压力转换器和用于压注的装置 |
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| 申请号 | CN200980150786.2 | 申请日 | 2009-12-17 | 公开(公告)号 | CN102256726A | 公开(公告)日 | 2011-11-23 |
| 申请人 | 布勒压力铸造股份公司; | 发明人 | D·豪瑟; | ||||
| 摘要 | 压注机的压 力 转换器(1)具有一个压力转换器 活塞 (4)和一个 阀 座(7)，其中压力转换器活塞(4)与 阀座 (7)共同作用形成一个闭 锁 阀或 单向阀 (6)。 阀体 (24)可以在轴向方向(a)上有限制地移动，并且可以通过液压方式保持于一个起始 位置 上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于提高尤其是一个压注机的工作液缸(12)的活塞腔(20)里压力的压力转换器(1)，具有一个压力转换器活塞(4)，其特征在于，压力转换器(1)具有一个阀座(7)，其中压力转换器活塞(4)与阀座(7)共同作用形成一个闭锁阀或单向阀(6)。 |
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| 说明书全文 | 压力转换器和用于压注的装置技术领域[0001] 发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的压力转换器，尤其是一个在压注机的驱动装置里的压力转换器。发明还涉及用一种这样的压力转换器和工作-或压注液缸进行压注的装置。但是压力转换器也可以使用在压力机或者其它工作机器的驱动装置里。 背景技术[0002] 压力转换器，具有一个压力转换器活塞和一个集成在其中的单向阀或者一个外部旁路的单向阀，它们很久以来就是众所周知和常用的。一个这样的单向阀阻止了液压介质从一个负载的高压腔返回至压力转换器的活塞腔。例如由DE 1 949 360 A已经得知一种压力转换器，它具有一个集成在压力转换器活塞里的单向阀。 [0003] 已知的解决办法的特征在于一个有阻碍的流通断面和相对高的生产成本。此外在单向阀里通常采用的弹簧预紧装置有失效危险。 发明内容[0004] 因此发明的任务是避免已知的缺点，并且尤其是提出一种压力转换器，它可以实现简单而可靠的运行。 [0005] 这任务按照发明用一种具有权利要求1的特征部分所述的压力转换器来解决。 [0006] 由于压力转换器有一个阀座，该阀座与压力转换器活塞共同作用，并因此形成一个有利的单向阀，因此可以实现多项优点。压力转换器的特征在于一种紧凑而同时又简单的结构原理。但这种解决办法从流体技术上说也是有利的。按照发明的闭锁阀或单向阀可以在敞开位置上实现比较大的流通断面。压注装置因此可以更能适应动态变化并且运行能力更强。 [0007] 所述的压力转换器活塞可以优选地设计成多级活塞，该活塞基本上由一个装在缸体里的活塞部件和一个同轴地在里面连接的活塞杆组成，后者的直径小于活塞部件的直径。缸体在向着活塞部件的端面部位里是封闭的，并且与这活塞部件构成一个称之为“活塞腔”的工作腔。缸体在活塞杆的部位里规定了一个环形工作腔。这个工作腔以下称之为压力转换器的环形腔。 [0008] 在第一种实施形式中，压力转换器活塞可以在一个向着阀座的端面上，设计成有一个密封面的阀锥，与一个布置在阀座上的相应的密封面一起构成一个中心阀。压力转换器活塞因此可以在一个闭合位置上密封地位于阀座上。 [0009] 可能有利的是：阀座可以从起始位置在轴向方向上优先为有限地移动。这允许在第一步里实现压力转换器活塞的闭合行程，用于关闭闭锁阀或单向阀，而在另外一步里，在压力转换器活塞的有效工作行程里，阀座则与压力转换器活塞一起移动。 [0010] 如果如前所述，阀座例如在向着压力转换器活塞的端面部位里具有一个锥形密封面，优先设计成互补的压力转换器活塞的阀锥在闭锁位置上成面接触状地置于这密封面上。因此可以确保闭锁阀或单向阀可靠地闭合。 [0011] 原则上可以在应用机械的弹簧装置用于产生预紧力的情况下，使阀座保持在一个起始位置上。然而特别有利的可能是：设计有液压装置，借助于这种液压装置可以使阀座以液压方式保持在其起始位置上。 [0012] 液压装置可以有利地产生一个复位力，用这个力可以使一个移动的阀座又自动地返回到其起始位置上。