專利名稱：控閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I的上位概念所述的具有預(yù)調(diào)閥裝置及主控閥裝置的控閥裝置，用于控制活塞氣缸裝置，尤其是用于操縱高壓開關(guān)的可移動接觸件。
背景技術(shù)：
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(shè)置為預(yù)調(diào)閥，并且兩個2/2換向閥被設(shè)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(gòu)造的閥，這些閥包括多個2/2換向閥和一個3/2換向閥，以至于該控閥裝置的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。文獻DE 19932139B4公開了一種開始所述類型的控閥裝置，其中，設(shè)有兩個滑閥，這兩個滑閥以開始所述的方式相互連接并且用于對壓力進行無極調(diào)節(jié)。這兩個閥都具有彈簧返回位置，其中，預(yù)調(diào)閥具有勵磁系統(tǒng)。由于在所謂的伺服活塞原理中滑閥的結(jié)構(gòu)方案，可以這樣實現(xiàn)兩個閥的機械連接，即，使預(yù)調(diào)閥由閥本體構(gòu)成，該閥本體設(shè)置在原本的滑閥內(nèi)部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種控閥裝置，該控閥裝置的結(jié)構(gòu)得到了顯著的簡化，其中，應(yīng)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，并且即使在壓力損失的條件下也能保持該定位狀態(tài)。該目的通過權(quán)利要求I的特征來實現(xiàn)。再者，本實用新型還包括一種用于操縱活塞氣缸裝置的控閥裝置來實現(xiàn)，該控閥裝置具有預(yù)調(diào)閥裝置和主控閥裝置，其中預(yù)調(diào)閥及主控閥裝置分別包括作為預(yù)調(diào)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(yù)調(diào)閥的控制壓力接口來控制主控閥，并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(zhuǎn)換的，其中，3/2換向閥形成為中心閥，并且僅相互液壓連接。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(zhuǎn)換。當(dāng)控制壓力PX處于高壓時，壓力PZ則處于低壓，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(xiàn)泄漏的情況也能夠長時間地保
持穩(wěn)定。一個特別有利的擴展方案在于，對于預(yù)調(diào)閥，在預(yù)調(diào)閥的切換方向上對應(yīng)配備各一個磁鐵系統(tǒng)。由此，預(yù)調(diào)閥具有兩個磁鐵系統(tǒng)，而且每個磁鐵系統(tǒng)用于各一個切換方向。
以具有優(yōu)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沖擊，而第一控制面在相反的方向上受到液壓流體的沖擊，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的面積大于第二和第三控制面F2、F3的面積之和。
如果采用控閥裝置用于控制活塞氣缸裝置，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桿，那么本發(fā)明的另一有利的結(jié)構(gòu)方案是，預(yù)調(diào)閥可以這樣由磁鐵系統(tǒng)進行控制，即，使主控閥的第一控制面在預(yù)調(diào)閥的第一狀態(tài)上與低壓相連，由此，主控閥通過分別受到高壓流體沖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桿被拔出的方向上運動；而主控閥的第一控制面在預(yù)調(diào)閥的第二狀態(tài)上受到高壓流體沖擊，從而該主控閥使活塞頂部腔室與低壓相連，由此，活塞在朝向活塞桿被拉入的方向上受到?jīng)_擊。另外，一個特別的優(yōu)點在于，主控閥的結(jié)構(gòu)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并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(tài)的軟密封，并且從而能夠更為廉價地制造。而且，例如相比于DE 19932139B4的控閥裝置，本發(fā)明的預(yù)調(diào)閥可以實現(xiàn)明顯更小的沖程，這是因為，兩個閥的連接以液壓方式來實現(xiàn)。本發(fā)明的控閥裝置是雙穩(wěn)態(tài)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(jù)示出本發(fā)明實施例的附圖，能夠詳細地描述及說明本發(fā)明、本發(fā)明的其他有利的設(shè)計方案、改進方案及其他優(yōu)點。其中圖I和2分別示出了根據(jù)本發(fā)明的控閥裝置在兩個不同狀態(tài)中的電路布局，其中圖I示出了，當(dāng)活塞氣缸裝置的活塞桿塞入時，功率開關(guān)的斷開狀態(tài)，并且圖2示出了，當(dāng)活塞桿抽出時，功率開關(guān)的斷開狀態(tài)，以及圖3和4以示意圖示出了在不同狀態(tài)中的主控閥。
具體實施例方式現(xiàn)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(guān)12的可移動的接觸件11，活塞15可移動地設(shè)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(cè)連接有活塞桿17，該活塞桿與開關(guān)12的可移動的接觸件11聯(lián)接。在活塞15的相反一側(cè)具有活塞15上方的腔室18，其中限定該腔室18的活塞面要大于限定腔室16的活塞面，因為腔室16處的活塞面要根據(jù)活塞桿17的橫截面而減少。當(dāng)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，并且活塞桿17沿著移動的接觸件11的方向進行移動。當(dāng)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示出了在活塞桿17被拉入的狀態(tài)中的控閥裝置10，也就是在功率開關(guān)12被斷開的狀態(tài)中，相反，圖2示出了在活塞桿17被拔出的狀態(tài)中的控閥裝置，并且功率開關(guān)12被接通。
