CN107429635A - 用于控制流体流的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀(1)，所述阀具有阀壳体(10)，在该阀壳体中，为了打开和关闭在所述阀壳体(10)的流体入口(18)与流体出口(19)之间的流体连通，具有至少一个套筒区段(23)的封闭元件(20)能借助致动器(30)沿着所述至少一个套筒区段的套筒纵轴线(L)移动，其中，所述致动器(30)具有相对于阀壳体(10)位置固定的和可运动的部件(31、32)，至少所述致动器(30)的可运动的部件(32)和所述封闭元件(20)完全设置在被阀壳体(10)包围的在流体入口(18)与流体出口(19)之间的流体室(17)内，所述阀(1)具有至少一个双密封座，所述至少一个双密封座在套筒区段(23)上具有第一密封机构和沿着套筒纵轴线(L)与该第一密封机构间隔开相同距离的第二密封机构(21、22)以及在阀壳体(10)上具有第一配合密封机构和相应地间隔开距离的第二配合密封机构(11、12)，其中，为了关闭所述流体连通，第一密封机构(21)与第一配合密封机构(11)沿着封闭的第一密封线密封接触并且第二密封机构(22)与第二配合密封机构(12)沿着封闭的第二密封线密封接触，并且就所述至少一个密封座对而言，在沿着套筒纵轴线(L)的投影中被第一密封线包围的第一面积与在沿着套筒纵轴线(L)的投影中被第二密封线包围的第二面积的比例处于6/10至10/6之间。

Description

用于控制流体流的阀
技术领域
本发明涉及一种用于控制流体流的阀、尤其是气体注入阀，所述阀至少部分地、优选完全地压力平衡。
背景技术
这样的阀例如可以作为气体注入阀用于控制处于第一压力下的燃料气体向处于较低的第二压力下的空气流中的注入，所述空气流连同被注入的燃料气体一起被进一步输送至内燃机的燃烧室。为了能够实现快速且精确地控制气体流，这样的阀必须能够非常快速地在关闭位置与打开位置之间切换。这一方面可以通过快速切换的驱动装置或致动器来实现。另一方面可以尝试这样设计所述阀，使得驱动装置须施加尽可能小的力来使得阀封闭件克服作用于其上的压力而来回切换。为此，由现有技术已知所谓的压力平衡的或至少部分压力平衡的阀，在这些阀中这样设计阀封闭件，使得至少在一个阀位置中(大多在关闭位置中)完全或部分平衡所有如下力的总和，这些力由在两个压力侧的气体沿着阀封闭件的运动轴线施加到该阀封闭件上。在已知的压力平衡的阀中，出于该目的通常使用第一和第二密封装置，所述第一和第二密封装置使阀封闭件在两个不同的部位上相对于阀壳体密封。因此，第一密封装置例如可以在阀壳体上包括密封机构，该密封机构在关闭位置中与阀封闭件的对应的配合密封机构密封接触。第二密封装置附加地使阀封闭件相对于阀壳体密封，使得阀壳体内部的空间在阀的关闭位置中通过阀封闭件和第二密封装置被分成两个彼此分隔开的室，其中，相应在两个室中由液体施加到阀封闭件上的朝关闭位置的方向起作用的力通过朝打开方向起作用的力来全部地或至少部分地反向平衡。
这样的压力平衡的阀例如由WO2009/152414已知。在该阀中，第二密封装置由柔性膜片形成，所述柔性膜片被夹紧在阀封闭件与阀壳体之间。第二密封装置的一种备选方案在于使用所谓的动态密封件、例如O形环，所述动态密封件在阀封闭件运动时在阀封闭件或阀壳体上滑动。然而，这样的柔性膜片或动态密封件具有这样的缺点，即，它们一方面仅具有小的寿命并且另一方面使得阀的制造变得复杂。
发明内容
因此，本发明的任务在于，给出一种改进的至少部分地、优选完全地压力平衡的阀，所述阀在没有柔性膜片或动态密封件的情况下也是足够的并且同时尽可能与在注入侧和排出侧施加的流体压力无关地允许可靠且快速地控制流体流。
该任务通过按照权利要求1的阀来解决。本发明的有利设计方案是从属权利要求的技术方案。
按照本发明，所述阀具有阀壳体，在该阀壳体中，为了打开和关闭在所述阀壳体的流体入口与流体出口之间的流体连通，具有套筒区段的封闭元件能借助致动器沿着所述套筒区段的套筒纵轴线在打开位置与关闭位置之间移动。
所述致动器一方面具有相对于阀壳***置固定的部件并且另一方面具有相对于阀壳体可运动的部件，其中，所述可运动的部件为了使封闭元件移动而可以力锁合地作用于该封闭元件。按照本发明规定，至少所述致动器的可运动的部件以及所述封闭元件完全设置在被阀壳体包围的在流体入口与流体出口之间的流体室内。因此，在流体连通打开时或者说在阀的打开位置中，封闭元件的所有表面和所述运动部件设置在一个唯一的在流体入口与流体出口之间的流体室内。由此避免了使用动态密封件，所述动态密封件在其它情况下需要被用于将要施加到封闭元件上的致动力经由可能的动态机械的执行装置、例如通过活塞杆(该活塞杆被动态密封地引导穿过阀壳体)从阀壳体之外传递到阀壳体内的流体室中。如果位置固定的部件设置在流体室之外，则电磁致动器有利地是适合的，所述电磁致动器允许要施加的致动力经由磁场以不连接媒介的方式从阀壳体之外传递到阀壳体内的流体室中。但也可想到，位置固定的部件同样完全设置在流体入口与流体出口之间的流体室内。按照本发明，致动器的“位置固定的部件”和“可运动的部件”的表述也包括如下设计形式，在所述设计形式中，“位置固定的部件”和/或“可运动的部件”可能也相应仅具有一个构件或由一个构件组成。
有利地，套筒区段一方面引起减小的运动质量并且另一方面引起小的流体阻力，二者均积极地影响阀的切换时间。优选地，套筒区段基本上空心柱形地构成或在横截面方面圆形地构成。但也可想到其它横截面形状，例如长方形的、正方形的或多边形的横截面。
按照本发明还规定，所述阀具有至少一个双密封座，所述至少一个双密封座在套筒区段上具有第一密封机构和沿着套筒纵轴线与该第一密封机构间隔开距离的第二密封机构以及在阀壳体上具有第一配合密封机构和相应间隔开相同距离的第二配合密封机构，其中，为了关闭所述流体连通，第一密封机构与第一配合密封机构沿着封闭的第一密封线密封接触并且第二密封机构与第二配合密封机构沿着封闭的第二密封线密封接触。因此，在流体连通关闭时、即在阀的关闭位置中，第一和第二密封线将所述流体室相应分成直接与流体入口连接的子流体室和直接与流体出口连接的子流体室，从而在两个密封线上分别在相应的密封接触的一侧产生至流体入口的直接的流体连通并且在相应的密封接触的另一侧产生至流体出口的直接的流体连通。由于第一密封机构和第二配合密封机构以及第二密封机构和第二配合密封机构之间的轴向距离是相同的，因此第一密封机构和第二配合密封机构以及第二密封机构和第二配合密封机构同时接触，从而在开始接触之后直至最终关闭位置并且在该最终关闭位置中在第一和第二密封机构对/配合密封机构对或者说第一和第二密封座对上分别存在相同的密封压力/挤压力或密封压力比例/挤压力比例。
在此，术语“密封线”在技术意义中应这样理解，即，所述密封线也可以具有一定的有限宽度，从而密封机构和对应的配合密封机构根据设计也能够面状地彼此密封接触。通过设置所述两个密封机构和配合密封机构，实现了对于至少部分的压力平衡或完全的压力平衡所需要的至少两个密封装置，然而，按照本发明的密封装置均不是动态密封件。
第一和第二密封机构与第一和第二配合密封机构之间的参照套筒纵轴线的(相同的)轴向距离有利地允许：阀能够被几乎压力平衡或甚至被完全压力平衡，对此必要的是，第一和第二密封线在沿着运动方向的投影中几乎重合地相叠设置或甚至完全重合地相叠设置。在该情况下，压力起作用的有效面积(在阀关闭时在流体入口与流体出口之间的可能的压差可以将有效的净力朝关闭位置或打开位置的方向施加到所述有效面积上)非常小或甚至为零。如按照本发明规定的那样，在将封闭元件并且将致动器的至少所有运动部件设置在流体室内时，压力起作用的有效面积等于在一方面沿着套筒纵轴线的投影中被第一密封线包围的第一面积与另一方面在沿着套筒纵轴线的投影中被第二密封线包围的第二面积的差。备选地考虑，在阀关闭时压力起作用的有效面积等于封闭元件和致动器运动部件的在流体入口侧有效地朝关闭位置的方向压力起作用的面积分量减去封闭元件和致动器运动部件的有效地朝打开位置的方向压力起作用的面积分量。如按照本发明规定的那样，在将封闭元件并且将致动器的至少所有运动部件设置在流体室内时，同样的内容也适用于流体出口侧。在此，“朝关闭位置的方向或朝打开位置的方向压力起作用的面积分量”指的是封闭元件和致动器运动部件的所有能被施加压力的具有朝关闭位置或打开位置的方向的面积分量的表面。
按照本发明，在至少部分的或甚至完全的压力平衡性的意义中规定，就所述至少一个双密封座而言，在沿着套筒纵轴线的投影中被第一密封线包围的第一面积与在沿着套筒纵轴线的投影中被第二密封线包围的第二面积的比例处于6/10至10/6之间。在该范围内的比例有利地引起：能够实现足够快速且精确地切换阀。
按照本发明的一种有利的设计方案规定，所述阀具有两个、尤其是三个、尤其是四个、尤其是五个双密封座，这些密封座分别在套筒区段上具有第一密封机构和沿着套筒纵轴线与该第一密封机构间隔开距离的第二密封机构以及在阀壳体上具有第一配合密封机构和相应地间隔开距离的第二配合密封机构。通过设置多个双密封座，有利地在阀行程相同情况下增大穿流横截面面积。
