CN105697430A - 液压超载保护装置及具备该装置的机械压力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有油泵功能的气弹簧蓄能器的液压超载保护装置，它与滑块液压垫构成一个闭式回路。通过增压活塞带动柱塞对系统内的油液进行一次挤压，就使系统压力由初始压力达到所需的预压力。在此压力作用下，平衡活塞确保高压腔与卸压腔隔断。压力机发生超载时，压力发讯器发出讯号使电磁阀动作切换气路，增压活塞带动柱塞迅速移动复位，背压腔的油压下降，平衡活塞被推开，高压腔与卸压腔连通，滑块液压垫内的油液快速向气弹簧蓄能器内释放，完成超载卸压保护动作。压力发讯器采用压力传感器时，滑块液压垫的压力数字信号可送往压力机控制箱内的PLC，经计算变换后可以实时显示压力机的工作吨位，超载时显示超载吨位。

Description

液压超载保护装置及具备该装置的机械压力机

技术领域

本发明涉及压力机的超载保护，尤其涉及机械压力机的液压超载保护装置。本发明还涉及具备该装置的机械压力机。

背景技术

机械压力机是一种金属成型机械，在实际使用中，由于各种原因会造成滑块的超载现象。其主要原因有：压力机型号吨位选用不当，模具调整或安装不准确，胚料厚度增大或材料强度提高；润滑油质量改变、润滑不良，冲模刃口变钝及异物落入模腔中等。这常常会导致设备的损坏或引起人身伤残事故。

为解决这一问题，机械压力机普遍采用各种形式的超载保护装置来限制滑块作用力。以我国压力机行业常见的气动液压超载保护装置为例，它主要由气动油压增压泵、超载压力卸荷阀和微动开关等部分所构成。压力机工作时，滑块接触下模具时所受到的力经液压垫内的油压传递给连杆。当滑块超载时，液压垫油压升高，导致卸荷阀打开，油液经卸荷阀流入油箱。同时，微动开关发出信号使压力机停止工作，起到了过载保护作用。当过载现象消除后，卸荷阀复位，气动油压增压泵动作向液压垫供油，当液压垫内油液压力达到压力调定值时，压力机可以恢复工作。

这种装置虽能有效地解决压力机的超载问题，但存在以下几个技术问题：

(1)气动油压增压泵动作频繁容易损坏；

(2)超载发生时无法知晓实际工作吨位；

(3)工作稳定性较差，压力机时常在不到公称力时提前卸载；

(4)发生超载后压力机恢复正常工作所需时间较长。

本人于2014年9月提出了申请号为201410493363.3的发明专利申请，公开了一种通过气动增压活塞带动一个柱塞对系统内的油液进行一次挤压，使滑块液压垫油液的压力由初始压力达到所需的预压力。压力机超载时，压力发讯器发出讯号使电磁阀动作切换气路，增压活塞带动柱塞迅速移动复位，增压腔与卸压腔相通，滑块液压垫内的油液快速向气弹簧蓄能器内释放。

这种装置虽然省略了气动油泵，部分解决了上述技术问题，但研制过程中却发现一个技术问题：为使滑块液压垫油液的压力由初始压力达到所需的预压力，需要增压活塞带动柱塞对系统内的油液进行尽可能多的挤压，这意味着柱塞会过多进入增压腔；压力机超载时，需要增压活塞带动柱塞迅速移动复位，使增压腔与卸压腔相通。柱塞进入增压腔越多，柱塞移动复位所需时间越长。这一矛盾会造成压力机超载时卸载动作反应迟缓。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种具有油泵功能的气弹簧蓄能器的液压超载保护装置，它与滑块液压垫构成一个闭式回路。通过增压活塞带动柱塞对系统内的油液进行一次挤压，就使系统压力由初始压力达到所需的预压力。在此压力作用下，平衡活塞确保高压腔与卸压腔隔断。压力机发生超载时，压力发讯器发出讯号使电磁阀动作切换气路，增压活塞带动柱塞迅速移动复位，背压腔的油压下降，平衡活塞被推开，高压腔与卸压腔连通，滑块液压垫内的油液快速向气弹簧蓄能器内释放，完成超载卸压保护动作。当压力机滑块超载越过下死点后，气弹簧蓄能器的油液能自动向滑块液压垫内回补，迅速恢复到起始工作状态。一旦超载故障被排除，压力机可立即按序重新正常工作。压力发讯器采用压力传感器时，滑块液压垫的压力数字信号可送往压力机控制箱内的PLC，经计算变换后可以实时显示压力机的工作吨位，超载时显示超载吨位。

