CN101218437A - 活塞式压力缸总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压力机的活塞式压力缸，其包括至少部分容纳于压力缸(1)内且将压力缸的内部(10)沿压力缸轴(X)分为两个子腔室(10.1，10.2)的活塞(5)。抵消容纳于第一子腔室(10.1)内的流体的压强增加的减压装置至少位于第一子腔室(10.1)，所述压强增加由活塞(5)沿着压力缸轴(X)向着第一子腔室运动造成。且本发明还涉及包括此种活塞式压力缸总成的液压压力机。

Description

活塞式压力缸总成

本发明涉及一种压力机用的活塞式压力缸总成，其装备有部分容纳于压力缸内并把压力缸内部沿压力缸轴分为两个子腔室的活塞，本发明还涉及装有此种活塞式压力缸总成的液压压力机。

此种活塞式压力缸总成是现有的，且取决于它们的设计，被称为差动压力缸，或同步压力缸。它们主要用于液压应用和气压应用中以向所有可能的工作方向传递压力。尤其在本文中，此种活塞式压力缸总成可以应用于压力机。术语“压力机”在本文中作为不同功能的液压压力机的通称，即利用液压力成型或生产极其广泛的各种产品的液压压力机。这种压力机的例子包括液压冲压机，剪板机，用于防火材料工业和瓷砖工业的压力机，用于制造盐产品的压力机等。

产品成型过程通过如下方式实现：两主轴(其中至少一根轴是活动轴)彼此相互运动，从而执行成型过程。例如在用于防火材料工业中的压力机中，通过主轴的相对运动把松散物料压进模具，这一过程至少部分地形成了根据压制过程制造的压制件的形状。冲压工艺或者剪板机工艺的最后一步是由冲压步骤或剪切步骤完成，与之相比，如上所述在防火材料工业中使用的压力机，其成型过程在两轴运行到一定距离时，在主压力缸达到一定压强时，或在这两项标准同时达到限定的公差范围内时停止。

最初提到的该类活塞式压力缸总成并非只运用于主压力缸或主工作轴，还可以在活塞式压力缸总成以相似方法运用的情况下具有辅助功能。例如，一种这样的辅助功能是上述防火材料工业领域的压力机中的压制过程完成后模具的模具壁的移动。这就是所谓的压制件从模具脱模；压制件停靠在定模上或主压力缸上，同时模具壁通过活塞式压力缸总成产生的运动相对于主工作轴移动，从而从压制件移除模具。

根据辅助压力缸关于压力机的配置，脱模过程可以随着压力缸活塞杆的伸展或收缩的有效方向发生，自然地，如果模具壁保持固定，也可以通过主压力缸的运动使压制件脱模。

然而最初提到的该类活塞式压力缸总成，在常规技术设计中其耐用性只能在有限的程度内令人满意，因为在相对较短时间的工作后，压力缸本身会发生损坏，例如在焊接缝处和其他连接到活塞式压力缸总成的组件，如位置测量系统或者管路系统中，各种各样其他的机械损坏也会发生。观察发现的活塞式压力缸总成和其他组件的不令人满意的使用寿命意味着相应的部件需要特别加固，因为否则该部件就不得不进行昂贵的维修或更换，并且不可避免的是，维修工作期间压力机就不能工作以致造成生产停止。

试图在连接活塞式压力缸总成的管路系统中安装如液压气动减震器这样的阻尼装置。然而，这样的措施并没有得到预期的效果。

US 2 815 004公开了一种气动修枝剪，其中，在压力缸的气室和连接于活塞的弹簧装置的共同作用下，位于压力缸内的活塞的回弹得到缓冲。

GB 1 563 847公开了一种能够对工件产生瞬间压强的设备。该设备包括活塞式压力缸总成，其中，远离工件的压力缸内部子腔室充满气体，通过瞬间的体积膨胀，该气体能通过该装置的活塞向工件施加瞬间压强。该瞬间膨胀可能导致上述的减压阀在充满气体的压力缸子腔室相对侧的子腔室中能够产生瞬间的压强减小。

EP 0 186 002 A1公开了一种用于在压铸机压装中抑制压强峰值的装置。在压铸机中有装有压力机活塞的压力机压力缸；在压力机活塞里有辅助活塞，它可以沿压力机活塞轴向运动。在注模阶段的压力机活塞伸展运动中，在第二压制阶段之初对压力机活塞的制动导致了在活塞表面侧的压力机压力缸内液压液体压强的增加。在向第二次压制阶段过渡过程中产生的压强峰值被压力机活塞内安装的辅助活塞的运动所阻止。最终，穿过压力机活塞到位于辅助活塞后的圆柱形导管形成了连接管路。

US 3 536 128公开了一种用于压铸机的压射总成，其中，压射活塞通过充满流体的阻尼腔连接到液压模具上。阻尼腔在压射活塞和液压模具之间位于压力缸内。在第一阶段，两个活塞以相同的速度向模具运动。在即将接触到被注满的模具时，压射活塞遇到制止其向模具运动的阻力。这导致了阻尼腔内压强的增加，而阻尼腔内的流体可以流出阻尼腔，这一过程减小了其体积，抵消了阻尼腔内增加的压强。流体可以通过位于液压模具内或压射活塞内的装置流出。

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是要生产一种最初提到的这类活塞式压力缸总成，使其一方面在用于压力机时可以延长其自身使用寿命，另一方面，延长与该活塞式压力缸总成相连的其他组件的使用寿命，以延长压力机部件的使用寿命。

这一目的是以这样一种令人惊奇的简单的方式达到的，在至少第一子腔室内安装减压装置，该减压装置抵消由于活塞沿压力缸轴向第一子腔室运动而产生的第一子腔室里流体的压强增加。

