CN108368859B - 用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块，其中，弹簧储能驱动器设置成用于操纵高压功率开关(12)，并且其中，存储模块含有耐压的壳体(1)、伸入壳体(1)中并且在壳体(1)中可沿轴向运动的存储活塞(2)以及耐压地闭锁壳体的封盖(4)。此外，存在至少一个引入到壳体(1)中的连接通道(5、6)以用于将在壳体的内壁部(7)和存储活塞的头部(3)之间存在的处于高压下的流体输送给弹簧储能驱动器的在壳体之外的高压通道(11)。为了提高存储模块的寿命，将至少一个泄压槽口(8)环绕地安置在存储活塞的头部(3)处。

Description

用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块
技术领域
本发明涉及一种用于流体力学的弹簧储能驱动器的液压存储模块，其中，弹簧储能驱动器设置成操纵高压或中压功率开关。高压在此理解成高于50kV的压力范围，而看作中压的是在1和50kV之间的范围。
背景技术
例如从EP 0829892 B1中已知用于操纵高压功率开关的流体力学的弹簧储能驱动器。在此说明的驱动器含有居中的活塞-缸体组件，借助于它操纵高压功率开关。居中的活塞-缸体组件被盘形弹簧组包围，其夹紧在可轴向于缸体运动的压力环以及固定布置的支撑环之间。为了张紧盘形弹簧组，压力环借助于三个围绕居中的缸体在周向方向上分布的并且布置在压力环之上的液压存储模块朝支撑环的方向运动。存储模块相应含有在压力缸体中运动的存储活塞并且填充有处于高压下的流体。如果高压功率开关打开，即，使活塞在居中的活塞-缸体组件中运动到活塞-缸体组件中，则盘形弹簧组的弹力通过以下方式支持该过程，即，弹簧组作用到压力环上，使得存储活塞运动到存储模块中。由此将在存储模块中存在的处于高压下的流体朝居中的活塞的方向输送，在此增强活塞离开功率开关的运动。
由DE 10 2010 054 665 B3已知用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块，其中，弹簧储能驱动器又根据在EP 0829892 B1中说明的那样相同的基本原理来工作。存储模块又含有存储活塞以及压力缸体，其中，在压力缸体中存在的处于高压下的流体可通过在存储活塞头部中引入的钻孔以及两个布置在存储模块的缸体壁部中的子通道输送到高压通道中。两个子通道在此彼此平行地与高压通道联接。它们还被称为高压联接部。高压通道又与弹簧储能驱动器的居中的活塞-缸体组件的液压系统连接。存储模块的存储活塞和子通道如此彼此布置，即，存储活塞自一预定的行程起闭锁两个子通道中的第一子通道。以这种方式在DE 10 2010 054 665 B3中实现与行程相关的节流，即，自预定的行程起，流体仅还通过存储模块的一个子通道而不是通过两个子通道到达到居中的活塞-缸体组件的液压系统中。
在具有一个或多个在DE 10 2010 054 665 B3中说明的存储模块的流体力学的弹簧储能驱动器运行时，此时在存储活塞头部处的磨损现象以如下方式被观察到：安置在存储活塞头部的周边处的引导带机械地剥蚀。引导带的留在压力缸体中的磨损残留物为磨粒，其可又导致密封件的磨损并且因此引起存储模块的不期望的泄露。此外，颗粒可通过高压联接部到达到系统中并且造成其他的损伤，例如在切换阀处的损伤。
发明内容
本发明的目的在于说明一种用于操纵高压或中压功率开关的流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块，在其中消除了说明的磨损问题。
该目的的解决方案基于以下基本构思。
在闭锁第一子通道、即两个高压联接部中的一个时，存储活塞头部相对于缸体壁部的情况是和滑阀一样并且因此经受相似的影响。在此，以下影响具有不利的效果：由于压力缸体或存储活塞与几何结构上的理想形状的偏差，例如由于不对称的环流和/或加工公差，在存储活塞头部和缸体壁之间的密封间隙中存在不平衡的压力场。通过该压力场可将存储活塞头部从中间位置挤压走，由此出现在存储活塞头部处、并且尤其在存储活塞头部的存在的引导带处的不均匀的磨损。由此存储活塞头部在运行期间进行中越来越靠近或越倾斜地贴靠在高压联接部处，并且因此改变在弹簧储能驱动器的开关过程期间的液压的流动损失。因此，一方面存在的危险是存储活塞头部或引导带的磨损残留物变成磨料颗粒，其还可导致在存储模块以及其余驱动器的其他构件处的进一步的磨损现象，这可最终引起泄露。另一方面认识到由于磨损在存储模块的运行期间上改变的液压的流动损失还可导致通过闭锁该一子通道引起的行程相关的节流的改变的效果。
