用于控制液压气动的压力传送装置的阀和具有阀的液压气动的压力传送装置 |
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| 申请号 | CN201280033778.1 | 申请日 | 2012-07-05 | 公开(公告)号 | CN103649558A | 公开(公告)日 | 2014-03-19 |
| 申请人 | 托克斯印刷技术有限及两合公司; | 发明人 | E·蒂泽尔; M·格雷瑟尔; A·兰克尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于控制液压 气动 的压 力 传送装置的 阀 ，该压力传送装置具有工作 活塞 和用于压力传送的传送器活塞，其中传送器活塞设置成利用相对较高的 传动比 基于气动致动而使工作活塞液压地运动，所述阀具有差动活塞装置，该差动活塞装置具有在第一压力空间中的带有第一有效活塞面的第一活塞以及在第二压力空间中的带有第二有效活塞面的 第二活塞 ，所述第一活塞与所述第二活塞耦联，第一压力空间配备有用于例如工作活塞的气动返回行程空间的第一 接口 ，第二压力空间配备有用于与返回行程空间不同的气动压力源的第二接口，在预定压差的情况下，在工作活塞的工作行程中 开关 所述阀，并利用传送器压力加载传送器活塞。根据本发明，设置带有第三有效活塞面的第三活塞，该第三活塞与第二活塞耦联且具有第三压力空间，该第三压力空间能通过第三接口被气动压力源加载，其中所述阀设计成使得，在第一压力空间和第三压力空间之间的预定压差的情况下开关所述阀，且为连接的任意传送器活塞供给第二压力空间的压力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于控制液压气动的压力传送装置的阀（43），所述压力传送装置具有工作活塞（4）和用于压力传送的传送器活塞（2），所述传送器活塞（2）设置成利用相对较高的传动比基于气动致动而使所述工作活塞（4）液压地运动，所述阀（43）具有差动活塞装置（27），所述差动活塞装置具有在第一压力空间（32）中的带有第一有效活塞面（29）的第一活塞（28）以及在第二压力空间（33）中的带有第二有效活塞面（31）的第二活塞（30），其中所述第一活塞（28）与所述第二活塞（30）耦联，所述第一压力空间（32）配备有用于气动控制压力、尤其是所述工作活塞（4）的返回行程空间（25）的第一接口（38）或者外部开关接口，所述第二压力空间（33）配备有用于与控制压力不同的气动压力源的第二接口（37），在预定压差情况下，在所述工作活塞（4）的工作行程中开关所述阀（43），并利用传送器压力加载所述传送器活塞（2），其特征在于，设置有带有第三有效活塞面的第三活塞（44），所述第三活塞（44）与所述第二活塞（30）耦联且具有第三压力空间（45），所述第三压力空间能够通过第三接口（46）被气动压力源加载，所述阀（43）设计成使得，在所述第一压力空间和第三压力空间之间的预定压差情况下开关所述阀（43），且为连接的任意传送器活塞（2）供给所述第二压力空间（33）的压力。 |
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| 说明书全文 | 用于控制液压气动的压力传送装置的阀和具有阀的液压气动的压力传送装置 技术领域背景技术[0003] 直至传送器活塞变有效的点，工作活塞利用小的力气动地运动。为了使工作活塞的非传送和传送运动之间的切换点处于在工作活塞上需要大的力的位置，使用了一种阀，该阀为了使工作活塞气动返回，其基于工作活塞的气动返回行程空间中的压力、反向于工作行程方向、在传送器活塞上施加工作压力。所述阀按照与差动活塞相关的背压过程工作。差动活塞具有两个彼此连接的活塞，其中一个具有比另一个更大的活塞直径。差动活塞的具有较大活塞直径的一侧连接至工作活塞的返回行程空间。具有较小活塞直径的一侧在结构上与压力源相连，该压力源提供工作压力且通常当阀接通时用于致动传送器活塞。在工作活塞的返回行程空间和阀之间的连接线路中设置有具有止回功能的排气节流阀，排气速度和因此阀的切换时间点可通过该排气节流阀进行调节。 [0004] 在基础位置中，利用压力加载返回行程空间，由此使所述阀位于传送器活塞无压的位置上。