CN102803746A - 用于利用流体压力驱动的活塞缸装置控制装置位置的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制装置的位置的设备，该设备具有流体压力驱动的活塞缸装置，该活塞缸装置具有多个压力室。这些压力室具有不同的作用面，这些作用面相互成固定的整数比，并且在这些压力室中可以设置彼此不同的压力。在此每个压力室通过至少一个开关阀可选地与流体压力供应装置连接。

Description

用于利用流体压力驱动的活塞缸装置控制装置位置的设备
技术领域
本发明涉及一种利用流体压力驱动的活塞缸装置控制装置（例如在纤维幅材机中构成辊间隙的辊）的位置的设备，更确切的说，本发明涉及一种具有流体压力驱动的活塞缸装置的设备，该活塞缸装置具有多个压力室。
背景技术
如图1所示，公知的活塞缸装置1由缸11和可滑动地设置在其中的活塞12组成。缸11由封闭的圆柱形外壳111和圆形的缸内核112装配而成，由此在外壳111和内核112之间形成环形的室113。活塞12，或者说活塞12的底部121滑动地设置在室113中，在此，活塞12的空心活塞杆122设置在活塞底部121上，并与其一体化地运动。在如图1示例性示出的活塞缸装置1中，在缸11和活塞12之间设置四个压力室：第一压力室13位于缸底部或环形室113的底面和活塞底部121的下侧之间，第二压力室14位于外壳111的内侧和活塞杆122的外侧之间，第三压力室15位于活塞杆122的内侧和缸内核112的外圆周之间，第四压力室16位于活塞杆122的内部空间和缸外壳111的顶部之间。每个压力室13、14、15、16均具有不同于其他压力室的作用面的作用面，即，压力室13、14、15、16的横截面互不相同。此外，每个压力室13、14、15和16都可选地连接一个压力接头，通过该压力接头可以对各个压力室加载压力。如上所述的这种活塞缸装置1也可以是数字缸（Digitalzylinder）。
由于这种数字缸仍然是比较新颖的，特别是在同样用于纤维幅材机中时，因此，本发明的目的是提供一种用于控制纤维幅材中的装置（例如压光机辊）的位置的设备，其中，定位通过流体驱动的数字缸来实现。根据本发明的目的通过按照本发明的设备得以实现。
发明内容
根据本发明，用于控制装置的位置，特别是纤维幅材机中的辊的位置的设备具有流体压力驱动的活塞缸装置，该活塞缸装置具有多个压力室。在此，流体可以是液压油、水、水乳剂、气体、气体乳液等。在此，压力室具有不同的作用面，即，各个压力室的横截面互不相同，从而使作用面相互间成固定的整数比。此外，在不同的压力室中可以设置彼此不同的压力，优选或者为高压，或者为低压。根据本发明，每个压力室都通过至少一个开关阀可选地与流体压力供应装置连接，从而使流体压力供应装置可以向各个压力室供应高压或低压。
在此，优选流体压力供应装置是流体高压供应装置，各个压力室可以通过至少一个开关阀与其相连接，在此，优选流体高压供应装置通过由所有压力室共有的共有高压管道实现。这意味着所有的压力室可以连接相同的高压管道，在该高压管道中存在恒定的高压。由此可以确保，对每个压力室都加载相同的高压或相同数值的高压，以便能够精确地控制缸活塞装置。
除了所述至少一个开关阀之外，每个压力室还可以通过另一个开关阀与流体低压供应装置相连接。流体压力供应装置除了上述流体高压供应装置以外，还可以相应地通过流体低压供应装置实现，在此，进一步优选流体低压供应装置通过由所有压力室共有的共有低压管道实现。这意味着所有的压力室可以连接相同的低压管道，在该低压管道中存在恒定的低压。由此可以确保，对每个压力室都加载相同的低压或相同数值的低压，以便能够精确地控制缸活塞装置。
优选根据本发明设备的活塞缸装置具有四个压力室，在此，这些压力室具有不同的作用面或不同大小的横截面。此外，这些压力室在不同的方向上起作用，即，作用于活塞底面上，即作用于活塞头或活塞盖的底面上的压力室产生使活塞上升的压力，而作用于活塞顶面上，即作用于活塞头或活塞盖的顶面上的压力室产生使活塞下降的压力，该压力与使活塞上升的压力作用相反。通过以这种方式构成的不同的压力室，可以在压力室中产生成对彼此作用相反的压力，从而通过由各个压力室产生的压力的和来获得最终施加在装置上的力。例如，如果对使活塞上升的两个压力室加载高压，而向使活塞下降的两个压力室加载低压，则由压力比产生一个力，该力使活塞上升，并由此在装置上施加压力。在此所产生的压力的大小取决于高压或低压的数值。
由于能够可选地向这四个压力室中的每一个加载高压或低压，因此可以有利地获得42（4n；n=可设置的状态的数量=2），即可以产生16个不同的力或力设置。这意味着，通过利用两个彼此不同的压力中的一个对四个压力室中的每一个进行加载，可以有利地得到活塞缸装置的16个不同的力设置。
