CN1080842C - 电磁换向阀 - Google Patents

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Abstract

一种电磁控制的换向阀(10)，其控制滑阀(18)可通过一个双向行程电磁铁(12)克服复位弹簧系统(45)在3个换向位置(39，41，42)上被控制，该弹簧系统(45)具有一个强弹簧(31)以及一个相反作用的弱弹簧(37)，它们被安置在控制滑阀(18)的两侧。在电磁铁(12)推压时，该控制滑阀(18)仅克服弱弹簧(37)而偏移，弱弹簧在其整个行程范围内被支承在滑阀上。在电磁铁(12)吸拉时，对中在中间位置(39)的弹簧座(32)克服强弹簧(31)的力被拉离控制滑阀(18)，该控制滑阀比时被弱弹簧(37)移动。与衔铁相连的推杆(29)与控制滑阀(18)是相互独立的结构元件，它们仅构成力封闭的作用连接。

Description

电磁换向阀
技术领域
本发明涉及一种电磁换向阀。
背景技术
由DE-OS 2109770已知一种这样的电磁控制的液压换向阀，它以紧致结构构造成3位4通阀，其中，它的阀元件被集成于电磁铁壳体中，这样3位4通换向阀带有一个双向行程电磁铁，其衔铁通过一个横向销子与一个推杆固定，推杆与一个中空的，纵向运动的控制滑阀连成一体。通过带有两个相反作用的弹簧的复位装置将控制滑阀在中间位置对中，弹簧在衔铁的两侧被系缚于推杆上，并各通过一个弹簧座支承于壳体上。虽然这种双向行程电磁铁具有一些优点，但是由于这种换向阀通过相反作用的同等强度的弹簧作用具有控制滑阀的纯粹力逻辑上的对中，这样，由于缺挡块，中间位置不能足够地固定。在许多情况下，靠这种力封闭的对中是不够的并且导致不合理的结构，尤其是控制棱边的位置调节产生电磁铁控制上的困难。另外，已有的换向阀要求控制滑阀与推杆的特殊构造，这样不能应用标准件，在更换内部的弹簧时必须将阀拆开。
由DE 2943714 A1进一步了解一种电磁控制的，3位4通液压换向阀，其控制滑阀通过两个端侧安置的，构造成回位弹簧系统的弹簧作用对中在中间位置上。在壳体的两个相对的端侧面上安置的两个单向作用的换向电磁铁构成电磁控制装置，借助于它可使控制滑阀由其中间位置向两个工作位置的两侧偏移。这种为到达三个位置而需要两个换向电磁铁的换向阀按比例而言制造得偏长。除此之外，需要两个连接电缆以及两个电插头，由此造成制造费用相对而言大，并且与双向行程电磁铁相比成本高。对于某些应用场合，没有足够大的空间用于带两个换向电磁铁的换向阀，这样限制了其应用的可能性。
发明内容
发明的目的在于，提供一种电磁换向阀，其中间位置定位可靠，并且其结构尺寸小，制造成本合理。
根据本发明，提出了一种电磁控制换向阀带有一个在一壳体中安置的控制滑阀，该控制滑阀由一个复位弹簧系统作用对中于中间位置，并且受一个两方向作用的双向行程电磁铁的作用可编移到位于中间位置两侧的工作位置，对比，将一衔铁配置于双向行程电磁铁的两个线圈，该衔铁经一推杆与控制滑阀作用连接并且其中，该弹簧系统具有两个由弹簧座支承的、相互反作用的弹簧，其中，两个弹簧被构造得具有不同强度并且被这样支承，即控制滑阀由其中间位置向其一个工作位置偏移时，双向行程电磁铁仅仅克服弱弹簧的力工作，而在由中间位置向另一个工作位置偏移时，双向行程电磁铁克服两相反作用弹簧的力差工作。
本发明电磁控制换向阀相比而言具有优点，即利用双向行程电磁铁的特性使构造方式简单，其中实现了所定义的中间位置的可靠准确的形成。应用双向行程电磁铁与应用两个单向电磁铁相比换向阀的长度尺寸大大缩小，其中省去了第二个连接电缆以及第二个电插头，从而使换向阀的整体制造成本合理，该换向阀的突出特点在于其活动部件的简单内部结构，它便简单及成本合理的装配成为可能。双向行程电磁铁与液压换向阀相互间容易调整，其中单个的结构元件可容易地调节。通过应用标准化的结构元件进一步实现了换向阀的成本降低。