在切换至工作行程时，工作活塞被加载气动的工作压力（快速行程），从而工作活塞沿工作行程方向运动。 [0005] 如果工作活塞的运动由于反作用力的增大而延迟或者停止，则返回行程空间中的压力下降，在阀较大侧上的压力下降速度可通过调节排气节流阀进行调节。当较大活塞直径前方的压力下降，则导致较小活塞直径处的压力使差动活塞移动且切换所述阀。在该过程中接通作用在传送器活塞的压力空间上的工作压力，从而此时根据传送器活塞的传动比（力行程）利用大的力开始工作活塞的运动。因此，通过所述阀总是能够在工作活塞遇到反作用力并且运动减缓或被调节时切换至力行程，以便利用明显较大的力继续和完成期望的工作行程。 发明内容[0007] 本发明的目的在于利用一种用于控制液压气动的压力传送装置的阀来改进该液压气动的压力传送装置，使得该液压气动的压力传送装置能够具有扩展的应用范围。 [0008] 该目的通过权利要求1和7所述的特征实现。 [0009] 在从属权利要求中给出了本发明的有利的和合适的改进方案。 [0010] 本发明基于一种用于控制液压气动的压力传送装置的阀，所述装置具有工作活塞和用于压力传送的传送器活塞。传送器活塞设计成利用相对较高的传动比基于气动致动而使工作活塞液压地运动，所述阀具有差动活塞装置，所述差动活塞装置具有在第一压力空间中的带有第一有效活塞面的第一活塞以及在第二压力空间中的带有第二有效活塞面的第二活塞。第一活塞与第二活塞耦联。第一有效活塞面优选大于第二有效活塞面。第一压力空间配备有用于气动控制压力、尤其是工作活塞的返回行程空间的第一接口或者外部的开关接口，第二压力空间配备有用于与控制压力不同的气动压力源的第二接口。在预定压差情况下，在工作活塞的工作行程中开关所述阀，并利用工作压力加载传送器活塞。 [0011] 在此本发明的核心在于，设置带有第三有效活塞面的第三活塞，该第三活塞与第二活塞耦联且具有第三压力空间，该第三压力空间能通过第三 接口被气动压力源加载，所述阀设计成使得，在第一压力空间和第三压力空间之间的预定压差情况下开关所述阀，且为连接的任意传送器活塞供给第二压力空间中的压力。 [0012] 因此，传送器活塞利用第二压力空间中的压力运动且引导所述力行程。 [0013] 根据本发明的构造的优点首先在于，可以与第二压力空间中的压力无关地进行通过第三压力空间对于所述阀的开关。因此，可以在接通至传送器活塞的第二压力空间处提供基本上任意的期望的压力，同时不影响阀的开关性能。通过这种方式，可以在宽的范围内通过不同的压力来调节传送器活塞的力。相反，所述阀的开关性能是通过第一和第三压力空间之间的压差确定的。第三压力空间中的压力可以相对于第二压力空间被设置在使得能够实现期望的开关性能的水平，例如设置在可使用的最大的供给压力。以相应的方式，仅需要一次调节第一压力空间和返回行程空间之间的排气节流阀，使得当工作活塞在返回行程空间中运动时，背压相对于第三压力空间中的压力表现为使得始终在相同的期望位置处开关所述阀以及为传送器活塞提供所供给的工作压力。 [0014] 如果作用在传送器活塞上的第二压力空间中的压力改变，当压力调节由于第二压力空间中的改变的压力而可直接察觉时，不会像在现有技术中那样影响开关性能——所述改变的压力对现有技术中的开关性能负责。在这种情况下，必须适配第一压力空间和返回行程空间之间的排气节流阀，以便例如在接通至传送器活塞的压力下降时在相同的位置处使所述阀接通。 [0015] 根据本发明，可以在不影响开关性能的情况下在通向用于第二压力空间的第二接口的供给线路中设置压力调节器，利用该压力调节器可以按规定通过传送器活塞调节力行程。 [0016] 这种压力调节器可以安置在力行程阀中或者在任意其他期望的位置处，例如在开关箱中。 [0017] 例如可以使用比例阀作为压力调节器，其布置在第二压力空间和用于传送器活塞的压力空间之间的线路中。然而也可以设想其它压力调节单元。 [0018] 在本发明的另一个特别优选的设计方案中，在第二和第三压力空间之间设置连接线路，该连接线路可以关闭。这样做的优点是，通过使第二和第三压力空间之间的连接线路保持打开、而第三压力空间的通向外部的接口关闭，根据本发明的阀同样可以用于传统的已知的应用。相反，如果在用于开关性能的不变的（例如最大的）供给压力情况下需要用对于传送器活塞的减小的工作压力进行工作，则关闭该连接线路，由此在第三接口处可以存在高的开关压力、而第二接口例如通过压力调节器被供给减小的压力。