控閥裝置的製作方法

2023-04-25 20:45:31

專利名稱：控閥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I的上位概念所述的具有預調閥裝置及主控閥裝置的控閥裝置，用於控制活塞氣缸裝置，尤其是用於操縱高壓開關的可移動接觸件。
背景技術：
在專利DE 102009014421. 8中提出一種控閥裝置，在該控閥裝置中，3/2換向閥被設置為預調閥，並且兩個2/2換向閥被設置為主控閥。專利US 5476030A公開了一種控閥裝置，其具有多個不同構造的閥，這些閥包括多個2/2換向閥和一個3/2換向閥，以至於該控閥裝置的結構相當複雜。文獻DE 19932139B4公開了一種開始所述類型的控閥裝置，其中，設有兩個滑閥，這兩個滑閥以開始所述的方式相互連接並且用於對壓力進行無極調節。這兩個閥都具有彈簧返回位置，其中，預調閥具有勵磁系統。由於在所謂的伺服活塞原理中滑閥的結構方案，可以這樣實現兩個閥的機械連接，即，使預調閥由閥本體構成，該閥本體設置在原本的滑閥內部。

發明內容
本發明的目的在於，提出一種控閥裝置，該控閥裝置的結構得到了顯著的簡化，其中，應該滿足，即使在沒有鄰近的控制信號的情況下也能夠一次性推動定位，並且即使在壓力損失的條件下也能保持該定位狀態。該目的通過權利要求I的特徵來實現。再者，本實用新型還包括一種用於操縱活塞氣缸裝置的控閥裝置來實現，該控閥裝置具有預調閥裝置和主控閥裝置，其中預調閥及主控閥裝置分別包括作為預調閥的3/2換向閥和主控閥，其分別具有控制壓力接口、高壓接口和低壓接口，其中，控制壓力接口、高壓接口和低壓接口以這樣的形式相互連接，即通過預調閥的控制壓力接口來控制主控閥，並且在控制壓力接口上的壓力和兩個閥的高壓接口上的壓力始終是相對轉換的，其中，3/2換向閥形成為中心閥，並且僅相互液壓連接。因此，兩個3/2換向閥的壓力px (=控制壓力)及pz (活塞氣缸裝置的壓力)在靜止情況下始終彼此轉換。當控制壓力PX處於高壓時，壓力PZ則處於低壓，且反之亦然。通過使用兩個3/2換向閥，該裝置在每個切換位置上即使出現洩漏的情況也能夠長時間地保
持穩定。一個特別有利的擴展方案在於，對於預調閥，在預調閥的切換方向上對應配備各一個磁鐵系統。由此，預調閥具有兩個磁鐵系統，而且每個磁鐵系統用於各一個切換方向。
以具有優勢的方式，主控閥包括三個控制面，其中，第二和第三這兩個控制面在相同的方向上受到液壓流體的衝擊，而第一控制面在相反的方向上受到液壓流體的衝擊，其中，控制面的尺寸符合公式F1>F2+F3。也就是說，第一控制面Fl的面積大於第二和第三控制面F2、F3的面積之和。
如果採用控閥裝置用於控制活塞氣缸裝置，該活塞氣缸裝置具有在氣缸體中可運動的活塞以及與該活塞相連的活塞杆，那麼本發明的另一有利的結構方案是，預調閥可以這樣由磁鐵系統進行控制，即，使主控閥的第一控制面在預調閥的第一狀態上與低壓相連，由此，主控閥通過分別受到高壓流體衝擊的第二和第三控制面而進行切換，而且，活塞氣缸裝置的活塞可以在活塞杆被拔出的方向上運動；而主控閥的第一控制面在預調閥的第二狀態上受到高壓流體衝擊，從而該主控閥使活塞頂部腔室與低壓相連，由此，活塞在朝向活塞杆被拉入的方向上受到衝擊。另外，一個特別的優點在於，主控閥的結構十分簡單。作為可移動部件使用的活塞能夠在兩個密封座之間來回切換，其中活塞通過在高壓接口上壓力以一個方向進行移動並通過控制壓力以另一個方向進行移動。因此，閥僅需要一種動態的軟密封，並且從而能夠更為廉價地製造。而且，例如相比於DE 19932139B4的控閥裝置，本發明的預調閥可以實現明顯更小的衝程，這是因為，兩個閥的連接以液壓方式來實現。本發明的控閥裝置是雙穩態的，因此，即使在壓力損失的條件下也能保持一次性推動定位。