用这种装置除了阀座之外不需要其它运动的机械构件。阀体的流通孔因此可以没有机械内装件。因此可以提高压力转换器的运行安全性和机械可靠性，以及使用寿命。通过一种液压定位装置，可以附带地当压力转换器活塞在阀座上有硬碰撞时减小阀座损坏的倾向。 [0013] 阀座可以设置有一个环形腔，这环形腔无压力地连接于液箱。阀座的环形腔然而也可以连接至一个压力源。环形腔里的压力效果必须使阀座克服主介质流的流体力而保持在基本位置上。 [0014] 阀座有利地这样设计，从而使阀座上的液压作用面，例如由一个环形面构成，导致阀座在一个向着压力转换器活塞的行程挡块上的一个作用力。阀座例如可以这样设计，使得阀座的向着压力转换器活塞那边的环形面与阀座的背离压力转换器活塞那边的环形面有一个比例关系，从而在压力转换器正常运行状态下，阀座在向着压力转换器活塞和/或进入起始位置的方向上预紧。众环形面的尺寸这样设计，使得由阀座的背离压力转换器活塞那边的相应环形面的压力产生的力，大于由阀座的向着压力转换器活塞那边的相应环形面的压力产生的力。因此可以不采用另外的元件来预紧阀座。 [0015] 阀座和/或压力转换器可以具有一个限制装置，它限制住压力转换器里的阀座的行程。 [0016] 限制装置例如可以是一个布置在阀座外壁上的环形凸缘，这凸缘与压力转换器的一个环形槽共同作用，并且因此以一种简单和经济有利的结构限制住阀座在压力转换器里的行程。 [0017] 压力转换器活塞可以有利地具有一个轴向孔，通过这孔可以使一个活塞腔与一个蓄能器直接或间接连接。这种结构方案允许这些给压力转换器的活塞腔供给液压的孔的尺寸特别大而且因此使得损失少。因此可以使压力转换器活塞的动态响应很好。一种这样的压力转换器活塞可以简单地制成。此外用这种布置可以实现一种特别可靠的运行方式和一种有利的流动导向。 [0018] 孔可以设计成盲孔，其中孔从压力转换器活塞的活塞腔侧端部出发，布置在轴向方向上。孔的断面可以是比较大，并且例如达到杆的断面的25％至50％之间。在必要时孔不必在整个长度上具有不变的直径。孔也可以具有锥形的或者通过另一种造型而逐渐变小的导入部段，这个部段布置在活塞腔侧的端部，并且连接于活塞杆方向上的、一个具有不变直径的孔的部段。 [0019] 为了使得通过孔形成的优先为圆柱形的空腔与蓄能器和/或与工作液缸液压连接，压力转换器活塞可以具有至少一个相对于轴向方向横交布置的开口，尤其是一种孔的形式。开口孔可以与纵向中轴线成一个直角或者一个任意的倾角布置。所述至少一个开口可以布置在压力转换器活塞的向着阀座的端部。特别有利的是：设有若干个、优先为均匀分布在圆周上的开口。开口可以使孔与闭锁阀或单向阀的一个进液腔连接。这些开口孔直接通入闭锁阀或单向阀的进液腔里，而并不影响压力转换器活塞的密封面。 [0020] 压力转换器活塞从活塞侧挡块上一个起始位置作用进入中心阀关闭时的工作位置，这可以通过在压力转换器环形腔上的、一个可转换的压力转换器-顺序阀来操纵。 [0021] 压力转换器可以这样来设计，从而可以实现一个压力转换器活塞的关闭行程，用于关闭闭锁阀或单向阀。压力转换器活塞的关闭行程构成了闭锁阀或单向阀的阀门开孔。所谓关闭行程之内的运动是指：压力转换器活塞在后接于压力转换器的工作液缸的方向上运动，然而由于闭锁阀或单向阀还敞开着，因此在工作液缸的活塞腔里还没有产生附加的压力。 [0022] 发明的另外一个方面涉及一种用前面所述的压力转换器进行压注的装置。该装置另外还具有一个工作液缸，压力转换器为了提高工作液缸活塞腔里的压力与工作液缸相连。工作液缸、压力转换器活塞和压力转换器的阀座可以设计成相互同轴。 [0023] 压力转换器的环形腔可以这样通过一个连接管路与工作液缸的环形腔连接，使得各自的环形腔可以借助于一个环形腔阀门加上预压力。其优点在于：无论是工作活塞还是压力转换器，都可以以其各自的作用方式，在广的应用范围里是可以影响的。压力转换器的输出压力，也就是在工作液缸里的活塞压力，通过压力转换器环形腔上的压力而降低。工作液缸力的作用通过工作液缸环形腔里的压力而减小。如果两种影响共同作用，那么对于工作活塞力的作用的影响进一步加强，这是因为压力转换器上的环形腔压力也对工作液缸的活塞压力有降低作用。 [0024] 所述装置可以具有一个蓄压器作为液压能源。这个蓄压器可以通过一个管路连接于闭锁阀或单向阀的进液腔。