液压式压力转换器

本发明涉及按照主权利要求所述类型的液压式压力转换器。在已知 的一种按此类型的压力转换器中(DE-OS 4223411或WO- 9315323)，这类压力转换器的突出问题，亦即在存油的储存腔与造成储 存压力的压力空气腔之间油与空气之间的密封问题，通过位于它们之间 的卸压腔来解决。任何在柱塞或在中间活塞外表面处渗透的空气或液 体，被设在那里的排放环槽收集和导出。这种结构要求柱塞和中间活塞 以及缸筒之间有极准确的同心度。此外，为了达到所要求的密封度，需 要许多会受到自然磨损的径向密封件。由于柱塞的直径较小，所以对柱 塞而言径向密封大多没有什么困难，然而这种密封问题随着活塞外表面 直径的增大超比例地增加。

相比之下，按本发明具有主权利要求特征部分所述特征的液压式压 力转换器的优点在于，在充填油的储存腔与位于隔壁背对此储存腔一侧 的空气腔之间，可以获得一种在可运动的隔壁区内绝对的和几乎可以说 是无磨损的密封。在这里可以涉及一个决定储存腔内压力以及处于压力 之下的空气腔，还涉及一个处于大气压力之下的空腔，其中可以有一个 影响储存腔内压力并作用在隔壁上的弹簧力。储存腔也可以设在一个独 立的储存器内，它有一个通向工作腔的例如用控制活塞(柱塞)控制的 连通装置。采用这种独立的储存器的结构，多个压力转换器便可以只配 备一个储存器，在这种情况下按本发明在储存腔与工作腔之间的控制点 处，可以使用不同类型的控制器，它与压力转换器的其余结构基本上没 有关系。例如，作为控制器可以采用任何一种电操纵的滑阀或一种活门， 并因而无需放弃柱塞。由于在储存腔与空气腔之间绝对密封，在一种匹 配的设计方案中除了有上述种种优点外还可以提高压力。

按照本发明的一种有利的设计，隔壁设计为管状的、设计为一个沿 轴向行程可变的波纹管、或设计为沿径向直径可变的管。这类波纹管已 知有各种各样的形式，例如在形式上为金属补偿器，或橡胶或塑料的望 远镜保护管。例如还已知一种气动液压式压力转换器(WO 83/04288)， 其中，气压腔以波纹管为其边界，波纹管围绕着一个压力活塞，活塞可 以往复运动。

按本发明的另一项有利的设计，隔壁设计为锥形。因此波纹管材料 可以按有利的方式沿轴向大量压缩。

按本发明的另一项有利的设计，隔壁设计为能影响储存压力的弹簧 弹性的。

按本发明的另一项有利的设计，设计为波纹管、软管等的隔壁用橡 胶、金属或其它类似的弹性材料例如塑料制造。

按本发明的另一项有利的设计，为了影响储存压力，在隔壁上作用 一个弹簧力，例如是一个螺旋弹簧。为用于螺旋弹簧施加作用力，此隔 壁可有一适当的底板。

按本发明的另一项有利的设计，隔壁背对储存腔的那一侧受到一个 确定的气动压力作用，所以往复运动壁两侧的表面压力载荷是平衡的。

按本发明的另一项也认为是能带来优点的设计，储存腔外表面至少 局部是透明的。因此可以通过简单的方式确定，在储存腔内有多少液体， 是否需要补充或根本就需要完全充填。这一特征也适合于有利地应用在 已知的压力转换器上，然而在本发明中可特别有利地使用。尤其在一个 储存器向多个压力转换器供应液体以及特别当涉及一个较低的储存压力 时，这样一种简单的视觉监控具有突出的优点。

按照本发明的另一项有利的设计，隔壁一端夹紧，以及在背离此夹 紧的那个端部通过一个可随隔壁运动但本身是刚性的底板连接。这种夹 紧有利地在外边缘区。

按本发明的另一项有利的设计，一个与工作活塞同轴设置的柱塞用 作为控制器，其中隔壁有一个在中央的被柱塞贯穿并相对于柱塞径向密 封的环(底板)。这种环既适合于作为螺旋弹簧的支座，又适用于空气 或也可能是另一种决定储存压力的液体的加载。换一种方案，隔壁也可 以与柱塞固定连接。

