本发明涉及一种用于控制流体的流动的阀，其具有阀壳体，该阀壳体限制阀腔，用于供给流体的供给通道和实现流体离开的工作通道通入该阀腔中，其中，供给通道的供给通道通入部由面向阀腔的阀座包围，布置在阀的阀单元的轴向前侧处的封闭面在阀腔中与该阀座相对而置，其中，阀单元可以在可通过阀的驱动装置的驱动力引起的、在主轴线的轴线方向上定向的行程运动的范围内在利用其封闭面贴靠在阀座处且由此使供给通道流体密封地与阀腔隔开的关闭位置中轴向地运动，或者在至少一个从阀座处抬起且由此释放供给通道和持续地与工作通道流体连接的阀腔之间的流动连接的开启位置中轴向地运动，并且其中，阀单元通过阀的弹簧装置的关闭弹簧持续地在关闭位置的方向上被预张紧。
背景技术：
1、从de 10 2013 011 759 a1中已知的这种类型的阀具有阀单元，该阀单元通过关闭弹簧预张紧到关闭位置中，在该关闭位置中，阀单元在阀腔之内贴靠在包围供给通道通入部的阀座处，并且由此防止流体从供给通道中进入阀腔中。通过操纵基于电动功能原理的电气驱动装置，可以使阀单元运动到至少一个从阀座处抬起的开启位置中并且保持在该开启位置中，使得供给到供给通道中的压缩流体溢流到阀腔中，并且可以穿过引导至消耗器的工作通道从阀腔中流出。由于阀单元在驱动装置被停用时占据关闭位置，因此阀单元是“常闭”类型的阀。由于所需的流需求，这样的阀在与维持关闭位置相比通常需要显著更长维持开启位置的应用中具有能量方面的缺点，因为驱动装置必须分别在相应长的时间内被激活。在wo 2017/080602 a1中描述的阀属于相同主题。
2、de 2 208 183 a1、de 297 23 707u1、de 10 2014 220 222 a1、ep 0 611 349b1和ep 0 698 738b1也描述了“常闭”类型的电气操纵的阀。
3、在ep 1 959 177 b1和us 6 367 766 b1中描述了“常开”类型的阀，该阀在驱动装置被停用时占据实现流体流动的开启位置。然而，在这里必须施加特别高的驱动力以维持关闭位置，因为不仅必须克服持续地在开启方向上起作用的打开弹簧的弹簧力，而且附加地必须克服以打开的方式作用到阀单元上的流体压力。依靠较弱的弹簧来补救该技术问题可能无法再保证在驱动装置被停用时可靠地打开。应归因于流体压力的打开力的降低仅在明显减小公称宽度和相应地更小的流量值的情况下才可以被实现。
技术实现思路
1、本发明的任务是，采取实现在实现高流量率的情况下节能且可靠地运行阀的措施。
2、在结合开头所述特征的阀中，该任务由此来解决，即，除了关闭弹簧之外，弹簧装置具有持续地在至少一个开启位置的方向上预张紧阀单元的打开弹簧，其中，关闭弹簧和就此而言相反地起作用的打开弹簧在其弹簧力方面如此相互协调，使得阀单元在没有驱动装置的驱动力的情况下占据如下基础位置，该基础位置是位于关闭位置和最大开启位置之间的中间开启位置。
3、以这种方式，存在其类型可以被称为“常部分开启”的阀。在驱动装置被停用时，即，当从驱动装置方面没有将驱动力施加到阀单元上时，具有以关闭的方式起作用的关闭弹簧以及以打开的方式起作用的打开弹簧的弹簧装置将阀单元保持在被称为中间开启位置的开启位置中，在该中间开启位置中，可以进行从供给通道中到阀腔中的流体流动，但具有与最大开启位置相比更小的流速。阀单元的中间开启位置是如下行程位置，在该行程位置中，由关闭弹簧产生的关闭力和由打开弹簧产生的打开力相等，由此，可以说存在力零点。为了使阀从中间开启位置开始关闭或进一步打开，需要应由驱动装置施加的、彼此相反的驱动力，但该驱动力小于应在纯粹的“常闭”阀中或纯粹的“常开”阀中施加类似的公称宽度的驱动力。
4、从从属权利要求中得到本发明的有利的改进方案。
