CN108290189A - 体积流量调节阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制两个排出通道中的流体介质的体积流量的体积流量调节阀。体积流量调节阀由具缸筒构成，缸筒具有在可轴向移动地安装在缸筒中的二重活塞，其中，在其哑铃形中间件的区域中形成有中间压力腔室(130)。除用于流体介质的馈送通道之外，中心压力腔室还设置有两个排出通道(170‑1、170‑2)。排出通道以轴向距离(2d)布置在缸筒上，使得在二重活塞(120)位于相对于两个排出通道的中心位置时，被第一活塞(120‑1)优选地部分覆盖的第一排出通道(170‑1)和被第二活塞(120‑2)优选地部分覆盖的第二排出通道(120‑2)分别保留相同的开口横截面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制两个排出通道中的流体介质的体积流量的体积流量调节阀(Volumenstrom-Regelventil)。另外，本发明还涉及这种体积流量调节阀在轴承座(Einbaustück)中的使用，该轴承座用于在优选地用于轧制金属轧材的轧机机架中可旋转地安装轧辊的辊颈(Walzenzapfens)。
背景技术
诸如EP1452381A1、EP1653132B1、GB815622A或DE2051949A1等现有技术已基本公开了体积流量调节阀。
特别地，刚刚提到的德国专利申请公开文本DE2051949A1公开了一种根据权利要求1的前序部分的体积流量调节阀。具体地，该申请公开了具有缸筒(Zylinder)的体积流量调节阀，在缸筒的空腔中，哑铃形二重活塞以能够轴向地移动的方式被引导。二重活塞由通过变细的中心件互相连接的第一活塞和第二活塞组成。在变细的中心件的区域中形成有体积流量调节阀的中心压力腔室。在缸筒的端面上布置有在缸筒的空腔内部延伸的弹簧，并且二重活塞保持在这些弹簧之间的中间位置处。在弹簧的区域中分别形成有体积流量调节阀的第一外围压力腔室和第二外围压力腔室。在缸筒中分别设置有用于将流体介质馈送缸筒的馈送通道和用于从缸筒中排出流体介质的排出通道。
除所述的体积流量调节阀之外，例如，德国专利申请公开文本DE10336894A1还公开了作为现有技术中的油膜轴承的轴承座，该轴承座用于在(用于轧制金属轧材的)轧机机架中安装轧辊的辊颈。此处公开的轴承座包括轴承衬套，轴承衬套产生用于辊颈的圆筒形容纳空间。例如，轴承衬套在其内侧具有大致布置在共同轴线上的两个流体静压凹槽(Hydrostatik-Taschen)，能够经由止回阀并经由在轴承衬套或轴承座中延伸的孔向流体静压凹槽供应冷却剂和/或润滑剂。孔中的节流器应当即使在轴承衬套中的辊颈处于倾斜位置时仍保证辊颈的最佳流体静压支承。
然而，事实上，也被称为限流器或空隙的节流器仅不充分地实现此功能。具体地，特别是在辊颈在容纳空间中倾斜设置的情况下，节流器或限流器不适于将流体介质或将冷却剂和/或润滑剂均匀地分配到两个流体静压凹槽上。此外，节流器或限流器表现出有时大于200bar的高压力损失。
发明内容
本发明的目的在于改进已知的尤其与用于安装辊颈的轴承座结合地使用的体积流量调节阀，以使体积流量调节阀的排出通道中的流体介质的体积流量即使在不同的压力状况下仍是均匀的。
关于调节阀，通过权利要求1中的主题来实现该目的。这种调节阀的特征在于，除第一排出通道之外，还设置有用于从中心压力腔室中排出流体介质的第二排出通道，并且第一排出通道和第二排出通道以轴向距离2d布置在缸筒中，使得在二重活塞相对于这两个排出通道位于中心位置时，被第一活塞优选地部分覆盖的第一排出通道和被第二活塞部分优选地部分覆盖的第二排出通道分别保留相同的开口横截面积。
术语“中心位置”也指对称位置。在所主张的二重活塞的中心位置或对称位置处，由两个排出通道保留的开口横截面积大于零；即在该中心位置或对称位置处，流体介质总能流出；排出通道始终不被阻塞。
体积流量调节阀的这种所主张的构造是实现上述目的结构性前提条件，所述目的即为确保质量流即使在排出通道中的不同压力状况的情况下也能够分别在第一排出通道和第二排出通道中保持等量。
根据第一实施例，二重活塞的中心件的长度L等于第一和第二排出通道的中心轴线的距离2d。假设二重活塞的第一和第二活塞均是具有以垂直于中心件的方式延伸的端面(也被称为排出通道的控制边缘)的缸筒，中心件的这种所主张的长度确保了：在二重活塞位于中心位置时，第一排出通道和第二排出通道分别被二重活塞的第一活塞和二重活塞的第二活塞半闭合。