控閥裝置10包括主控閥20或主閥20和預(yù)調(diào)閥21。預(yù)調(diào)閥21是一個分別借助于磁鐵系統(tǒng)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(tǒng)22操縱預(yù)調(diào)閥21在方向“關(guān)”上進行運動，并且另一個磁鐵系統(tǒng)23操縱預(yù)調(diào)閥21在方向“開”上進行運動，下文將會詳細描述。“關(guān)”表示功率開關(guān)關(guān)閉、活塞桿17被拉入到氣缸14中；“開”表示功率開關(guān)12打開、活塞桿17被拔出。預(yù)調(diào)閥21具有第一連接孔24，其通過第一導(dǎo)線25與低壓容器26連接。預(yù)調(diào)閥21具有第二連接孔27，其通過第二導(dǎo)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(dǎo)線31，該導(dǎo)線與也設(shè)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(yù)調(diào)閥21類似也具有第一連接孔32，其通過第四導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線37，其將該連接孔與活塞15上方的腔室18連接。第六導(dǎo)線38使活塞15下方的腔室16與高壓容器29連接。在此，導(dǎo)線28、35和38與高壓容器29相互連接(在此附圖中通過節(jié)點40、41象征性表示)。這些導(dǎo)線因此而處于高壓。通過每一個回饋導(dǎo)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(yīng)地以這樣的公式進行測算。FDF2+F3也就是說，第一控制面Fl的面積大于第二和第三控制面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(tài)中，預(yù)調(diào)閥21借助于磁鐵系統(tǒng)22被設(shè)置在“關(guān)”狀態(tài)中，在該狀態(tài)中，活塞15上方的腔室18通過導(dǎo)線33、37與低壓容器26連接并由此而被卸載。在控制面Fl上作為控制壓力px=高壓，因為預(yù)調(diào)閥21將連接孔27、30設(shè)為通道。構(gòu)成活塞15上方的腔室18的液體壓力的阻塞壓力pz處于低壓。在控制面F3上處在高壓，相反在控制面F2上通過回饋導(dǎo)線39而處于低壓。當(dāng)目前功率開關(guān)12能夠接通時，則活塞15和活塞桿17在箭頭方向Pl上進行移動。為此，預(yù)調(diào)閥21借助于另一個磁鐵系統(tǒng)23而被設(shè)置在“開”狀態(tài)上，從而連接孔30、24轉(zhuǎn)化為通道，以至于控制壓力px處于低壓。因此，主控閥20被轉(zhuǎn)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?；钊?5下方的腔室長時間處于高壓，并且與高壓箱體29相連接?；诨钊?5上方和下方之間的橫截面差別，活塞15和活塞桿17以箭頭方向Pl移動，從而功率開關(guān)12被接通?？刂茐毫x處于低壓，并且阻塞壓力pz處于高壓。壓力px與pz也各自始終進行轉(zhuǎn)換。當(dāng)在預(yù)調(diào)閥21的連接孔30上處于壓力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隨后處于低壓時，則相反進入圖2中示出的狀態(tài)。現(xiàn)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(tǒng)的設(shè)計方案。在圖3中示出了主控閥，其在此于圖3和圖4中為參考標(biāo)記50，該主控閥處于根據(jù)圖I的主控閥20的狀態(tài)中。根據(jù)圖4的主控閥表征處于圖2所示主控閥20的狀態(tài)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并且能夠來回運動?；钊?2具有第一活塞區(qū)段53，該第一活塞區(qū)段具有兩個在其相對端部設(shè)置的倒棱54和55。在第一活塞區(qū)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(qū)段57。
氣缸體51具有第一氣缸區(qū)段58，其通過徑向梯部56過渡到具有較大內(nèi)徑的第二氣缸區(qū)段60中，其中第一氣缸區(qū)段58和倒棱或斜面54的內(nèi)表面之間的邊緣形成第一密封位61。第二活塞區(qū)段60的內(nèi)徑大于第一活塞區(qū)段58的內(nèi)徑。在第二氣缸區(qū)段60上連接有第二徑向梯部62，該梯部過渡到第三氣缸區(qū)段63中，其中在第三氣缸區(qū)段63和梯部62的內(nèi)表面之間具有邊緣64，該邊緣與斜面或倒棱55 —同在圖4活塞的狀態(tài)中形成密封為65。第三氣缸區(qū)段63的內(nèi)徑大于第一氣缸區(qū)段58的內(nèi)徑，且也小于第二氣缸區(qū)段60的內(nèi)徑。在第三氣缸區(qū)段63上連接有第四氣缸區(qū)段66，氣缸體51隨后在第四氣缸區(qū)段上還具有底部67，其具有通孔68。第二活塞區(qū)段57的外徑對應(yīng)于第四氣缸區(qū)段66的內(nèi)徑。氣缸體還具有徑向孔69、70。第一徑向孔69位于密封位61和65之間，并且第二徑向孔70通到密封位65和第二活塞區(qū)段57之間的區(qū)域中。第一活塞區(qū)段53的自由面52a位于密封位61的內(nèi)部，并且經(jīng)由連接孔34持續(xù)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(yīng)于連接孔36 (見圖I和2)并且與活塞上方的腔室18相連。在此，第二徑向孔70對應(yīng)于連接孔32 (見圖I和2)并且持續(xù)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(tài)中由密封位65和61內(nèi)的面積差構(gòu)成；與此相對，圖I和2所示的第三控制面F3由密封位61內(nèi)的面積構(gòu)成。