本发明的概念基于对包括活塞式压力缸总成的整个液压系统中的动态压力状况的精确和透彻的分析。这项分析发现常规的活塞式压力缸总成令人不满的使用寿命的原因是机械应力，而机械应力产生的原因是整个液压系统中的机械震动激励。压力缸子腔室之一内的流体受到来自于活塞沿着压力缸轴向压力缸子腔室运动而产生的压强增加，且由于这一压强增加而泄入到管路系统中的流体产生流阻，当这时上面提到的机械震动就发生了。然后在已连接的液压系统中压强峰值出现了，这一压强峰值又与产生压强增加的活塞运动相抵消。当这样产生了一种压力，而这种压力又与产生它的压力成反作用，这就激发了震动，随之给整个机械带来相对高的机械应力。

然而在本发明的活塞式压力缸总成中，压力缸子腔室里安装的减压装置抵消了这种压强增加，因此避免了产生任何压强峰值或者至少只产生了很小的压强峰值，从而不产生或只产生微弱的震动激励。换言之，压强增加在它导致危险的压强峰值之前被截留在其产生的压力缸腔室里。

为了进一步说明根据本发明的活塞式压力缸总成的功能，仍以上面提到的防火材料工业领域中使用的压力机为例，并且将结合此例说明上面提到的压力状况分析。在这种连接中，该活塞式压力缸总成应该用作辅助功能，使压制件通过模具壁的移动从成型模具中脱模。

首先应该注意的是在这种压力机中起作用的压力应该在4,000kN到36,000kN之间。如果这个压力用于在模具中压缩松散物料并使其成型，那么模具侧壁上也会产生很大的压力，其压力与主工作轴相垂直，且用该与主工作轴横向的巨大压力将松散物料压向模具侧壁。在压制件(已压缩的松散物料)和模具壁之间产生了很强的静摩擦力，甚至在成型过程结束之后。而当该活塞式压力缸总成使产品脱模时，这种静摩擦力必须被克服，也就是说需要相当大的压力来移动模壁。

然而，克服静摩擦力所需的压力的精确强度很难准确地计算，因为它跟很多参数有关，例如压缩的物料、模具内腔室的数量、压制力、压制件的规格(与模壁接触的表面积)，等等。

压制件脱模的常规工艺还必须以用于脱模的该未知压力执行。在压力缸的(第二)子腔室中，例如在活塞侧，压强增加得很慢，只有当这压强达到临界值才足以使活塞式压力缸总成以克服静摩擦力所需的压力作用在模具壁上。静摩擦力被克服后，静摩擦迅速转换成滑动摩擦，活塞开始移动，因而压制件脱模过程启动。

然而活塞的运动引起了另一个压力缸腔室(第一压力缸腔室)内的压强增加，或者更准确的说是其内流体中的压强增加。压强增加的原因是在活塞侧上或活塞侧上流体内的压强增加时，在活塞侧压力缸的受压体积内形成一定的压缩体积。该压缩体积在很短的时间内的减压使活塞向住圆柱状环形表面腔室运动，在那里产生了压强增加。由于压强增加，主轴，即圆柱状环形腔室内的流体，受强大的压力而加速冲向伸展的活塞杆。其加速度可达到超过10g。加速的流体流动到关闭的限压阀，且具有预先设定的压强值。根据该预先设定的压强值，轴通过圆柱状环形表面腔室内不可控的压强增加而刹住。而这一过程不是很迅速，这样不可控的压强增加在圆柱状环形表面腔室内形成了压强峰值，其指向压力缸的环形表面且与产生最初压强增加的运动方向相反。伴随着上面提到的机械的负面效果震动就产生了。

然而如果使用了本发明的这种活塞式压力缸总成，那么根据本发明的内嵌式减压装置将在压强增加产生的位置抵消会带来压强峰值并从而产生机械震动激励的该压强增加。这可以至少减弱或者抵消压强峰值，最终抵消震动，进而降低整个液压系统上的机械应力，延长活塞式压力缸总成和其他连接的例如位置测量系统或管路系统等部件的使用寿命。

有了上面的解释，就很好理解为什么常规的技术设计和先前为提高活塞式压力缸总成的使用寿命的尝试失败的原因。限压阀对于这种动力作用来说太缓慢。另外，目前也没有任何现有技术中的已知的传感器能够将快速的运动转换为相应的开关运动。管路系统里的阻尼装置不能够完全有效，因为压力缸管路系统的固有频率由与导管路线相关的管路阻力而降低。另外之前的减震阻尼装置在这种情况下也很慢。

本发明的内嵌式减压装置的另一个优势是它能够不需要任何传感器或其他装置控制而直接对第一压力缸腔室的压强增加产生作用。这保证了非常简单的反应机理，而且不容易受到其他的因素影响。

而将减压装置集成到压力缸内缩短了活塞式压力缸总成的行程空间。因此为了完成与没有内嵌式减压装置的活塞式压力缸总成相同的行程，在使用本发明的减压装置时，活塞式压力缸总成的压力缸就要相应地加长。

在优选实施例中，在第一子腔室的区域内，减压装置具有减压腔，通过隔离装置与第一子腔室的子空间分隔开，该子空间内含有供给的流体。使用时，减压腔有利地为子空间内的流体提供额外的扩大的体积。

减压腔的隔离装置设置得合适，使至少隔离装置的子区域允许子空间的体积扩大。这就以一种特别简单的方式使流体膨胀到更大的体积而因此减小压强和抵消压强增加。

在这方面，特别设计了这子区域，这样伴随着子空间的膨胀会有减压腔的体积缩小。  子空间和减压腔之间的空间分隔特别有利且减压装置为新一轮的减压循环作准备的时间节省了。

在优选实施例中，子区域是减压活塞形式，它被支撑住而相对于参考点，即压力缸，运动。由于减压腔的隔离装置受到高压强的影响，减压活塞表现为减压装置的非常坚固的部件。尽管它很坚固，但减压活塞可以质量很小。

有利地提供了用于引导减压活塞的运动的支承面。其可靠地确保减压活塞在减压装置中的滑动。

这种情况下，支承面本身也适当地成为隔离装置的一部分。因此这种减压装置以一种节省原料又节省空间的方式实现。

这种减压装置还有利地具有能够防止减压活塞无限制运动的元件，该无限制运动会扩大减压腔的体积，且该元件以结构上简单的方式表现为止动元件。具有这样的元件可以阻止子空间中减压活塞不期望的运动，否则该活塞运动会在子空间和减压腔之间产生的负面的压强差。

