具有气动压力调节阀的电动气动变换器 技术领域 本发明涉及一种具有气动压力调节阀的电动气动变换器， 该压力调节阀用于通过 调节膜片来调节控制压力， 所述调节膜片由基准部件和控制压力保持力平衡。
背景技术 这种气动的电动气动 (elektropneumatisch) 变换器是普遍公知的， 其用于将电 信号转换为气动信号。在此， 控制空气的压力借助喷嘴 - 挡板系统根据电信号来改变。为 此， 通过压力调节器首先将控制空气调节至恒定压力。 接着， 所述控制空气经由喷嘴流向挡 板。 通过对挡板相距喷嘴的间距的调节， 可以改变流量， 进而还可以改变控制压力 ( 差压 )。
为此所需要的压力调节阀是普遍公知的， 并用于与所输送的压力介质的压力波动 无关地设置恒定的调节压力。
由 WO 05088417A1 已知一种气动的压力调节阀， 其流量可随压力自动变化， 该压 力调节阀具有调节膜片， 调节膜片被基准压力、 气体压力以及调节弹簧加压， 由此在改变差 压的情况下使得调节膜片发生位移， 且调节膜片本身或者被调节膜片触动的关闭体使得穿 过流出截面的通道发生改变， 其中在膜片侧与流出截面邻接的结构形成用于调节膜片或者 用于关闭体在其关闭位置的止挡。在此规定， 在压力调节阀中设置至少一个前止挡， 从而 在调节膜片沿着关闭方向运动时， 调节膜片或关闭体首先与前止挡接触， 然后在调节膜片 沿着关闭方向继续运动时， 调节膜片或关闭体在弹性 - 柔性形变的情况下或者在进一步弹 性 - 柔性形变的情况下使得通道进一步缩小， 且在最终位置还与止挡接触。
由 DE 3305092C2 已知一种用于气动的和液压的压力介质的压力调节阀， 该压力 调节阀由壳体、 设置在壳体中的切换阀构成， 壳体具有一次接头、 二次接头和减压接头， 切 换阀由带有阀盘的阀活塞和壳体固定的在一次接头和二次接头之间的阀座构成。 切换阀通 过一次压力而打开。 阀活塞穿过阀座。 减压阀 的阀盘可被调节磁铁的力加载。 存在用于反 馈调节参数的设有控制活塞的控制接头。控制活塞通过推杆与减压阀的阀盘牢固地连接。 推杆延伸穿过切换阀的空心的阀活塞以及穿过在切换阀的阀盘中的孔。 空心的阀体的背离 切换阀的一端形成用于减压阀的阀盘的阀座。
由 DE 20 2004 003 860U1 已知一种气动的压力调节阀， 该压力调节阀设置在气 体管路的路径上， 气体管路的通道可通过压力调节阀、 根据在一个或多个施加在压力调节 阀的至少一个输入端上的气体压力之间的差压自动改变。在此， 在压力调节阀中设置有调 节膜片， 调节膜片一方面被差压加载， 另一方面被一个或多个气体压力以及被调节弹簧加 载。 通过在邻接调节膜片的区域之间的差压的变化， 使调节膜片移位， 且调节膜片本身或者 被调节膜片触动的关闭体使得穿过压力调节阀的流出横截面的通道增大或减小。在此， 在 膜片侧与流出横截面邻接的压力调节阀结构形成用于调节膜片或者用于被调节膜片触动 的关闭体的关闭位置的止挡。在压力调节阀中设置有至少一个前止挡， 从而在调节膜片沿 着关闭方向运动时， 调节膜片或被调节膜片触动的关闭体首先与前止挡接触， 然后在调节 膜片沿着关闭方向继续运动时， 调节膜片或被调节膜片触动的关闭体在弹性 - 柔性形变的
情况下使得通道进一步缩小， 且在最终位置还与止挡接触。
关闭体的弹性 - 柔性形变引起已有的弹性形变更为长久。这对调节压力的恒定性 产生不利的影响， 因为调节弹簧的预应力的小的变化就已经导致已调节的调节压力出现不 允许的偏差。 特别不利的是， 这种不允许的偏差一开始是隐秘的， 且作为对后置的装置的明 显的干扰的原因而无法察觉。
最后， 由德国专利申请 DE 10 2008 006 407A1 已知一种气动的压力调节阀， 其用 于通过调节膜片来对压力腔室中的控制压力进行压力调节， 调节膜片由调节弹簧和控制压 力保持力平衡， 其中调节膜片与控制阀耦联， 从而控制阀根据实际的控制压力而打开或关 闭。在此， 控制阀由形状稳定的球件构成， 球件被弹簧加载， 并位于沿着调节膜片的方向变 窄的锥形孔中， 锥形孔位于以压力腔室为基准与调节膜片对置的壳体壁上， 调节膜片在与 球件的接触区域中具有增强部分， 球件沿着调节膜片的法向跟随调节膜片运动。
已知的电动气动的由压力调节器和独立的电激励的压力控制部件构成的变换器 的缺点在于制造成本高， 且占用大量安装空间， 这与小型化背道而驰。 发明内容 因此本发明的目的在于， 提出一种紧凑的电动气动变换器， 其具有简单的结构， 制 造成本低， 且占用的安装空间小。
根据本发明， 该目的通过权利要求 1 所述装置得以实现。本发明的有利的改进在 从属权利要求中给出。
本发明从一种气动的压力调节阀出发， 其用于通过调节膜片来调节压力腔室中的 控制压力， 调节膜片支撑在支座上， 其中支座包括至少一个压盘、 调节弹簧和调节螺钉， 其 中调节膜片由调节弹簧和控制压力保持力平衡。调节膜片与控制阀耦联， 使得控制阀根据 实际的控制压力而打开或关闭。在此， 控制阀由形状稳定的球件构成， 球件被弹簧加载， 并 位于沿着调节膜片的方向变窄的锥形孔中， 锥形孔位于以压力腔室为基准与调节膜片对置 的形状稳定的壳体壁上， 球件沿着调节膜片的法向跟随调节膜片运动。