根據示出本發明實施例的附圖，能夠詳細地描述及說明本發明、本發明的其他有利的設計方案、改進方案及其他優點。其中圖I和2分別示出了根據本發明的控閥裝置在兩個不同狀態中的電路布局，其中圖I示出了，當活塞氣缸裝置的活塞杆塞入時，功率開關的斷開狀態，並且圖2示出了，當活塞杆抽出時，功率開關的斷開狀態，以及圖3和4以示意圖示出了在不同狀態中的主控閥。
具體實施例方式現參照圖I進行說明。電路布局10，也被稱為控閥裝置10，通過活塞氣缸裝置13來控制高壓功率開關12的可移動的接觸件11，活塞15可移動地設置在該活塞氣缸裝置的氣缸14中，在該活塞的限定出活塞15下方的腔室16的一側連接有活塞杆17，該活塞杆與開關12的可移動的接觸件11聯接。在活塞15的相反一側具有活塞15上方的腔室18，其中限定該腔室18的活塞面要大於限定腔室16的活塞面，因為腔室16處的活塞面要根據活塞杆17的橫截面而減少。當目前一旦活塞15上方和下方的腔室16和18中被泵入液壓液體時，活塞15以方向Pl進行移動，並且活塞杆17沿著移動的接觸件11的方向進行移動。當活塞15上方的腔室18被卸載時，也就是與低壓容器26 (下方)連接時，活塞15下放的腔室16中的壓力將使得該活塞以與方向Pl相反的方向移動。圖I示出了在活塞杆17被拉入的狀態中的控閥裝置10，也就是在功率開關12被斷開的狀態中，相反，圖2示出了在活塞杆17被拔出的狀態中的控閥裝置，並且功率開關12被接通。
控閥裝置10包括主控閥20或主閥20和預調閥21。預調閥21是一個分別藉助於磁鐵系統22、23進行操縱使其在兩個方向進行運動的3/2換向閥，其中磁鐵系統22操縱預調閥21在方向「關」上進行運動，並且另一個磁鐵系統23操縱預調閥21在方向「開」上進行運動，下文將會詳細描述。「關」表示功率開關關閉、活塞杆17被拉入到氣缸14中；「開」表示功率開關12打開、活塞杆17被拔出。預調閥21具有第一連接孔24，其通過第一導線25與低壓容器26連接。預調閥21具有第二連接孔27，其通過第二導線28與高壓容器29或高壓箱體、高壓泵或類似裝置連接。在第三連接孔30上連接有第三導線31，該導線與也設計為3/2換向閥的主控閥20的控制面Fl連接。主控閥20與預調閥21類似也具有第一連接孔32，其通過第四導線33也與低壓罐26連接。在主控閥20的第二連接孔34上連接有第五導線35，其與高壓罐或容器29連接。在主控閥20的第三連接孔36上連接有第六導線37，其將該連接孔與活塞15上方的腔室18連接。第六導線38使活塞15下方的腔室16與高壓容器29連接。在此，導線28、35和38與高壓容器29相互連接(在此附圖中通過節點40、41象徵性表示)。這些導線因此而處於高壓。通過每一個回饋導線39、40，連接孔36、34與每一個控制面F2、F3連接，其中控制面FI、F2、F3相應地以這樣的公式進行測算。FDF2+F3也就是說，第一控制面Fl的面積大於第二和第三控制面F2、F3的面積之和。接下來將說明控閥裝置的工作方式在圖I所示出的狀態中，預調閥21藉助於磁鐵系統22被設置在「關」狀態中，在該狀態中，活塞15上方的腔室18通過導線33、37與低壓容器26連接並由此而被卸載。在控制面Fl上作為控制壓力px=高壓，因為預調閥21將連接孔27、30設為通道。構成活塞15上方的腔室18的液體壓力的阻塞壓力pz處於低壓。在控制面F3上處在高壓，相反在控制面F2上通過回饋導線39而處於低壓。當目前功率開關12能夠接通時，則活塞15和活塞杆17在箭頭方向Pl上進行移動。為此，預調閥21藉助於另一個磁鐵系統23而被設置在「開」狀態上，從而連接孔30、24轉化為通道，以至於控制壓力px處於低壓。因此，主控閥20被轉換，從而連接孔36與連接孔34連接，進而高壓液體通過作為阻塞壓力pz (=高壓)的高壓被輸送到活塞15上方的腔室18。