减压腔和压力缸周围的区域适当相连。这种连接例如可以通过压力缸壁上的开口提供。这允许减压腔有方便的入口，而这个入口与子空间中的流体无关。

在优选实施例中，减压活塞沿着压力缸轴运动。因此这样可以用特别节省空间的方式利用给定的几何情况。

缩小减压腔体积的减压活塞运动应该是有利地向着离开没有减压活塞的第二子腔室的方向，即向着离开活塞产生压强增加的区域的方向。这样，可以使减压装置减压的主要方向适合压强增加的压强震动方向，从而有效地抵消压强增加。如果需要，这一装置可以允许止动元件具有双重的功能，即同时可以阻止活塞向减压腔运动。这是机械框架结构没有任何限制时的情况。

减压装置适当地靠近相应的纵向的压力缸端部。这样可以特别简单的方式防止子空间内出现降低减压装置的效率的瓶颈。这样同时可以以同等的减压来最小化行程损失。

在优选实施例中，压力缸壁本身构成支承面的一部分。这样允许活塞式压力缸总成实现节省空间和降低成本的双重功效。

减压腔也适当地是压力缸的形式。这样允许其有利地适合于活塞式压力缸总成给定的几何情况并最有效地利用已有的空间。

根据具体实施例，减压腔可以是圆环形的压力缸。“圆环形的压力缸”意味着压力缸内包含另一个直径比它小的压力缸，但在轴向上是同样的长度。在减压装置安装在具有活塞的活塞杆的子腔室里时，这样的设计很有优势。因为活塞杆通过圆环形压力缸的开口引导，所以可最理想地利用剩余的空间。这样，一方面活塞本身可以组成支承面的一部分。因此压力缸活塞和减压活塞彼此互为支承面，且允许更进一步空间、组件和原料的节省。另一方面，安装到压力缸顶部并向压力缸内部突出的套管，有利地形成了用于减压活塞的径向延伸的内部支承面。因此这个套管同时也是隔离装置的一部分，且活塞杆在套管内部运动。这样，子空间内的流体层会在内部套管壁和活塞杆之间呈径向分布开来。这样的配置有利于防止减压活塞和活塞杆在各自运动过程中的相互摩擦。

关于压力缸轴的减压腔的横截面积占用压力缸内部横截面积超过20％，优选地超过50％，更优选地超过80％。这样，根据活塞特别是活塞横截面积所需的功能，并根据所期望的压强增加的功能，可以相应地选择活塞的面积比。

另一方面，关于压力缸轴X的减压腔的横截面积可能为压力缸内部横截面积的1到20％，优选地是1到10％，更优选地是1到5％。反过来，这样的活塞式压力缸总成的实施例有利地使独立于压力缸内部截面积的活塞杆的截面积占据了达到99％的相当大的压力缸内部横截面积。因此，尽管存在这样的减压装置，也可以实现活塞的高稳定性。这样也可减少行程空间的相对损失。

连接压力缸周围区域与减压腔的压力缸壁上的开口可充当用于供给管路和/或阀门和/或压强测量装置的连接件。因此，减压装置可与液压气动压强回路适当连接，用该液压气动压强回路对减压腔中的主要压强进行控制和测量。用这种方式，可以为减压装置提供控制单元并影响该减压装置。然而，开口连接辅助容器是可能的。通过选择适当体积容量的辅助容器，对减压室内的压力也是有影响的，因此允许以特别简单的方式控制压力，换句话说就是以纯粹机械的方式控制。

在上述连接位于压力缸外侧的其他组件的例子中，位于压力缸内部的减压装置自动地是位于压力缸内外的较大减压设备的一部分。减压装置的控制单元也合适地为减压设备的一部分。

减压腔内部充满着减压流体。该流体使在减压腔内有利地达到稳定的压强状态成为可能。该减压流体能够恰当的作用在压强或者初始压强上。这样，可以用特别有利的方式去补偿存在于子空间内的固有压强，该压强独立于流体并作用在隔离出来的减压腔上。既然这样，减压流体内的主要压强能通过开口进行适当的调节。这样使控制减压腔内的压强成为可能。此外，反压强力能调整到至少和在操作状态中的子空间内流体的主压强一样高，而这个操作状态存在于压强增加产生之前。通过子空间内的流体去阻止减压装置部分运行是非常可能的，从而，允许减压装置去抵消掉最大容量的压强增加。

在活塞式压力缸总成的有利实施例中，减压流体的反压强是比操作状态中子空间内流体的主压强高的预定值，该操作状态存在于压强增加产生之前。带有这样一种调节器，使活塞向含有减压装置的子腔室移动是可能的；减压装置抵消掉压强增加，这个压强增加是在假定子空间内流体中存在准静态压强的情况，也就是假定活塞以绝热的缓慢的方式运动的情况下，通过仅移动极小的程度产生的。这具有显著的优点：可以相对于压力缸定位活塞，这在压力机定位操作中是必须的，而减压装置不干扰定位移动(或者减压装置仅以可忽略的程度干扰定位操作)。换句话说，减压装置和减压腔仅为定位移动的盲区。

减压流体适当地具有高压缩性。尤其是，它的压缩性高于子空间内的流体的压缩性。在其他装置之中，减压装置的作用取决于减压流体绝对和相对的压缩性。因此，该实施例可得到特别有效的减压装置。该减压流体适当地为气体，特别是惰性气体。这意味着可提供令人满意的价格合理的减压流体。

作为减压流体的替代和/或补充，在结构上非常简单的实施例中，预应力装置位于减压腔内。在这种情况下，预应力装置的初始负载必须设置得足够高以至于能形成反压强，该反压强具有已经在上面解释过的特性。

在特别简单的实施例中，预应力装置具有弹簧并且该装置特别地由弹簧组成。尤其是，换气装置边界面以可拆卸的方式紧固，以使预应力装置或者其部件可替换或调换，例如，对于不同的预应力装置具有不同的预应力特性。如果该预应力装置例如是弹簧，则可以在需要时使用具有不同力径特征的弹簧。