对于存储活塞头部相对于缸体壁部的情况和滑阀一样的理解已经找到了学术文献，即，K. Schlemmer和H. Murrenhoff在O+P 1-2/2007第2-9页发表的名为“Auslegungsmethodik zur Druckentlastung von Ventilkolben(用于泄压阀活塞的设计方法学)”。在该文献中说明了由于加工公差和由此引起的不平衡的压力场而出现的在阀芯和阀套之间的摩擦力可导致阀芯的阻塞，并且该问题可通过在阀芯的周边处引入泄压槽口来消除。
本发明的目的通过具有根据独立权利要求1的特征的存储模块来实现。
出发点是由现有技术已知的用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块，其中，弹簧储能驱动器设置成操纵高压功率开关。存储模块已知地含有耐压的壳体、伸入壳体中的并且在壳体中可沿轴向运动的存储活塞、耐压地闭锁壳体的封盖以及至少一个引入壳体中的连接通道，其用于将在壳体的内壁部和存储活塞的头部之间的处于高压下的流体输送到弹簧储能驱动器的在壳体之外的高压通道。
根据本发明，至少一个泄压槽口环绕地安置在存储活塞的头部处。至少一个泄压槽口负责压力平衡可出现在存储活塞的径向方向上，从而存储活塞的头部从中间位置的压出减少到如此远，使得避免头部或引导带的磨损。此外，对于存在多于一个连接通道的特殊情况，确保在存储模块的寿命上无改变地实现期望的行程相关的节流。至少一个泄压槽口可在此在周向方向上或螺旋状地引入在存储活塞头部处，并且其横截面可具有任意的几何形状。
在本发明的一优选的实施方案中，至少两个泄压槽口以相对彼此相同的间距并且以相同的几何设计在存储活塞的头部的周向方向上伸延地引入该头部中。这样设计的至少两个泄压槽口相比于仅仅一个唯一的槽口或还相比于不均匀设计的和/或分布的槽口改善了泄压效果。
在存储模块的另一设计方案中，存储模块具有至少一个引入到存储活塞的头部中的穿孔，在壳体的内壁部和存储活塞的头部之间的流体可穿过该穿孔流到连接通道。代替穿孔还可将在存储活塞头部的外侧上的槽口或缺口用作通至连接通道的液压的连接路径。如果连接通道的开口没有通到存储模块的壳体中的壳体底部中或在壳体底部的高度上，而是与之稍许远离，那么这种连接路径是迫切需要的。
在存储模块的一特殊的设计方案中，在存储活塞的头部处并且在周向方向上固定有引导带，其可位于泄压槽口的上面以及下面或左侧或右侧并且在此优选地平行于泄压槽口伸延。在另一特殊的设计方案中，封盖将存储活塞在其轴向方向上引导。
附图说明
借助随后的附图进一步阐述和说明本发明以及可行的设计方案。其中：
图1示出了具有泄压槽口的存储模块，其中，弹簧存储器受到加载并且高压功率开关闭合；
图2示出了图1的存储模块，其中弹簧存储器卸载并且高压功率开关打开。
具体实施方式
在图1中可看见用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块。弹簧储能驱动器在此设置成用于操纵高压功率开关12，并且含有在图1中示出的存储模块中的一个或多个。此外，弹簧储能驱动器含有在图1中说明的液压操纵的活塞-缸体组件16，其直接机械地作用到高压功率开关12上并且将闭合或打开力F施加到该高压功率开关上。活塞-缸体组件16的液压操纵通过属于弹簧储能驱动器的、包括至少一个高压通道11的液压系统实现。此外，弹簧存储器14属于弹簧储能驱动器，该弹簧存储器在图1中示出为螺旋弹簧。替代地，还可使用其他弹簧类型，例如盘形弹簧。弹簧存储器14在此处于加载的、即压缩在一起的状态中，其中，螺旋弹簧被压按抵靠固定的支承面15。
图1的存储模块含有耐压的壳体1、伸入壳体1中并且在壳体1中可沿轴向(沿着其纵向轴线A)运动的存储活塞2、沿轴向引导存储活塞2并且耐压地闭锁壳体的封盖4以及两个引入壳体1中的连接通道5、6，其用于将在壳体的内壁部7和存储活塞的头部3之间的处于高压下的流体输送到弹簧储能驱动器的在壳体之外的高压通道11。流体优选地为液压油。在存储活塞的头部3处环绕地总共安置三个泄压槽口8。三个泄压槽口8在此以彼此相同的间距并且以相同的几何设计沿着存储活塞的头部3的周向方向伸延。
