CN101048598A - 先导式单向阀 - Google Patents

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Abstract

这里公开了先导式可阻塞单向阀和成型单元的液压传动，在该成型单元中使用这种类型的单向阀。可阻塞单向阀包括具有相关联的打开表面和相关联的关闭表面的主活塞。相关联的打开表面可通过先导阀控制连接到入口端口或液压介质汇集，使得当压力切换到液压介质汇的压力时，缓解相关联的打开表面上的压力。

Description

先导式单向阀
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的先导式单向阀。
背景技术
这种类型的单向阀原则上是包括两个端口的座阀，该座阀在一个操作状态下充当单向阀，而在另一操作状态下阻塞液压介质沿两个方向的流动。在EP 0503188 A2中描述了这种止回阀。所述可缓解的单向阀包括阶梯形的主活塞，该阶梯形活塞的较小的端面和环形表面沿打开方向被加压，而界定弹簧室的后表面沿关闭方向被加压。容纳沿关闭方向偏压主活塞的弹簧的弹簧室可连接到通过电操作导阀引导低压的端口。当导阀关闭时，单向阀被阻塞并防止液压介质在两个端口之间流动。通过打开导阀，弹簧室可向着引导低压的端口缓解，使得已知的阀布置随后可充当传统意义的单向阀。
在已知的解决方案中，压力通过组合的单向阀缓解在弹簧室中。事实证明，因为弹簧室中压力缓解太慢，因而所述已知的先导式单向阀不能用在高动力机器中，在该高动力机器中单向阀必须非常快地关闭。
DE 3723673 A1示出先导式单向阀，在该先导式单向阀中，主活塞同样地以阶梯形活塞的形式并且在一个液压介质流动方向上充当传统的单向阀。通过先导阀控制，所述单向阀的弹簧室可缓解压力，以致允许液压介质沿相反的方向流动。在所述单向阀中，在“正常的”液压介质流动方向中不能阻塞单向功能，此外，关闭操作也相对地慢，这是因为在沿关闭方向切换先导阀控制时有效的主活塞环形表面必须通过布置在主活塞裙部中的喷嘴被加压。
本申请人的数据表RD21010/11.98(35页)和US3862738每个都公开了定向座阀，该定向的座阀包括以阶梯形活塞的形式的主活塞，然而，与单向阀对比，施加到该主活塞的后表面的不是输出压力，而是例如US3862738中的输入压力或箱体压力。
发明内容
以下本发明的目的是提供一种单向阀，该单向阀容许以相对较小的装置支出在两个方向上的阻塞并且容许在高动力压力变化的情况下快速关闭，以致所述单向阀也能够用在用于成型单元的液压传动中。
通过包括权利要求1的特征的先导式单向阀和通过包括这种类型的单向阀的液压传动，所述目的得以实现。
根据本发明，单向阀设计成具有至少两个相关联的表面，其中在输出端口处占优的压力可施加到相关联的沿关闭方向有效的关闭表面并用来阻塞单向阀，在输入端口处占优的并用来容许传统单向阀的液压介质汇集(hydraulic medium sink)的功能的压力(例如箱体压力)能够通过先导阀控制施加到相关联的沿打开方向有效的打开表面。
根据本发明的解决方案与传统解决方案的实质区别存在于以下事实：在输入处占优的压力不是直接地施加到相关联的沿打开方向有效的打开表面，而是所述压力或箱体压力通过先导阀控制间接地施加，即根据本发明，相关联的打开表面不是直接地以液压方式连接到输入端口。
在优选实施例中，主活塞呈阶梯形活塞的形式，其具有较小的端面、拖尾后表面和环形表面，该后表面等于端面和环形表面之和。在输出端口处占优的压力施加到端面和后表面，而在输入端口占优的压力或液压介质汇集的压力通过先导阀控制施加到环形表面。
在可选的解决方案中，主活塞设计成具有两个有效表面：后表面，在输出处占优的压力施加到该后表面；和沿打开方向有效的打开表面，在输入端口处占优的压力或液压介质汇集的压力通过先导阀控制施加到该打开表面。在这种变体中，在输入端口处占优的压力直接施加其上的主活塞端面面积受到压力补偿，或等于零，以致它们既不沿关闭方向也不沿打开方向大体上有效。