本发明提供一种压力机液压超载保护装置，包括气动增压器、超载卸压阀、气弹簧蓄能器、压力发讯器、排气阀、单向阀、电磁阀、油箱、高压油管、过滤调压组件及气源，与滑块液压垫构成一个闭式回路，以所述的超载卸压阀为中心：

①平衡活塞在背压弹簧作用下紧贴高压腔；平衡活塞内部有两个单向阀：一个连通高压腔与背压腔，另一个连通背压腔与卸压腔；高压腔通过高压油管与滑块液压垫相连，并设有一个压力发讯器。

②卸压腔一路经吸油单向阀与油箱相连，另一路与气弹簧蓄能器的油口相连，该气弹簧蓄能器的气口通过一个二位三通电磁阀与气源相连，活塞与油口间有一个定位弹簧。

③背压腔后设有气动增压器，增压活塞带动柱塞可滑动进出超载卸压阀的背压腔。

④气动增压器通过一个电磁阀与气源相连。

平衡活塞内部的两个单向阀及吸油单向阀可以采用插装式单向阀或旋入式单向阀。

气动增压器、气弹簧蓄能器，可以部分采用市贩的气缸缸套、气缸活塞。

压力发讯器，可以是压力传感器，也可以是压力开关或数字压力控制表。

气动增压器的增压活塞与柱塞可用联轴器偶合。

超载卸压阀上高压腔处设有与油箱连通的排气阀。

平衡活塞及增压活塞带动的柱塞可以设有密封圈或组合密封圈。

气动增压器所使用的电磁阀可以是二位五通阀；也可以是二位三通阀并设置一复位弹簧。

一种压力机，包括具有上述技术特征的液压超载保护装置，当压力发讯器采用压力传感器时，滑块液压垫的压力数字信号可送往压力机控制箱内的PLC，经计算变换后可以实时显示压力机的工作吨位，超载时显示超载吨位。

压力机滑块液压垫的液压垫活塞密封圈上设有挡圈。

本发明具有如下实质性的进步和显著的效果：

(1)可靠：卸载压力实现数字调节控制，提高了装置的精准度和可靠性。

(2)高效：装置是闭环系统，故障排除后，即可迅速复位恢复工作。

(3)便利：可实时显示工作吨位，为制造厂商调试及用户使用带来很多方便。

附图说明

图1是本发明第一实施例的起始状态示意图；

图2至图4是本发明第一实施例的建压状态示意图；

图5是本发明第一实施例的工作状态示意图；

图6是本发明第一实施例的超载状态示意图；

图7是本发明第二实施例的起始状态示意图。

具体实施方式

为了更好地理解与实施本发明，下面结合第一实施例的附图对本发明作详细说明。

参见图1，本发明的第一个实施例，包括气动增压器1、超载卸压阀2、气弹簧蓄能器3、压力发讯器4、排气阀5、吸油单向阀6、电磁阀(104，305)、油箱8、高压油管9、过滤调压组件14及气源13，与滑块15液压垫16构成一个闭式回路，以所述的超载卸压阀2为中心：

①平衡活塞201在背压弹簧202作用下紧贴高压腔10，其密封面使卸压腔12与高压腔10隔绝；平衡活塞201内部有两个单向阀：一个单向阀203连通高压腔与背压腔，另一个单向阀204连通背压腔11与卸压腔12；高压腔10通过高压油管9与液压垫16相连，并设有一个压力发讯器4。