回饋導(dǎo)線39和40a集成設(shè)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(dǎo)線39和40a用于表明電路布局的工作原理。圖3示出了在圖I狀態(tài)中的第一主控閥。在此，在活塞區(qū)段57的接近于通孔68的面上處于高壓下，從而該面對應(yīng)于控制面Fl。甚至于第一活塞區(qū)段53的面52a也處于高壓；因為活塞區(qū)段57的接近于通孔68的面大于暴露在高壓下的面52a，所以活塞持續(xù)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處于低壓。在轉(zhuǎn)換之后，也就是當(dāng)控制面Fl (其對應(yīng)于 活塞52或第二活塞區(qū)段57的接近于通孔68的面)處于低壓時，如圖2所示，活塞52通過面52a相反于箭頭方向P2推壓，從而密封位65被閉合；對于高壓在目前斷開的密封位61上的路徑是開放的，以至于活塞52上方的腔室18能夠輸送高壓，這將導(dǎo)致，活塞桿17從氣缸14中抽出并且功率開關(guān)12閉合，見圖2。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方案中，主控閥級和預(yù)調(diào)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(xiàn)泄漏時不會導(dǎo)致不理想的切換效果。
權(quán)利要求
1.一種用于操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置，所述控閥裝置具有預(yù)調(diào)閥裝置和主控閥裝置，其中，預(yù)調(diào)閥及主控閥裝置分別包括作為預(yù)調(diào)閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20),所述預(yù)調(diào)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(yù)調(diào)閥(21)的控制壓力接口來控制所述主控閥(20)，并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(zhuǎn)換的，其特征在于，所述3/2換向閥(20、21)形成為中心閥并且僅相互液壓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控閥裝置，其特征在于，為所述預(yù)調(diào)閥(21)的切換方向分別對應(yīng)配備各一個磁鐵系統(tǒng)(22、23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的控閥裝置，其特征在于，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沖擊，而第一控制面(Fl)在相反的方向上受到液壓流體的沖擊，其中，控制面的尺寸符合公式F1>F2+F3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控閥裝置，其特征在于，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(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)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桿(17)，其特征在于，預(yù)調(diào)閥(21)可以這樣由磁鐵系統(tǒng)進行控制，S卩，在預(yù)調(diào)閥(21)的第一狀態(tài)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沖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)可以在活塞桿(17)被拔出的方向上運動；而在預(yù)調(diào)閥(21)的第二狀態(tài)上使所述第三控制面受到高壓流體沖擊，從而主控閥(20)使活塞(15)頂部腔室與低壓相連，由此，活塞(15)在朝向活塞桿(17)被拉入的方向上受到?jīng)_擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控閥裝置，其特征在于，所述主控閥(20)具有活塞裝置，所述活塞裝置設(shè)有兩個活塞區(qū)段(53、57)，該活塞裝置的第一活塞區(qū)段(53)優(yōu)選經(jīng)由位于相對活塞面上的倒棱(54、55)、與在兩個不同狀態(tài)中的各一個密封邊相互作用，其中，第一活塞區(qū)段(53)的朝向高壓的表面的內(nèi)徑大于該第一活塞區(qū)段(53)的朝向低壓的密封邊的內(nèi)徑；所述活塞裝置的第二活塞區(qū)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(yīng)于密封邊(61、65)的面積之和小于第二活塞區(qū)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(fā)明涉及一種用于操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置，控閥裝置具有預(yù)調(diào)閥裝置和主控閥裝置，其中，預(yù)調(diào)閥及主控閥裝置分別包括作為預(yù)調(diào)閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20)，所述預(yù)調(diào)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(yù)調(diào)閥(21)的控制壓力接口來控制主控閥(20)，并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(zhuǎn)換的。這些3/2換向閥(20、21)形成為中心閥并且僅相互液壓連接。
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(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者弗朗茨-約瑟夫·克貝爾, 馬蒂亞斯·施密特 申請人:Abb技術(shù)股份有限公司