先导阀控制可包括换档阀，该换档阀在一个切换位置中将液压介质汇集的压力施加到相关联的打开表面，而在第二切换位置中施加在输入端口处占优的压力。
在单向阀的大的标称参数的情况下，换档阀能够引导先导阀控制的逻辑阀，以致通过换档阀，输入压力或液压介质汇集的压力能够施加到沿关闭方向有效的逻辑阀的表面。在这种情况下，逻辑阀的供给端口连接到由打开表面界定的室，并通过喷嘴连接到逻辑阀的弹簧室，该弹簧室由沿关闭方向有效的逻辑阀的活塞表面界定。
优选的是，连续地将液压介质汇集的压力施加到所述逻辑阀的环形室。
本发明的其它有利的进一步改进是另外从属权利要求的要点。
附图说明
下面以示意性附图的方式详细说明本发明的优选实施例，附图中：
图1以压铸机的大大简化的液压简图的形式示出先导式可阻塞单向阀的第一实施例；
图2示出图1的单向阀的先导阀控制的变体；和
图3示出可阻塞先导式单向阀的另一实施例。
具体实施方式
图1以大大简化的形式最初示出压铸机的成型单元1的液压传动的基本原理。类似的成型或注入单元也用在tixo成型或注入成型机中。成型单元1具有铸造汽缸2，借助该铸造汽缸，熔化的或浆状的成型材料被注入模具型腔。由于快速凝固过程，因而必须高速进行这种注入操作(射入)，并且为了模具型腔的完全填充以及压缩和补偿材料收缩，必须随后施加高压。
模具填充和铸造操作可分成三个阶段。在第一阶段中，熔化物被引入铸造箱，在该铸造箱中，由铸造汽缸2驱动的铸造活塞被引导成可轴向地移动。在填充熔化物期间，铸造活塞相对缓慢地运动。
在第二阶段中，进行实际的模具填充操作，以高的流速填充模具型腔，为此，铸造汽缸2必须以最大速度伸展。
在第三阶段中，即挤压阶段，随后完全填充模具型腔并补偿材料收缩。为此目的，必须通过铸造汽缸2施加很高的压力。
根据图1示出的简图，在最先的两个阶段(填充熔化物并以高的流动速度将熔化物注入模具型腔)中，通过低压贮存器4施加压力。当切换到第三阶段(挤压阶段)时，通过未示出的控制元件切换到高压，其中，例如通过压力转换器6，能够施加所述高压。在低压贮存器4和铸造汽缸2之间提供根据本发明的单向阀8，它用于防止液压介质从铸造汽缸2回流到低压贮存器4。所述单向阀8在切换到高压时必须很快关闭，以便能够以需要的速度形成挤压压力。
单向阀8设计成先导式逻辑阀，其中在本实施例中，通过换档阀12执行先导阀控制。逻辑阀具有输入端口B和输出端口A。输入端口B通过低压管道14连接到贮存器4。输出端口A通过连接管道16连接到压力管道18，通过该压力管道18，压力转换器6的输出连接到铸造汽缸2的底侧汽缸内腔20。
逻辑阀8包括呈阶梯形活塞形式的主活塞22，其具有端面A1、环形表面A2和拖尾后表面A3。后表面A3的面积等于两个表面A1和A2的面积之和。后表面A3界定其内容纳有弹簧25的弹簧室24，主活塞22通过该弹簧25偏压阀座26。在主活塞22中提供连接孔28，通过该连接孔28，弹簧室24连接到输出端口A，因而输出压力大体上施加到弹簧室24。
环形表面A2界定环形室30，该环形室30通过以虚线插入的导向管道32连接到换档阀12的端口A。所述换档阀的输入终端P通过短管部分中的节流阀33连接到低压管14。在弹簧偏压的原位置，换档阀12的端口A连接到箱体端口T，锁定输入端口P，即在所述原位置中环形室30向着箱体缓解。在切换位置中，压力端口P连接到端口A，使得在输入处的压力通过低压管道14、换档阀12和控制管道32施加到环形室30，并且因此在打开方向，所述压力施加到环形表面A2。输出A处占优的压力也沿着打开方向作用在小端面A1上。弹簧室内占优的压力沿关闭方向作用在大的后表面A3上。
在最初的两个阶段中，即在未示出的铸造箱熔化物的加速期间和在实际模具填充操作期间，使用单向阀8的单向功能。为此目的，换档阀12切换到切换位置a，使得输入压力施加到环形室30。然后，由于上述的表面比率，通过在输入端口B占优的力，逆着比较弱的弹簧25的作用力，可将主活塞22从阀座26推开，从而存在从低压贮存器4到铸造汽缸2的汽缸内腔20的液压介质连通，并且可以执行两个上述阶段(融化物的填充和模具填充操作)。
