(gè)閥體部14a、14b，所述流體流從流體泵16起經(jīng)由止回閥17和流體供給管線18流動并且再次經(jīng)由流體回流管線20和另外的止回閥21回流。因此，經(jīng)由兩個(gè)流動管線22a、22b的流體流將在一個(gè)方向上或者與該方向相反的另一方向上產(chǎn)生。
[0020]流體閥IOa包括換向單元24，換向單元24基本上包含兩個(gè)腔室28a、28b，腔室28a、28b經(jīng)由雙穩(wěn)態(tài)表面元件26以壓力密封的方式而彼此分開，優(yōu)選地，腔室28a、28b具有球形蓋的形狀。兩個(gè)腔室28a、28b經(jīng)由連接管線30a、30b連接至流動管線22a、22b。[0021]將壓力脈沖施加至流體供給管線18的壓力脈沖發(fā)送器32設(shè)置在流體供給管線18內(nèi)。作為對此的一種替換，如果流體泵的設(shè)計(jì)允許，則壓力脈沖還可以直接通過流體泵產(chǎn)生。從圖1中示出的位置行進(jìn)，通過壓力脈沖發(fā)送器32產(chǎn)生的壓力脈沖通過流體供給管線
18、閥體12、流動管線22b、連接管線30b傳送至腔室28b。由于另一個(gè)腔室28a不會遇到壓力脈沖，因此表面元件26上的壓力差上升，這導(dǎo)致所述表面元件26脫離圖1中示出的位置進(jìn)入第二穩(wěn)態(tài)位置，在第二穩(wěn)態(tài)位置中，表面元件26被折疊到右側(cè)。通過固定至表面元件26和閥體12的連桿34，閥體12移動至第二位置，在第二位置中，流動路徑因而被換向，也就是說，然后將流體供給管線18連接至流動管線22a，并且將流體回流管線20連接至流動管線22b。為了實(shí)現(xiàn)流體閥12的轉(zhuǎn)向，經(jīng)由流體供給管線18、閥體12、流動管線22a、連接管線30a將壓力脈沖再次從壓力脈沖發(fā)送器傳送至腔室28a。由于腔室28b不會遇到壓力脈沖，因此閥體12復(fù)位到圖1中示出的位置。
[0022]圖2中示意性示出了第二實(shí)施例的流體閥10b。相同的部件具有如圖1的相同的附圖標(biāo)記。流體閥IOb與以上描述的流體閥的不同之處在于，兩個(gè)腔室28a、28b均連接至流體供給管線18，準(zhǔn)確地講，一個(gè)腔室28a通過連接管線30直接連接，其結(jié)果是:供給管線18中的壓力改變直接作用在腔室28a中，并且另一個(gè)腔室28b通過節(jié)流閥36連接，其結(jié)果是:供給管線18中壓力脈沖僅隨著時(shí)間延遲到達(dá)腔室28b中。在此實(shí)施例中，閥體12的切換發(fā)生在供給管線18中的每個(gè)壓力面處。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)壓力改變元件，也可以通過流體泵基于改進(jìn)的壓力面發(fā)生切換。如果使用往復(fù)式活塞泵16，則這在圖3示出為供給管線18的示例性壓力曲線。如果，從圖2中示出的位置開始，則由圖3中40表示的下降壓力面出現(xiàn)在供給管線18，壓力下降直接作用在與供給管線18直接連接的腔室28a中。相反，通過節(jié)流閥36連接的腔室28b中的壓力隨著時(shí)間延遲下降，其結(jié)果是:在某些時(shí)刻建立的壓力差導(dǎo)致表面元件26的彈開(snapping over)。結(jié)果，閥體12經(jīng)由連桿再次轉(zhuǎn)移至第二位置。在相反的情況下，由 圖3中的42表示的上升的壓力面導(dǎo)致腔室28a中壓力直接上升，以及導(dǎo)致腔室28b中的壓力時(shí)間延遲地上升，其結(jié)果是:表面元件迅速返回并使閥體12再次移回到圖2中示出的位置。
[0023]圖4示意性地示出了第三實(shí)施例中流體閥10c。相同的部件具有如圖1及圖2中的相同的附圖標(biāo)記。如在圖2的實(shí)施例中，在流體閥IOc的情況下，一個(gè)腔室28a通過連接管線30連接至供給管線18，而另一個(gè)腔室28b通過共振管44連接至供給管線18，將共振管44設(shè)置至與流體泵16的脈沖頻率對應(yīng)的共振頻率。在脈沖頻率操作期間，流體閥首先保持在所示出的位置。然后，如果流體泵16暫時(shí)停止，則圖5中通過線46示出的壓力仍然保持較高，然而，共振管44繼續(xù)振蕩，其結(jié)果是:連接腔室28a中的壓力繼續(xù)振蕩，如通由虛線48所示出的。由于直接連接的腔室28b中的壓力同樣保持較高，結(jié)果是兩個(gè)腔室28a、28b中出現(xiàn)壓力差，此壓力差導(dǎo)致表面元件26的彈開。