为了即使在排出通道中的不同压力状况的情况下仍在两个排出通道中确保相同大小的体积流量，也被称为滑阀(Ventilschieber)的二重活塞必须进行适当定位，即根据排出通道中的压力状况而适当移动。为此，根据第二实施例，在本发明中，设置有用于将第一排出通道中的静压力馈送到第二外围压力腔室中的第一压力通道和用于将第二排出通道中的静压力馈送到第一外围压力腔室中的第二压力通道。
另外，根据另一实施例，第一柱塞可轴向移动地安装在第一外围压力腔室中，以作用于二重活塞的第一活塞的用于限定第一外围压力腔室的端面，其中，第一柱塞被施加第一排出通道中的总压力，并且第二柱塞可轴向移动地安装在第二外围压力腔室中，以作用于二重活塞的第二活塞的用于限定第二外围压力腔室的端面，其中，所述第二柱塞被施加第二排出通道中的总压力。
通过上述两种措施，即分别将静压力和总压力馈送至外围压力腔室，二重活塞根据由压力比率引起的力平衡以及优选两个外围压力腔室中的弹力自动地进行调整。
通过向外围压力腔室施加压力，实现了二重活塞自动地相对于排出通道进行定位，使得在排出通道中设定了等量的体积流量。
对于下文所述的质量流调节阀在轴承座中的期望使用来说，有利的是，体积流量调节阀被配置成用于高达2000bar的压力，其中，所述轴承座用于在轧机机架中安装支承辊(Stützwalz)。
通过根据权利要求7所述的轴承座进一步解决本发明的上述目的。据此，轴承座的特征在于，设置有根据本发明的用于调节轴承座的容纳空间中的作为流体介质的冷却剂和/或润滑剂的体积流量的体积流量调节阀。于是，体积流量调节阀的第一排出通道连接到第一供应通道，并且第二排出通道连接到第二供应通道，以向轴承座的容纳空间中供应冷却剂和/或润滑剂。
轴承座的这种所述的并且根据本发明的构造有利地保证了：即使在轴承座的容纳空间中的辊颈位于倾斜位置的情况下，两个供应通道中的冷却剂和/或润滑剂朝向容纳空间流动的体积流量始终大小相同。
在此，所主张的轴承座的优点对应于上述参照根据本发明的体积流量调节阀所述的优点。
体积流量调节阀和轴承座的其他的有利构造是从属权利要求的主题。
附图说明
说明书附有3幅附图，其中，
图1示出了根据本发明的体积流量调节阀；
图2示出了图1的详细视图；且
图3示出了根据本发明的与体积流量调节阀结合使用的可旋转地安装轧辊的辊颈的轴承座。
具体实施方式
下面，参照所述附图以实施例的形式来详细说明本发明。在所有附图中，相同的技术元件由相同的附图标记表示。
图1示出了根据本发明的体积流量调节阀100。体积流量调节阀100基本上由缸筒110构成，哑铃形二重活塞120以可轴向地移动的方式安装在缸筒110中。在本发明的上下文中，术语“轴向”用于表示二重活塞的运动方向。二重活塞120由通过变细的中心件126相互固定地连接的第一活塞120-1和第二活塞120-2构成。第一活塞和第二活塞尽可能紧密地抵靠于缸筒壁。在变细的中心件126的区域中形成有体积流量调节阀100的中心压力腔室130。在缸筒的端部区域中形成有第一外围压力腔室150-1和第二外围压力腔室150-2，外围压力腔室150-1和150-2分别由第一活塞和第二活塞的背向中心件126的端面限定。在缸筒110的空腔的中心位置，优选地在半程处形成有馈送通道160，以用于借助泵装置250向中心压力腔室130供应诸如冷却剂和/或润滑剂等流体介质。在缸筒壁中形成有第一排出通道170-1和第二排出通道170-2，以从中心压力腔室130排出流体介质。第一和第二排出通道170-1和170-2在馈送通道160的两侧具有相同的轴向距离d。同时，二重活塞120的中心件126的长度L优选地对应于第一和第二排出通道170-1、170-2的中心轴线的距离2d。以此方式，保证了：当二重活塞120位于中心位置时，第一排出通道170-1被第一活塞120-1闭合，并且第二排出通道170-2同时也被第二活塞120-2闭合，使得这两个活塞保留相同的开口横截面积。
优选地，在外围压力腔室150-1、150-2中分别布置有弹簧140，使得二重活塞特别地在体积流量调节阀不工作的情况下保持在中心位置上。然而，弹簧140并不妨碍二重活塞120在缸筒110内部轴向地移动的基本可能性。