当切换到挤压阶段时，连接压力转换器6，使得压力管道18中的压力增加到高压(400巴)。在所述转换阶段中，换档阀12也切换回它的原位置，使得环形室30向着箱体T缓解，即只有箱体压力作用在环形表面A2上。在压力管道18内形成的压力通过连接孔28也施加到弹簧室24，从而借助表面差A3-A1，非常快地加压主活塞12，并且主活塞12以巨大的作用力沿关闭方向在几毫秒内关闭，从而可在汽缸内腔20内形成用于挤压阶段的高压，该压力形成速度显著低于在电路中使用起初描述的单向阀的情况。根据本发明包括阻塞位置和单向功能的单向阀8的电路符号插在图1的右边。
取代根据图1的先导阀控制，通过使用图2的先导阀控制可进一步减小关闭时间，在图2所示的先导阀控制中，换档阀12实际上用作先导逻辑36的先导阀控制。
所述先导逻辑36通过其端口C连接到控制管道32。所述先导逻辑36包括阶梯形活塞，该阶梯形活塞的环形表面界定环形室38，该环形室38通过管道40连续地连接到箱体T。
先导逻辑36的弹簧室43通过管道部分42连接到换档阀12的端口A。如在前述的实施例中，箱体端口T连接到箱体T，而换档阀12的端口P通过节流阀33和低压管道14连接到逻辑阀8的输入端口B。在先导逻辑36的端口C处占优的压力通过轴向孔44和另一节流阀46被指示到弹簧室42。
因为当切换到高压时，仅仅相对小的液压介质体积流量必须流过换档阀6，因而先导逻辑36设计成具有大于换档阀6的直径的标称直径。因此，根据图2的换档阀设计成小于根据图1的换档阀。根据图1的换档阀设计成具有例如标称尺寸10，而在根据图2的实施例中，标称尺寸6对于换档阀12的足够的。然后，先导逻辑36设计成近似具有标称尺寸16。
在如单向阀的功能中，换档阀12切换到其切换位置a，从而通过低压管道14、已切换的换档阀12、管道部分42、轴向孔44和节流阀46以及环形室30(图1)中的控制管道32，压力施加到主阶段的输入B处，并因此沿打开方向加压主活塞22，使得主活塞22如同在单向阀的情况下一样能够从阀座26被推开。先导逻辑36的阶梯形活塞保持在其关闭位置。
为了切换到高压并为了阻塞单向阀8，换档阀12返回到其弹簧偏压的原位置(对比图2)，然后，在该原位置中，先导逻辑36的弹簧室43连接到箱体T。通过控制管道32中占优的抵抗弹簧力的压力，能够将先导逻辑36的阶梯形活塞从其阀座上推开，并且可控制到端口T和管道40的连接打开，使得能够打开到达箱体T的连接，并可借助大的阀尺寸(NG 16)非常快地减小环形室30内占优的压力，与根据图1的实施例相比，切换执行得更快。
在上述实施例中，以逻辑阀形式的单向阀8包括三个有效表面A1、A2、A3，表面A1和A2沿打开方向起作用，而大的后表面A3沿关闭方向起作用。图3示出主活塞22设计成仅包括两个有效表面的实施例。下面，相同的附图标记将用于如图1中的对应的组成部件。
在图3示出的实施例中，单向阀8包括主活塞22，该主活塞22设计成具有由活塞环区52连接的两个活塞环48和50。活塞环48由弹簧25偏压靠在阀座26上。所述弹簧25容纳在弹簧室24中，该弹簧室24连接到连接管道16，该连接管道16通过在活塞中或外部(图3)地形成的通道54连接到输出端口A。低压管道14开口进入环形室，活塞环区52穿过该环形室。在图3中的下部位置，活塞环50界定通过控制管道32连接到换档阀58的端口A的室56。根据图3的表示切换阀58示出在其切换位置a中。而换档阀58的箱体端口T通过箱体管道34依次连接到箱体T。换档阀58的端口P通过节流阀33和控制管道部分60液压连接到低压管道14。两个活塞环48、50的直径具有大体相等的设计，从而通过主活塞22的端面面积对主活塞22进行压力平衡，输出端口B处占优的压力直接施加到这些端面面积。因此，在关闭方向，仅仅活塞环48的端面A4是有效的，而下活塞环50的端面A5在打开方向是有效的。上述的单向阀8可相同地设计成包括根据图2的先导阀控制。
