專利名稱：用于壓力流體的電控閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于壓力流體的電控閥，它特別適用于衛(wèi)生設(shè)備，該閥具有;
a)殼體，它具有一個(gè)流體的進(jìn)口通道和一個(gè)出口通道。
b)一個(gè)在殼體內(nèi)，裝于進(jìn)、出口通道之間的關(guān)閉元件。
c)一個(gè)電氣控制裝置，它根據(jù)施加在其上的控制電壓，使關(guān)閉元件處在開通狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)。
人們通常熟悉的電控閥一般以電磁方式工作，即它有一個(gè)電流線圈，以簡(jiǎn)單的方式由磁路直接驅(qū)動(dòng)關(guān)閉元件運(yùn)動(dòng)，然而此時(shí)所需的電流很大，以致這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)在許多場(chǎng)合都不適用。通常又采用輔助控制電磁閥，在其中借助于電流通過的電磁線圈僅控制輔助閥，它的流體通過面積相對(duì)較小。用作關(guān)閉元件的是柔韌的膜片，膜片根據(jù)其輔助控制閥的開啟狀態(tài)，在其所處介質(zhì)的壓力作用下產(chǎn)生開啟運(yùn)動(dòng)或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。然而這類閥也要求有相對(duì)較大的功率，所以它們只是限制在有電池的條件下使用。輔助閥上相對(duì)較小的流體通過面積，尤其是柔韌膜片上的輔助孔很容易堵塞，特別是在流體為熱水時(shí)，水中易析出鈣鹽，會(huì)發(fā)生該現(xiàn)象。此外，電磁線圈是一個(gè)昂貴又占地的元件，且膜片易老化和破裂。
本發(fā)明的目的是研制一個(gè)本文開始所述方式的電控閥，其部件價(jià)廉，省地方，省能耗。
此目的由本發(fā)明第一實(shí)施例加以解決，其特點(diǎn)是d)關(guān)閉元件是一個(gè)位于流體進(jìn)、出口通道之間，與殼體構(gòu)成密封的葉輪，它可在流體壓力作用下旋轉(zhuǎn)，并由此將流體一部份一部分地從進(jìn)口通道送至出口通道。
e)電控裝置起到如同制動(dòng)器的作用，它與葉輪相聯(lián)，并控制葉輪的旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)器內(nèi)裝有電控制粘度液體作為電控介質(zhì)，該液體位于兩個(gè)電極之間。
在專利EP-OS0191585和DE-OS3536934或者EP-OS0319201中已舉例介紹了電控粘度液體，它是一種在電場(chǎng)影響下，其粘度由液態(tài)到凝固態(tài)之間逐級(jí)改變的物質(zhì)。迄今主要被用于汽車結(jié)構(gòu)中不同部件的可變液力減振器，如在DE-PS3336965中介紹的發(fā)動(dòng)機(jī)支承，或在DE-PS3709447中的沖擊減振器。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例，電控粘度液體用在可受控制電壓影響的制動(dòng)器中，它影響到?jīng)Q定流體通過量的葉輪的運(yùn)動(dòng)狀況;若粘度下降，葉輪在流經(jīng)的液體作用下運(yùn)動(dòng)阻力小，則可達(dá)到流體的最大流量。若提高控制電壓，并由此而使電控粘度液體的粘度升高，則產(chǎn)生制動(dòng)作用。這就減小了葉輪的轉(zhuǎn)速，并由此減少了流體通過閥的流量。控制電壓可被提高到一個(gè)確定的值，使得制動(dòng)器中的電控粘度液體最終實(shí)際成為凝固態(tài)，葉輪的運(yùn)動(dòng)則完全被阻止，只要葉輪和殼體之間的密封完好，則閥被關(guān)閉。
顯然這種結(jié)構(gòu)類型的閥特別簡(jiǎn)單，不必再有昂貴且占地的線圈，其能耗相對(duì)較小，在轉(zhuǎn)換過程中沖擊電流也可避免。維持電控粘度液體為凝固狀態(tài)所需的微小電流可由太陽能電池不加其它能源而供給，在這樣的情況下只需較小的電池用于中間存儲(chǔ)電能。關(guān)閉閥所需要的功并不由電能得到，而是由流體的壓力自身承擔(dān)。閥內(nèi)流體的流通截面可以很大，因而不會(huì)碰到不希望的節(jié)流效應(yīng)，并且沒有易產(chǎn)生堵塞危險(xiǎn)的狹窄截面。