同样也可以在与安全相关的控制器中向第二接口连接气动的持续压力供给装置，以及使该持续压力供给装置通过接通的入口而接通至传送器活塞。 [0019] 在另一个优选的实施方案中，可以通过螺旋元件——例如通过将其旋入第二和第三接口之间的连接线路中——而关闭第二和第三压力空间之间的连接线路。 [0020] 为了实现第二和第三活塞之间的简单的耦联，优选第三活塞配置成可卡在第二活塞中。由此可以使第二活塞能被用在不设置第三活塞的系统中。针对第三活塞的预设的闭锁可能性不干扰第二活塞的功能。然而也可以设想，第三活塞与其它活塞、必要时与所有活塞配置为一体。 [0021] 本发明的另一个重要方面在于，设置第三接口，该第三接口可被压力源加载，以及设置所述阀使得在第一压力空间和第二压力空间之间的预定压差情况下开关所述阀，且为连接的传送器活塞供给在第三接口处的压力源的压力。 [0022] 在该实施方案中，在未改变的差动活塞装置中存在第三可开关的通路，该第三可开关的通路可用于传送器活塞处的可变的压力。因此，同样保持了所述阀的开关性能与在传送器活塞处设置的压力无关。这是因为第二压力空间可以被加载全部的供给压力。以相应的方式，像在本发明的第一实施方案中那样，例如可以在第三接口处连接压力受控的线路，从而当传送器活塞的压力空间被连接时，能够根据这种压力调节在宽的范围内自由地调节传送器活塞上的压力。附图说明 [0023] 在附图中示出了本发明的多个示例性实施例，并且随后在说明其它优点和细节的情况下详细地描述所述实施例。附图中： [0024] 图1是根据本发明的力行程阀的示意性的纵剖视图； [0025] 图2是沿着具有折叠的行程路径的液压气动压力传送器的纵轴线的剖视图； [0026] 图3是由现有技术已知的用于控制力行程的阀（力行程阀）的剖视图，以及 [0027] 图4是具有用于控制力行程的阀的液压气动压力传送器的原理图。 具体实施方式 [0028] 图2示出由现有技术已知的液压气动压力传送器，其仅示例性地具有折叠的活塞元件路径。 [0029] 然而，针对图2的下述内容原则上也适用于具有非折叠路径的压力传送器。 [0030] 压力传送器1包括气动运动的传送器活塞2（下文称为柱塞），密封的活塞部段3可移动地布置在压力传送器1的壳体部段8的气压空间（8a）（力行程空间）中。在图2中示出了柱塞2的完全缩进位置，在该位置中已经发生了向工作活塞4的压力传送。工作活塞4可移动地安置在并行布置的壳体部段5中。 [0031] 在示出的状态中，柱塞2的活塞杆2a插入在由活塞杆2a经由密封件（未示出）进行密封的高压液压空间7中。高压液压空间7经由连接线路7a延伸至壳体部段5中的液压空间部段7b中。柱塞由于力行程空间8a的压力加载而移动。 [0032] 力行程空间8a通过壁9和用于柱塞2的活塞杆2a的密封件（未示出）相对于另一个气压空间12密封。 [0033] 气压空间12一方面通过壁9限定，另一方面通过蓄能器活塞13限定。 蓄能器活塞13具有密封元件（未示出），所述密封元件一方面朝着柱塞的贯穿蓄能器活塞13的活塞杆2a密封所述蓄能器活塞13，另一方面保证了气压空间12和低压液压空间18相分离。 [0034] 在柱塞2的完全缩进状态中，可以通过蓄能器活塞13的气动运动把液压流体从低压液压空间18压出并压入到高压液压空间7中，因为随后活塞杆2a从高压液压空间7被如此程度地拉出以至于穿过密封件释放一开口6a。 [0035] 通过液压流体流入高压液压空间7使工作活塞4沿工作方向5（参见箭头19）运动。 [0036] 可以相对较大的速度进行供给并称为快速行程。 [0038] 液压空间20通过相对于活塞部段4c的密封部段而被分为第一区域21和第二区域22。因此，工作活塞4的运动只能在液压流体可从第一区域21和第二区域22流出时以及在相反情况时才发生。为此，可以设置调节模块（未示出）。 [0039] 运动过程可以如下： [0040] 在图2中，在初始情况中，柱塞2完全缩进至力行程空间8a的左侧边壁8b。通过蓄能器活塞13首先使液压流体从低压液压空间18排入高压液压空间7中，其中该蓄能器活塞可通过气压空间12的增压空气加载而被气动地致动。由此，通过液压流体经由连接线路7a涌入液压空间部段7b中，可以导致工作活塞4的相对较快的行程（快速行程）。 [0041] 为此，液压模块（未示出）例如允许从第二区域22进入第一区域21中的液压流体的相应的快速补偿。 [0042] 工作活塞4在该阶段中处于低压下。 [0043] 从工作活塞4的预先确定的位移路径开始，该工作活塞将要被加载高压。为此，柱塞2的活塞杆2a借助于力行程空间8a的气动加载而穿过开 口6a进入高压液压空间7中。该过程是通过用于控制力行程的阀（力行程阀）而开始的（参见下文）。由于活塞部段3相对于活塞杆2a的有效横截面的比率，发生对于高压液压空间7中的液压流体的极大的压力传送，从而工作活塞可通过处于高压下的液压流体的大的作用力而进一步伸出，这取决于柱塞在高压液压空间7中的插入距离的大小（力行程）。 [0044] 在该运动中同样需要使液压流体可从液压空间20的第二区域22涌入第一区域21中。 [0045] 对工作活塞4的返回运动来说，可以如此设计调节模块（未示出），使得能够实现液压流体从第一区域21至第二区域22中的尽可能自由的流动。为了返回运动，利用增压空气加载气压空间25（返回行程空间），并以相同的方式使柱塞2气动地返回经过气压空间8，从而由于气压空间25中的压力加载而使液压流体可以从高压液压空间7返回流动至低压液压空间18中。 [0046] 由此，蓄能器活塞13也沿壁9的方向移动。 [0047] 图3示出了由现有技术已知的用于控制力行程的阀26（力行程阀），所述阀具有可移动地安装的差动活塞27，该差动活塞具有带大活塞面29的活塞28和带小活塞面31的活塞30。 [0048] 活塞28在压力空间32中运动，且活塞30在压力空间33中运动。在图3中示出了差动活塞27的最大向右移动的位置。 [0049] 在该位置中存在出口34的连接，在该出口处连接力行程空间，穿过力行程阀26至出口35，空气可经由该出口通过消声器36逸出。压力空间33通过入口37与力行程线路（未示出）连接。力行程阀的功能将在随后参考图4说明。在此，极简化地示出了与压力传送器的连接，例如与根据图2的压力传送器的连接。 [0050] 当工作活塞4在快速行程中在行程的任意期望位置处遇到阻力且停止时，自动地发生从快速行程向力行程的切换。差动活塞27的具有较大活塞面的活塞28的一侧通过接口38处的气动连接39和排气节流阀40连接至压力传送器1的返回行程空间25。差动活塞的具有较小活塞面31的活塞 30的一侧通过接口37与压力传送器1的快速行程线路41连接。 [0051] 在压力传送器的基础位置中，工作活塞4、柱塞2和蓄能器活塞13都位于返回行程位置中，在该返回行程位置中，在返回行程空间25中通过返回行程线路42存在适合的返回行程压力，该返回行程压力通过连接39、排气节流阀40、入口38和压力空间32利用压力加载大活塞面29，且使差动活塞27沿与压力空间32相反的方向移动。 [0052] 在向快速行程的切换中，快速行程压力通过快速行程线路41、入口37和压力空间33存在于活塞30的小活塞面31处。该工作活塞随后沿箭头19的方向运动（同样参见图 4）。 [0053] 包含在返回行程空间25中的空气不能足够快速地通过返回行程线路42逸出，因此通过气动连接39和入口38在压力空间32中存在相应高的压力，由此使得虽然存在压力空间33中的压力，但是差动活塞27仍位于图3中示出的位置中，在该位置中，力行程空间8a仍无压力。然而，如果工作活塞4遇到阻力且停止，则压力空间32中的压力通过排气节流阀40而降低，由此使力行程阀26开关，其中差动活塞27在压力空间32中移动到实现入口37与出口34的连接的程度，由此使力行程空间8a被快速行程压力或工作压力加载。在该时刻开始力行程。该切换时间可以通过排气节流阀40根据压力空间32中包含的空气能多快地逸出而进行调节。如果将压力传送器1切换至返回行程，则空气立即从力行程阀26的快速行程侧逸出，且在基本上不存在延迟的情况下，流入到较大活塞面29上的空气引起力行程阀26切换回基础位置。 [0054] 排气节流阀也可以由气动开关阀替换，以用于力行程的任意的接通。 [0055] 在图1中示出了根据本发明的力行程阀43。与力行程阀26中的相同的元件具有相同的附图标记。 [0056] 力行程阀的中心元件是差动活塞27。差动活塞27具有带小活塞面31的小活塞30和带大活塞面29的大活塞28。该活塞可移动地安装，由此使活塞28在压力空间32中移动，而活塞30在压力空间33中移动。