同样在本发明的活塞式压力缸总成内，至少有一个减压装置在两个子腔室内，也就是在活塞的每一侧上。这对于以两个方向操作特别有利，活塞移动能够引起压强增加，而该压强增加发生在两个子腔室内的流体中，这样能够抵消各自的压强增加。

其中一个子腔室，特别的在含有流体的子空间区域内或者是两个子腔室，适当地具有与压力缸周围环境的连接。这个连接贯穿于压力缸壁中提供的供给开口延伸。这样，相应的子腔室能够连接到液压气动系统，允许压力机用于不同潜在的应用中。这也可以提供用于活塞位置的位置测量系统。这样有利地有助于该活塞式压力缸总成的控制，尤其在定位操作过程中。

活塞式压力缸总成也可以具有同步压力缸的形式。然后，活塞在压力缸轴方向上在两端部具有活塞杆，并且这些活塞杆穿过压力缸相应的纵向端部。这样的设计允许直接地通过机械负载引起活塞运动，从而产生压强增加，也就是说不通过液压气动介质连接。

本发明的范围也涉及到液压压力机，本发明的活塞式压力缸总成在该液压压力机中使用。本发明的活塞式压力缸总成能有利地，成功地实现自身的效果，尤其在适用于防火材料工业中将松散物料压制成压制块的压力机中。

本发明的活塞式压力缸总成可用于液压压力机上的主工作轴。巨大的压强和巨大的压强变化沿着这些轴产生，这可以非常实用并且有利地使用本发明的活塞式压力缸总成。

另一方面或此外，液压压力机能在辅工作轴上使用本发明的活塞式压力缸总成。如果有显著的，突然的压强增加发生在辅助压力缸中，上述情况非常有用的。向液压压力机在辅工作轴上提供本发明的活塞式压力缸总成是特别有利的，其中，辅助压力缸用于将形成压制物料的模具移除。如上所述，可减轻的压强增加发生在完成的压制件的脱模期间，即当模具从包括完成的压制件的压制位置移动到释放压制件的释放位置。

本发明的其他详细内容和优点可以从以下附图中所示的示例实施例的描述中得出。

图1是贯穿液压压力机的示意纵断剖面图。

图2是贯穿液压压力机的另一个实施例的示意纵断剖面图。

图3是贯穿本发明的活塞式压力缸总成的示意纵断剖面图，该活塞式压力缸总成用于压力机，例如，可用于图1和图2所示的液压压力机中的一个。

图4是贯穿本发明的活塞式压力缸总成的另一个实施例的示意纵断剖面图。

图5是贯穿本发明的活塞式压力缸总成的另一个实施例的示意纵断剖面图。

图6示出贯穿本发明的活塞式压力缸总成的另一个实施例的纵断剖面图中的一部分，其中，弹簧是本发明的减压装置的一部分。

附图中所示组件由以下参考数字标记：

1       压力缸

2       压力缸筒

3，3’  压力缸顶部

4       压力缸底部

5         活塞

5.1       活塞顶部

6，6’    活塞杆

7，7’    减压活塞

8，8’    减压腔

9，9’    子空间

10        压力缸内部

10.1      (第一)子腔室(圆柱状环形表面腔室)

10.2      (第二)子腔室(圆柱状活塞表面腔室)

11，11’  支承面

11.1      套管

11.2      (内部)支承面部分

11.3      (外部)支承面部分

12，12’  止动元件

13，13’  连接开口(环形表面圆柱状连接件)

14        位置测量-活塞位置

15，15’  开口(连接减压腔)

16        连接开口(活塞表面圆柱状连接件)

17        弹簧

20，21    活塞式压力缸总成

22，23    活塞式压力缸总成

100       液压压力机

101       上梁

102       下梁

103       上模

104       下模

105       模具

106       模具壁

107       运动柱

110       压制块

200       液压压力机

F_K        活塞压力方向

F_H        静摩擦力方向

X         压力缸轴

Y         主工作轴

Z    辅工作轴

图1是贯穿液压压力机100的示意纵断剖面图，在该液压压力机100内，若干本发明的活塞式压力缸总成20，21用在辅工作轴Z上。这个液压压力机100用于将松散物料制造成压制块。沿主轴Y移动的上模103压缩松散地堆叠在下模104上的松散物料，从而压制松散物料。这个例子中，下模104静止不动，上模103移动，以压向下模104。移动模具103，104两者或者只移动下模104也是可以的。模具105含有松散物料并部分形成松散材料可在其中压制的形状。因此，模具105是成型模具，与其自身构造一致，形成所制造的压制块110的“侧向”形式。模具105以固定的方式安装在模具壁106内，该模具壁106可在主工作轴Y方向上，沿着多个运动柱107移动。

图1中所叙的工作点表明压制过程已经完成且上模103已经从停留在模具105内的压制块110向上收缩的情况。液压压力机100现准备用于下一个工作步骤，即将压制块110从模具105上脱模。最后，模具105通过工作轴Y，Z方向上的运动来相对于压制块110移动。压制块110和模具105之间的静摩擦力F_H阻碍这样移动运动。必须克服静摩擦力F_H以开始移动运动，从而，只有压制块110和模具105之间的滑动摩擦阻碍该运动。

静摩擦力F_H的大小可能相当大。因此，在防火材料工业领域中，如图1中所示液压压力机一样的压力机100，以类似于4,000kN到36,000kN之间的压力工作。在压制过程中，也相应地产生强大的压力，该压力相对于主工作轴Y的方向横向地作用在模具105的侧边表面，也就是用强大的压力把松散物料压向模具壁。

在图1中所示的示例实施例中，模具壁106和模具105通过活塞式压力缸总成20，21移动，该活塞式压力缸总成20，21的压力缸1连接到液压压力机100的上梁101。活塞式压力缸总成20，21的活塞5上的压强沿活塞伸展方向(活塞杆6伸展方向)中的辅工作轴Z对模具壁106施加压力F_K，也就是力方向F_K。该使模具壁106和模具105向下移动的力F_K由静摩擦方向F_H上的静摩擦力F_H抵消，压制块110停留在液压压力机100的下模104上，也就是不能与模具105一起移动。