在前述那種方式的實(shí)施例中，制動(dòng)器具有一個(gè)制動(dòng)輪，它裝在一個(gè)充滿電控粘度液體的制動(dòng)室內(nèi)，可旋轉(zhuǎn)，并可與葉輪聯(lián)接。
此時(shí)，若將制動(dòng)輪與葉輪同軸線安裝，并采用一定形狀的插塞接頭與葉輪相連接，則是十分有益的。
葉輪外圈有多個(gè)凹腔，以便一部份一部份地傳送流體，葉輪與殼體的密封由隔板的外表面構(gòu)成，它們位于凹腔之間。
若將葉輪做成錐形，則它與殼體的密封更容易，因?yàn)橥ㄟ^葉輪軸向移動(dòng)可以補(bǔ)償直徑的制造公差。
根據(jù)本發(fā)明的另一特點(diǎn)，葉輪至少在其外圈表面附近可以由諸如陶瓷那樣的硬質(zhì)材料構(gòu)成，這類陶瓷材料當(dāng)今已廣泛應(yīng)用在衛(wèi)生設(shè)備閥門的控制板上。它使良好的密封及滑動(dòng)特性與較高的耐磨特性得到結(jié)合。若進(jìn)一步通過一個(gè)安裝在殼體內(nèi)的固定附加物使葉輪與殼體密封，附加物與葉輪外圈表面滑動(dòng)接觸密封，則是有益的。
附加物至少在與葉輪相靠的部分可用諸如陶瓷材料這樣的硬質(zhì)材料制成。
為了在即使控制電壓出現(xiàn)故障情況下，或在長(zhǎng)時(shí)間的靜止?fàn)顟B(tài)下，閥依然保持可靠的關(guān)閉，推薦采用手動(dòng)鎖緊裝置，用它可在不依賴電控粘度液體制動(dòng)器的情況下阻止葉輪的旋轉(zhuǎn)。
該鎖緊裝置可具有一個(gè)能軸向移動(dòng)的銷，銷可以一定的形狀插入葉輪的相應(yīng)開口中，軸向可移動(dòng)的銷也應(yīng)能固定在自由狀態(tài)和鎖緊狀態(tài)。
上述介紹的第一實(shí)施例其整體結(jié)構(gòu)上特別簡(jiǎn)單，但在某些情況下對(duì)葉輪與殼體的密封必須十分小心。出于這一點(diǎn)原因，當(dāng)閥的無滴漏磨損不能得到保證的時(shí)候，出可能放棄該方案。
本發(fā)明的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)同樣也能解決前面所述提出的問題，而不存在無滴漏磨損時(shí)出現(xiàn)的難題，其特點(diǎn)是d)在流體進(jìn)、出口通道之間設(shè)有一個(gè)葉輪，它可在流體壓力的作用下旋轉(zhuǎn)。
e)設(shè)置了一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉元件在開通和關(guān)閉位置之間的運(yùn)動(dòng)。
f)控制裝置是一個(gè)位于葉輪與關(guān)閉元件之間傳遞力的電控粘度液體耦合器，它含有電控粘度液體作為可受電控制的介質(zhì)，它位于兩個(gè)電極之間。
在此實(shí)施例中，葉輪不再同時(shí)用作關(guān)閉元件，而是用作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，并借助于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使關(guān)閉元件在開通和關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。在此，閥的葉輪和殼體之間毋需完全的密封，只要通過的流體使葉輪運(yùn)動(dòng)則足以滿足。流體通過量由特設(shè)的關(guān)閉元件的位置確定，元件可采用熟知的各種結(jié)構(gòu)形式。電控粘度液力耦合器位于葉輪和關(guān)閉元件之間進(jìn)行力的傳遞，其轉(zhuǎn)換狀態(tài)決定了葉輪是否空轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)對(duì)關(guān)閉元件的位置有沒有影響，或者葉輪的旋轉(zhuǎn)是否改變關(guān)閉元件的位置。本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)保證了在其它方面與前述的第一實(shí)施例的一致性。