即使在两个排放通道的不同压力状况的情况下，通过以合适的方式向体积流量调节阀的外围压力腔室150-1、150-2施加特定压力来实现本发明的上述目的，即确保了第一和第二排出通道170-1、170-2中的体积流量的量相等。为此目的，具体地，第一外周压力腔室150-1被施加第二排放通道170-2中的静压力。类似地，第二外围压力腔室150-2被施加第一排出通道170-1中的静压力。通过分别设置的第一和第二压力通道180-1、180-2进行施加。
另外，第一柱塞190-1可轴向移动地安装在第一外围压力腔室150-1中，以作用于二重活塞的第一活塞120-1的用于限定第一外围压力腔室的端面。在调节阀的操作期间，经由压力通道向第一柱塞190-1施加第一排出通道170-1中的总压力。类似地，第二柱塞190-2可轴向移动地安装在第二外围压力腔室150-2中，以作用于二重活塞的第二活塞120-2的用于限定第二外围压力腔室150-2的端面。进而，类似地，经由压力通道向第二柱塞190-2施加第二排出通道170-2中的总压力。在图1中，压力通道被示出为短划线。
图2示出了用于静压力和总压力的压力通道与第一和第二排出通道170-1、170-2的连接。具体地，可以看到的是，流体介质流入排出通道170-1、170-2中。流体介质可以是冷却剂和/或润滑剂，其从中心压力腔室130流动到诸如用于可旋转地支撑辊颈的轴承座等消耗部件。此处，如图2所示，排出通道内的流体介质呈现出由附图标记1表示的速度分布。为了检测排出通道中的总压力Ptotal而设置有皮托管探测器，皮托管探测器被定向成使得流体介质流动到皮托管探测器中。另外，在排出通道170的壁上设置有代表第一或者第二压力通道180-1、180-2的端部的开口，以用于检测排出通道中的静压力Pstat。
在体积流量调节阀100的操作期间，二重活塞120根据作用于其自身上的力平衡而自动地或自作用地进行调节。特别地，这种力平衡是由于作用在第一和第二活塞120-1、120-2的背向中心件126的端面上的力而产生的。一方面，力指的是由于静压力在第一和第二活塞的端面上的作用而产生的力以及通过柱塞在这些端面上施加的力。由弹簧140施加在这些端面上的力来影响力平衡。力平衡确定二重缸筒的轴向位置，并且也由此确定第一排出通道的开口度与第二排出通道的开口度的比率。根据开口度的比率，能够将第一和第二排出通道170-1、170-2中的体积流量调节成相等量。
图3示出了根据本发明的体积流量调节阀100的结合轴承座200的应用。轴承座200用于在用于轧制轧材的轧机机架中可旋转地安装轧辊的辊颈300。轴承座200具有圆筒形的容纳空间210，辊颈300可旋转地安装在容纳空间210中。常规地，圆筒形容纳空间由轴承衬套220产生，轴承衬套作为磨损件插入在轴承座200中。在轴承衬套220的内壁上布置有多个(常规地，两个)流体静压凹槽2、3，以用于在高压的作用下将冷却剂和/或润滑剂泵送到容纳空间210中，具体来说，泵送到轴承衬套220和辊颈300之间的环形间隙中。为此目的，体积流量调节阀的也被称为第一供应通道的第一排出通道170-1连接到第一流体静压凹槽2，并且体积流量调节阀的也被称为第二供应通道的第二排出通道170-2连接到第二流体静压凹槽3。
对于根据本发明的体积流量调节阀100的结合轴承座200的使用来说，有利地，体积流量调节阀被配置成用于高达2000bar的压力。
附图标记列表
1 速度分布
2 流体静压凹槽
3 流体静压凹槽
100 体积流量调节阀
110 缸筒
120 二重活塞
120-1 第一活塞
120-2 第二活塞
126 中心件
130 中心压力腔室
140 弹簧
150-1 第一外围压力腔室
150-2 第二外围压力腔室
160 中心压力腔室的馈送通道
170-1 用于从中心压力腔室排出流体介质的第一排出通道
170-2 用于从中心压力腔室排出流体介质的第二排出通道
180-1 第一压力通道
180-2 第二压力通道
190-1 第一柱塞
190-2 第二柱塞
200 轴承座
210 圆筒形容纳空间
220 轴承衬套
250 泵装置
300 辊颈
d 轴向距离
L 中心件长度
Ptotal 总压力
Pstat 静压力
Claims (9)
1.一种体积流量调节阀，其具有：
缸筒(110)，所述缸筒在其空腔中具有被引导的哑铃形二重活塞(120)，所述二重活塞具有通过变细的中心件(126)相互固定地连接的第一活塞(120-1)和第二活塞(120-2)，其中，在所述变细的中心件的区域中形成有所述体积流量调节阀的中心压力腔室(130)；