按照本发明的另一有利的设计方案规定，就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，相应第一面积与相应第二面积的比例处于65/100至100/65之间、尤其是处于7/10至10/7之间、尤其是处于75/100至100/75之间、尤其是处于8/10至10/8之间、尤其是处于85/100至100/85之间、尤其是处于9/10至10/9之间、尤其是处于95/100至100/95之间、优选等于1。由此能够更进一步改善切换时间并且进一步将与切换时间相关地施加在入口侧和出口侧的流体压力降低到最小。当第一面积和第二面积一样大、尤其是沿轴向方向或沿套筒纵轴线的方向重合地相叠时，存在完全的压力平衡性。
在许多应用中，有时至少仅部分的压力平衡性至几乎完全但却不完全的压力平衡性是足够的，从而按照本发明的另一有利的设计方案可以规定：就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，相应第一面积与相应第二面积的比例处于6/10至99/100之间或处于100/99至10/6之间、尤其是处于6/10至98/100之间或处于100/98至10/6之间、尤其是处于6/10至97/100之间或处于100/97至10/6之间、尤其是处于6/10至96/100之间或处于100/96至10/6之间、尤其是处于6/10至95/100之间或处于100/95至10/6之间、尤其是处于6/10至94/100之间或处于100/94至10/6之间、尤其是处于6/10至93/100之间或处于100/93至10/6之间、尤其是处于6/10至92/100之间或处于100/92至10/6之间、尤其是处于6/10至91/100之间或处于100/91至10/6之间、尤其是处于6/10至9/10之间或处于10/9至10/6之间、尤其是处于6/10至89/100之间或处于100/89至10/6之间、尤其是处于6/10至88/100之间或处于100/88至10/6之间、尤其是处于6/10至87/100之间或处于100/87至10/6之间、尤其是处于6/10至85/100之间或处于100/85至10/6之间。也可想到，在前面给出的每个区间中，用下列下限值和上限值之一取代下限值6/10和上限值10/6，即，65/100和100/65或者7/10和10/7或者75/100和100/75或者8/10和10/8。
为了进一步改进阀的切换特性，根据本发明的另一有利的设计方案可以规定：就所述至少一个双密封座而言或就相应每个双密封座而言，一方面第一或第二密封机构距套筒纵轴线的最小距离与另一方面第一和第二密封机构之间的轴向距离的比例至少为1、尤其是至少为1.25、尤其是至少为1.5、尤其是至少为1.75、尤其是至少为2、尤其是至少为2.25、尤其是至少为2.5、尤其是至少为2.75、尤其是至少为3、尤其是至少为3.25、尤其是至少为3.5、尤其是至少为3.75、尤其是至少为4、尤其是至少为4.5、尤其是至少为5、尤其是至少为6、优选至少为7。一方面，随着密封机构距套筒纵轴线的距离增加，密封线的周长增大并且因此在阀行程相同的情况下穿流横截面面积增大，由此能够反过来在穿流横截面面积已预定的情况下减小阀行程。另一方面，封闭元件的长度并且因此质量也随着第一和第二密封机构之间的轴向距离减少而减小。
优选地，就所述至少一个双密封座而言或就相应每个双密封座而言，在流体入口与流体出口之间的打开的流体连通至少在相应第一和第二密封机构之间的区域中经过套筒区段的内侧和外侧。此外可以规定：流体在阀打开时流经两个通道，所述两个通道在第一和第二密封机构与第一和第二配合密封机构之间打开，从而有利地在一半行程的情况下已经打开与在相应的单座阀中相同的穿流横截面面积，这积极地影响切换时间。
此外可想到：
-所述至少一个双密封座的第一和/或第二密封机构设置在套筒区段的外侧上的在周侧环绕的延伸部上，或
-所述至少一个双密封座的第一和/或第二密封机构设置在套筒区段的内侧上的在周侧环绕的延伸部上，或
-所述至少一个双密封座的密封机构的其中一个密封机构设置在套筒区段的外侧或内侧上的在周侧环绕的延伸部上，而所述至少一个双密封座的另一个密封机构设置在套筒区段的一个端侧上，或
-所述至少一个双密封座的密封机构的其中一个密封机构设置在套筒区段的内侧上的在周侧环绕的延伸部上，而所述至少一个双密封座的另一个密封机构设置在套筒区段的外侧上的在周侧环绕的延伸部上。