關(guān)閉元件應(yīng)通過一個(gè)蓄力機(jī)構(gòu)，例如彈簧裝置，向開通位置推進(jìn)。通過電控粘度液力耦合器的“聯(lián)接”，讓葉輪的運(yùn)動(dòng)使關(guān)閉元件運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入關(guān)閉位置，而在電控粘度耦合器“脫離”時(shí)，蓄力機(jī)構(gòu)將關(guān)閉元件重新又推回開通位置。
若關(guān)閉元件采用一可旋轉(zhuǎn)的盤，蓄力機(jī)構(gòu)采用螺旋彈簧則具有特別的優(yōu)越性。
通常應(yīng)采取措施，預(yù)防葉輪在其旋轉(zhuǎn)時(shí)的中斷，也應(yīng)該阻止在彈簧裝置起作用時(shí)可能產(chǎn)生一個(gè)反向的傳遞力，它使葉輪向所處壓力流體推動(dòng)的相反方向旋轉(zhuǎn)。
阻止葉輪向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，可在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)上進(jìn)行處理，它在傳動(dòng)中阻止彈簧裝置使葉輪向返回方向旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常必須明顯地降低葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，葉輪旋轉(zhuǎn)多圈相應(yīng)于關(guān)閉元件在開通位和關(guān)閉位之間的行程。這樣，彈簧裝置作用在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸上的力，則不足以使葉輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
阻止葉輪向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)也可采用人們熟悉的解脫離合器結(jié)構(gòu)元件。
電控粘度液力耦合器在力的傳遞中應(yīng)安置在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉元件之間。耦合器主動(dòng)端和被動(dòng)端零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只是按比例很小的行程，尤其是按比例很小的旋轉(zhuǎn)角度，這時(shí)電流輸入電纜是有利的。
電控粘度液力耦合器具有一個(gè)耦合輪，它裝在充滿電控粘度液體的耦合器殼體內(nèi)耦合腔內(nèi)，并可轉(zhuǎn)動(dòng)。
耦合腔截面應(yīng)不是正圓形狀，這樣尤其在電控粘度液體為固態(tài)時(shí)將力的鎖定轉(zhuǎn)化為形狀鎖定。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，由于前面提及的原因，也應(yīng)具備一個(gè)手動(dòng)鎖定裝置，用它可阻止關(guān)閉元件的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明實(shí)施例在下面根據(jù)附圖作進(jìn)一步的說明。


圖1用于壓力流體的閥第一實(shí)施例剖面圖，它是沿圖2的Ⅰ-Ⅰ線截取的(葉輪未作剖面處理)，圖2閥在圖1中的Ⅱ-Ⅱ剖面，圖3閥的第二實(shí)施例剖面，它是沿圖4Ⅲ-Ⅲ線剖截的(葉輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及制動(dòng)輪未剖)，圖4圖3中閥在Ⅳ-Ⅳ線的剖面，
圖5圖3所示閥的電控粘度耦合器在Ⅴ-Ⅴ線的剖面。
圖1和圖2所示的閥適用于在完全關(guān)閉位置和最大流量位置之間對(duì)壓力流體，尤其是水，進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。它有個(gè)殼體1，殼體分為三個(gè)殼體部件1a，1b，1c，它們由螺釘2、3連成一體，在所有殼體部件1a，1b，1c上都有通孔4、5。
殼體1的殼體部件1a中，在同軸線上具有壓力流體的進(jìn)口通道6和出口通道7。在殼體1內(nèi)進(jìn)口通道6和出口通道7之間是一個(gè)相對(duì)兩通道6、7的軸線偏心設(shè)置的葉輪腔8，它具有錐形輪廓。這就是說，它的橫截面是圓形的，但從殼體部件1a的上側(cè)到其底面9逐漸變細(xì)，葉輪腔8的外表面覆蓋有一層陶瓷材料制成的附加層10，其內(nèi)表面具有很高光潔度，以此作為密封表面。