[0024]如果與本發(fā)明相結(jié)合地提及流體，則每個(gè)基本上不可壓縮流體是指優(yōu)選地液壓流體。
[0025]附圖標(biāo)記列表
[0026]10a、b、c 流體閥
[0027]12閥體
[0028]14a、b閥體部[0029]16流體泵
[0030]18流體供給管線
[0031]20流體回流管線
[0032]22a、b流動管線
[0033]24換向單元
[0034]26表面元件
[0035]28a、b腔室
[0036]30a、b連接管線
[0037]32壓力脈沖發(fā)送器
[0038]34連桿
[0039]36節(jié)流閥
[0040]40下降的壓力面
[0041]42上升的壓力面
[0042]44共振管
[0043]46壓力曲 線、泵
[0044]48壓力曲線、共振管
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥(IOa)的流體閥裝置，所述流體閥裝置用于具有閥體(12)的兩個(gè)流體管線(18、20)，所述閥體(12)可以移動至用于兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)的兩個(gè)位置，其特征在于: 向供給管線(18)中的切換閥提供壓力脈沖發(fā)生器(32)，以便關(guān)于流體供給管線(18)和流體回流管線(20)在兩個(gè)流動管線(22)之間切換，并且所述流體閥(IOa)包括換向單元(24)，所述換向單元(24)具有通過雙穩(wěn)態(tài)表面元件(26)而彼此分開的兩個(gè)腔室(28a、28b )，將所述兩個(gè)腔室(28a、28b )連接至兩個(gè)流動管線(22a、22b )，并且將所述雙穩(wěn)態(tài)表面元件(26)操作地連接至所述閥體(12)，以便致動所述閥體(12)。
2.一種具有雙穩(wěn)態(tài)流體閥(IOb)的流體閥裝置，所述流體閥裝置用于具有閥體(12)的至少一個(gè)流體管線(18)，所述閥體(12)可以移動至用于兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)的兩個(gè)位置，其特征在于: 流體閥(IOb)包括換向單元(24),所述換向單元(24)具有通過雙穩(wěn)態(tài)表面元件(26)而彼此分開的兩個(gè)腔室(28a、28b)，腔室(28a)直接與流體管線(18)連通，而另一個(gè)腔室(28b)經(jīng)由壓力改變構(gòu)件連接至流體管線(18)，并且所述雙穩(wěn)態(tài)表面元件(26)操作地連接至所述閥體(12)，以便致動所述閥體(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體閥裝置，其特征在于，所述壓力脈沖發(fā)生器由連接至所述流體閥裝置的往復(fù)式活塞泵(16)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體閥裝置，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)表面元件(26)構(gòu)造為球形蓋的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體閥裝置，其特征在于，所述壓力改變構(gòu)件是節(jié)流閥(36)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體閥裝置，其特征在于，流體閥連接至以脈沖方式操作的流體泵(16 )，并且一個(gè)腔室(28b )直接連接至流體管線，并且另一個(gè)腔室(28a)經(jīng)由共振管(44)連接至所述流體管線(18)，將所述共振管(18)調(diào)節(jié)至所述流體泵(16)的頻率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體閥裝置的用途，用于在活塞泵(16)和液壓發(fā)動機(jī)之間轉(zhuǎn)換移動方向。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體閥裝置的用途，用于結(jié)合壓電式泵。
【文檔編號】F15B13/042GK103827511SQ201280045089
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月15日
【發(fā)明者】斯特凡·施托姆, 拉斐爾·拉默 申請人:伊德斯德國股份有限公司