5、原则上，阀可以设计为通过流体力且尤其是气动地操纵的阀，其具有相应构造的驱动装置。然而，如下阀结构形式是优选的，其驱动装置是可电气操纵的结构形式，并且该驱动装置可以被称为电气驱动装置。尤其是，使用基于洛伦兹力的电动驱动装置或者基于磁阻力的电磁驱动装置。
6、为了在电气操纵的驱动装置的情况下使阀从阀单元的中间开启位置开始关闭，适宜地可在驱动装置的线圈装置中产生电流，该电流产生在关闭方向上起作用的力，并且对抗以打开的方式起作用的打开弹簧的弹簧力将阀单元压紧到阀座处。为了使阀从关闭位置开始再次打开，可以减小或去除以关闭的方式起作用的驱动力。在达到中间开启位置时，可以逆转线圈装置中的电流方向，从而产生在打开方向上起作用的驱动力，该驱动力现在对抗关闭弹簧工作，并且使阀超过中间开启位置进一步打开。
7、由于为了关闭过程必须使阀单元从中间开启位置开始移位比最大可能的行程更小的行程，因此应施加的驱动力相应较小，从而即使在公称宽度大的情况下，也不产生由于电气能量输入引起的过热风险。相同内容适用于阀单元在超过中间开启位置的任何开启位置中的保持，其中，在这里还增加通过穿流的流体导致的冷却效果。
8、在一种被视为特别适宜的实施方式中，驱动装置具有由电气线圈装置形成的第一驱动部件和为了产生在主轴线的轴线方向上作用到阀单元上的驱动力而与被通电的线圈装置相互作用的第二驱动部件。这两个驱动部件中的一个处于阀单元处，另一个处于阀壳体处。以这种方式，例如可实现电磁阀或优选地实现为活动电枢原理或活动线圈原理的电动作用原理。
9、适宜地，阀包含构造用于操控驱动装置的控制电子器件。与电气驱动装置相结合，控制电子器件尤其是如此构造，使得控制电子器件可以引起驱动装置的通电，该驱动装置选择性地具有以打开的方式作用到阀单元上的电流方向或以关闭的方式作用到阀单元上的电流方向，从而通过选择相应的电流方向可以使阀单元从中间开启位置开始关闭或进一步打开。如果期望在关闭位置和最大开启位置之间的整个行程上的行程运动，则控制电子器件可以在经过中间开启位置时逆转电流方向。
10、适宜地，借助于阀的控制电子器件可以引起驱动装置在两个电流方向上具有可变的电流强度的通电。以这种方式，可以无级地调整关闭位置和最大开启位置之间的任意的部分开启位置。优选地，这样的阀可以作为比例阀运行。
11、尤其是，控制电子器件集成到阀壳体中，或者在外部安装在阀壳体处。然而，控制电子器件还可以实现为单独的部件。例如，控制电子器件包含装备有微处理器的电路板。
12、为了实现精确地调整期望的行程位置以及相应地力求的流量率，适宜的是，阀具有位置检测装置，通过该位置检测装置可以检测阀单元的可在阀单元的行程运动的范围内占据的行程位置。尤其是，位置检测装置联接到可选的控制电子器件处，该控制电子器件可以处理阀单元的由位置检测装置作为反馈信息提供的位置数据。
13、适宜地，控制电子器件具有调节功能。以这种方式，可以基于可借助于位置检测装置获得的位置数据进行驱动装置的以位置调节的方式的操控。适宜地，位置检测装置具有至少一个霍尔传感器，或者具有用于确定行程位置的其它测量装置，其中，其它测量装置例如也可以构造用于基于激光或基于超声波的位置检测。适宜地，位置检测装置具有设计用于进行连续的位置检测的位移测量系统的功能。
14、优选地，弹簧装置的两个彼此相反地作用到阀单元上的弹簧在力方面如此设计，使得阀单元在中间开启位置中至少基本上占据半开启位置，在该半开启位置中，可供穿过供给通道通入部的流体使用的流动横截面约是或刚好是在阀单元的最大开启位置中释放的最大流动横截面的一半。
15、尤其是，阀单元在中间开启位置中占据如下行程位置，在该行程位置中，阀单元仅刚好处于关闭点上方，在该关闭点中，阀单元的封闭面接触固定在壳体处的阀座。
16、适宜地，关闭弹簧和打开弹簧分别是压力弹簧。这样的结构形式优选于回位弹簧的结构形式。尤其是，关闭弹簧和打开弹簧是螺旋弹簧。