活塞15下方的腔室長時間處於高壓，並且與高壓箱體29相連接。基於活塞15上方和下方之間的橫截面差別，活塞15和活塞杆17以箭頭方向Pl移動，從而功率開關12被接通。控制壓力px處於低壓，並且阻塞壓力pz處於高壓。壓力px與pz也各自始終進行轉換。當在預調閥21的連接孔30上處於壓力px (=高壓)時，在控制面Fl上的壓力也是高壓；主控閥20的連接孔36上的壓力pz隨後處於低壓時，則相反進入圖2中示出的狀態。現參照圖3和4進行說明，其中以示意圖示出了主控閥20的傳統的設計方案。在圖3中示出了主控閥，其在此於圖3和圖4中為參考標記50，該主控閥處於根據圖I的主控閥20的狀態中。根據圖4的主控閥表徵處於圖2所示主控閥20的狀態中。
純示意性地示出，圖3和4的主控閥具有氣缸體51，在該氣缸體中容納有活塞52並且能夠來回運動。活塞52具有第一活塞區段53，該第一活塞區段具有兩個在其相對端部設置的倒稜54和55。在第一活塞區段53上連接有軸向延伸的支架56，在該支架上成型有第二活塞區段57。
氣缸體51具有第一氣缸區段58，其通過徑向梯部56過渡到具有較大內徑的第二氣缸區段60中，其中第一氣缸區段58和倒稜或斜面54的內表面之間的邊緣形成第一密封位61。第二活塞區段60的內徑大於第一活塞區段58的內徑。在第二氣缸區段60上連接有第二徑向梯部62，該梯部過渡到第三氣缸區段63中，其中在第三氣缸區段63和梯部62的內表面之間具有邊緣64，該邊緣與斜面或倒稜55 —同在圖4活塞的狀態中形成密封為65。第三氣缸區段63的內徑大於第一氣缸區段58的內徑，且也小於第二氣缸區段60的內徑。在第三氣缸區段63上連接有第四氣缸區段66，氣缸體51隨後在第四氣缸區段上還具有底部67，其具有通孔68。第二活塞區段57的外徑對應於第四氣缸區段66的內徑。氣缸體還具有徑向孔69、70。第一徑向孔69位於密封位61和65之間，並且第二徑向孔70通到密封位65和第二活塞區段57之間的區域中。第一活塞區段53的自由面52a位於密封位61的內部，並且經由連接孔34持續與高壓相連，如以字母P表示。密封位61和65形成為圓形。第一徑向孔69對應於連接孔36 (見圖I和2)並且與活塞上方的腔室18相連。在此，第二徑向孔70對應於連接孔32 (見圖I和2)並且持續與低壓罐相連，其通過字母T表示。第一徑向孔69與活塞上方的腔室18的連接通過字母Z表示。圖I和2所示的第二控制面F2例如在圖3的狀態中由密封位65和61內的面積差構成；與此相對，圖I和2所示的第三控制面F3由密封位61內的面積構成。回饋導線39和40a集成設置在主控閥50中，而沒有形成單獨的線路。在圖I和2中，回饋導線39和40a用於表明電路布局的工作原理。圖3示出了在圖I狀態中的第一主控閥。在此，在活塞區段57的接近於通孔68的面上處於高壓下，從而該面對應於控制面Fl。甚至於第一活塞區段53的面52a也處於高壓；因為活塞區段57的接近於通孔68的面大於暴露在高壓下的面52a，所以活塞持續地以箭頭方向P2推壓，由此密封位61被閉合。在第一和第二徑向孔69、70上，活塞51上方的腔室18處於低壓。在轉換之後，也就是當控制面Fl (其對應於 活塞52或第二活塞區段57的接近於通孔68的面)處於低壓時，如圖2所示，活塞52通過面52a相反於箭頭方向P2推壓，從而密封位65被閉合；對於高壓在目前斷開的密封位61上的路徑是開放的，以至於活塞52上方的腔室18能夠輸送高壓，這將導致，活塞杆17從氣缸14中抽出並且功率開關12閉合，見圖2。在根據本發明的設計方案中，主控閥級和預調閥級各自能夠自動地控制壓力，從而在一個閥或其他閥出現洩漏時不會導致不理想的切換效果。
權利要求