尤其是当所述至少一个双密封座的两个密封机构设置在外侧的环绕的延伸部上或者备选地设置在内侧的环绕的延伸部上时，这两个密封机构能够沿套筒纵轴线的方向重合地相叠设置，以便实现完全的压力平衡性。
对于所述至少一个双密封座的两个密封线在沿着套筒纵轴线的投影中重合地相叠或者在所述投影中至少相交的情况，按照本发明的另一有利的设计方案可以规定：为了将相应构成的封闭元件简单地装配在阀壳体中，该封闭元件优选在套筒区段的区域中多件式地、尤其是两件式地构成。在此，优选第一和第二密封机构分别设置在多件式的封闭元件或者套筒区段的不同部件上。但备选地或附加地，阀壳体也可以多件式地、尤其是两件式地构成，其中，优选第一和第二配合密封机构分别设置在多件式的阀壳体的不同部件上。也可想到，阀壳体具有至少一个能被密封地封闭的装配开口。
但相反地，在本发明的意义中仅部分压力平衡的阀(在所述仅部分压力平衡的阀中，所述至少一个双密封座的两个密封线在沿着套筒纵轴线的投影中不重合地相叠并且在沿着套筒纵轴线的投影中不相交)中可以规定：阀壳体至少在第一和第二配合密封机构设置所在的区域中一件式地构成，或者阀壳体至少在所述至少一个双密封座的第一和第二密封机构设置所在的套筒区段区域中一件式地构成。由此能够确保第一密封机构和第二密封机构与第一配合密封机构和第二配合密封机构之间的非常准确匹配的轴向距离，所述轴向距离处于对于在关闭位置中足够的密封接触所需的公差内。
根据本发明的另一设计方案，封闭元件可以具有沿轴向相邻于套筒区段的另外的套筒区段，所述另外的套筒区段优选具有至少一个在周侧的通孔，所述另外的套筒区段的内侧和外侧经由所述至少一个在周侧的通孔流体连通。经由这样的通孔例如能够实现：在打开位置中，在流体入口与流体出口之间的流体连通至少在第一与第二密封机构之间的区域中不仅经过封闭元件的内侧、而且经过封闭元件的外侧。也可想到，封闭元件总体上构成为套筒、优选基本上空心柱形地构成或者在横截面方面圆形地构成。但也可想到其它横截面形状，例如长方形的、正方形的或多边形的横截面。
此外可以规定：套筒区段在各个相邻的双密封座之间具有至少一个在周侧的通孔，所述套筒区段的内侧和外侧经由所述至少一个在周侧的通孔流体连通。
按照本发明的另一有利的设计方案，所述致动器构成为电磁的磁阻式致动器，所述磁阻式致动器具有磁场线圈、带有气隙的导磁体(例如带有气隙的软铁体)和衔铁。备选地，所述致动器也可以构成为电磁的动圈式致动器，所述动圈式致动器具有磁场线圈和永磁体。这样的电磁致动器以特别简单的方式实现将要施加到封闭元件上的致动力在不使用动态机械执行装置且不使用可能的动态密封件的情况下从阀壳体之外传递到阀壳体内的流体室中，从而能够实现仅将致动器的运动部件设置在流体室中。
就此而言，在本发明的一种有利的设计方案中可以规定：在致动器构成为磁阻式致动器的情况下，衔铁是所述运动部件并且相应地与封闭元件连接、尤其是与封闭元件一件式地构成。此外可想到，衔铁相对于磁场线圈和导磁体要么设置在径向内部、要么设置在径向外部。
相应地，在致动器构成为动圈式致动器的情况下可以规定：磁场线圈作为运动的致动器部件而与封闭元件连接、尤其是缠绕在封闭元件的一个区段上。
此外，在本发明的另一设计方案中，不仅致动器的运动部件、而且致动器的位置固定的部件都可以设置在流体室内。相应地在另一实施方式中规定，在构成为磁阻式致动器的情况下，磁场线圈、导磁体和衔铁设置在流体室内，而在构成为动圈式致动器的情况下，磁场线圈和永磁体设置在流体室内。
为实现特别节省空间的阀，在流体入口与流体出口之间的流体连通可以有利地沿着线圈轴线穿过磁阻式致动器或动圈式致动器的磁场线圈的中央。
在本发明的另外的实施方式中可以规定：流体入口相对于套筒纵轴线沿轴向或沿径向朝向阀壳体指向，和/或所述流体出口相对于套筒纵轴线沿轴向或沿径向背离阀壳体指向。尤其是，轴向-轴向布置结构(在该轴向-轴向布置结构中，不仅流体入口、而且流体出口相对于套筒纵轴线沿轴向朝向或背离阀壳体指向)的突出之处在于特别有利于流动的流体引导。
按照本发明的另一设计方案，所述至少一个双密封座的第一和/或第二密封机构和/或所述至少一个双密封座的第一和/或第二配合密封机构可以具有密封件、例如密封环。所述密封件例如可以由弹性材料、例如弹性体制成。
此外，为了在所述至少一个双密封座的第一和第二密封机构与第一和第二配合密封机构(尤其是密封环)在关闭位置中彼此密封接触时保护所述第一和第二密封机构以及第一和第二配合密封机构，可以规定：所述阀、优选封闭元件或者备选地或附加地所述阀壳体具有至少一个机械的端部止挡部。此外，这些密封件有利地可以通过设置在槽或槽状凹部中而受到保护，所述密封件仅部分地从所述槽或槽状凹部突出。由此防止封闭元件的全部动能在配合密封机构与密封机构密封接触时不得不被密封机构和配合密封机构、尤其是被密封件完全吸收。更确切地说，大部分能量被所述机械的端部止挡部吸收，从而能够确保密封机构和配合密封机构的、尤其是密封件的长的寿命。