在图1中示出了差动活塞27的最大向左移动的位置。压力空间32在连接状态中 通过入口38与返回行程空间25连接。 [0057] 此外，像在力行程阀26中一样设置有通向消声器（未示出）的出口35和通向力行程空间的出口34。此外，在力行程阀43的相应的开关位置中存在入口37，该入口被供给工作压力，该工作压力随后通过出口34被施加于力行程空间25。至此，力行程阀43具有像力行程阀26一样的功能部件。 [0058] 与力行程阀26的区别在于，具有小活塞面31的活塞30与另一个活塞44耦联，该另一个活塞优选具有与活塞30相同的活塞面且在压力空间45中运动。在图1中示出了最大向左的位置。 [0059] 压力空间45可以通过入口46加载控制空气。在入口37和入口46之间存在连接47。 [0060] 在入口46通过封闭塞封闭且入口37与入口46之间的连接47打开的情况下，力行程阀43以与力行程阀26完全相同的方式工作，其中活塞44与差动活塞27或较小的活塞30并行地移动。 [0061] 然而，通过额外的活塞44实现了额外的功能性。 [0062] 当入口46和入口37之间的连接47例如通过螺旋元件而被关闭时，存在将入口46用作用于控制的单独的入口的可能性。 [0063] 在向入口37中输送以利用增压空气加载行程空间25的情况下使用压力调节器时，所述额外的入口46可以有利的被使用，以便因而在力行程中可以根据期望调节所述力。 [0064] 在这种情况下，将没有压力减小的供给压力施加到用作控制入口的入口46，而在入口37处通过压力调节器进行压力受控的供给。因此，对于力行程空间25的受控的压力的影响与力行程阀43的开关性能无关。这是因为开关性能由入口46处的控制压力决定，该控制压力通常高于入口37处的受控的压力。因此，原则上可以根据期望选择对于力行程空间25设置的压力，该压力尤其是明显低于使传统的力行程阀不再能可靠地起作用的压力值。此外，力行程空间供给压力的变化对于调节排气节流阀40的设定不起作用。因此，用于供给力行程空间的压力调节器可以定位在任意期望 的位置处，例如在远距离处的开关箱中或者在另一个对使用者有利的位置处。 [0065] 因此，可以在不丧失传统的功能性的情况下很好地在宽的范围内进行对于力行程空间的压力的调节，同时不损害快速行程和力行程之间的开关点的开关性能。 [0066] 此外，气动的持续压力供给装置可以连接至接口37，且该持续压力供给装置可以在连接线路47关闭时通过接口46处的外部连接阀打开。 [0067] 附图标记列表 [0068] 1 液压气动的压力传送器 [0069] 2 传送器活塞（柱塞） [0070] 2a 活塞杆 [0071] 3 活塞部段 [0072] 4 工作活塞 [0073] 4a 活塞部段 [0074] 4b 活塞部段 [0075] 4c 活塞部段 [0076] 5 壳体部段 [0077] 6a 开口 [0078] 7 高压液压空间 [0079] 7a 连接线路 [0080] 7b 液压空间部段 [0081] 8 壳体部段 [0082] 8a 气压空间（力行程空间） [0083] 8b 边壁 [0084] 9 壁 [0085] 12 气压空间 [0086] 13 蓄能器活塞 [0087] 18 低压液压空间 [0088] 19 箭头 [0089] 20 液压空间 [0090] 21 第一区域 [0091] 22 第二区域 [0092] 25 气压空间（返回行程空间） [0093] 26 力行程阀 [0094] 27 差动活塞 [0095] 28 活塞 [0096] 29 活塞面 [0097] 30 活塞 [0098] 31 活塞面 [0099] 32 压力空间 [0100] 33 压力空间 [0101] 34 出口 [0102] 35 出口 [0103] 36 消声器 [0104] 37 入口 [0105] 38 入口 [0106] 39 气动连接 [0107] 40 排气节流阀 [0108] 41 快速行程线路 [0109] 42 返回行程线路 [0110] 43 力行程阀 [0111] 44 活塞 [0112] 45 压力空间 [0113] 46 入口 [0114] 47 连接 |
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