17、为了预设所期望的中间开启位置，适宜地，关闭弹簧和打开弹簧如此构造，关闭弹簧和打开弹簧具有相互协调且适宜地彼此不同的力位移特性曲线和/或匝节距(windungssteigung)。
18、如下实施方式被视为特别有利的，在其中，关闭弹簧和打开弹簧构造为弹簧装置的彼此分开的、单独的弹簧。这有利于相互协调地设计两侧的弹簧力，并且实现特别节省空间地安置在阀壳体中，尤其是就此，使得打开弹簧同轴地包围关闭弹簧，或反之亦然。
19、备选地，弹簧装置可以仅具有唯一的弹簧元件，该弹簧元件在位于其两个端部区域之间的部位处由阀单元截取，其中，根据所期望的弹簧力比例选择截取部位。例如，中间截取可以由此实现，即，将阀单元在相关的部位处紧固在唯一的弹簧元件处，其中，一件式弹簧元件的轴向在两侧联接到截取部位处的长度区段在一种情况下用作打开弹簧并且在另一种情况下用作关闭弹簧。
20、在一种被视为有利的结构中，阀单元具有帽形的前部端部区段，该前部端部区段具有承载封闭面的前部底壁、从底壁开始轴向远离内部供给通道通入部延伸的套筒形的侧壁以及以距前部底壁的轴向距离从侧壁处径向向外突出的环盘形的支撑壁。在这种情况下，关闭弹簧如此布置，使得关闭弹簧由套筒形的侧壁包围，并且一方面支撑在阀单元的底壁处并且另一方面支撑在与底壁轴向相对而置地布置的固定在壳体处的支撑体处。打开弹簧如此布置，使得打开弹簧包围套筒形的侧壁，并且一方面在阀腔之内轴向地支撑在阀壳体处并且另一方面轴向地支撑在阀单元的支撑区段处。套筒形的侧壁径向地处于关闭弹簧和打开弹簧之间，其中，关闭弹簧在其结构长度的至少一部分上由打开弹簧以同轴布置包围。
21、优选地，阀单元多件式地构造，并且具有一件式阀单元基体，在阀单元基体处，在面向内部供给通道通入部的前侧处布置有优选地盘形的密封元件作为阀单元的另外的部件，该密封元件限定与阀座协作的封闭面。
22、适宜地，阀单元的封闭面构造在由橡胶弹性的材料组成的密封元件处。
23、原则上，本发明可以在任意功能的阀中实现。证实为特别有利的是根据本发明的设计方案与二位二通阀相结合。本发明可以在切换阀中以及在比例阀中实现。
24、阀座可以直接构造在阀壳体处。优选地，阀座具有领式的、轴向凸起的结构，其中，阀座限定环形的密封棱边，封闭面在阀单元的关闭位置中贴靠在该密封棱边处。
25、在本发明的一种有利的设计方案中，阀座处于关于阀壳体独立的套筒形的阀座元件处，该阀座元件与主轴线同轴地取向，并且该阀座元件以关于主轴线可变的轴向位置插入到供给通道的内部端部区段中并且以固定在壳体处的方式固定。在装配阀时，阀座元件的关于阀壳体占据的轴向位置可以可变地进行调整，并且在所调整的理论位置中轴向不可动地固定在阀壳体处。例如，阀座元件可以以可变的压入深度压入到供给通道的端部区段中。附加地或备选地，还可以考虑粘接固定或旋拧固定。轴向位置在阀装配时的可变性提供进行校准的有利的可能性，以便补偿几何上的构件公差以及弹簧公差。如果阀具有电气驱动装置，则可以在校准时使阀座元件以及因此阀座在阀壳体之内例如如此长久地或如此程度地移动，直至在给定的电流中实现期望的流量。
26、尤其是，为了实现相对较大的公称宽度并且尽管如此保持应施加的驱动力较小，有利的是，设置关于阀单元的特殊的压力补偿措施。就此而言适宜的是，阀单元具有与封闭面轴向相反地定向的补偿面，该补偿面限制构造在阀壳体中的补偿腔，该补偿腔持续地经由至少一个贯穿阀单元的补偿通道与轴向前置于封闭面的区域连通。由此，在前置于封闭面的区域中且在补偿腔中，始终至少基本上存在相同的流体压力，由此产生轴向地作用到阀单元上的压力的补偿。