附加層10有通過口11、12，它們與通道6、7位于同一軸線，并具有同它們相同的直徑。
在圖2，附加層10的上端有一個(gè)俯視在徑向?yàn)榄h(huán)形的凸緣13，它座落在殼體部件1a的臺(tái)階14上。
在葉輪腔8內(nèi)支撐著一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的外形與腔互補(bǔ)，即同樣錐形的葉輪15，葉輪15整體或至少是外圈附近同樣是陶瓷制成的，其外圈表面與附加層10的內(nèi)圈表面相接觸，并被磨光到可密封的狀態(tài)。通過附加層10和葉輪15相互接觸的表面的錐度，使兩個(gè)部件相互間很容易地密封。
葉輪15具有由狹窄的徑向延伸隔板17構(gòu)成的多個(gè)相互分離的隔腔16。
葉輪15的上端面通過定形鎖柱18與同軸線的制動(dòng)輪19連接。制動(dòng)輪19有一個(gè)輪心19A，它以密封狀態(tài)穿過殼體部件1b的一個(gè)同軸孔20?？?0與制動(dòng)腔21相通，它在殼體部件1b上端有開口，并且充滿了電控粘度液體22。
在制動(dòng)輪19的輪心19A上形成了葉片19B，它們?cè)谥苿?dòng)輪19旋轉(zhuǎn)時(shí)在電控粘度液體22中運(yùn)動(dòng)。
制動(dòng)腔21上方則以殼體部件的第三部分1c封蓋。
制動(dòng)腔21的上端面在殼體部件1c上，它與在殼體部件1b的圓環(huán)形下端面一樣，由與高壓電源25相連接的金屬電極23、24覆蓋。高壓電源25可以接直流電，也可以接交流電，其電壓可以在最小值，甚至在零值到最大值之間連續(xù)變化，在最小電壓時(shí)，電控粘度液體22是液態(tài)的，在最大電壓值時(shí)，電控粘度液體22為凝固態(tài)。
上述閥門工作過程如下只要高壓電源25的電壓在下限值，且制動(dòng)腔21內(nèi)的電控粘度液體22是液態(tài)的，葉輪腔8內(nèi)的葉輪15則不受限制地旋轉(zhuǎn)，壓力流體則能不受限制地流過進(jìn)口通道6、葉輪腔8及出口通道7，此時(shí)葉輪15在旋轉(zhuǎn)。流體在進(jìn)口通道6和出口通道7之間的傳遞是由葉輪15的不同隔腔16一部份一部份進(jìn)行。為了減小可能妨礙葉輪15旋轉(zhuǎn)的摩擦力，所有葉輪15與靜止部件的接觸面，尤其是與附加層10的接觸面都盡可能減小，并在必要時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑。
若要想減小水流，則將高壓電源25的電壓提高，由此開始提高在制動(dòng)腔21中電控粘度液體22的粘度，這樣就使制動(dòng)輪19的葉片19b的運(yùn)動(dòng)受到限制。所出現(xiàn)的制動(dòng)作用取決于電控粘度液體22的粘度。經(jīng)過閥的流量此時(shí)由制動(dòng)輪19的制動(dòng)作用及流體的壓力而決定。
若要完全中斷經(jīng)過閥的流體，則將高壓電源25的電壓升高，直至在制動(dòng)腔22內(nèi)的電控粘度液體完全凝固，制動(dòng)腔21內(nèi)制動(dòng)輪19的葉片19b完全處于靜止?fàn)顟B(tài)，并由此使葉輪腔8內(nèi)的葉輪15處于靜止?fàn)顟B(tài)。由于葉輪15各隔腔16間的隔板17中總有一些與附加層10接觸，此時(shí)進(jìn)口通道6和出口通道7之間的流體通道被切斷，閥門被關(guān)閉。
在圖2的下部表示了這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)，用它可在高壓電源產(chǎn)生故障時(shí)或較長(zhǎng)時(shí)間地將閥關(guān)閉。它有一個(gè)手動(dòng)多面銷90，銷穿過相應(yīng)截面的通孔91進(jìn)入殼體1，銷90的端部可插入葉輪15下部相應(yīng)的多面孔92中，這樣葉輪15就不可能再旋轉(zhuǎn)。銷90由兩環(huán)槽93、94與O形圈95共同作用，可被卡定在鎖緊位及如圖所示的自由位，銷90的外端有一個(gè)手動(dòng)輪96。
圖3到圖5表示壓力流體用閥的第二個(gè)實(shí)施例，它同樣包括一個(gè)具有進(jìn)口通道106和與之垂直的出口通道107的殼體101。與圈1及圖2所示實(shí)施例相似，進(jìn)口通道106與葉輪腔108相通，但葉輪腔是圓柱形的，也就是沿其軸向具有相同的橫截面，葉輪腔108又相對(duì)進(jìn)口通道106的軸線偏置，在此處介紹的實(shí)施例中，根據(jù)圖4，葉輪腔在水平位置有半個(gè)圓擴(kuò)展。