借助于进一步的措施可以进一步有利地构造及改进本发明换向阀，特别有利的是，推杆和控制滑阀构造成分离的结构元件，在这种结构形式中不需要推杆与控制滑阀之间的结构封闭的连接，而可应用一个简单结构的推杆及一个标准化的滑阀，由此获得压力管与控制滑阀的特别简单合理的装配。因此，过去的3位4通换向阀的标准结构可被应用于该换向阀，除此之外，在现有的换向阀中通过适当地构造弹簧特性曲线以及与电磁铁特性曲线的匹配优化换向能力，另外，该换向阀特别适合于加装手动故障操纵件。由说明书以及附图可获得进一步的有利结构。
附图说明
附图示出了本发明的一个实施例并在以下的说明书中对其进一步描述，
图1是电磁控制换向阀的纵向剖面示意图，
图2是图1换向阀的图形符号图，
图3是图1中双向行程电磁铁的特性曲线图及换向阀的复位弹簧系统的特性曲线图。
实施例的说明
图1示出了电磁控制换向阀10的纵向剖面，它基本上由一个普通的3位4通阀11与一个附加的双向行程电磁铁12组成。
换向阀10具有一个壳体13，在它的一个侧面14上加装双向行程电磁铁12，而在相对的第二个端侧面15上通过一个封闭盖17将贯穿壳体13的滑阀孔16封闭。在滑阀孔16中密封滑动着一个控制滑阀18，它控制压力介质在输入通道19，返回通道21以及两个用户通道22，20之间的连通。
滑阀孔16在左边的回油腔23部位经过一个壳体紧固的凸缘24向端侧面14放大进入一个螺纹孔25，双向行程电磁铁以其压力管27上的一个套管状螺纹凸肩26拧入螺纹孔25中。在压力管27内部装有一个衔铁28，其纵向运动被通过一个推杆29传递到控制滑阀18上。在压力管27的外部上安装了双向行程电磁铁12的第一和第二线圈30，40。
压力管27在其敞开端部在套管状螺纹凸肩26的内部容纳着一个强的第一弹簧31，它一方面支撑在压力管27内，其另一端靠在一个弹簧座32上，弹簧座32被支承在壳体固定的凸缘24上。弹簧座32一方面在推杆29的轴颈段33上在直径变小的部位被滑动地引导，而推杆29的与轴颈段33相连的轴肩34与弹簧座32构成结构封闭的连接35。与壳体固定的凸缘24相连的弹簧座32同时构成控制滑阀18的一个挡块36，控制滑阀被安装在封闭盖17内的第二弹簧37朝这一挡块36推压。与第一弹簧31相比第二弹簧37被构造得大大弱于第一弹簧，第二弹簧37一方面支承在封闭盖17内并且另一方面经一个第二弹簧座38直接支承在控制滑阀18上，当弱的第二弹簧17将控制滑阀18向挡块36推压时，而更强的第一弹簧31使弹簧座32保持靠着壳体固定的凸缘24上，这样，推杆29通过其轴肩34在轴向准确定位，从而使衔铁28位于所示出的中间位置39上。当在壳体13上拧上压力管27时，第一弹簧座32用作挡块36起控制滑阀18位置时中的作用。弱弹簧37与其弹簧座38被这样安置和支承在封闭盖17中，即在控制滑阀18在其两个工作位置41和42之间的整个行程上，弱弹簧37及弹簧座38在中间位置39的两侧对控制滑阀18起作用。
在双向行程电磁铁12的外自由端装有一个手动故障操纵件43，在双向操纵电磁铁12发生故障时，通过它可操纵推杆29。同样在封闭盖17中装有一个手动故障操纵件44，通过它可在电磁铁出现故障时辅助操纵控制滑阀18。
图2示出了图1中换向阀10的图形符号图。控制滑阀通过包括弹簧31和37的复位弹簧系统45向所示出的中间位置39对中。由该中间位置39它可向两侧向工作位置41，42偏移，其中，双向行程电磁铁12交替地激励线圈30或40，并由此通过衔铁28使控制滑阀18克服弹簧系统45的复位力偏移。
电磁控制的换向阀10的作用方式在以下结合图3被描述，在图3中记录了电磁铁特性曲线及弹簧特性曲线，以便可以描述电磁驱动的力的平衡。