②卸压腔12一路经吸油单向阀6与油箱8相连，另一路与气弹簧蓄能器3的油口301相连，该气弹簧蓄能器3的气口302通过一个二位三通阀电磁阀305与气源13相连，活塞303与油口301间有一个定位弹簧304。

③背压腔11后设有气动增压器1，增压活塞101带动柱塞102可滑动进出超载卸压阀2的背压腔11。

④气动增压器1通过气口105经电磁阀104与气源13相连。

初始建压状态：参见图2、图3及图4，本发明装置与液压垫16构成一个闭式回路，其初始压力由气弹簧蓄能器3建立与维持。气弹簧蓄能器3的活塞303在定位弹簧304的作用下处于一个平衡位置。电磁阀305通电后，压缩空气经气口302进入气弹簧蓄能器3，空气压力推动活塞303克服定位弹簧304阻力朝右移动，系统内空气受压缩。打开排气阀5，系统内受压空气流经卸压腔12并通过单向阀204进入背压腔11，再通过单向阀203进入高压腔10，最后通过排气阀5排入油箱8上部开放空间。电磁阀305断电，活塞303在定位弹簧304作用下回到原来位置，系统内产生一定真空度，油箱8的液压油经吸油单向阀6被吸入。重复上述动作多次，系统内空气逐渐被排出而油箱8内的油液被吸入，直至最终系统内空气被排尽，建立起初始压力(接近调压设定后的气源压力，一般在0.2～0.5MPa)。此时排气阀5关闭，电磁阀305保持通电。

正常工作状态：参见图5，电磁阀104通电，压缩空气经气口105进入气动增压器1，空气压力使增压活塞101带动柱塞102滑动进入超载卸压阀2的背压腔11，对其油液进行挤压，油压上升并通过单向阀203、高压油管9传递到液压垫16。该压力可升高至所需的预压力，一般在5～15MPa(液压油近似不可压缩，油液在密闭空间内受挤压后压力迅速上升)。该预压力≈(增压活塞101端面积与柱塞102截面积之比)×(调压设定后的气源压力)，而(平衡活塞201面积×预压力)＞(高压腔10通道面积×压力发讯器4设定的超载压力)。在此压力设定工况下，压力机正常工作。

超载动作状态：参见图6，由于前述各种原因导致压力机出现超载，此时滑块液压垫16内的压力＞压力发讯器4的设定值(超载压力)，压力发讯器4发出控制信号，使压力机紧急停止，同时电磁阀104断电。此时电磁阀104动作切换气路，增压活塞10在复位弹簧103作用下带动柱塞102迅速移动复位，背压腔11内油压迅速下降，平衡活塞201被推开使高压腔10与卸压腔12相通，液压垫16内的油液快速向气弹簧蓄能器3内释放而卸载。万一压力发讯器4动作失效或迟滞，此时(高压腔10通道面积×液压垫16内的超载压力)＞(平衡活塞201面积×预压力)，平衡活塞201被推开，而且一经打开迅速打开，滑块液压垫16内的油液也能经卸压腔12向气弹簧蓄能器3内释放卸载。

本发明装置在压力机出现超载，压力机滑块15越过下死点后，气弹簧蓄能器3的油液能自动向滑块液压垫16内回补，迅速恢复到起始建压状态，一旦超载故障被排除，压力机可立即按序重新正常工作。

本实施例中，平衡活塞内部的两个单向阀203，204及吸油单向阀6可以采用插装式单向阀，也可采用旋入式单向阀。

本实施例中，气动增压器1、气弹簧蓄能器3，可以部分采用市贩的气缸缸套、气缸活塞。

本实施例中，压力发讯器4，可以是压力传感器，也可以是压力开关或数字压力控制表。除了超载报警紧急停机，还可具有低压报警功能。当系统内工作压力过低(一般＜5MPa)时，压力发讯器4发出低压报警，使压力机停止工作。