根据本发明， 支座具有可电控制的执行单元。 在此特别地规定， 构造有压盘或调节 弹簧， 或者调节螺钉支撑在执行单元中。 执行单元具有至少一个压电元件， 压电元件的至少 一个几何维度根据所施加的电压而改变。
调节压力的额定值由适当的电信号预先给定。根据预先给定的额定值， 支座相对 于控制阀所处的位置对应于压力腔室中的控制压力。
当压力腔室中的控制压力下降时， 调节弹簧使得调节膜片压靠到球件上， 并使得 调节膜片移出原位。在此， 控制阀打开， 并允许输送未调节的压力介质。在达到预定的控制 压力时， 调节膜片朝向调节弹簧偏移。弹簧的力使得球件压到其原位， 且控制阀关闭。为了 改变控制压力， 根据预先给定的额定值来调节在支座的相应的执行单元上的压力。
本发明有利地提出一种紧凑的电动气动变换器， 其结构简单， 制造成本低， 且由于 已知的静态部件的动态化而占用的安装空间小。
根据本发明的另一特征， 设置有压力传感器， 其被实际的控制压力加载， 且可根据 其所测得的控制压力来影响控制支座的执行单元的电信号。
有利的是， 由此有效地消除了执行单元的压电陶瓷的不精确性以及温度影响和滞
后效应。 附图说明
下面借助实施例详细说明本发明的其它细节和优点。为此所需要的附图示出 ： 图 1 为电动气动变换器的剖视图 ； 图 2 为电动气动变换器的电路原理图。具体实施方式
图 1 为具有气动压力调节阀的电动气动变换器 10 的剖视图。该压力调节阀具有 压力腔室 13， 该压力腔室被调节膜片 11 和与调节膜片对置的壳体壁 24 封闭。
在壳体壁 24 中设置有控制阀 20， 该控制阀由形状稳定的球件 21 构成， 球件被弹簧 22 加载， 并位于沿着调节膜片 11 的方向变窄的锥形孔 23 中。朝向球件 21 的面向弹簧 22 的一侧输送未调节的压力介质 31。
调节膜片 11 力配合地支撑在压盘 15 上， 该压盘与旋转对称的调节弹簧 12 连接。 调节弹簧 12 的重心支撑到调节螺钉 25 上。
根据本发明的第一实施方式， 压盘 15 被构造成轴向作用的执行单元。根据本发明 的第二实施方式， 调节弹簧 12 被构造成弯曲执行单元。在此可以规定， 压盘 15 力配合地与 调节膜片 11 连接。根据本发明的第三实施方式， 调节螺钉 25 支撑在轴向作用的执行单元 中。在此规定， 执行单元具有至少一个压电元件， 所述压电元件根据控制压力 32 的预先给 定的额定值被电控制。
球件 21 的直径与孔 23 的锥度有关， 从而使得球件 21 的球部分沿着调节膜片 11 的方向伸入到压力腔室 13 中。在此， 球件 21 力配合地靠在调节膜片 11 上， 并直接通过调 节膜片 11 根据压力腔室 13 中的压力被触动。
调节膜片 11 在控制阀 20 的区域中被塑性增强。根据本发明的第一实施方式， 可 以规定， 调节膜片 11 的在控制阀 20 的区域中的材料强度大于其边缘。根据一种替代的实 施方式， 调节膜片 11 在控制阀 20 的区域中通过一种固定板被增强。根据本发明的特殊设 计， 该板由金属板 14 构成。该实施方式特别适合于用于调节小的控制压力 32 的软的调节 膜片 11。
优选地， 金属板 14 设置在调节膜片 11 的面向压力腔室 13 的一侧。在此， 控制阀 20 的球件 21 靠在调节膜片 11 的金属板 14 上。由此避免损伤调节膜片 11， 并实现控制压 力 32 的恒定。
在压力腔室 13 中的控制压力下降时， 调节弹簧 12 使得调节膜片 11 压靠到球件 21 上， 并使得调节膜片 11 移出原位。 在此， 控制阀 20 打开， 并允许输送未调节的压力介质 31。 在达到控制压力 32 时， 调节膜片 11 朝向调节弹簧 12 偏移。弹簧 22 的力使得球件 21 压到 其原位， 且控制阀 20 关闭。利用调节螺钉 25 可对正确的控制压力 32 进行预先调节。
在图 2 中原理性地示出电动气动变换器的电路。电传送给电动气动变换器 10 的 额定值 43 在信号处理装置 41 中被处理， 并被输送给相应的执行单元 12、 15、 25。
利用压力传感器 42 来测量实际的控制压力 32。压力传感器 42 与信号处理装置 41 连接。根据所测得的控制压力 32， 借助信号处理装置 41 来影响电信号， 所述电信号控制支座 (Gegenlager) 的用作执行单元的调节件 12、 15、 25。
附图标记列表
10 电动气动变换器
11 调节膜片
12 调节弹簧
13 压力腔室
14 增强件
15 压盘
20 控制阀
21 球件
22 弹簧
23 孔
24 壳体壁
25 调节螺钉
31 未调节的压力介质
32 经调节的控制压力 41 信号处理装置 42 压力传感器 43 额定值 。