在根据本发明的设备的另一种优选的实施方式中，每一个开关阀都是数字阀。在此“数字阀”通常是指这样的开关阀：其能够在两种接续的状态之间直接从第一状态（例如完全打开的状态）进入第二状态（例如完全闭合的状态）并返回。如果数字阀是完全打开的，则该数字阀允许通过的流体流的全部体积通过量流过该数字阀。相反，在完全闭合的状态下没有流体流流过阀门。因此，这种数字阀也被称为关断阀或关断数字阀。由于这种数字阀仅具有两个状态（开或者关），因此与公知的伺服或比例阀相比，这种数字阀可以非常快速地工作。已知的还有一种数字阀，其具有两个以上的状态，例如一种具有三种状态的数字阀，其中，该阀门在第一状态下允许沿一个方向流动，在第二种状态下允许沿另一个方向流动，而在第三种状态下不允许流动或阻止流动（关状态）。
此外，关断阀公知的通常由两种不同的类型，即：常闭数字阀，通常以NC表示（来自英语“normally closed”），和常开数字阀，通常以NO表示（来自英语“normally open”）。常闭数字阀在非操作状态下，例如在没有电流输送到开关电磁铁的状态下，被弹簧或其他类似的部件挤压到闭合位置（关位置）。相反，常开数字阀是指这样的阀门：其在非操作状态下，例如在没有电流输送到开关电磁铁的状态下，通过弹簧或其他类似的部件被挤压到打开位置（开位置）。
与传统的伺服或比例阀相比，数字阀的主要优势在于响应迅速、结构简单、能源消耗低，因为不需要始终有流体流过阀门。
进一步优选根据本发明设备的流体高压供应装置可以具有泵和压力存储器，用以产生可加载于压力室的流体高压，优选根据本发明的流体低压供应装置可以具有流体箱，用于在从任意压力室中排放高压时作为流体收集容器。
通过根据本发明的设备控制其位置的装置可以是施加压力的装置，特别是用于与另一个辊构成辊间隙的辊，或者是作为卷绕机的加载辊的辊，也就是作为相对于变得越来越厚的纤维幅材层起作用的压力辊，纤维幅材层被卷绕在位于纤维幅材生产过程尾部的卷辊上。
除了上述根据本发明的用于控制装置的位置的设备以外，根据本发明还提出了一种用于控制具有多个压力室的活塞缸装置的方法，其中，压力室具有不同的作用面，这些作用面彼此间成固定的整数比，并在其中可以设置彼此不同的压力，在此，每个压力室都通过至少一个开关阀与流体压力供应装置可选地连接。该根据本发明的方法包括以下步骤：确定由活塞缸装置所施加的力，该力被传递到所述装置上；以及确定将要由流体压力供应装置所提供的压力加载的活塞缸装置的压力室，以获得待施加的力；以及打开所确定的压力室的开关阀，以向所确定的压力室加载由流体压力供应装置提供的压力。
此外，该方法还包括下述步骤：在达到由活塞缸装置所施加的力的时刻关闭打开的开关阀。由此可以在所选择的压力室中保持压力，从而使待施加的力连续作用在所述装置上。
在根据本发明的方法中，每个压力室都通过至少一个开关阀可选地与流体高压供应装置连接，该流体高压供应装置可以通过共有的高压管道实现，该高压管道由所有的压力室共有。此外，每个压力室还可以通过另一个开关阀可选地与流体低压供应装置连接，该流体低压供应装置通过共有的低压管道实现，该低压管道由所有的压力室共有。
在根据本发明的方法中，优选活塞缸装置包括四个分别具有不同作用面的压力室，通过这些作用面可以成对地产生彼此相对作用的压力，正如在根据本发明的设备中已描述的那样。这意味着，通过对这四个压力室中的每一个加载两个彼此不同的压力中的一个，可以有利地产生16种不同的活塞缸装置的力设置。在根据本发明的方法中，正如在上面所详细描述的那样，优选各开关阀是数字阀。优选根据本发明方法的流体高压供应装置还包括泵和压力存储器，优选流体低压供应装置包括流体箱或替代地为此同样包括泵和压力存储器。在根据本发明的方法中，优选所述待控制的装置是用于施加压力的装置，例如，与其他的辊构成辊间隙的辊，或者作为卷绕机的加载辊的辊，也就是作为相对于变得越来越厚的纤维幅材层起作用的压力辊，纤维幅材层被卷绕在位于纤维幅材生产过程尾部的卷辊上。
本发明的其他的目的、优点和观点由从属权利要求以及对以下优选的实施例的描述给出。
本发明的其他的目的、优点和观点由从属权利要求、对优选的实施例的描述和附图给出。
附图说明
下面根据优选的实施例并参照附图对本发明进行详细的说明。
图1示出了根据本发明的设备的示意图，其利用具有多个压力室的流体压力驱动的活塞缸装置来控制装置的位置。
具体实施方式