根据本发明的另一有利的设计方案，所述密封件具有密封唇，该密封唇优选沿在流体入口与流体出口之间的流体连通的流动方向定向。尤其是，在所述至少一个双密封座的第一密封机构和第一配合密封机构上的各密封件的密封唇面向彼此定向并且在所述至少一个双密封座的第二密封机构和第二配合密封机构上的各密封件的密封唇面向彼此定向。由此能够实现第一和第二密封线在沿着纵轴线的投影中沿径向方向更近地相邻，从而附加地减小压力起作用的有效面积。
除了作为气体注入阀应用于内燃机之外，前面所描述的按照本发明的阀也广泛适于其它的由气态和/或液态的介质组成的流体流的控制过程，在这些控制过程中，一方面，切换特性应该尽可能与入口与出口之间的可能大的压差无关，并且另一方面可确保高的寿命。其它应用范围例如涉及用于中央供暖站或用于船舶的燃气发动机中的预燃室气体配量。也可想到用作拉伸吹塑阀、例如用于制造PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)瓶。
附图说明
本发明的其它目标、优点和应用可能性由以下借助附图对实施例的说明得出。
其中：
图1示出按照本发明的阀的一种实施例沿着第一剖切面的横剖视图，
图2示出按照图1的阀沿着第二剖切面的横剖视图，
图3示出按照图2的细节视图Y，
图4示出按照图2的细节视图X，
图5示出按照本发明的阀的另一实施例的细节横剖视图。
具体实施方式
图1至4示出按照本发明的阀1的一种可能的实施例。阀1具有阀壳体10，在该阀壳体中，为了打开和关闭在所述阀壳体10的流体入口18与流体出口19之间的流体连通，具有一个套筒区段23和另外的套筒区段26的基本上空心柱形的封闭元件20沿着套筒纵轴线L在滑动轴承28上可移动地设置。致动器30用于使封闭元件20在阀1的打开位置与关闭位置之间移动，该致动器使封闭元件20克服多个分布在周侧的回位弹簧38的力而运动到关闭位置中。图1至4示出在打开位置中的阀1。
在当前实施例中，致动器30构成为电磁的磁阻式致动器，该磁阻式致动器具有磁场线圈33、带有气隙35的导磁体34以及导磁衔铁36。在此，磁场线圈33和带有气隙35的导磁体34相对于阀壳体10构成为位置固定的部件31，而衔铁36作为可运动的部件32与可移动的封闭元件20固定连接。
不仅封闭元件20和与其连接的衔铁36，而且磁场线圈33和带有气隙35的导磁体34都完全设置在被阀壳体10包围的在流体入口18与流体出口19之间的流体室17内。因此，至少全部可运动的部件、即所述致动器30的可运动的部件32和所述封闭元件20被包围在流体室17内，从而避免动态密封和与此有关联的缺点。在当前实施例中，封闭元件20和衔铁36相对于磁场线圈33和导磁体34设置在径向外部并且包围磁场线圈33和导磁体34。
按照图1至4的阀具有一个双密封座，该双密封座在套筒区段23上具有第一密封机构21和沿着套筒纵轴线L与该第一密封机构间隔开距离的第二密封机构22以及在阀壳体10上具有第一配合密封机构11和相应地间隔开距离的第二配合密封机构12。在此，为了关闭流体连通，第一密封机构21与第一配合密封机构11沿着封闭的第一密封线密封接触并且第二密封机构22与第二配合密封机构12沿着封闭的第二密封线密封接触，使得第一密封线和第二密封线将流体室17相应分成直接与流体入口18连接的子流体室和直接与流体出口19连接的子流体室，即，在相应的密封接触的一侧产生至流体入口18的流体连通并且在相应的密封接触的另一侧产生至流体出口19的流体连通。
为了充分利用双密封座的优点，即，为了在一半行程的情况下开放与在相应的单座阀中相同的穿流横截面面积，所述流体连通在打开位置中至少在套筒区段23的区域中在第一和第二密封机构21、22之间经过封闭元件20或者说套筒区段23的内侧和外侧。为此，封闭元件20的所述另外的套筒区段26具有多个在周侧的通孔24，封闭元件20的内侧和外侧经由所述通孔流体连通。如尤其是可在图1中看出的那样，阀壳体10在内侧在第一与第二配合密封机构11、12之间的区域中具有突出部，在所述突出部中，从封闭元件20外侧上的通孔24流出的流体可以朝第二配合密封机构22的方向流动。