在葉輪腔108內(nèi)裝有一可旋轉(zhuǎn)的葉輪115，在此，它包括一個(gè)輪心115A和多個(gè)徑向延伸的葉片115B，葉輪葉片115B不必與葉輪腔108的內(nèi)壁密封安裝，允許在這些部件間存在一個(gè)間隙，間隙只要保持在一定小的范圍，使葉輪115能夠由進(jìn)口通道106流入的流體推行轉(zhuǎn)動(dòng)。
與進(jìn)口通道106同軸延伸段從葉輪腔108進(jìn)入在圖4水平面內(nèi)頂視為圓形的凹穴140中，再接到出口通道107，凹穴140內(nèi)O形圈141接合縫下裝著第一控制盤142，它不能相對(duì)殼體101轉(zhuǎn)動(dòng)。第一控制盤142有兩個(gè)通孔143、144，在圖中用虛線表示，孔從第一控制盤上部的圓形端面伸到下部的圓形端面，第一控制盤向上的端面經(jīng)過了高質(zhì)量的磨制，以至它在該處可起到密封作用。
在第一控制盤142上部放有一同樣是圓形的第二控制盤150，它能借助于一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)軸160，以尚待說明的工作方式相對(duì)于固定裝配的第一控制盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。第二控制盤150同樣有兩個(gè)通孔156、157，通過對(duì)第二控制盤150的轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠?qū)⒋藘煽谆蚨嗷蛏俚嘏c第一控制盤的通孔143、144重疊。
第二控制盤150依靠葉輪115以下述的方式相對(duì)于第一控制盤142旋轉(zhuǎn)。
如圖3所示，葉輪的心軸115A從殼體101伸出，在它的外端裝有一個(gè)外徑相比較小的第一齒輪161，它與直徑較大的第二齒輪162嚙合，第二齒輪裝在第二控制盤150的雙結(jié)構(gòu)傳動(dòng)軸160的外層部件160A上，傳動(dòng)軸160的外層部件160A與內(nèi)層部件160B通過整體圖號(hào)為170的電控粘度耦合器相連接。電控粘度耦合器170有一個(gè)殼體171，殼體內(nèi)構(gòu)成了充滿電控粘度液體122的耦合器腔121，殼體171與第二控制盤150的傳動(dòng)軸160的內(nèi)層部件160B在同一軸線固定相連接，因而這些部件總是一同旋轉(zhuǎn)。
傳動(dòng)軸160的外層部件160A密封地穿過圖3所示的殼體171的上端面的一個(gè)孔，軸在耦合腔121內(nèi)的部分裝有一個(gè)帶有向外凸出葉片的耦合輪119，它們可在電控粘度液體122內(nèi)或多或少地運(yùn)動(dòng)。
在耦合腔121的上、下端面又裝著金屬電極123和124，它們通過撓性電纜172，173與高壓電源125連接。
如圖5所示，耦合器170的殼體171的里側(cè)向耦合腔121內(nèi)徑向凸出一個(gè)筋片174，它使耦合器主動(dòng)和被動(dòng)部件之間力的傳遞得到改善。
電控粘度液力耦合器170外殼171的下面通過一個(gè)螺旋彈簧180與閥殼體101的外表面相連，以使耦合器170的殼體171，以及傳動(dòng)軸160的內(nèi)層部件160B，并由此而使第二控制盤150向開通位置的方向推動(dòng)。第二控制盤150在一般情況下，或者在無流體流入的無壓力狀態(tài)下處在開通位置，圖4中表示的是與之相反的關(guān)閉位置。
上述閥門工作過程如下;
首先闡述在全開位置與全閉位置之間的過渡過程。在開通狀態(tài)時(shí)，高壓電源125的電壓為最低工作值，特別是零電壓值，此時(shí)耦合腔121內(nèi)的電控粘度液體122為液態(tài)。通過進(jìn)口通道106的流體介質(zhì)則使葉輪115旋轉(zhuǎn)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)通過葉輪的心軸115A及齒輪161和162傳遞到傳動(dòng)軸160的外層部件160A上。因?yàn)閭鲃?dòng)軸160的外層部件160A上形成的葉片119在電控粘度液體122中實(shí)際上能自由運(yùn)動(dòng)，因此從葉片119沒有值得一提的扭轉(zhuǎn)力矩傳遞到殼體171去，所以傳動(dòng)軸160的外層部件160A與其內(nèi)層部件160B是脫離的。此時(shí)流體可經(jīng)過通道106以及兩個(gè)控制盤142、150上相到對(duì)齊的通孔156，157，143，144流入出口通道107。