在双向行程电磁铁12未激励时，通过复位弹簧系统45不作用使控制滑阀18对中示出的中间位置39。其中，在电磁铁侧的强弹簧31向壳体固定的凸缘24推压弹簧座，而同时弱弹簧37向用作挡块36的弹簧座32推压控制滑阀18。因此，弹簧座32用于控制滑阀18的对中。这里，弱弹簧37直接作用于控制滑阀18，通过靠在弹簧座32上的控制滑阀18，将推杆29以其抽肩34轴向固定在弹簧座32上，这样衔铁28位于其中间位置39的起始位置上。
为了将控制滑阀18由中间位置39偏移到工作位置41，将双向行程电磁铁12中的线圈40激励，这样推压电磁铁经衔铁28及推杆29使控制滑阀18克服弱弹簧37的力向右运动到其工作位置，在控制滑阀18的这个转换过程中的力的平衡由图3引出，其中由第一个电磁铁特性曲线48描述出在行程上力的分布。弱弹簧37的弹簧特性曲线标示为49并且是这样设计的，即保持一个足够的剩余力用于打开控制滑阀18。在打开控制滑阀18的控制棱边时这个剩余力51可由电磁铁特性曲线48与弹簧特性曲线49之间取出。如图3中清楚地示出的，因为弹簧37在控制滑阀18的整个行程上起作用，所以弱弹簧37的弹簧特性曲线49经中间位置39延伸至另一工作位置42。在线圈40断电时，通过弱弹簧37的作用使控制滑阀18由其工作位置41返回到中间位置39。在这个转换过程中，第一弹簧座32保持与凸缘24的接触，不阴碍推杆29的运动。
若将控制滑阀18向相反的方向偏移，则将双向行程电磁铁12中的线圈30激励，这样电磁铁经衔铁28及推杆29克服强力弹簧31的力将第一弹簧座32由凸缘24上拉起，这种控制滑阀18的在图1中向左的换向运动受到弱弹簧37的力的辅助，该弹簧37经过中间位置39直接作用在控制滑阀18上，其中，该弹簧座32通过结构闭合的连接35与推杆29一起被拉动。在此换向运动中力的平衡根据图3描述如下。电磁力的分布由电磁铁特性曲线52示出，它与第一电磁铁特性曲线48对称分布，强弹簧31在行程上的力的分布由第二弹簧特性曲线53示出。该第二弹簧特性曲线53仅在中间位置39与第二工作位置42之间延伸，相互反作用的按照第二弹簧特性曲线53及第一弹簧特性曲线49的力在中间位置39与第二工作位置42之间形成一个力差，它的分布由图3中的力差特性曲线54表示。起拉动作用的电磁铁12必须克服这个力差54。由此，在控制棱边开口55处产生一个剩余力56，通过该力的作用使图1中的控制滑阀18向左运动，该剩余力比在此虽然稍大于控制滑阀18反方向偏移时的剩余力51，但与之外于可比较的数量级，剩余力的大小在控制滑阀18的行程上被设计得使换向阀10具有完好的换向特性，并且，尤其是可靠地克服各种流体力及摩擦力。
此外，由图3可知，通过选择合适的弹簧特性曲线以及/或者电磁铁特性曲线可在换向阀10中容易地进行换向功率优化(Schaltleistungsoptimierumg)，图3中对称示出的电磁铁特性曲线48，52不必保留。由弹簧预压产生的部分非对称的弹簧力一一特性曲线可通过相应修改的电磁铁特性曲线予以补偿。即：电磁铁特性曲线非对称地构造，它可以简单的方法实现，即在双向行程电磁铁12中通过各种极几何形状，或者通过电磁线圈30或40的各种安匝数改变电磁铁的特性。在此，弹簧和电磁铁可被单独地改变或整体地改变，这样可进行多种组分。
在滑阀到达第二工作位置42时若将激励的线圈30断电，控制滑阀18由强弹簧37之间的力差54作用推向图1所示的中间位置39并且在中间位置上对中。通过将压力管27中的衔铁28阻挡在双向行程电磁铁12的相应的轭铁上，从而以简单的方式达到工作位置41及42的限位。