1.一種用於操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置，所述控閥裝置具有預調閥裝置和主控閥裝置，其中，預調閥及主控閥裝置分別包括作為預調閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20),所述預調閥及主控閥裝置分別具有控制壓力接口、高壓接口和低壓接口，所述控制壓力接口、所述高壓接口和所述低壓接口以這樣的形式相互連接，即通過所述預調閥(21)的控制壓力接口來控制所述主控閥(20)，並且在控制壓力接口上的壓力和所述兩個閥(20、21)的高壓接口上的壓力始終是相對轉換的，其特徵在於，所述3/2換向閥(20、21)形成為中心閥並且僅相互液壓連接。
2.根據權利要求I所述的控閥裝置，其特徵在於，為所述預調閥(21)的切換方向分別對應配備各一個磁鐵系統(22、23)。
3.根據權利要求I或2所述的控閥裝置，其特徵在於，所述主控閥(20)包括三個控制面(F1、F2、F3)，這三個控制面中的第二和第三這兩個控制面(F2和F3)在相同的方向上受到液壓流體的衝擊，而第一控制面(Fl)在相反的方向上受到液壓流體的衝擊，其中，控制面的尺寸符合公式F1>F2+F3。
4.根據權利要求3所述的控閥裝置，其特徵在於，控制壓力(px)和阻塞所述活塞氣缸裝置(13)的阻塞壓力(pz)在靜止情況下彼此轉換。
5.根據權利要求3所述的控閥裝置，所述控閥裝置用以控制活塞氣缸裝置(13)，所述活塞氣缸裝置具有在氣缸本體(14)中可運動的活塞(15)以及與該活塞相連的活塞杆(17)，其特徵在於，預調閥(21)可以這樣由磁鐵系統進行控制，S卩，在預調閥(21)的第一狀態上使所述第三控制面(Fl)與低壓相連，由此，主控閥(20)通過分別受到高壓流體衝擊的第一和第二控制面(Fl、F2)而進行切換，而且，活塞氣缸裝置(13)的活塞(15)可以在活塞杆(17)被拔出的方向上運動；而在預調閥(21)的第二狀態上使所述第三控制面受到高壓流體衝擊，從而主控閥(20)使活塞(15)頂部腔室與低壓相連，由此，活塞(15)在朝向活塞杆(17)被拉入的方向上受到衝擊。
6.根據權利要求4所述的控閥裝置，其特徵在於，所述主控閥(20)具有活塞裝置，所述活塞裝置設有兩個活塞區段(53、57)，該活塞裝置的第一活塞區段(53)優選經由位於相對活塞面上的倒稜(54、55)、與在兩個不同狀態中的各一個密封邊相互作用，其中，第一活塞區段(53)的朝向高壓的表面的內徑大於該第一活塞區段(53)的朝向低壓的密封邊的內徑；所述活塞裝置的第二活塞區段(57)朝向氣缸體(51)的具有控制壓力孔(68)的底部而具有活塞面，該活塞面用作第一控制面(F1)，其中，對應於密封邊(61、65)的面積之和小於第二活塞區段(57)的朝向氣缸體(51)的具有控制壓力孔(68)的底部的面積。
全文摘要
本發明涉及一種用於操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置，控閥裝置具有預調閥裝置和主控閥裝置，其中，預調閥及主控閥裝置分別包括作為預調閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20)，所述預調閥及主控閥裝置分別具有控制壓力接口、高壓接口和低壓接口，這些接口以這樣的形式相互連接，即通過預調閥(21)的控制壓力接口來控制主控閥(20)，並且在控制壓力接口上的壓力和兩個閥(20、21)的高壓接口上的壓力始終是相對轉換的。這些3/2換向閥(20、21)形成為中心閥並且僅相互液壓連接。
文檔編號F15B13/043GK102639880SQ201080052634
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月22日 優先權日2009年11月20日
發明者弗朗茨-約瑟夫·克貝爾, 馬蒂亞斯·施密特 申請人:Abb技術股份有限公司