在这个工作步骤中，本发明的活塞式压力缸总成20，21的优点开始体现。明确的是，在活塞式压力缸总成20，21开始向模具壁106施加力F_K时，模壁106不能开始移动运动。仅在该力F_K足够大以克服静摩擦力F_H后，才在分离的瞬间发生静摩擦突然转换到滑动摩擦而开始运动。

活塞式压力缸总成20，21已在压力缸1内部装有减压装置，该减压装置抵消发生在分离瞬间的压力缸内的压强增加，如下结合图3更精确地描述。这可以防止或至少减少发生在突然分离的瞬间的不希望的振动。

在图1所示的例子中，活塞式压力缸总成20，21内压强的增加具体发生在环形表面腔室内(图3中的10.1)。然而，当模具105保持静止时，下模104通过与液压压力机100的下梁102的相对运动而向上移动是可能的。在这种情况下，下模104表现为本发明的活塞式压力缸总成的活塞。

图2示意性地描述液压压力机的另一个实施例200。液压压力机200与图1中的液压压力机100的设计相似；组件仍然保留相同的参考标号。该记录的工作点也是一致的：压制块110已经被压制，上模103缩回，随后模具按工作步骤向下移动。

然而，在这个实施例中，活塞式压力缸总成22，23的压力缸端部与液压压力机200的下梁102相连接，且模具壁106连接到总成的活塞杆6。因此通过活塞式压力缸总成22，23的压力缸1中的活塞杆6的缩回运动使模具105向下运动。在这样的实施例中，分离瞬间的压强增加不再在由活塞式压力缸总成22，23的环形表面腔室(图4中的10.1)内的流体中产生，而是在活塞表面腔室(图4中的10.2)内的流体中产生。减压装置至少在这些活塞式压力缸总成22，23的活塞表面侧提供；将在后文图4的描述中对相应装置更精确地描述。

此外，在图2中所示的液压压力机200的实施例中，活塞式压力缸总成22，23可作为液压压力机200的支架起双重作用。此外，图1和图2中所示的液压压力机的实施例能组合使用，以使模具壁106能通过活塞式压力缸总成22，23向下拉，也能通过活塞式压力缸总成20，21向上拉。通过向上的模具运动可以使脱模过程发生。这将导致连接到压力机下梁的活塞式压力缸总成22，23的伸展和/或通过连接到上梁101的活塞式压力缸总成20，21导致活塞杆6的缩回。自然地，在这种情况下：模具105在脱模过程中相对于压制块110向上移动，当模具105固定时，上模103向下运动也是可以的。因此使用上模103，例如，作为本发明的活塞式压力缸总成的活塞用于主工作轴Y方向上。也可以旋转活塞式压力缸总成的连接点，也就是上述提到的过程，不但在压力缸筒连接到上梁101，并且活塞和活塞杆6一起移动时可能发生，而且当活塞杆6和活塞与上梁101相连接，并且压力缸筒移动时可能发生。

结合图3描述了本发明的活塞式压力缸总成的优选实施例，该总成例如用作用于图1中所述的液压压力机的辅工作轴Z的辅助压力缸21，22。图3是沿着活塞式压力缸总成的压力缸1的压力缸轴X的纵断剖面图。压力缸1由压力缸壁包围，压力缸壁由压力缸筒2，压力缸顶部3，压力缸底部4组成。活塞5的活塞顶部5.1完全位于压力缸1的内部，活塞5的活塞杆6沿着压力缸轴X延伸，并且延伸通过压力缸顶部3。在远离活塞顶部5.1的活塞杆的末端以法兰一样的方式连接有紧固装置，由此，通过使用适当的紧固装置，如图3中所示的螺栓，活塞杆6与另一个压力机部件连接。这个压力机部件，例如，可以是模具或模具壁或连接这些部件，并且用于松散物料成型的压力机部分。

活塞顶部5.1把压力缸内部10分割成了两个子腔室10.1和10.2。在图3中，子腔室10.1是圆柱状环形表面腔室，该子腔室10.1相应的有效面积是环形表面，这个环形表面是由压力缸内部横截面积和活塞杆横截面积之差组成。在这方面活塞杆6的横截面积自然小于压力缸内部10的横截面积，但是其他方面是独立的。第二子腔室10.2或圆柱状活塞表面腔室以压力缸内部腔室10全部的横截面积作为有效面积。

圆柱状环形表面腔室10.1和圆柱状活塞表面腔室10.2都具有圆柱状连接件13(环形表面)和16(活塞表面)。这些压力缸壁上的开口允许流体流入子腔室10.1和10.2，并且它们的压强可通过连接到该圆柱状连接件的系统相互独立调节。活塞表面圆柱状连接件16直接位于压力缸底部，然而，环形表面圆柱状连接件13从压力缸顶部向压力缸中部偏置一定距离。当活塞5位于到压力缸底部4最大距离的时候，环形表面圆柱状连接件13仍然位于靠近活塞5的活塞顶部5.1。这归功于压力缸顶端子腔室10.1内的减压装置的存在。该减压装置占据压力缸内部10的区域，相应地向压力缸中部移动环形表面圆柱状连接件13。

用于测量活塞位置的位置测量单元14在压力缸底部4提供在压力缸外，并且与活塞5适当地连接。位置测量单元14用于一直检测活塞5的位置，并且将检测到的位置提供到控制单元(未示出)。在这种情况下，压力缸底部4具有适当的用于容纳元件的凹口，该元件连接到活塞底部，并且是位置测量单元14连接的位置检测系统的一部分。

自然地，活塞式压力缸总成安装有如图3中的黑色方形所示的必要的密封圈，因此，活塞式压力缸总成提到的这点相当于装有活塞位置测量装置的常规活塞式压力缸总成，除了向压力缸中部偏置的环形表面圆柱状连接件13之外。