本实施例中，气动增压器1的增压活塞101与柱塞102可用联轴器偶合，确保增压活塞101带动柱塞102更通畅地滑动进出超载卸压阀2的背压腔11。

本实施例中，超载卸压阀2上高压腔10处设有与油箱8连通的排气阀5，必要时打开此阀用作手动系统卸载。

本实施例中，平衡活塞201及增压活塞101带动的柱塞102可设有密封圈或组合密封圈(107、205)。

参见图7，本发明的第二个实施例是在第一个实施例的基础上，将气动增压器1的二位三通电磁阀104改为二位五通电磁阀107，二位五通电磁阀107的一个压力气口与气孔106相连，另一个压力气口与气孔105相连，取消复位弹簧103。

初始建压状态时，电磁阀107断电，压缩空气通过气口106进入气动增压器1，增压活塞101带动柱塞102处于最左侧。

正常工作状态时，电磁阀107通电，压缩空气通过气口105进入气动增压器1，增压活塞101带动柱塞102滑动进入超载卸压阀2的背压腔11。

超载动作状态时，电磁阀107断电。此时电磁阀107动作切换气路，压缩空气通过气口106进入气动增压器1，增压活塞101在压缩空气作用下带动柱塞102迅速移动至最左侧，背压腔11内油压迅速下降，平衡活塞201被推开使高压腔10与卸压腔12相通，，滑块液压垫16内的油液快速向气弹簧蓄能器3内释放而卸载。

其它工作原理与第一个实施例相似，不再赘述。

参见图1至图7，一种压力机，使用了具有上述技术特征的液压超载保护装置，当压力发讯器4采用压力传感器时，其滑块液压垫16的压力数字信号送往压力机控制箱内的PLC，经计算变换后可以实时显示压力机的工作吨位，超载时显示超载吨位。

为了确保液压垫16的密封性能，压力机滑块15液压垫16的活塞密封圈17上可设有挡圈18。

以上所述，仅是本发明较佳的几个实施例，并非是对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术方案对以上实施例所作的任何简单的修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种压力机液压超载保护装置，包括气动增压器、超载卸压阀、气弹簧蓄能器、压力发讯器、排气阀、单向阀、电磁阀、油箱、高压油管、过滤调压组件及气源，与滑块液压垫构成一个闭式回路，其特征在于以所述的超载卸压阀为中心：

①平衡活塞在背压弹簧作用下紧贴高压腔；平衡活塞内部有两个单向阀：一个连通高压腔与背压腔，另一个连通背压腔与卸压腔；高压腔与滑块液压垫相连，并设有一个压力发讯器。

②卸压腔一路经单向阀与油箱相连，另一路与气弹簧蓄能器的油口相连，该气弹簧蓄能器的气口通过一个二位二通阀电磁阀或二位三通电磁阀与气源相连，活塞与油口间有一个定位弹簧。

③背压腔后设有气动增压器，增压活塞带动柱塞可滑动进出超载卸压阀的背压腔。

④气动增压器通过一个电磁阀与气源相连。

2.根据权利要求1所述的压力机液压超载保护装置，其特征在于所述的单向阀，可以采用插装式单向阀或旋入式单向阀。

3.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述的气动增压器、气弹簧蓄能器，可以部分采用市贩的气缸缸套、气缸活塞。

4.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述的压力发讯器，可以是压力传感器，也可以是压力开关或数字压力控制表。

5.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述气动增压器的增压活塞与柱塞可用联轴器偶合。

6.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述超载卸压阀上高压腔处设有与油箱连通的排气阀。

7.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述超载卸压阀上的平衡活塞及增压活塞带动的柱塞可以设有密封圈或组合密封圈。

8.根据权利要求1所述的液压超载保护装置，其特征在于所述气动增压器所使用的电磁阀可以是二位五通阀；也可以是二位三通阀并设置一复位弹簧。

9.一种压力机，包括权利要求1至8任何一项的液压超载保护装置，其特征在于所述的压力发讯器在采用压力传感器时，其滑块液压垫的压力数字信号送往压力机控制箱内的PLC，经计算变换后可以实时显示压力机工作吨位。

10.根据权利要求9所述的压力机，其特征在于所述滑块液压垫的液压垫活塞密封圈上设有挡圈。