图1示出了在造纸机中所使用的按照本发明的优选实施例的设备，该设备具有如上所述的通过流体驱动的数字缸1以及包括数字阀调节器2的管道和阀门装置。用于驱动数字缸1的流体可以是液压油、水、水乳剂、气体、气体乳液等。数字阀压力调节器2由四对数字阀233-234、243-244、253-254和263-264组成，其中，各个数字阀对233-234、243-244、253-254、263-264中的数字阀233、243、253和263分别是常闭数字阀并连接在流体高压管道3上，该流体高压管道3与泵压力存储单元5相连接。数字阀对233-234、243-244、253-254、263-264的另一个数字阀234、244、254和264同样分别是常闭数字阀，但是连接到流体低压管道4上，该流体低压管道4与流体箱6连接。每个数字阀对233-234、243-244、253-254、263-264都连接在与相应的压力室13、14、15、16相连接的管道上。
因此，也就是说，通过打开数字阀233，使用于驱动活塞12上升的压力室13与流体高压管道3相连接，以利用源于泵压力存储单元5且保持在高压下的流体对压力室13加载，或者可以通过打开数字阀234使压力室13与流体低压管道4相连接，以利用源于流体箱6且保持在低压下的流体对压力室13加载。与此相应地可以将用于使活塞12下降的压力室14或者通过打开数字阀243与流体高压管道3相连接，或者通过打开数字阀244与流体低压管道4相连接，可以将用于使活塞12下降的压力室15或者通过打开数字阀253与流体高压管道3相连接，或者通过打开数字阀254与流体低压管道4相连接，以及将用于使活塞12上升的压力室16或者通过打开数字阀263与流体高压管道3相连接，或者通过打开数字阀264与流体低压管道4相连接。
在该实施例中，如果利用来自高压管道3的高压流体对两个用于使活塞12上升的压力室13和16加载，其中，数字阀233和263打开，而数字阀234和264则无电流地闭合；以及对两个用于使活塞12下降的压力室14和15由源于低压管道4的低压流体进行加载，其中，数字阀243和253打开，而数字阀244和254无电流地闭合，则由于压力比而产生力F，该力F使活塞12上升，并由此在与活塞12相连接的装置（未示出）上施加压力。
在该实施例中，装置可以是纤维幅材机中的装置，例如在造纸机中构成压光机辊间隙的辊对的辊。在此利用数字缸改变辊的位置，也就是说，可以通过数字缸移动的辊相对于辊对的另一个辊的相对位置可以通过数字缸来改变。此外，通过这种方式还可以控制压光机的辊间隙中的间隙压力。除了压光辊之外，待定位的装置还可以是位于纤维幅材机、特别是造纸机尾部的卷绕机的加载辊，在此利用卷绕机将机器生产的纤维幅材卷绕成纤维幅材卷。为了能够可控地卷绕在卷绕过程中变得越来越厚的纤维幅材卷，加载辊在纤维幅材卷的表面上连续地产生适宜的压力，在此，加载辊的位置会随着卷的逐渐变厚而运动离开卷，而在此期间应保持施加在表面上的压力。对加载辊的定位可以通过根据本发明的设备实现，在此由数字缸实现对加载辊的定位。
工业可应用性
本发明并不只限于使用在造纸机中，而是还可以用在任何纤维幅材机中或任何要节省能源地并因此而低成本地控制装置的位置的机器当中。

Claims (23)

1.一种利用流体压力驱动的活塞缸装置（1）控制装置的位置的设备，该活塞缸装置具有多个压力室（13，14，15，16），其中，所述压力室（13，14，15，16）具有不同的作用面，这些作用面相互成固定的整数比，并且在这些压力室中可以设置彼此不同的压力，每个压力室（13，14，15，16）都通过至少一个开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264）与流体压力供应装置（3，4）可选地连接。
2.如权利要求1所述的设备，其中，每个压力室（13，14，15，16）通过所述至少一个开关阀（233，243，253，263）与流体高压供应装置（3）相连接。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所有的压力室（13，14，15，16）具有一个共有的作为流体高压供应装置（3）的高压管道（3）。
4.如权利要求2或3所述的设备，其中，每个压力室（13，14，15，16）通过另一个开关阀（234，244，254，264）与流体低压供应装置（4）相连接。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所有的压力室（13，14，15，16）具有一个共有的作为流体低压供应装置（4）的低压管道（4）。
6.如前面任一项权利要求所述的设备，其中，所述活塞缸装置（1）具有四个具有不同作用面的压力室（13，14，15，16），通过这些作用面可以产生成对的彼此相反作用的压力。