根据本发明，在压力缸内部10，即图3所示示例实施例中的圆柱状环形表面腔室10.1内提供减压装置。最后，圆柱状环形表面腔室10.1进一步细分为子空间9和减压装置的减压腔8，该子空间9含有流体且相当于常规活塞式压力缸总成的整个圆柱状环形表面腔室10.1。在压力缸轴X的方向上，减压腔8占据了圆柱状环形表面腔室10.1的较小区域，但是在横截面方向上构成了大部分的剩余环形表面。减压腔8通过可移动支撑的减压活塞7和由恰当材料组成的套管11.1对子空间9密封。减压活塞7和套管11.1从而形成减压腔8相对于子空间9的隔离装置。减压腔8从而位于压力缸筒壁2和套管之间；向着顶部，也就是向着压力缸底部4，该减压腔8由减压活塞7界定，该减压腔8在这个实施例中具有象环形表面一样的横截面积，并且在图3中在其底部向着压力缸顶部3由压力缸顶部3进行界定。压力缸筒2将减压腔8限定在从压力缸轴X向外径向延伸的方向上。

基本上，由于压力缸内部10的内部配置，减压腔8缩短了活塞式压力缸总成的行程，缩短的距离正好是从压力缸底部到压力缸中部延伸的长度。在图3所示的实施例中，减压腔8因此延伸到压力缸顶部3。然而，减压腔8的套管11.1，进一步延伸到压力缸筒2是由于该套管11.1在减压腔8的压力缸顶部水平处突然向外径向弯曲。相应的(双)L形纵断剖面使减压腔8的套管11.1特别坚固。从而减压腔8相当于与压力缸1的内部10分离的额外的圆环形压力缸，并且集成到该压力缸中。

减压活塞7相当于减压腔8向着活塞顶部5.1的隔离装置的一部分，该减压活塞7可移动地支撑着。该减压活塞7能在压力缸轴X方向上沿着减压装置的支承面11移动。在图3所示的活塞式压力缸总成的实施例中，支承面11是由压力缸筒2内的外部支承面11.3和内部支承撑面11.2，也就是套管11.1组成。减压活塞7从而沿着两个同轴压力缸筒壁延伸，同时用来在与压力缸轴X横向的方向上限定减压腔8。子空间9和减压腔8通过可移动的减压活塞7彼此体积相连。减压活塞7从压力缸底部4到压力缸顶部3的移动增大了子空间9的体积，缩小了减压腔8的体积。相反，减压活塞7从压力缸顶部3到压力缸底部4的移动导致减压腔8的扩大以及子空间9的相应收缩。然而在这两种情况中，子空间9和减压腔8仍然彼此分离。

止动环12固定在向着压力缸底部4的套管11.1的末端面。关于横截面积，这个止动环12是足够大，以可靠地限制减压活塞7向压力缸底部4移动。即减压活塞7的末端一向压力缸底部4移动就打在止动环12上。然而，至多，止动环横截面积允许具有这样的尺寸，以使向着压力缸底部4(从而向着子空间9内包含的流体)的减压活塞7的端部的尽可能大的面积保持在止动位置，也就是减压活塞7的端部必须具有与子空间9内包含的流体接触的最大的面积。此外，止动环12还可以限定活塞5向着压力缸顶部3方向的运动。

最后，提供用于减压腔8的连接件15，其表现为压力缸筒2中开口的形式。连接件15使对减压腔8内流体施加压强成为可能。开口能够关闭，且具有与其连接的阀或其他部件，它们随后构成与位于压力缸1的内部10中的减压装置相呼应的减压设备。

随后描述减压装置对于由于活塞5向着子腔室10.1，即环形表面腔室的运动而造成的子腔室10.1或子空间9内流体的相应压强增加的功能。例如当活塞式压力缸总成作为图1所示的液压压力机的辅工作轴Z上的辅助压力缸20，21存在时，这样压强增加就发生了。活塞5和活塞杆6从压力缸筒2中向外移动，受到夹持力F_H的妨碍，该夹持力F_H固定住从压力缸筒2中伸出的活塞杆6的底端。克服这个夹持力F_H需要活塞侧的临界压力Fc。只要超过该临界压力Fc，活塞的伸展运动就不再受夹持力F_H的束缚，但受非常小的力F_R的束缚。达到临界压力Fc需要子腔室10.2，也就是圆柱状活塞表面腔室中和其中包含的流体中的相应的临界压强Pc。当子腔室10.2中压强P增加时，导致子腔室10.2中一定的压缩体积。如果夹持力F_H不阻碍这次运动，那么这个压缩体积由子腔室10.2中流体的体积决定，而子腔室10.2中的流体通过活塞5的伸展运动增加子腔室10.2的体积。

由于通过连接开口16产生的压强增加，在子腔室10.2中达到临界压强Pc之前或瞬间，这个压缩体积达到最大值。在分离的瞬间，也就是克服夹持力F_H的瞬间，压缩体积内的压强突然间降压。活塞5以加速运动伸展并且子腔室10.1和子空间9中的流体由于活塞5的运动经历压强增加。由于子腔室10.2中存储的压强瞬间释放，压强的改变发生在子腔室10.1或子空间9中，因为活塞5的加速运动是非平衡过程。瞬间断开的时间间隔τ是高动态事件的特征值。在上述描述的用于防火材料工业领域中松散物料成型的压力机中，特征时间间隔τ小于或等于20ms。没有本发明的减压装置，上面提到工序将会带有振荡感应张力而损坏压力机。

然而，这些工序由本发明的减压装置预防。这发生在如下情况，由于子腔室10.1的子空间9内流体使活塞5移动而产生压强增加。但是该流体靠在减压装置的减压活塞7上，并且直接向减压活塞7传递压强增加。自然地，借助于环形表面压力缸连接件13，压强增加传递到与环形表面压力缸连接件13相连的压强系统中。然而，减压在这方面在较长的时桢上发生并且没有考虑到下面的重要性。相反，子空间9中流体的压强作用以类似于τ的短时帧作用于减压装置中的减压活塞7，该减压装置集成到压力缸内部10中。

在该实施例中，减压装置中的减压腔8充满气体，如氮气。因此在该实施例中，气体起到减压流体的功能。在这种情况下，减压腔8中的气体压强至少相当于在活塞5造成的压强增加之前子空间9中流体的压强，减压活塞7因此靠在止动环12上，并且在分离之前，减压腔8中的体积达到最大值。