為使閥關(guān)閉，則將高壓電源125的電壓升到最高值，此時(shí)在耦合腔121內(nèi)的電控粘度液體122變?yōu)槟虪?，這時(shí)傳動(dòng)軸160的外層部件160A與其內(nèi)層部件160B之間出現(xiàn)力的連接，葉輪115的轉(zhuǎn)動(dòng)由此而傳遞到第二控制盤150，并克服螺旋彈簧180的彈力作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到最終靠到最后的關(guān)閉位?；顒?dòng)的控制盤150的關(guān)閉過程在行程的末端變得十分緩慢，因?yàn)榻?jīng)過閥門的流體流量不斷變小，葉輪115的旋轉(zhuǎn)越來越慢。這正是所希望的效果，因?yàn)橛纱丝墒挂酝碾姶砰y所出現(xiàn)的沖擊壓力得到可靠的避免。在這里所說明的閥上，流體在一定程度上自己去除了這一弊端。
在設(shè)計(jì)由齒輪161和162構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，必須對(duì)自鎖作用給以充分的注意，它制止了螺旋彈簧180在電控粘度液體122為凝固狀態(tài)時(shí)使葉輪115向相反方向回轉(zhuǎn)，那樣則可能使第二控制盤重新又向開通方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
可以選擇任一種熟悉結(jié)構(gòu)的離合器以阻止葉輪115的不希望產(chǎn)生的返回轉(zhuǎn)動(dòng)。
若要再開通閥門，則讓由高壓電源125給出的電壓重新回到剛開始時(shí)最低的工作值，由此使傳動(dòng)軸160的外層部件160A和內(nèi)層部件160B之間力的連接取消，在螺旋彈簧180的作用下，可動(dòng)的控制盤150重新又可回轉(zhuǎn)到開通狀態(tài)，開口通道106和出口通道107之間的通路對(duì)流體重又開啟。
采用上述閥門還可以通過對(duì)高壓電源125電壓中間值的選取，實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉位和完全開通位之間的開通狀態(tài)。
如果在電極123和124上加一個(gè)電壓，該電壓僅使電控粘度液體122的粘度提高，但卻還不凝固，則由在電控粘度液體122中旋轉(zhuǎn)的葉片119，通過剪切力向電控粘度耦合器170的殼體171傳遞一個(gè)取決于粘度的確定的扭矩，由該扭矩使耦合器170的殼體171，并由它而使第二控制盤150產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)，直到螺旋彈簧180在一定程度上繃緊，此時(shí)它產(chǎn)生的力矩與剪切力所產(chǎn)生的力矩相對(duì)平衡。通過不斷提高高壓電源125上的電壓，可以使依賴于粘度的剪切力與依賴于轉(zhuǎn)角的螺旋彈簧180的作用相互影響變化，達(dá)到對(duì)全開和全閉位置之間的任意中間位的調(diào)節(jié)。
當(dāng)然也可在圖3到圖5表示的結(jié)構(gòu)實(shí)例中設(shè)置一保險(xiǎn)裝置，當(dāng)高壓電源125關(guān)閉或產(chǎn)生故障時(shí)，它可阻止活動(dòng)控制盤150回復(fù)到開通位。
如前所述，保持電控粘度液體為凝固狀態(tài)所需要的電流十分微小，高壓電源可設(shè)計(jì)有很高的阻值，以至即使用于衛(wèi)生設(shè)備上也能保證人員安全。
在此闡述的結(jié)構(gòu)形式的電控閥用于關(guān)閉閥所必須的能量完全從流體的壓力獲得，所需的電能僅僅是保持電控粘度液體粘度狀態(tài)必需的很小部分。由于先進(jìn)的電控粘度液體導(dǎo)電性能極低，使用要求的體積可保持在很小，所以該閥的電能消耗極低，它特別適合有太陽能電池的場(chǎng)合應(yīng)用。由于不必采用輔助孔，全部流體通道都可以保持有很大的截面。
權(quán)利要求