27、如果以有利的方式阀单元的补偿面至少基本上且优选地刚好与内部供给通道通入部的可由阀单元覆盖的面(即由阀座包围的面)一样大，则可以进行至少基本上完全的压力补偿。压力补偿在关闭位置中以及在阀单元的每个开启位置中起作用。因此，可以利用非常小的驱动力将阀单元驱动至其行程运动，并且保持在相应调整的行程位置中。
1.一种用于控制流体的流动的阀，其具有阀壳体(2)，所述阀壳体限制阀腔(3)，用于供给流体的供给通道(4)和实现流体离开的工作通道(5)通入所述阀腔中，其中，所述供给通道(4)的供给通道通入部(7)由面向所述阀腔(3)的阀座(8)包围，布置在所述阀(1)的阀单元(13)的轴向前侧(15)处的封闭面(26)在所述阀腔(3)中与所述阀座相对而置，其中，所述阀单元(13)能够在能够通过所述阀(1)的驱动装置(27)的驱动力引起的、在主轴线(10)的轴线方向上定向的行程运动(28)的范围内在利用其封闭面(26)贴靠在所述阀座(8)处且由此使所述供给通道(4)流体密封地与所述阀腔(3)隔开的关闭位置(42)中轴向地运动，或者在至少一个从所述阀座(8)处抬起且由此释放所述供给通道(4)和持续地与所述工作通道(5)流体连接的阀腔(3)之间的流动连接的开启位置中轴向地运动，并且其中，所述阀单元(13)通过所述阀(1)的弹簧装置(32)的关闭弹簧(32a)持续地在所述关闭位置(42)的方向上被预张紧，其特征在于，除了所述关闭弹簧(32a)之外，所述弹簧装置(32)具有持续地在所述至少一个开启位置的方向上预张紧所述阀单元(13)的打开弹簧(32b)，其中，所述关闭弹簧(32a)和就此而言相反地起作用的打开弹簧(32b)在其弹簧力方面如此相互协调，使得所述阀单元(13)在没有所述驱动装置(27)的驱动力的情况下占据如下基础位置，所述基础位置是位于所述关闭位置(42)和最大开启位置(43)之间的中间开启位置(41)。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述驱动装置(27)是可电气操纵的结构形式。
3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述驱动装置(27)构造为电动驱动装置(27)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀，其特征在于，所述驱动装置(27)具有由电气线圈装置(34a)形成的第一驱动部件(34)和为了产生在所述主轴线(10)的轴线方向上作用到所述阀单元(13)上的驱动力而与被通电的电气线圈装置(34a)相互作用的第二驱动部件(35)，其中，所述两个驱动部件(34,35)中的一个布置在所述阀单元(13)处，并且所述两个驱动部件(34,35)中的另一个布置在所述阀壳体(2)处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀具有构造用于操控所述驱动装置(27)的控制电子器件(52)。
6.根据权利要求5结合权利要求2至4中任一项所述的阀，其特征在于，所述控制电子器件(52)构造用于使所述驱动装置(27)通电，其中，通过所述通电，能够在所述驱动装置(27)中产生以打开的方式作用到所述阀单元(13)上的电流方向以及以关闭的方式作用到所述阀单元(13)上的电流方向，适宜地分别具有可变的电流强度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀具有用于检测所述阀单元(13)的能够在所述行程运动(28)的范围内占据的行程位置的位置检测装置(55)，其中适宜地，能够基于能够借助于所述位置检测装置(52)获得的位置数据执行所述驱动装置(27)的以位置调节的方式的操控。