在所述体积流量调节阀的所述缸筒中的第一外围压力腔室(150-1)和第二外围压力腔室(150-2)，所述第一外围压力腔室和所述第二外围压力腔室由所述第一活塞和所述第二活塞的背向所述中心件(126)的端面界定；和
在所述缸筒中的馈送通道(160)和第一排出通道(170-1)，所述馈送通道和所述第一排出通道分别用于将流体介质馈送到所述中心压力腔室(130)中和用于从所述中心压力腔室中排出所述流体介质，
其特征在于，
除所述第一排出通道(170-1)之外，还设置有用于从所述中心压力腔室(130)中排出所述流体介质的第二排出通道(170-2)，且
所述第一排出通道(170-1)和所述第二排出通道(170-2)以轴向距离(2d)布置在所述缸筒上，使得在所述二重活塞(120)位于相对于这两个排出通道的中心位置时，被所述第一活塞(120-1)优选地部分覆盖的所述第一排出通道(170-1)和被所述第二活塞(120-2)优选地部分覆盖的所述第二排出通道(170-2)分别保留相同的开口横截面积。
2.根据权利要求1中任一项所述的体积流量调节阀(100)，其特征在于，
设置有第一压力通道(180-1)，以用于将所述第一排出通道(170-1)中的静压力供应到所述第二外围压力腔室(150-2)中，并且
设置有第二压力通道(180-2)，以用于将所述第二排出通道(170-2)中的静压力供应到所述第一外围压力腔室(150-1)中。
3.根据权利要求2所述的体积流量调节阀(100)，其特征在于，
第一柱塞(190-1)可轴向移动地安装在所述第一外围压力腔室(150-1)中，以作用于所述二重活塞的所述第一活塞(120-1)的用于界定所述第一外围压力腔室的端面，其中，所述第一柱塞(190-1)被施加所述第一排出通道(170-1)中的总压力；并且
第二柱塞(190-2)可轴向移动地安装在所述第二外围压力腔室(150-2)中，以作用于所述二重活塞的所述第二活塞(120-2)的用于界定所述第二外围压力腔室的端面，其中，所述第二柱塞(190-2)被施加所述第二排出通道(170-2)中的总压力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的体积流量调节装置(100)，其特征在于，
所述体积流量调节阀被配置成用于高达2000bar的压力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的体积流量调节装置(100)，其特征在于，
在所述第一外围压力腔室(150-1)和所述第二外围压力腔室(150-2)中分别布置有弹簧(140)，所述二重活塞保持在所述弹簧之间的中心位置，但能够轴向地移动。
6.一种轴承座(200)，所述轴承座在用于轧制轧材的轧机机架中可旋转地安装轧辊的辊颈(300)，所述轴承座具有：
用于容纳所述辊颈(300)的圆筒形容纳空间(210)；
用于将冷却剂和/或润滑剂供应到所述容纳空间(210)中的第一供应通道(170-1)和第二供应通道(170-2)；和
用于调节所述供应通道(170-1、170-2)中的冷却剂和/或润滑剂的体积流量的元件；
其特征在于，
所述元件被配置为根据前述权利要求中任一项所述的体积流量调节阀(100)的形式，
所述流体介质被配置为冷却剂和/或润滑剂，并且
所述体积流量调节阀(100)的所述第一排出通道(170-1)连接到所述轴承座的所述第一供应通道，并且所述第二排出通道(170-2)连接到所述轴承座的所述第二供应通道。
7.根据权利要求6所述的轴承座，其特征在于，
所述供应通道中的至少一者通往形成在所述容纳空间的内壁上的流体静压凹槽(2、3)。
8.根据权利要求7中任一项所述的轴承座，其特征在于，
所述容纳空间(210)由轴承衬套(220)产生，所述轴承衬套作为磨损件插入在所述轴承座(200)中，且
所述流体静压凹槽(2、3)形成在所述轴承衬套(220)的内侧。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的轴承座，其特征在于，
设置有泵装置(250)，所述泵装置经由所述馈送通道(160)优选地以高达2000bar的压力将冷却剂和/或润滑剂供应到所述体积流量调节阀(100)的所述中心压力腔室(130)中。
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