1.用于壓力流體的電控閥，尤其是衛(wèi)生設(shè)施用閥，它具有a)一個(gè)殼體，殼體內(nèi)有流體的進(jìn)口通道和出口通道；b)一個(gè)安裝在殼體內(nèi)進(jìn)口通道和出口通道之間的關(guān)閉元件；c)一個(gè)電控裝置，它能根據(jù)施加其上的控制電壓，使關(guān)閉元件進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)或開通狀態(tài)；其特征在于d)關(guān)閉元件是一個(gè)位于流體通道的進(jìn)口通道(6)和出口通道(7)之間，相對(duì)殼體(1)構(gòu)成密封的葉輪(15)，它可在流體壓力作用下旋轉(zhuǎn)，并由此將流體一部分一部分地從進(jìn)口通道(16)輸送到出口通道(7)；e)電控裝置起到制動(dòng)器(19，21，22)的作用，它與葉輪(15)聯(lián)接，并影響其可旋轉(zhuǎn)性，在此，制動(dòng)器(19，21，22)裝有作為電控介質(zhì)的電控粘度液體(22)，該液體處于兩個(gè)電極(23，24)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電控閥，其特征是制動(dòng)器(19，21，22)有一個(gè)制動(dòng)輪(19)，它可在一個(gè)充滿電控粘度液體(22)的制動(dòng)腔(21)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并可與葉輪(15)聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電控閥，其特征是制動(dòng)輪(19)安裝在與葉輪(15)同一軸線上，并通過一個(gè)成形插塞接頭(18)與葉輪(15)聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一的電控閥，其特征是葉輪(15)的外圈有多個(gè)凹腔(16)，以便一部分一部分地傳輸流體。
5.根據(jù)述權(quán)利要求之一的電控閥，其特征是葉輪(15)是圓錐形的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電控閥，其特征是葉輪(15)至少在其外圈表層附近是由陶瓷材料制成的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電控閥，其特征是葉輪(15)與殼體(1)通過一個(gè)固定地裝在殼體(1)上的附加層(10)密封，附加層與葉輪(15)的外圈表面密封地滑動(dòng)接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電控閥，其特征是附加層(10)至少在其葉輪(15)相接觸的范圍由陶瓷制成。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電控閥，其特征是有一個(gè)手動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)(90、92)，用它可在不依賴電控制動(dòng)器(19，21，22)情況下使葉輪(15)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電控閥，其特征是鎖緊機(jī)構(gòu)有一個(gè)可軸向移動(dòng)的銷(90)，它可以一定的型狀插入葉輪(15)的一個(gè)相應(yīng)孔(92)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電控閥，其特征是軸向可移動(dòng)銷(90)可被卡定在鎖緊位及自由位。
12.用于壓力流體的電控閥，尤其是衛(wèi)生設(shè)施用閥，它具有;a)一個(gè)殼體，殼體內(nèi)有流體的進(jìn)口通道和出口通道;b)一個(gè)安裝在殼體內(nèi)進(jìn)口通道和出口通道之間的關(guān)閉元件;c)一個(gè)電控裝置，它能根據(jù)施加其上的控制電壓，使關(guān)閉元件進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)或開通狀態(tài);其特征在于d)在流體通道的進(jìn)口通道(106)和出口通道(107)之間有一個(gè)葉輪(115)，它可在流體的壓力作用下轉(zhuǎn)動(dòng);e)有一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(161，162)，它使葉輪(115)的轉(zhuǎn)動(dòng)變成關(guān)閉元件(150)在開通位和關(guān)閉位之間的運(yùn)動(dòng);f)控制裝置是一個(gè)在葉輪(115)和關(guān)閉元件(150)之間傳遞力的電控粘度耦合器(170)，它裝有位于兩個(gè)電極(123，124)之間作為電控介質(zhì)的電控粘度液體(122)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電控閥，其特征是關(guān)閉元件(150)由一個(gè)彈簧裝置(180)向開通方向推進(jìn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電控閥，其特征是關(guān)閉元件(150)是一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的盤，彈簧裝置(180)是一個(gè)螺旋彈簧。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中之一的電控閥，其特征是設(shè)有一個(gè)阻止葉輪(115)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中之一的電控閥，其特征是阻止葉輪(115)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(161，162)，它借助其傳動(dòng)阻止彈簧裝置(180)使葉輪(115)向返回方向旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至15中之一的電控閥，其特征是阻止葉輪(115)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置是一個(gè)離合器。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中之一的電控閥，其特征是電控粘度耦合器(170)在力的傳遞中被置于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(161，162)與關(guān)閉元件(150)之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中之一的電控閥，其特征是電控粘度耦合器(170)有一個(gè)耦合輪(119)，它可在充滿電控粘度液體(122)的耦合器殼體(171)的耦合腔(121)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的電控閥，其特征是耦合腔(121)的橫截面有一個(gè)從圓腔上凸起的筋片(174)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12至20中之一的電控閥，其特征是它具有一個(gè)手動(dòng)鎖緊裝置，用它可阻止關(guān)閉元件(150)的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
用于壓力流體的電控閥，它有一個(gè)裝在殼體內(nèi)進(jìn)口通道和出口通道之間的葉輪，葉輪可在流體的壓力作用下旋轉(zhuǎn)，并由此將流體一部分一部分地從進(jìn)口通道傳輸?shù)匠隹谕ǖ?。葉輪與一個(gè)可在充滿電控粘度液體的腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的元件旋轉(zhuǎn)連接。電控粘度液體位于兩個(gè)可接高電壓的電極之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，葉輪本身就作為關(guān)閉元件，它可由處于電控粘度液體中的可旋轉(zhuǎn)元件以不同方式制動(dòng)。
文檔編號(hào)E03C1/05GK1072483SQ92110199
公開日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1992年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月1日
發(fā)明者烏爾里克·奧斯特塔格 申請(qǐng)人:漢莎金屬工廠公司