此外可以通过与另外一个压力源的，例如一种液压泵的形式，的第二个连接，使液压介质偶然或者必要时输出至闭锁阀或单向阀的进液腔里。这种连接可以使得，在工作活塞相对慢的运动起动时从液压泵得到液压介质，并因此保证了很柔和而且无冲击的起动。 [0025] 对于压注过程的最佳实施来说，可能有利的是：在所述的连接管路中此外还布置一个顺序阀，用于控制压力转换器的环形腔。顺序阀和环形腔阀之间的连接管路可以通过一个补液阀与液压源连接，或者可以连接。连接管路此外还可以在顺序阀和环形腔阀之间，借助于一个差动阀与闭锁阀或单向阀的进液腔连接，或者可以连接。 [0026] 压力转换器的环形腔、工作液缸的环形腔和闭锁阀或单向阀的进液腔可以这样相互通过管路连接，从而可以通过一种包含了补液阀、顺序阀和液箱阀门的阀门装置，简单地引起工作活塞的、阀座的和压力转换器的压力转换器活塞的返回运动。这种设计方案还有以下优点：通过一个包括有一个敞开的补液阀、一个敞开的顺序阀和一个关闭的液箱阀门的阀门装置，可以纯液压地引起工作活塞的，阀座的和压力转换器活塞的返回运动。特别是，经常使用的操纵杆取消了，这些操纵杆一方面容易引起故障，而且减小了闭锁阀或单向阀的流通。 [0028] 发明的其它各项特征和优点可以见以下对实施例的说明和见附图。所示为： [0029] 图1一种按照发明的压力转换器的简化剖视图； [0030] 图2具有图1所示基本位置上的压力转换器的、用于压注的装置的原理图； [0031] 图3示出了在一个压注过程的第一个工作步骤之后的图2所示的装置； [0032] 图4示出了在另外一个工作步骤之后的装置，其中压力转换器在一个开始补压阶段的关闭位置上； [0034] 图6示出了在推开一个硬化的浇注片时、在最后一个工作步骤中的装置。 具体实施方式[0035] 图1表示了一个标号为1的压力转换器，它可以用于提高一个(这里未示出)工作液缸的活塞腔里的压力。一个这样的压力转换器例如可以装在一个压注机或者压力机里。 [0036] 为了集成在压注机的一个装置里，可以设有不同的管路。在图1中分别用细线简化地表示了用于输入和输出液压介质的接口。涉及到布置在中间的、大致为环形的进液腔，例如可以见到两个接口至压力介质供给装置。各个接口和与其连接的部件表示于以下附图2至6里，并进行了说明。压力转换器1有一个压力转换器活塞4，这活塞由一个活塞部件和一个同轴地与其连接的活塞杆组成。活塞部件可以见到地，其直径大于活塞杆的直径，并且在一个端面侧规定了标号为2的活塞腔。在活塞部件的另一侧是压力转换器的环形腔3。 此外在图1中还可以见到一个布置在压力转换器外壳里的轴向方向上可以移动的阀座7。 套筒形的阀座7可以与压力转换器活塞4一起实现一种以下还要详细说明的闭锁功能。图 1简略所示的压力转换器外壳可以由若干个圆柱形部段组成。 [0037] 集成在压力转换器里的并标号6表示的闭锁阀或单向阀由相对运动的压力转换器活塞4和阀座7构成。在本实施例中，闭锁阀或单向阀6的进液腔27就轴向方向来说位于大致中间。如由图1可以很好见到那样，压力转换器活塞4和阀座7具有密封面25和26。在压力转换器活塞4上，在端面侧的端部有一个锥形的阀锥部段25，而在阀体24上有一个设计成互补的密封面26。压力转换器活塞4在向着阀座7的端面上可以见到设计成阀锥。 这阀锥与阀座7一起构成一个中心阀门。在关闭位置上闭锁阀或单向阀使得用8标注的液流孔和进液腔27之间的液压连接闭锁住(见以下的附图4和6)。 [0038] 压力转换器活塞具有一个布置在轴向方向上的孔5。可以见到这个供液孔在活塞腔侧的端面部位里有一个锥形的进入部段，接着这部段是一个直径大致不变的部段。孔5设计成盲孔；用于液压连接的是一个或者若干个横交于轴向方向布置的开口孔21。这些开口孔21可以与轴向方向成一个任意的角度，这里例如为60°。它们将压力转换器活塞4里的盲孔5与闭锁阀或单向阀6的进液腔27连接。通过这种设计方案可以保证，从进液腔27里的能源至压力转换器活塞4的活塞面2有很高的通流能力，这又可以使压力转换器1有良好的动态性能。 [0039] 由一个唯一的构件组成的阀座7在密封面26一侧具有较小的外径，而在向着出口的一侧有较大的外径。这两个不同的直径构成了一个液压作用的环形面，它通过压差引起在基本位置方向上作用一个轴向力。优选使这个环形面连接至液箱。