具有基于电动致动器的阀的阀设备及用于控制该阀的方法技术

阀设备包括具有电动致动器的阀(10)，此电动致动器包括具有线圈(22)的可移动地安装的控制元件与相对于线圈(22)不动的磁体布置。由线圈(22)的通电造成的并且传送到控制元件的驱动力基本上线性地取决于电流强度。前端电子单元(38)与线圈(22)连接并且包括并联连接到线圈(22)的电容器(40)。一种用于控制如上所述的阀(10)的方法，使得当致动电动致动器时，在通过电压源给线圈(22)通电期间，给并联连接到线圈(22)的电容器(40)充电。在通过电压源的通电终止以后，通过电容器(40)的放电使线圈(22)进一步通电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阀设备，此阀设备包括具有电动致动器的阀。本专利技术还涉及用于控制具有电动致动器阀的方法。
技术介绍
随着机械制造中的增加的要求，对其中使用的阀的要求也增加。在现代实验室中，例如以及尤其在直接在患者环境中的临床领域中，避免或降低噪音污染获得越来越多的重要性。尤其对于“介质分离”阀的领域来说，由于它们例如仅在食物、分析、实验室与医疗技术中使用，因此在市场上仅存在很少的低噪音解决方案。对于上述应用中的多个来说，从技术的视角来说，电磁阀是首选。它们设计为用于快速能率循环并且相应的设计适于在不同温度与压力范围中的腐蚀性或中性液体与气体介质。电磁阀通常地包括磁性电枢(铁芯)，此磁性电枢通过电磁体的力沿着一个方向并且通过回复弹簧的力沿着相反方向可移动。在给电磁体通电后，电枢通过产生的磁场从起始状态加速，直到其达到由通常是金属柱塞的限定止动件规定的端部位置。在切换路径的过程中，电枢的速度稳定地增加。电枢离柱塞越近，磁力就变得越大。在切换路径的端部，当电枢撞击柱塞时，听到明显可察觉到的敲击噪音，尤其当切换频率高时，这通常被视为干扰。可以通过安装在柱塞或电枢上的弹性体元件实现噪音衰减。然而，此措施导致电枢的减小的冲程并且导致在冲程路径的端部处的减小的驱动力。在介质分离阀的上述领域中，这里简略地称作为“洛伦兹阀”的阀类型最近在自建立。在例如通过WO2010/066459A1已知的此阀类型中，利用了电动致动器。在给线圈通电后，不动磁体布置在线圈上施加洛伦兹力，其用于使机械预张紧控制元件偏转。为此的先决条件是线圈是可移动控制元件的一部分。与电磁阀相比，在洛伦兹阀中的驱动力线性地取决于电流强度，即驱动力随着恒定电流强度保持恒定。因为不存在控制元件对金属限定止动件的冲击，因此此阀通常不那么嘈杂。然而，在切换后，当控制元件或控制元件的凸片撞击阀座时仍将听到噪音。
技术实现思路
本专利技术的目的是形成具有改进切换特征的直接作用阀。特别地，将实现有效的端部位置衰减和/或加速的切换。通过具有权利要求1的特征的阀设备以及通过具有权利要求9的特征的阀控制方法解决了此目的。在相关的子权利要求中指出了根据本专利技术的设备与根据本专利技术的方法的有利且方便的方面。根据本专利技术的阀设备包括具有电动致动器的阀，此电动致动器包括具有线圈的可移动地安装的控制元件与相对于线圈不动的磁体布置。由线圈的通电造成并且传送到控制元件的驱动力基本上线性地取决于电流强度。根据本专利技术，与线圈连接的前端电子单元包括并联连接到线圈的电容器。本专利技术基于洛伦兹阀的特定构造提供经由电流可控制的稳定切换运动的发现。在给线圈通电后，并联连接到线圈的电容器被充电并且在切断电流以后用作缓冲器，其防止此线圈突然地变得无电流并且控制元件未制动地返回到起始状态。在切断电流以后，电容器仍给线圈供给电流，直到其完全地放电。通过由此实现的阻尼，电容器的指数放电曲线结果是尤其有利的，由于尤其在切换路径的端部处的电容器的放电减慢到起始状态中。通过使用的电容器的适当设计，尤其关于其电容，切换噪音不再是可察觉的。根据本专利技术的阀设备由此适于噪音敏感环境，例如治疗患者。根据本专利技术的阀设备的另一个优点在于，当返回到起始状态中时，由电容器阻尼的阀实际上不在介质中产生压力冲击(“水锤现象”)。特别是在微流体的领域中，传统阀的高数量连续水锤可以导致在连接的流体线路中的流体流中的干扰脉冲。这些脉冲的特征在于流速或者作用在流体上的压力的不足但是显著的增加。通过本专利技术实现的这些压力扰动的缺乏允许更好地控制流量处理。在一些微流体系统中，即当将要形成稳定液滴或多阶段系统时，此消声阀甚至是必要的先决条件。同样在此连接中，可以通过电容器的电容的适当设计，为了应用的要求选择性地调节阀的阻尼。对于其中电动致动器的控制元件通过回复元件机械地预张紧到起始状态中的阀来说，本专利技术是尤其有用的。根据与起始状态相应的此切换位置，此阀称作为“常闭”(NC)或“常开”(NO)阀。回复元件通常是夹紧在壳体与控制元件之间的弹簧元件。根据阀设备的第一实施方式，根据本专利技术提供的前端电子单元是与阀结构性地分离的单元。单独的前端电子单元具有其可以作为对实际阀的选择而被提供。此外，简化了前端电子单元的调节以及维护与更换。然而，前端电子单元还可以集成在阀的电动致动器中。此设备由此显著地变得更加紧凑并且可以更易于操作。前端电子单元的集成通常地是没有问题的，因为仅很少的电部件，在最简单情形中仅适当设计的电容器必须容纳在致动器的壳体中。根据本专利技术的第一特定方面，前端电子单元包括切换设备，通过其可以将施加到线圈的电压反向。切换设备提供了控制元件加速回复到起始状态中。电压的反向导致流动通过线圈的电流的方向突然地反向的事实，同时控制元件在切换状态中，使得支撑回复元件的力突然地作用在控制元件上。除了机械回复力以外，提供的洛伦兹力尤其在没有压力补偿的阀机构中是有利的，因为在闭合阀(起始状态)时，必须抵抗介质压力施加力。尤其在介质分离隔膜阀中，在打开阀后，与短的切换时间相比，这导致增加的切换时间(切换状态)，其中介质压力具有支撑作用。前端电子单元优选地包括至少一个信号输入。这提供用于将前端电子单元与控制设备连接，其经由信号线可以确定前端电子单元中的处理。根据本专利技术，还可以替代电容器在阀设备的前端电子单元中设置二极管。在此情形中，可以通过与二极管串联连接的至少一个电阻器选择性地影响切换次数。本专利技术还提供了用于控制具有电动致动器的阀的方法，此电动致动器包括具有线圈的可移动地安装的控制元件与相对于线圈不动的磁体布置。由线圈的通电造成的并且传送到控制元件的驱动力基本上线性地取决于电流强度。根据本专利技术的方法提供了，当致动(控制)电动致动器时，在通过电压源使线圈通电的过程中，给并联连接到线圈的电容器充电。在通过电压源通电终止以后，通过电容器的放电使线圈进一步通电。关于根据本专利技术的阀控制方法的阻尼作用以及其它优点，参考关于根据本专利技术的阀设备的上述言论。如已经指出的，根据本专利技术的方法尤其适于其中控制元件预张紧到起始状态中并且驱动力抵抗预张紧力作用的阀(NC和NO阀)。根据本专利技术的第一特定方面，阀控制方法提供为了控制元件从切换状态加速回复到起始状态中，施加在线圈处的电压反向。如已经说明地，通过线圈的电流由此反向，使得洛伦兹力沿着相反方向作用，即沿着起始状态的方向，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀设备，其包括具有电动致动器的阀(10)，所述电动致动器包括具有线圈(22)的可移动地安装的控制元件与相对于所述线圈(22)不动的磁体布置，其中，由所述线圈(22)通电产生并且传送到所述控制元件的驱动力基本上线性地取决于所述电流强度，其特征在于，前端电子单元(38)与所述线圈(22)连接，该前端电子单元包括并联连接到所述线圈(22)的电容器(40)。