如尤其是在图4中可看出的那样，第一密封机构21构成在套筒区段23的内侧上的环绕的延伸部25上，而第二密封机构22设置在套筒区段23的流体出口侧的端侧上。附加地，套筒区段23在其流体出口侧的端侧上具有在周侧环绕的沿径向向外指向的延伸部，回位弹簧38在阀壳体10与封闭元件20之间支撑在所述延伸部上。尤其是，封闭元件20连同延伸部和密封机构21、22一件式地构成，阀1的公差由此变得非常小。对应的第二配合密封机构12设置在阀壳体10的内壁上，而对应的第一配合密封机构11设置在流体出口侧的内部部件40上，该内部部件形成阀壳体10的一部分并且向外支撑靠到阀壳体10的内壁上。
在当前实施例中，第一和第二密封机构21、22具有基本上刀刃状的密封边缘，而第一和第二配合密封机构11、12分别具有带有密封唇16的环绕的密封件13，所述密封唇在关闭位置中与第一和第二密封机构21、22的刀刃状的密封边缘密封接触。为了保护密封件13，这些密封件设置在第一和第二配合密封机构11、12上的槽或者说槽状凹部14中，密封唇16朝打开位置的方向部分地突出于所述槽或者说槽状凹部。此外，封闭元件20具有机械的端部止挡部15。由此，总体上防止封闭元件20的全部动能在密封与配合密封机构21、22、11、12密封接触时不得不被密封件13完全吸收。更确切地说，大部分能量被机械的端部止挡部15吸收，从而能够确保密封件13的长寿命。
因为封闭元件20在当前实施例中基本上空心柱状地构成，所以第一和第二密封线分别是封闭的圆形线，第一和第二密封机构21、22在关闭位置中沿着所述圆形线与第一和第二配合密封机构11、12密封接触。如尤其是可从图4中得出的那样，在第一和第二配合密封机构上的各密封件13的密封唇16面向彼此地设置。由此实现第一和第二密封线在沿着纵轴线的投影中尽可能近地径向相邻，以便将按照本发明的阀1设计成几乎压力平衡的。在当前实施例中，在沿着套筒纵轴线L的投影中被第一密封线包围的第一面积与在沿着套筒纵轴线L的投影中被第二密封线包围的第二面积的比例大约为89/100，这允许所述阀在关闭位置与打开位置之间足够快速且精确地切换。
此外在当前示出的实施例中，第一密封机构21距套筒纵轴线L的最小距离Dr与在第一和第二密封机构21、22之间的最大距离Da的比例、即第一密封线的半径与轴向距离Da的比例大于3.5。由此，一方面在打开位置中在第一或第二密封机构21、22与第一或第二配合密封机构11、12之间产生尽可能大的穿流横截面面积，并且另一方面减小封闭元件20的长度、进而减小封闭元件的质量并且因此减小切换时间。
此外，流体入口18和流体出口19相对于套筒纵轴线L沿轴向朝向或背离阀壳体10。该轴向-轴向布置结构的突出之处在于特别有利于流动的流体引导。此外，当前示出的实施例构成特别节省空间的阀1，因为在流体入口18或流体出口19之间的流体连通有利地沿着线圈轴线穿过磁阻式致动器的磁场线圈33的中央37。
图5示出按照本发明的阀1的另一实施例在打开位置中(图5右边的部分示图)和在关闭位置中(图5左边的部分示图)的细节横剖视图，与按照图1至4的实施例不同，所述另一实施例不是具有仅一个双密封座，而是具有两个双密封座，所述两个双密封座分别在套筒区段23上具有第一密封机构21或121和沿着套筒纵轴线L与该第一密封机构间隔开距离的第二密封机构22或122以及在阀壳体10上具有第一配合密封机构11或111和相应地间隔开距离的第二配合密封机构12或112。
在此，所述两个双密封座的各个第一和第二密封机构21、22和121、122以及各个第一和第二配合密封机构11、12和111、112与按照图1至4的阀1的第一和第二密封机构21、22以及第一和第二配合密封机构11、12类似地构成。
为了在阀1打开时将流体流引导经过两个双密封座，在按照图5的阀1中，套筒区段23除了与根据图1至4的阀1类似的通孔24之外附加地在其中一个双密封座的第二密封机构22与相邻的第二双密封座的第一密封机构121之间具有至少一个在周侧的通孔124，套筒区段23的内侧和外侧经由所述至少一个在周侧的通孔流体连通。
总体上，与按照图1至4的阀1相比，在按照图5的阀1中，由于设置多个双密封座而有利地在阀行程相同的情况下增大了穿流横截面面积。
此外，与按照图1至4的阀1相比，按照图5的阀1是完全压力平衡的，因为两个双密封座的第一和第二密封机构21、22、121、122与配合密封机构11、12、111、112分别重合地相叠，从而就两个双密封座而言，在沿着套筒纵轴线L的投影中被相应第一密封线包围的相应第一面积与在沿着套筒纵轴线L的投影中被相应第二密封线包围的相应第二面积的比例为1。当然，这同样对于按照图1至4的阀1也是可想到的。

Claims (19)