由子空间9内的流体瞬间施加在减压活塞7上的压强，迫使减压活塞7移动，这个移动增加子空间9的体积且减少减压腔8的体积。然而，扩大子空间9，同时伴随着子空间9内流体的减压。这个压降因此降低了由子空间9内流体中的活塞5的运动产生的增加的压强，从而抵消了压强增加。

该压降中不断变化的工序本质上取决于若干因素，如体积比，不同的子空间，时间间隔τ，减压装置在结构上限定的反应时间，减压腔8和子空间9中的压强和压强差等等。然而，通过抵消仍然发生在压力缸内部10中的压强增加的减压原理与上述因素不相干。子空间9内流体经历着压强增加，同样也允许子空间9的扩大以相对短的反应时间瞬间减压。一方面集成到压力缸内部10中的减压装置降低了压强波动的距离，给予了相对短的反应时间；另一方面，没有由导管路线指示的管路阻力使减压完成。

本发明的这种减压装置的尺寸、数量和位置在结构上是多样的。因此，减压腔可以不需要沿着整个环形表面延伸。提供一个或更多个减压腔是可能的，该减压腔的截面是圆弓形。在向着压力缸轴X方向上径向限定减压腔8的套管11.1也能被活塞杆6取代。在这种情况下，活塞杆6和减压活塞7充当彼此的支承面。止动环12紧固到压力缸筒2。大体上，止动元件有多种多样的形式，例如，止动环能紧固到压力缸筒而不是隔离面上。止动元件也不必是完全的环，但能替代地为，例如，具有多个止动元件的形式，该止动元件以象法兰一样的方式从压力缸筒向内突出，延伸到子腔室10.1，自然地同时保留上述的功能。

在图3中所示示例实施例中，气体阀门与减压腔8中的连接件15相连，减压腔8内充满气体。在这个示例实施例中，减压腔8中的气体压强能从外面控制，但是这个特征并不是绝对必需的。这个控制由控制系统提供，这个控制系统与减压腔8的连接件相连接，但是也可由辅助容器(未示出)提供，辅助容器与连接件相连接。减压腔8到减压腔8加上辅助容器的总体积的增加，使减压腔8内气体压强降低成为可能。通过选择不同尺寸的辅助容器去改变减压腔内的压强也是相应地可能的。

图4示出贯穿本发明的活塞式压力缸总成的另一个实施例的纵断剖面图。该实施例不同于图3中的实施例，在这里的减压装置也处于子腔室10.2内，也就是压力缸活塞表面腔室内。因为这个压力缸内部10的末端不含有活塞杆6，所以减压腔8’可以遍布缸压力缸内部的整个横截面延伸。结果，可以用仅稍微缩短活塞式压力缸总成的行程来达到最大的减压体积8’。在这种情况下，活塞表面侧减压活塞7与活塞5顶部5.1有相同的横截面，即压力缸内部10的整个横截面。在这种情况下，活塞表面侧上的止动环12’直接紧固在压力缸筒2上。

如图1中所示的实施例，止动环12’用于限制减压活塞7’向活塞5的顶部运动，并且用于限制活塞5向压力缸底部4运动。压力缸表面圆柱状连接件16向压力缸中部移动，移动的距离是减压腔8’延伸到压力缸内部10或子腔室10.2的距离。在该实施例中，连接件15’到减压腔8’是通过压力缸底部4确定路线，然而，仅象减压腔8中连接件15一样横向地穿过压力缸筒2确定路线。然而，沿着压力缸轴6的连接件15’的配置是有用的，因为与横向与压力缸轴X的连接件相比，这个配置降低连接到连接件15’的任何管路系统的管路阻力。

图4中所示的活塞式压力缸总成，在活塞表面边和环形表面边都安装有减压装置，确保减压在由活塞伸展或活塞缩回造成的相应子腔室或子空间内相应流体的压强变化的情况下发生。因此这样一种活塞式压力缸总成对压强增加很敏感，该压强增加发生在活塞延伸或缩回相关的方向上，例如，可用作图2中描述的液压压力机的辅助压力缸22，23。

用于活塞式压力缸总成的本发明的减压装置嵌入同步压力缸一边或两边。因此，例如图5这样的双边的配置。在该实施例中，活塞5有两个活塞杆6，6’，并且在远离压力缸顶部3的压力缸1的末端，提供额外的压力缸顶部3’，通过该压力缸顶部3’，活塞杆6’延伸。因此子腔室10.2具体表现为环形表面腔室的形式，并且具有包含流体的子空间9’。子空间9’以和位于活塞顶部5.1的另一边的装置相同的方式提供有环形表面圆柱状连接件13’。在该实施例中，额外的圆柱状环形表面腔室10.2内的减压装置的形式完全类似于第一子腔室10.1中的第一减压装置，并且因此如图3中的详细描述相同的方式进行描述。因此减压腔8’类似于减压腔8并且沿压力缸轴X上在支承面11’上界定，且减压腔8’通过可移动地支撑减压活塞7’在压力缸轴X方向上关闭。提供用于减压腔8’的止动环12’和连接件15’。

最后，图6示出贯穿本发明的活塞式压力缸总成的另一个实施例的纵断剖面图的另一部分，其中，环形弹簧17在减压腔8内。清楚的是，在子空间9有压强峰值的情况下，减压就会通过环形弹簧17的收缩而发生。图6中所示的实施例非常容易从结构方面实现。取决于所需使用，可以使用具有不同力径特征的环形弹簧。

本发明没有限制结合附图说明示例实施例。相反，可以个别地实现本发明所述示例并可以结合使用。另外，使用本发明的活塞式压力缸总成的液压压力机也是本发明的组成部分。

Claims (36)

1.一种用于压力机的活塞式压力缸总成，其包括活塞(5)，所述活塞(5)至少部分容纳于压力缸(1)内，且将压力缸内部(10)沿着压力缸轴(X)分成两个子腔室(10.1，10.2)，其特征在于：