【技术特征摘要】
2014.12.02 DE 102014117656.11.一种阀设备，其包括具有电动致动器的阀(10)，所述电动致动器包括具
有线圈(22)的可移动地安装的控制元件与相对于所述线圈(22)不动的磁体
布置，其中，由所述线圈(22)通电产生并且传送到所述控制元件的驱动力基
本上线性地取决于所述电流强度，
其特征在于，前端电子单元(38)与所述线圈(22)连接，该前端电子单
元包括并联连接到所述线圈(22)的电容器(40)。
2.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，所述电动致动器的所述控制
元件通过回复元件(36)机械地预张紧到起始状态中。
3.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，所述前端电子单元(38)是
与所述阀(10)结构性地分离的单元。
4.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，所述前端电子单元(38)集
成在所述阀(10)的电动致动器中。
5.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，所述前端电子单元(38)包
括切换设备，通过所述设备可以将施加在所述线圈(22)处的电压反向。
6.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，所述前端电子单元(38)包
括至少一个信号输入。
7.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，二极管被设置用于替代所述
电容器(40)。
8.根据权利要求7所述的阀设备，其特征在于，至少一个电阻器与所述二极

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克·富克斯，拉尔夫·沙伊贝，塞巴斯蒂安·卡尔，
申请(专利权)人：比尔克特韦尔克有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE