[发明专利]用于阀装置的驱动布置

说明书

技术领域

本发明涉及用于包括关闭构件的阀装置的一种驱动布置，其包括：可移动驱动元件，其用于与关闭构件形成操作连接；预张紧器件，用于向驱动元件施加预张紧力，以便克服作用于关闭构件上的工作力(working force)来保持关闭构件处于基部位置，优选地在关闭位置；以及，驱动器件，其用于在工作力方向克服预张紧力从基部位置移动驱动元件。

背景技术

呈阀驱动器件或阀促动器形式的前述类型的驱动布置是用于驱动(例如)截止阀和类似物的最广泛且常规的器件。驱动活塞通常被设置为驱动元件，驱动活塞在操作上连接到阀杆，阀杆可在大致圆柱形的驱动外壳中在杆纵向上移动。为了在关闭阀的情况下确保在阀的停用状态以充分的力将带有阀杆的关闭构件压入到阀座内，通常利用钢弹簧将驱动活塞保持在下部关闭位置。后一种情形存在于常闭(NC)阀设计中。在常开(NO)设计中，由弹簧力维持的阀的停用状态是打开位置。通常使用压缩空气来打开阀。压缩空气通过电磁阀中的开口被引入到促动器活塞下方的腔室内。这增加了这个腔室中的静压力，使得活塞被提升、且同时钢弹簧被进一步压缩。

为了确保关闭构件充分地装配到阀座中，在现有技术中使用重型钢弹簧，其必须被预加应力且包装在外壳中。将弹簧包装在促动器中是必需的，因为如果不这样做，则出于维护目的打开促动器将较为困难且危险。

使用钢弹簧作为预张紧器件的缺点特别地在于，钢弹簧的较大质量和用于包装钢弹簧的必需外壳。由此根据现有技术的阀驱动器件获得不合需要的较大质量。根据现有技术将钢弹簧作为预张紧器件的另一缺点在于，预张紧力不能加以调适、或仅在利用相对较大努力下得以被调适。就阀座区域中的磨损而言，这是特别重要的。在不能重新调整预张紧力的情况下，必需在现有技术中的钢弹簧中选择出其中新的钢弹簧，使得在阀座磨损之后仍实现充分的压紧力。

当使用钢弹簧作为一般驱动布置中的预张紧元件时的另一缺点在于，钢弹簧必须在最小压缩状态施加该应用所需的最大力。但当通过向促动器活塞下方的腔室内引入压缩空气而使活塞克服弹簧力打开时，例如根据胡克定律，钢弹簧的回复力进一步增加。因此不利地需要高的能量支出，来使得关闭阀打开。理想地，另一方面，阀的打开过程将无需任何反作用力，因为其阻碍打开过程。因此，在已知阀驱动器件中，当该应用需要较大力时，由钢弹簧施加最小的力；且另一方面，当该应用无需力时，由弹簧提供最大的力。这因此具有以下缺点：需要大量体积的压缩空气来克服弹簧力以打开阀。

从US 2003/0196615 A1已知用于机动车发动机的喷射阀的阀驱动器件，其中压缩空气与线圈所生成的磁力的组合用于打开和关闭阀盘。在这种现有技术中，压缩空气作用于驱动活塞的两侧上，使得在阀盘的中间位置形成气动中性状态。但是在阀的关闭状态，存在气动回复力，其试图再次打开阀。这种回复力必须由闭合线圈利用磁力克服。因此已知的驱动布置并非是适合于截止装置(shut-off device)的驱动布置，在截止装置中在停用状态下可靠地关闭阀较为重要。

发明内容

因此本发明的目的在于鉴于已知驱动布置的缺点来改进一般驱动布置，特别地在操作期间减小能量消耗，且允许驱动布置实现与磨损无关的最佳操作。

根据本发明来实现这个目的，由此在最初规定类型的驱动布置中，预张紧器件包括封闭于预张紧容器中的可压缩流体(优选地为压缩空气)，利用静态压力来产生预张紧力。

根据本发明，可以用这种方式使得驱动布置在很大程度上较轻，因为省略了用于生成预张紧力的重型钢弹簧。此外，在现有工业系统中使用根据本发明的驱动布置不会带来问题，因为用于操作阀驱动器件的压缩空气是常见可得到的。与常规阀驱动器件不同，根据本发明，压缩空气不仅用于将阀从停用(即，对于常闭设计为关闭的；且对于常开设计为打开的)状态移出，而且也用于永久性地维持其处于阀的停用状态。应选择用于保持阀处于其停用状态的压缩空气，从而使得其静态压力足以产生关闭构件所需的预张紧力。因此，在常闭阀的情况下，根据本发明，压缩空气非常规地也被用于维持阀处于其关闭位置。反之，在常开阀的情况下，根据本发明，压缩空气非常规地也被用于维持阀处于其打开位置。

在本发明的有利实施例中提出驱动元件包括缸体和驱动活塞，驱动活塞可以按冲程在缸体内移动。因此，在常规情况下已用于克服钢弹簧的弹簧力来打开常闭截止阀的相同原理有利地被用于以预先限定的预张紧力来保持着打开该关闭构件。反之，根据本发明，在常规情况下已用于克服钢弹簧的弹簧力来关闭常开阀的相同原理被有利地用于以预先限定的预张紧力来保持着打开该关闭构件。