按本发明的另一项有利的设计，此环可以在柱塞上沿某轴向移动， 在这种情况下，在这里的径向密封性由于直径比较小所以能比较容易达 到。

按本发明的另一项有利的设计，作用在隔壁上影响储存压力的弹簧 力，一方面作用在隔壁上，以及另一方面作用在与柱塞连接的控制活塞 上。作为弹簧力可以用气体弹簧或机械弹簧，例如螺旋弹簧。在后面这 种情况下，其结构与按此类压力转换器中的类似。

按本发明另一项认为是有利的设计，在隔壁与控制活塞之间设有一 个可沿行程方向浮动的中间活塞，在它的一侧作用有朝控制活塞方向作 用的弹簧力，以及在另一侧作用有朝隔壁方向作用的弹簧力。

按本发明另一项有利的设计，压力转换器容纳储存腔的容器，在空 间上独立于装有柱塞的缸，在这种情况下按本发明的一项与此有关的设 计，多个工作腔可从只有一个储存腔的容器供应。尤其当在一个生产地 点设有多个压力转换器时，可通过仅仅使用一个储存器大大节省材料费 用以及控制方面的费用。特别是这种配置还节省空间。

按本发明的与此有关的另一项有利的设计，只通过一个控制点便可 以控制储存腔与多个工作腔的连通。因此在多个压力转换器时可以通过 一个控制点同时开始控制压力行程。

按本发明的另一项有利的设计，隔壁与工作活塞同心地设置在围绕 着工作活塞的壳体内(软管)。因此通过利用所存在的围绕着工作腔的 未被利用的壳体容积，缩短了压力转换器总的结构长度。

按本发明的一项与此有关的有利设计，沿径向围绕着隔壁设有一套 管，在这种情况下，在隔壁与套管之间存在的环腔用作为气动腔。此时 隔壁设计为软管。

按本发明的另一项有利的设计，在气动腔内的压力相应于储存压力 或引起工作活塞快速运动的气动压力。借助于此气动的快速运动压力， 可同时向软管和工作活塞的环形辅助活塞加载。

按本发明另一项可供选择的有利设计，由储存腔提供的具有储存压 力的压力液体用来推动工作活塞的快速行程。通常在此类压力转换器中 由一个额外的大多为气协驱动的活塞造成这种快速行程，然而，按本发 明这项设计此种活塞可以省去，因为基于采用本发明可以达到的较高的 储存压力，可以输送用于此快速行程所需的每单位时间比较大的液体 量。

按本发明另一项有利的设计，可与多个工作活塞压力腔连通的只有 一个工作腔，所以在控制储存腔与工作腔之间的连通以及柱塞在工作腔 中的插入后，多个工作活塞可以在相同的工作压力下被推动移动。在本 发明的这一项也适用的设计中，最好可通过一个中央储存和压力发生装 置操纵多个工作活塞，距离此中央装置比较远的工作活塞可通过管道与 之相连。

由下面的说明、附图和权利要求，可以得知本发明的其它优点和有 利的设计。

本发明对象的三种实施例及改型表示在附图中，并在下面详细说 明。其中：

图1具有弹性的储存器壁的一种液压气动式压力转换器纵剖面；

图2具有外储存器的图1所示压力转换器；

图3具有简单活塞的图1所示压力转换器；

图4具有多个活塞的设计方案；以及

图5具有设计为软管的储存器壁的设计方案。

图1表示的液压气动式压力转换器有一个壳体1，壳体1中装有一 个通过密封装置3沿径向密封并可轴向移动的工作活塞2。壳体1向上 用一个轴向装入的并使用径向密封件5的壳体段4封闭，其中构成了一 个工作腔6。

工作活塞2有一个大直径的辅助活塞7，它径向密封地在一个工作 缸8中可沿轴向移动地工作，并可为了快速推动工作活塞2而气动加载。 根据调整方向，压力空气或经位于辅助活塞上方的接头和通道9导入一 个上气动腔11，上气动腔11以壳体1、工作活塞2、辅助活塞7和工 作缸8为界；或压力空气经接头与通道12导入一个下气动腔13，它以 工作活塞2、辅助活塞7、工作缸8和一个下壳体盖14为界，其中，工 作活塞2在下壳体盖14中央和径向密封地移动，在下壳体盖14中还设 有通道12。此外，此下壳体盖14还用作图中没有表示的平行于壳体1 和工作缸8延伸的压力转换器锚杆的支座。

套管15装在壳体段4上，套管15向上仍用一上壳体盖16封闭，在 上壳体盖16中设有从上方通入套管15中的控制用压力空气的接头和通 道17。控制活塞18在套管15中工作，在控制活塞18上装有柱塞19， 以及，控制活塞18与套管15和壳体盖16一起构成控制腔21的边界。 柱塞19在经过一定的行程后插入壳体段4的中心孔22中和在那里所设 的径向密封装置23中，因此工作腔6向上被封闭。随着越来越多地插入 工作腔6中，在那里受排挤的油促使工作活塞2向下相应移动，所以借 助于在控制腔21中的一个比较低的气动控制压力以及与工作活塞2大得 多的直径相比柱塞19比较小的直径，实现了一种液压气动式的压力转 换。为了在通过辅助活塞7引起的快速运动期间(此快速运动在操纵柱 塞19之前发生并用于使工作活塞2移近产品)保证在工作腔6中补充油， 需要一个处于过压下的储油腔24。控制活塞18的复位通过一个设在套 管15内部的螺旋弹簧25实现，此螺旋弹簧25在背对控制活塞18的那 一端，支承在一个浮动地装在套管15内并在图中表示了两个工作位置的 中间活塞20上。

在图1所表示的第一种实施例中，储油腔24安排在壳体段4的上 面，并以壳体段4、套管15和柱塞19以及一个弹性的隔壁26为界，后 者由波纹管27和底板28组成，其中，波纹管27通过其上部外边缘在29 处固定在套管15里面，以及通过其下端在31处固定在底板28的外圆周 上。波纹管27朝储油腔24方向可以有一个给定的弹性作用。在底板28 与中间活塞20之间装有一个螺旋弹簧30，通过它确定储存压力。当然 也可用另一种作用在底板上的弹性力来代替此弹簧压力，例如设在隔壁 上面的气动工作压力。中央被柱塞19贯穿的底板28有一个朝柱塞19方 向的径向密封装置22。虽然在图中的左半部底板28表示为向下有大量 的移动(这是为了更好地理解)，但是右半部表示的工作位置是与工作 活塞2的工作位置相对应的。此外，在壳体段4中设有一个带通道33的 加油接头，用于向储油腔24加油或补充漏油损失。在隔壁26上面所设 的腔34，经孔35向大气方向卸压。在连接位置29与壳体段4之间的套 管15的一段中设有一窥视孔玻璃36，用于检查在储油腔24内的油位。 因为在储油腔24内所涉及的是比较低的油压，以及此外由于使用按本发 明的隔壁，在套管15围绕着此储油腔24的这一段37中没有活塞沿径向 紧密地贴靠着，所以，此同样起套管作用的整个段37也可以全用透明的 材料制造。

为了说明在图2至5中表示的实施例或其改型，下面对于同样可由 图1中看到的部分使用原标记数字增大100、200、300或400表示， 所以对这些部分不需要专门说明。在图1中还没有提到的新的部分则继 续编号。

按图2的第二种实施例，储油腔124设在一个与壳体101无关的储 油器38中，它通过管道39与工作腔106连接，并经壳体段104流往中 心孔122或径向密封装置123。在此实施例中在柱塞119回程时没有完 全从孔122抽出，它在图中表示的上部原始位置仍在孔122中保持控制 管道39的口41。在柱塞119仍保持插在孔122中的区域内，在壳体段 104中设有径向密封装置42。在有符合要求的良好的导向以及在柱塞119 与孔122的壁之间有适当密封的情况下，当柱塞119向下行程时能干净 利索地关闭口41以及工作压力不是过高时，可以取消径向密封装置 123。储油器38有一个罐状壳体43，在它的上边缘固定着波纹管127， 波纹管127向上用盖44封闭，盖44中制有通风口45。此外，往复运动 的壁126如在第一种实施例中那样设计，当然，在这里由于没有柱塞， 所以底板128没有中心孔。壳体43或壳体的部分在这里也可以用一种透 明的材料制造，以便能观察当时的油位。