至少第一子腔室(10.1)具有减压装置，所述减压装置能抵消所述第一子腔室(10.1)内流体的压强增加，所述压强增加是由所述活塞(5)沿着所述压力缸轴(X)向着所述第一子腔室运动所引起的。

2.如权利要求1中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压装置具有减压腔(8)，通过隔离装置与所述第一子腔室(10.1)的子空间(9)分隔开，所述子空间包含所提供的流体。

3.如权利要求2中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，至少包括减压腔(8)的隔离装置的子区域，以使子空间(9)能够随着流体的压强增加来增加体积。

4.如权利要求3中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，包括所述子区域，以使所述减压腔(8)能够随着流体的压强增加来减小体积。

5.如权利要求4中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，在所述隔离装置的子区域中，所述减压装置具有被支撑着的减压活塞(7)，以使其能相对于压力缸(1)运动。

6.如权利要求5中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压装置具有支承面(11)，所述减压活塞(7)在其运动时沿所述支承面(11)移动。

7.如权利要求6中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述支承面(11)构成所述隔离装置的至少一部分。

8.如权利要求5至7中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压装置具有元件，具体为止动元件(12)这样的形式，所述止动元件(12)限制增大所述减压腔(8)的体积的所述减压活塞(7)的运动。

9.如权利要求2至8中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压腔(8)通过所述压力缸(1)的壁(2)上的开口(15)连接所述压力缸(1)周围的区域。

10.如权利要求5至9中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压活塞(7)的支承允许所述减压活塞(7)沿着所述压力缸轴(X)运动。

11.如权利要求5至10中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，减小所述减压腔(8)的体积的所述减压活塞(7)的运动向着远离不含有所述减压活塞(7)的第二子腔室(10.2)的方向。

12.如上述权利要求中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压装置位于所述第一子腔室(10.1)靠近相应的纵向压力缸底部的区域中。

13.如权利要求6至12中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述支承面(11)的至少一部分(11.3)是由所述压力缸(1)的壁(2)构成。

14.如权利要求2至3中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压腔(8)具有压力缸的形式。

15.如权利要求14中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压腔(8)具有圆环形压力缸的形式。

16.如权利要求15中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述活塞(5)中的活塞杆(6)穿过所述子腔室(10.1)和所述减压装置，并且构成所述支承面(11)的一部分(11.2)。

17.如权利要求15中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，安装在压力缸顶部(3)上，并且伸入到压力缸内部(10)中的套管(11.1)构成隔离装置的一部分，同时所述套管(11.1)的伸入的区域构成了所述支承面(11)的一部分(11.2)。

18.如权利要求2至17中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，关于所述压力缸轴(X)的所述减压腔(8)的横截面积大于或等于所述压力缸内部(10)的横截面积的20％，优选地大于50％，更优选地大于80％。

19.如权利要求2至17中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，关于所述压力缸轴(X)的所述减压腔(8)的横截面积是所述压力缸内部(10)的横截面积的1到20％，优选地1到10％，更优选地1到5％。

20.如权利要求9至19中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，供给管路和/或阀门和/或压强测量装置与所述开口(15)相连。

21.如权利要求9至19中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，辅助容器与开口(15)相连接。

22.如权利要求2至21中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压腔(8)充满着具有反压强的减压流体，所述反压强具体可由所述开口(15)调节，将所述反压强设置为至少和处于操作状态的所述子空间(9)内流体中的主要压强一样高，所述操作状态存在于产生压强增加之前。

23.如权利要求22中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压流体的反压强是高于操作状态中子空间(9)内流体中的主要压强的预先确定的值，所述操作状态存在于产生压强增加之前。

24.如上述权利要求中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压装置的反应时间小于100ms，优选地小于50ms，更优选地小于20ms，具体来说，所述反应时间小于产生压强增加的时间。

25.如权利要求22至24中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压流体具有高压缩性，具体来说，所述减压流体的压缩性比所述子腔室(10.1)或子空间(9)内流体的压缩性高。

26.如权利要求22至25中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压流体是气体。

27.如权利要求2至26中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，预应力装置在所述减压腔(8)内，所述预应力装置的初始负载至少足够大以至于相应于初始负载的反压强，至少和操作状态中所述子空间(9)内流体的主要压强一样大，所述操作状态存在于产生压强增加之前。

28.如权利要求27中所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述预应力装置的反压强是高于操作状态中子空间(9)内流体中的主要压强的预先确定的值，所述操作状态存在于产生压强增加之前。

29.如权利要求27或28所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述预应力装置是弹簧(17)。

30.如权利要求27至29中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述减压腔(8)的分隔面是可拆卸地紧固的，因此，可拆卸的分隔面允许接触所述预应力装置和/或用另一个预应力装置代替所述预应力装置，具体来说，所述另一个预应力装置具有不同的预应力特征。

31.如上述权利要求中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，至少一个减压装置位于两个子腔室(10.1，10.2)中。

32.如上述权利要求中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，子腔室(10.1，10.2)中的至少一个，具体在含有流体的子空间(9，9’)的区域中，通过所述压力缸壁(2)上的供给开口(13，16)，连接所述压力缸(1)周围的区域，并且/或者位置测量系统(14)提供活塞位置。

33.如上述权利要求中任一项所述的活塞式压力缸总成，其特征在于，所述压力缸总成为同步压力缸的形式且活塞(5)具有两个活塞杆(6，6’)，它们都通过所述压力缸(1)的压力缸顶部(3，3’)。

34.一种特别适用于防火材料工业中将松散物料制成压制件(110)的液压压力机(100)，其特征在于，在所述液压压力机中提供至少一个如权利要求1至33中任一项所述的活塞式压力缸总成(20，21)。

35.如权利要求34中所述的液压压力机，其特征在于，至少一个活塞式压力缸总成用在所述压力机的主工作轴(Y)上。

36.如权利要求34或35中任一项所述的液压压力机，其特征在于，至少一个活塞式压力缸总成(20，21)用于辅工作轴(Z)上，特别地用于将使压制件成型的模具(105)从压制位置移动到释放位置，所述压制位置包括完成的压制件(110)而所述释放位置将所述完成的压制件(110)释放。

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