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀单元(13)在所述中间开启位置(41)中释放用于穿过所述供给通道通入部(7)的流体的流动横截面，所述流动横截面至少基本上是在所述阀单元(13)的最大开启位置(43)中释放的最大流动横截面的一半。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阀，其特征在于，所述关闭弹簧(32a)和所述打开弹簧(32b)分别是压力弹簧。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的阀，其特征在于，所述关闭弹簧(32a)和所述打开弹簧(32b)分别是螺旋弹簧。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的阀，其特征在于，所述关闭弹簧(32a)和所述打开弹簧(32b)具有相互协调且尤其是彼此不同的力位移特性曲线和/或匝节距。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的阀，其特征在于，所述关闭弹簧(32a)和所述打开弹簧(32b)构造为所述弹簧装置(32)的彼此分开的、单独的弹簧(32a,32b)。
13.根据权利要求12所述的阀，其特征在于，在所述关闭弹簧(32a)和所述打开弹簧(32b)中，所述两个弹簧(32a,32b)中的一个同轴地包围所述两个弹簧(32a,32b)中的另一个。
14.根据权利要求12或13所述的阀，其特征在于，所述阀单元(13)具有帽形的前部端部区段(58)，所述前部端部区段带有具有所述封闭面(26)的前部底壁(17)、从所述前底壁(17)开始轴向远离所述供给通道通入部(7)延伸的套筒形的侧壁(59)以及以距所述前部底壁(17)的轴向距离从所述套筒形的侧壁(59)处径向向外突出的环盘形的支撑壁(60)，
15.根据权利要求1至14中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀单元(13)具有阀单元基体(48)，在所述阀单元基体的面向所述供给通道通入部(7)的前侧处布置有所述阀单元(13)的具有所述封闭面(26)的分开的密封元件(49)。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的阀，其特征在于，所述封闭面(26)构造在所述阀单元(13)的由橡胶弹性的材料组成的密封元件(49)处。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀(1)构造为二位二通阀，尤其是，所述阀是比例阀。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的阀，其特征在于，包围所述供给通道通入部(7)的阀座(8)构造在关于所述阀壳体(2)独立的、与所述主轴线(10)同轴地取向的套筒形的阀座元件(67)处，所述阀座元件以关于所述主轴线(10)可变的轴向位置插入到所述供给通道(4)的内部端部区段(68)中并且以固定在壳体处的方式固定在所述阀壳体(2)处。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀单元(13)具有与所述封闭面(26)轴向相反地定向的补偿面(37)，所述补偿面限制构造在所述阀壳体(2)中的补偿腔(24)，所述补偿腔持续地经由至少一个贯穿所述阀单元(13)且利用至少一个截取开口(38)通向所述封闭面(26)的补偿通道(36)与轴向前置于所述封闭面(26)的区域连通，其中适宜地，所述补偿面(37)与所述供给通道(4)的供给通道通入部(7)的能够由所述阀单元(13)覆盖的面一样大。