7.如权利要求6所述的设备，其中，通过利用两个彼此不同的压力中的一个对所述四个压力室（13，14，15，16）中的每一个进行加载，可以产生所述活塞缸装置（1）的16个不同的力设置。
8.如前面任一项权利要求所述的设备，其中，每个开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264）都是数字阀（233，234，243，244，253，254，263，264）。
9.如权利要求2到8中任一项所述的设备，其中，所述流体高压供应装置（3）具有泵（5）和压力存储器（5）。
10.如权利要求4到8中任一项所述的设备，其中，所述流体低压供应装置（4）具有流体箱（6）。
11.如前面任一项权利要求所述的设备，其中，所述装置是施加压力的装置，特别是构成辊间隙的辊对的辊，或者是在造纸机中卷绕机的加载辊。
12.一种用于控制流体压力驱动的活塞缸装置（1）的方法，该活塞缸装置（1）具有多个压力室（13，14，15，16），其中，
所述压力室（13，14，15，16）具有不同的作用面，这些作用面彼此成固定的整数比，并且在所述压力室（13，14，15，16）中可以设置彼此不同的压力；
每个压力室（13，14，15，16）都通过至少一个开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264）可选地与流体压力供应装置（3，4）连接；并且
该方法包括以下步骤：
确定要由所述活塞缸装置（1）施加的力（F），
确定要由所述流体压力供应装置（3，4）提供的压力加载的所述活塞缸装置（1）的压力室（13，14，15，16），以实现该要施加的力（F），以及
打开所确定的压力室（13，14，15，16）的开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264），以向所确定的压力室（13，14，15，16）加载压力。
13.如权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括下述步骤：当达到要由所述活塞缸装置（1）施加的力（F）时，关闭打开的开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264）。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中，每个压力室（13，14，15，16）可以通过所述至少一个开关阀（233，243，253，263）与流体高压供应装置（3）相连接。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所有压力室（13，14，15，16）具有一个共有的作为流体高压供应装置（3）的高压管道（3）。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中，每个压力室可以通过另一个开关阀（234，244，254，264）与流体低压供应装置（4）相连接。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所有压力室（13，14，15，16）具有一个共有的作为流体低压供应装置（4）的低压管道（4）。
18.如权利要求12到17中任一项所述的方法，其中，所述活塞缸装置（1）具有四个具有不同作用面的压力室（13，14，15，16），通过这些作用面可以产生成对的彼此相反作用的压力。
19.如权利要求18所述的方法，其中，通过利用两个彼此不同的压力中的一个对所述四个压力室（13，14，15，16）中的每一个进行加载，可以产生所述活塞缸装置（1）的16个不同的力设置。
20.如权利要求12到19中任一项所述的方法，其中，每个开关阀（233，234，243，244，253，254，263，264）都是数字阀（233，234，243，244，253，254，263，264）。
21.如权利要求14到20中任一项所述的方法，其中，所述流体高压供应装置（3）具有泵（5）和压力存储器（5）。
22.如权利要求16到21中任一项所述的方法，其中，所述流体低压供应装置（4）具有流体箱（6）。
23.如权利要求12到22中任一项所述的方法，其中，所述装置是施加压力的装置，特别是构成辊间隙的辊对的辊，或者是造纸机中卷绕机的加载辊。
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