当然在不偏离本发明的设想的情况下对所示出的实施形式的修改是可能的。这样，按照运动学转换的类型将强弹簧与弱弹簧互换地安置，然而其中，衔铁必须具有与控制滑阀结构闭合的连接，以便使拉的操作成为可能。在图1中所示的强弹簧安置在电磁铁与阀之间的结构，描述了一种特别有利的组合，它通过保持一种简单的力封闭的联系，使推杆与滑阀分离地构造成为可能。

Claims (11)

1.电磁控制换向阀带有一个在一壳体中安置的控制滑阀，该控制滑阀由一个复位弹簧系统作用对中于中间位置，并且受一个两方向作用的双向行程电磁铁的作用可编移到位于中间位置两侧的工作位置，对比，将一衔铁配置于双向行程电磁铁的两个线圈，该衔铁经一推杆与控制滑阀作用连接并且其中，该弹簧系统具有两个由弹簧座支承的、相互反作用的弹簧，其特征在于，两个弹簧(31，37)被构造得具有不同强度并且被这样支承，即控制滑阀(18)由其中间位置(39)向其一个工作位置(41)偏移时，双向行程电磁铁仅仅克服弱弹簧(37)的力工作，而在由中间位置(39)向另一个工作位置(42)偏移时，双向行程电磁铁克服两相反作用弹簧(31，37)的力差(54)工作。
2.按照权利要求1的换向阀，其特征在于，推杆(29)与控制滑阀(18)分离地构造并且与其具有封闭的力作用联系。
3.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，弱弹簧(37)被支承于壳体固定件(17)及控制滑阀(18)之间，控制滑阀(18)在两个工作位置(41，42)之间的整个行程上该弱弹簧都起作用。
4.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，强弹簧(31)一侧支承在壳体固定件(27)上，另一侧经弹簧座(32)支承在壳体(13)上，其中该弹簧座构成控制滑阀(18)在其中间位置(39)的一个挡块(36)，并且弹簧座(32)在其克服强弹簧(31)的运动中与推杆(38)结构封闭地连接在一起。
5.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，弹簧(31，37)被安置于纵向运动的控制滑阀(18)的相对的侧面。
6.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，强弹簧(31)被安置于双向行程电磁铁(12)与控制滑阀(18)之间。
7.按照权利要求6的换向阀，其特征在于，强弹簧(31)被安置于双向行程电磁铁(12)的一个压力管(27)内，并且弱弹簧(37)被安置于一个固定于壳体(13)上的封闭盖(17)内。
8.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，推杆(29)在控制滑阀(18)的中间位置(39)以其自由端(34)力封闭地靠置在控制滑阀(18)的端部，并且同时与弹簧座(32)结构封闭地相连接。
9.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，它作为3位4通阀被构造得在壳体(13)内具有5个工作腔，其中靠外的回油腔(23)具有一个与壳体固定的作为弹簧座(32)对中的挡块的凸缘(24)。
10.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，双向行程电磁铁(12)的力特性曲线(48，52)被构造得相互相对于中间位置(39)基本对称，并且剩余力(51，56)在控制滑阀(18)的控制棱边在两个方向上打开时具有基本上相同的数量级。
11.按照权利要求1或2的换向阀，其特征在于，在双向行程电磁铁(12)及特别是在封闭盖(17)上安装了一个手动故障操纵件(43，44)。
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