作用于其余面积上的较高的工作压力这通过这种面积差而产生回复力，使阀座保持在基本位置上。一个邻接于这环形面的凸肩33用于限制行程。 [0040] 图2表示了在一种用于压注的装置里的压力转换器1。这种装置作为负载具有一个工作液缸12，在这液缸里布置了一个工作活塞23，可以移动。装置具有一个液压能源10，例如一个蓄能器，这蓄能器通过管路连接于闭锁阀或单向阀的进液腔27。但是理论上也可以考虑，使液压能源与装置的另一个工作腔连接。因此管路例如可以在蓄能器补液阀11之后也通入压力转换器1的活塞腔2里。液压能源10通过蓄能器补液阀11和闭锁阀或单向阀6与工作液缸12连接。在蓄能器补液阀11里，闭锁阀或单向阀6里和阀座7里的流通比例关系影响着液压介质的最大体积流量。 [0041] 压力转换器活塞4在活塞杆侧的端部上设计成闭锁阀或单向阀6的阀锥。闭锁阀或单向阀6的阀座7可以在轴向移动，以便使压力转换器1与阀座7一起可以提高负载里的、也就是工作液缸12里的工作压力. [0042] 通过前面所述的，在阀座7和通过液压管路与液箱T1连接的所述环形面之间的液压作用连接，阀座的面积差使阀座7即使在很高的流动速度时也可靠地保持在基本位置上。阀座7的液流孔8因此可以没有机械的损失，这提高了通流能力和结构的机械可靠性。液压定位附带地减小了当压力转换器活塞4在阀座7上有硬碰撞时阀座的回跳倾向，这是因为与机械的阻挡相反，一个规定的力反作用于阀座7的回跳。 [0043] 除了已经提到的液箱T1之外在图2中可以见到两个另外的液箱(T，T2)。压力转换器的环形腔3通过连接管路18与工作液缸12的环形腔22连接。因此实现了：各自的环形腔3和22可以借助于一个环形腔阀15加上预压力。在连接管路18里的这种预压力可以借助于一个分压器，通过液压阀15和17形成，或者由一个独立的限压阀或者减压阀来产生。在连接管路18中此外布置了一个顺序阀13用于控制环形腔3。顺序阀13和环形腔阀15之间的连接管路18然后通过一个补液阀17与一个液压能源P连接。压力补给既可以由第二个蓄压器，或者在极端情况下也由蓄能器10通过阀门11和16进行。但是这种最小的变动在能量上并不是最佳的。在顺序阀13和环形腔阀15之间的连接管路里，有一个称之为“差动阀”的换档阀16。工作活塞23、阀座7和压力转换器活塞4的回复运动经过一个补液阀17，通过压力补给来进行，此时顺序阀13打开和液箱阀14打开。环形腔阀15和差动阀16必须关闭着。 [0044] 为了更好地理解新的压力转换器1的工作原理，图3至6表示了压注过程的不同的顺序。压注的过程原理对于专业人士来说本身是已知的，并且很久以来就已经形成了通常的压注流程布置。起始点是图2中所示的基本位置。通过打开阀门13，14和17，既使压力转换器活塞4，阀座7，也使压注活塞23移动到基本位置上。其余的液压阀仍关闭着。 [0045] 在下一步里使压注活塞23低速进行第一个前移。为此压注活塞23在阀门11和16打开之后，节能地以首先减小的压注力在方向a上移动。所有其它的阀门在这个移动阶段期间仍关闭着。 [0046] 通过打开阀门11和15使压注活塞用全部的压注力快速前移。所有其它的阀门仍关闭着。 [0047] 通过打开阀门13使压力转换器活塞5运动。当压力转换器活塞4与阀座7相遇时，使闭锁阀或单向阀6关闭。这个位置表示于图4中。压力转换器活塞4的阀锥可以见到压在阀座7上。可以见到地，阀座7的圆锥形密封面在关闭位置成面积状压在同样也是圆锥形的压力转换器活塞4的阀锥部段上，因此可以实现一种有利的而且实际上无漏损的闭锁。阀门11和13在这个工作步骤里仍是敞开着的。 [0048] 然后进行补压阶段(图5)。通过压力转换器活塞4与阀座7一起的继续移动，通过加压使工作液缸12的封闭的活塞腔20里的压力升高。在补压阶段里，通过共同的环形腔压力，通过连接管路18和敞开的顺序阀13连接，可以影响到压力转换器和工作液缸的作用。 [0049] 最后，在压注过程的最后一个工作步骤里，使压注活塞继续向前运动，以便使铸(压注)件与固定的由两半组成的模型脱开。压力转换器的顺序阀13为此被关闭。压力转换器活塞4停住。然而阀座7可以继续向前在a方向上运动，这又在压力转换器活塞4和阀座7之间形成一个阀门开孔，也就是说闭锁阀或单向阀6又在一个开启位置上。 |
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