在图1中，参考标号7的参考箭头的顶部指在壳体1的内壁部上，并且同时指在壳体底部的内壁部上。因为连接通道5和6与壳体底部有明显的距离，必须设置朝向它们的液压连接部，以便在存储活塞2运动到壳体1中时流体可从在内壁部7和存储活塞的头部3之间的空间漏出。为此目的，存储活塞的头部3具有以T字形设计的穿孔9。
在存储活塞的头部3的周边处，在周向方向上固定有引导带10，其由PTFE(聚四氟乙烯)构成并且平行于泄压槽口8伸延。由于存在的泄压槽口8，防止了在壳体1内部在在轴线A之上并且靠近连接通道5、6的区域以及在轴线A之下并且因此在存储活塞2的相对而置的一侧的区域之间形成压力差。因为由此轴线A的这侧和那侧的压力情况得到平衡，所以存储活塞2的头部3不再从中间位置被压开，从而避免引导带10的磨损。
相比于图1，图2示出了在打开的状态中的高压功率开关12。在打开高压功率开关12期间，弹簧存储器14得到卸载，以便提供附加的打开能量。在弹簧存储器14卸载时，螺旋弹簧放松，由此存储活塞2运动到壳体1中。处于高压下的流体在此通过穿孔9朝连接通道5和6的方向运动并且从此处朝高压通道11的方向输送，在此该流体作用于活塞-缸体组件16，使得加速高压功率开关12的打开过程。在图2中示出了在打开过程结束时的存储模块，此时存储活塞2的头部3到达壳体底部，即，此时存储活塞2完全驶入壳体1中。

Claims (11)

1.一种用于流体力学的弹簧储能驱动器的存储模块，其中，所述弹簧储能驱动器设置成用于操纵高压功率开关(12)，并且其中，所述存储模块含有：
·耐压的壳体(1)，
·伸入所述壳体(1)中并且在所述壳体(1)中可沿轴向运动的存储活塞(2)，
·耐压地闭锁所述壳体的封盖(4)，
·至少一个引入所述壳体(1)中的连接通道(5、6)，其用于将在所述存储模块的运行中在所述壳体的内壁部(7)和所述存储活塞(2)的头部(3)之间的处于高压下的流体输送到所述弹簧储能驱动器的在所述壳体之外的高压通道(11)，
其特征在于，所述存储活塞的头部(3)具有至少一个T形的穿孔(9)，在所述壳体的内壁部(7)和所述存储活塞的头部(3)之间的流体能够穿过所述穿孔流到所述连接通道(5、6)；
其中，至少一个泄压槽口(8)环绕地安置在所述存储活塞的头部(3)处。
2.根据权利要求1所述的存储模块，其特征在于，至少两个泄压槽口(8)以彼此相同的间距并且以相同的几何设计在存储活塞的头部的周向方向上伸延地引入该头部中。
3.根据权利要求1或2所述的存储模块，其特征在于，在所述存储活塞的头部(3)的外侧上布置有槽口或缺口，在所述壳体的内壁部(7)和所述存储活塞的头部(3)之间的流体能够穿过该槽口或缺口流到所述连接通道(5、6)。
4.根据权利要求1或2所述的存储模块，其特征在于，在所述存储活塞的头部(3)的周边处固定有引导带(10)。
5.根据权利要求4所述的存储模块，其特征在于，所述引导带(10)平行于至少一个泄压槽口(8)布置。
6.根据权利要求4所述的存储模块，其特征在于，所述引导带(10)由聚四氟乙烯构成。
7.根据权利要求4所述的存储模块，其特征在于，所述引导带(10)在所述存储活塞(2)驶入所述壳体(1)中时关于所述至少一个泄压槽口(8)先行地布置在所述存储活塞的头部(3)处。
8.根据权利要求4所述的存储模块，其特征在于，所述引导带(10)在所述存储活塞(2)驶入所述壳体(1)中时关于所述至少一个泄压槽口(8)后随地布置在所述存储活塞的头部(3)处。
9.根据权利要求1所述的存储模块，其特征在于，所述至少一个泄压槽口(8)螺旋状地布置在所述存储活塞的头部(3)的周边处。
10.根据权利要求1或2所述的存储模块，其特征在于，所述封盖(4)轴向地引导所述存储活塞(2)。
11.一种流体力学的弹簧储能驱动器，具有用于操纵高压功率开关(12)的存储模块，其特征在于，所述存储模块为根据上述权利要求中任一项所述的存储模块。
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