1.阀(1)，尤其是气体注入阀，所述阀具有阀壳体(10)，在该阀壳体中，为了打开和关闭在所述阀壳体(10)的流体入口(18)与流体出口(19)之间的流体连通，具有至少一个套筒区段(23)的封闭元件(20)能借助致动器(30)沿着所述至少一个套筒区段的套筒纵轴线(L)移动，其中，所述致动器(30)具有相对于阀壳体(10)位置固定的部件(31)和相对于阀壳体可运动的部件(32)，至少所述致动器(30)的可运动的部件(32)和所述封闭元件(20)完全设置在被阀壳体(10)包围的在流体入口(18)与流体出口(19)之间的流体室(17)内，所述阀(1)具有至少一个双密封座，所述至少一个双密封座在套筒区段(23)上具有第一密封机构(21)和沿着套筒纵轴线(L)与该第一密封机构间隔开相同距离的第二密封机构(22)以及在阀壳体(10)上具有第一配合密封机构(11)和相应地间隔开距离的第二配合密封机构(12)，其中，为了关闭所述流体连通，第一密封机构(21)与第一配合密封机构(11)沿着封闭的第一密封线密封接触并且第二密封机构(22)与第二配合密封机构(12)沿着封闭的第二密封线密封接触，并且就所述至少一个密封座对而言，在沿着套筒纵轴线(L)的投影中被第一密封线包围的第一面积与在沿着套筒纵轴线(L)的投影中被第二密封线包围的第二面积的比例处于6/10至10/6之间。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述阀(1)具有两个、尤其是三个、尤其是四个、尤其是五个双密封座，这些双密封座分别在套筒区段(23)上具有第一密封机构(21或121)和沿着套筒纵轴线(L)与该第一密封机构间隔开距离的第二密封机构(22或122)以及在阀壳体(10)上具有第一配合密封机构(11或111)和相应地间隔开距离的第二配合密封机构(12或112)。
3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，相应第一面积与相应第二面积的比例处于65/100至100/65之间、尤其是处于7/10至10/7之间、尤其是处于75/100至100/75之间、尤其是处于8/10至10/8之间、尤其是处于85/100至100/85之间、尤其是处于9/10至10/9之间、尤其是处于95/100至100/95之间、优选等于1。
4.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，相应第一面积与相应第二面积的比例处于6/10至99/100之间或处于100/99至10/6之间、尤其是处于6/10至98/100之间或处于100/98至10/6之间、尤其是处于6/10至97/100之间或处于100/97至10/6之间、尤其是处于6/10至96/100之间或处于100/96至10/6之间、尤其是处于6/10至95/100之间或处于100/95至10/6之间、尤其是处于6/10至94/100之间或处于100/94至10/6之间、尤其是处于6/10至93/100之间或处于100/93至10/6之间、尤其是处于6/10至92/100之间或处于100/92至10/6之间、尤其是处于6/10至91/100之间或处于100/91至10/6之间、尤其是处于6/10至9/10之间或处于10/9至10/6之间、尤其是处于6/10至89/100之间或处于100/89至10/6之间、尤其是处于6/10至88/100之间或处于100/88至10/6之间、尤其是处于6/10至87/100之间或处于100/87至10/6之间、尤其是处于6/10至85/100之间或处于100/85至10/6之间。
5.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，在流体入口(18)与流体出口(19)之间的打开的流体连通至少在第一和第二密封机构(21、22)之间的区域中经过套筒区段(23)的内侧和外侧。
6.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，就所述至少一个双密封座或每个双密封座而言，在一方面第一或第二密封机构(21)距套筒纵轴线(L)的最小距离(Dr)与另一方面第一和第二密封机构(21、22)之间的轴向距离(Da)之间的比例至少为1、尤其是至少为1.25、尤其是至少为1.5、尤其是至少为1.75、尤其是至少为2、尤其是至少为2.25、尤其是至少为2.5、尤其是至少为2.75、尤其是至少为3、尤其是至少为3.25、尤其是至少为3.5、尤其是至少为3.75、尤其是至少为4、尤其是至少为4.5、尤其是至少为5、尤其是至少为6、优选至少为7。