在如单向阀的功能中，换档阀58进入其示出的切换位置a，使得存在于主阶段的输入B处的压力通过控制管道部分60、节流阀33、换档阀58和控制管道32施加到室56。在主阶段的输出A处占优的压力通过弹簧室24中的连接通道54起作用，因此，通过输入端口B处占优的抵抗弱弹簧25作用力的压力，并通过在输出A处占优的压力，使得可阻塞的单向阀8进入其打开位置。
在切换到高压时，换档阀58复位到其弹簧偏压的原位置，在该原位置，换档阀58的端口A、T相互连接，使得室56向着箱体T缓解，并且通过在输出端口A(高压)处占优的压力和弹簧25的作用力，主活塞22偏压在阀座26上并因而以密封的方式被阻塞。
这里有公开的先导式可阻塞单向阀和成型单元的液压传动，在该成型单元中使用这种类型的单向阀。可阻塞单向阀包括具有相关联的打开表面和相关联的关闭表面的主活塞。相关联的打开表面通过先导阀控制可连接到进入端口或液压介质的汇，使得当压力切换到液压介质的汇的压力时，缓解相关联的打开表面上的压力。
附图标记清单
1 成型单元
2 铸造汽缸
4 低压储液器
6 压力转换器
8 单向阀
12 换档阀
14 低压管道
16 连接管道
18 压力管道
20 汽缸内腔
22 主活塞
24 弹簧室
25 弹簧
26 阀座
28 连接孔
30 环形室
32 控制管道
33 节流阀
34 箱体管道
36 先导逻辑
38 环形室
40 管道
42 管道部分
43 弹簧室
44 轴向孔
46 节流阀
48 活塞环
50 活塞环
52 活塞环区
54 连接通道
56 室
58 换档阀
60 控制管道部分

Claims (6)

1.一种先导式单向阀，包括主活塞(22)和先导阀控制(12、36)，该主活塞具有：相关联的打开表面(A2、A5)，在输入端口(B)处占优的压力可施加到该打开表面；以及相关联的关闭表面(A3、A4)，在输出端口(A)处占优的压力可施加到该关闭表面，
其特征在于：该相关联的打开表面(A2、A5)可通过该先导阀控制(12、58、36)连接到该输入端口(B)或液压介质汇集(T)。
2.根据权利要求1的单向阀，其中所述主活塞(22)是具有较小的端面(A1)、拖尾后表面(A3)和环形表面(A2)的阶梯形活塞，该后表面(A3)的面积等于该端面和环形表面(A1+A2)的面积之和，并且在所述输出端口(A)处占优的压力可施加到该端面和后表面(A1、A3)，而在所述输入端口(B)处占优的压力或所述液压介质汇集(T)的压力能够通过所述先导阀控制(12、36)施加到所述环形表面(A2)。
3.根据权利要求1的单向阀，其中所述主活塞(22)具有：沿所述关闭方向有效的后表面(A4)，在所述输出断口(A)处占优的压力施加到该后表面；以及沿所述打开方向有效的打开表面(A5)，在所述输入端口(B)处占优的压力能够通过所述先导阀控制(58)施加到该打开表面，其中，在所述输入端口(B)处占优的所述压力直接施加其上的所述主活塞(22)的所述端面区域受到压力补偿。
4.根据前述权利要求中任一项的单向阀，其中所述先导阀控制包括换档阀(12、58)，该换档阀在一个位置将所述液压介质汇集(T)的所述压力施加到所述打开表面(A2、A5)，且在第二位置施加在所述输入端口(B)处占优的所述压力。
5.根据权利要求4的单向阀，其中，所述换档阀(10、58)引导先导逻辑(36)，通过所述换档阀(12、58)，所述液压介质汇集(T)的所述压力或所述输入(B)处的所述压力可施加到所述先导逻辑(36)的有效表面，所述先导逻辑的端口(C)连接到由所述相关联的打开表面(A2)界定的所述环形室(30)，并通过节流阀(33)连接到由沿所述关闭方向有效的所述先导逻辑(36)的表面界定的弹簧室(43)。
6.根据权利要求5的止回阀，其中所述液压介质汇集(T)的所述压力施加到所述先导逻辑(36)的环形室(38)。
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