在图3所表示的设计方案中工作活塞202设计得相当纤细，向上只 有一个大直径的活塞段46，此活塞段46的上面构成工作腔206的边界， 向下构成气动腔213的边界。采用这种外部配置的储油器38，与图1所 示的结构相比，可以提供多得多的液压油和处于更高压力下的液压油。 因此存在着这样的可能性，即工作活塞202的快速行程可通过经管道239 快速和充分地流入的油来实现，直至被柱塞219将管道239关闭为止， 然后高压阶段或工作活塞202的工作行程开始。通过下气动腔213按传 统的方式气动地引起回行，如对图1所说明的那样。因为对于工作活塞 202的工作力决定性的是活塞段46的横截面积，所以为了达到与在图1 所示压力转换器中同样的工作效率，在图3中所表示的设计可以使用纤 细得多并因而质量小以及多边形的(vielseitiger)。关键是从储油器那 里供应足够的油。

在图4所表示的改型方案中，无论是柱塞319的结构和操纵还是储 油器338都与图2所示的设计一致。工作腔306在这里仅仅设计为管段， 管道47和48从管段通往独立于工作腔306的工作活塞303或通往在那 里存在的压力腔49和51。另一个画在上部的那个具有压力腔49的工作 单元与图1中的那一个一致，但另一个画在下部的那个具有压力腔51的 工作单元设计为与图3中的那一个一致。因此有可能借助于一个储油器 338和一个柱塞319通过一个公共的工作腔306操纵多个工作单元。在这 里具有同样重要意义的是，储油器338提供充分的油量和需要的压力。

图5所表示的第三种实施例工作原理与图2中表示的第二种实施例 相同，所以重复说明是多余的。区别在于储存腔424和弹性隔壁426的 结构。储存腔424和隔壁427相对于工作活塞402同心地设置并在围绕 着此工作活塞的壳体401内。设计成软管427类型的隔壁426，有一个 与壳体段404的上连接位置429和有一个与壳体401的下连接位置54。 储存腔424通过通道55与中心孔422连通，柱塞419在此中心孔422中 工作并控制口441。在隔壁426背对储油腔424的一侧设气动腔53。气 动腔53对外用一个套管52封闭，套管52在壳体401和壳体404之间延 伸。此气动腔53通过一个通道56与通道409连通，通道409通入辅助 活塞407的上气动腔411中，通过辅助活塞407控制工作活塞402的快 速运动。有利的是，通过使用壳体401中未利用的空间来安排隔壁426 和储存腔422和气动腔53或套管52，无需为储存腔提供额外的空间， 其结果是可使压力转换器总体上结构较短，并因此不必有更大的直径。

所有在说明书、下面的权利要求和附图中表明的特征，无论是单个 地还是互相任意组合，都可以是本发明重要内容。

符号表

1、101、401                      壳体

2、202、402                      作活塞

3、303                           密封装置

4、104、404                      壳体段 5                          径向密封件 6、106、206、306、406      工作腔 7、407                     辅助活塞(用于快速推动的压力

                       空气) 8                          工作缸 9、409                     接头和通道 10 11、411                    上气动腔 12                         接头和通道 13、213                    下气动腔 14                         下壳体盖 15                         套管 16                         上壳体盖 17                         接头和通道 18                         控制活塞 19、119、219、319、419     柱塞 20 21                         控制腔 22、122、422               中心孔 23、123                    径向密封装置 24、124、424               储油腔 25                         螺旋弹簧 26、126、426               隔壁 27、127、427               波纹管、软管 28、128                    底板 29、429                    连接位置 30 31                         径向密封装置 32                         径向密封装置 33                         接头和通道 34                 空腔 35                 孔  36                 窥视孔玻璃 37                 15的一段 38、338            储油器 39、239            管道 40 41、441            口 42                 径向密封装置 43                 壳体 44                 盖 45                 通风口 46                 活塞段 47                 管道 48                 管道 49                 压力腔 50 51                 压力腔 52                 套管 53                 气动腔 54                 连接位置 55                 通道 56                 通道