7.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，
-所述至少一个双密封座的第一和/或第二密封机构(21、22)设置在套筒区段(23)的外侧上的在周侧环绕的延伸部上，或
-所述至少一个密封座对的第一和/或第二密封机构(21、22)设置在套筒区段(23)的内侧上的在周侧环绕的延伸部(25)上，或
-所述至少一个双密封座的密封机构的其中一个密封机构(21、22)设置在套筒区段(23)的外侧或内侧上的在周侧环绕的延伸部(25)上，而所述至少一个双密封座的另一个密封机构(22、21)设置在套筒区段(23)的一个端侧上，或
-所述至少一个双密封座的密封机构的其中一个密封机构(21、22)设置在套筒区段(23)的内侧上的在周侧环绕的延伸部上，而所述至少一个双密封座的另一个密封机构(22、21)设置在套筒区段(23)的外侧上的在周侧环绕的延伸部上。
8.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述封闭元件(20)具有沿轴向相邻于所述套筒区段(23)的另外的套筒区段(26)，优选所述另外的套筒区段具有至少一个在周侧的通孔(24)，所述另外的套筒区段(26)的内侧和外侧经由所述至少一个在周侧的通孔流体连通。
9.根据权利要求2至8之一所述的阀，其特征在于，只要存在多于一个双密封座，则所述套筒区段(23)在各个相邻的双密封座之间具有至少一个在周侧的通孔(124)，所述套筒区段(23)的内侧和外侧经由所述至少一个在周侧的通孔流体连通。
10.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述致动器(30)
-构成为电磁的磁阻式致动器，所述磁阻式致动器具有磁场线圈(33)、带有气隙(35)的导磁体(34)和衔铁(36)，或
-构成为电磁的动圈式致动器，所述动圈式致动器具有磁场线圈和永磁体。
11.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，在构成为磁阻式致动器的情况下，衔铁(36)与封闭元件(20)连接、尤其是与封闭元件(20)一件式地构成。
12.根据权利要求10或11所述的阀，其特征在于，在构成为磁阻式致动器的情况下，磁场线圈(33)连同导磁体(34)和/或衔铁(36)一起设置在流体室(17)内。
13.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，在构成为动圈式致动器的情况下，磁场线圈与封闭元件连接、尤其是缠绕在封闭元件的一个区段上。
14.根据权利要求10或13所述的阀，其特征在于，在构成为动圈式致动器的情况下，磁场线圈和/永磁体设置在流体室内。
15.根据权利要求10至14之一所述的阀，其特征在于，在流体入口(18)或流体出口(19)之间的流体连通沿着线圈轴线穿过磁阻式致动器或动圈式致动器的磁场线圈(33)的中央(37)。
16.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述至少一个双密封座的第一和/或第二密封机构(21、22)和/或所述至少一个双密封座的第一和/或第二配合密封机构(11、12)具有密封件(13)，优选所述密封件设置在槽状凹部(14)中。
17.根据权利要求16所述的阀，其特征在于，所述密封件(13)具有密封唇(16)，优选该密封唇沿着在流体入口(18)与流体出口(19)之间的流体连通的流动方向定向。
18.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述阀(1)、优选所述封闭元件(20)和/或所述阀壳体(10)具有至少一个机械的端部止挡部(15)，所述端部止挡部用于当所述至少一个双密封座的第一和第二密封机构(21、22)与第一和第二配合密封机构(11、12)彼此密封接触时保护所述第一和第二密封机构以及第一和第二配合密封机构。
19.根据上述权利要求之一所述的阀，其特征在于，所述流体入口(18)相对于套筒纵轴线(L)沿轴向或沿径向朝向阀壳体(10)指向，和/或所述流体出口(19)相对于套筒纵轴线(L)沿轴向或沿径向背离阀壳体(10)指向。
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