CN113202830B - 液压增压器装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种液压增压器装置(1)，包括：供给端口(IN)；回流端口(R)；高压端口(H1)；以及，增压器单元(2)，具有连接到供给端口(IN)的低压入口(3)和连接到高压端口(H1)的高压出口(4)，其中，增压器单元(2)具有增压因子。在这种液压增压器装置中，应该可以允许简单地释放高压端口处的压力，同时保持很少的不必要的能量损耗。为此，将控制阀(8)布置为连接在高压端口(H1)和回流端口(R)之间。

Description

液压增压器装置
技术领域
本发明涉及一种液压增压器装置，包括：供给端口；回流端口；高压端口；以及，增压器单元，具有连接到所述供给端口的低压入口和连接到所述高压端口的高压出口，其中，所述增压器单元具有增压因子。
背景技术
例如，可以从DE 102 49 523 B4中了解这种液压增压器装置。该增压器单元包括：差动活塞，具有在低压气缸中可移动的低压活塞和在高压气缸中可移动的高压活塞。低压活塞和高压活塞可一起移动。增压因子与低压活塞的压力区和高压活塞的压力区的比率相对应。
这种液压增压器装置用于将液压流体输送到消耗装置，该消耗装置具有比提供给液压增压器装置的压力更高的压力。以这种方式，在较低的压力下输送液压流体的压力源可以保持为小，同时消耗装置可以被提供有更高的压力。这种液压增压器装置的一个应用领域是机床中通过液压操作的夹持装置。使用液压增压器装置允许产生高的夹持力而无需使压力源产生高的压力。
然而，当已经将高压力提供给高压端口时，在一些情况下需要降低高压端口处的压力，例如，以松开夹持装置。
发明内容
本发明的基本目的是允许简单地释放压力，并且使不必要的能量损耗的风险保持为小。
利用如开头所述的液压增压器装置实现了这个目的，其中，将控制阀布置为连接在高压端口和回流端口之间。
控制阀可以用于在高压端口和回流端口之间建立短回路，其是用于释放高压端口处的压力的简单方式。
在本发明的实施例中，控制阀通过高压端口和供给端口之间的压力差进行控制。换言之，控制阀通过液压操作。在设备中已经可获得用于致动控制阀的力，以致于不需要附加的辅助能量。
在本发明的实施例中，控制阀包括：连接到供给端口的第一压力控制区和连接到高压端口的第二压力控制区，其中，作用在第一压力区上的压力沿关闭方向对控制阀进行加载，并且作用在第二压力区上的压力沿打开方向对控制阀进行加载，其中，第一压力控制区和第二压力控制区之间的比率大于增压因子。当比率大于增压因子时，由供给端口处的压力所产生的力始终大于由高压端口处的压力所产生的相应压力。因此，控制阀保持处于关闭状态，以致于在正常操作期间不可以建立短的回路。然而，当供给端口处的压力减小时，控制阀自动打开，并且在高压端口和供给端口之间建立短的回路(或任何其他连接)。这意味着控制阀具有失效防护。当压力源关断时，控制阀将自动切换或被转变为处于打开状态。
在本发明的实施例中，控制阀包括：单向阀，在控制阀的关闭状态下中断高压端口和回流端口之间的连接。因此，控制阀只在一个方向上阻断高压端口和回流端口之间的连接。将回流端口处的压力出于任意原因而高于高压端口处的压力时毁坏增压器装置的风险保持为小。
在本发明的实施例中，将第二控制阀布置在供给端口和增压器单元之间，其中，第二控制阀可操作地中断供给端口和增压器单元之间的连接。例如，可以从DE 10 2009 035278 B4中了解与第二控制阀相对应的控制阀。当高压端口处达到期望的压力时，第二控制阀用于断开泵压力(即，供给端口处的压力)或防止其到达增压器单元。因此，第二控制阀有助于防止增压器装置中的泄露。当高压端口处的压力降低时，第二控制阀将自动打开，并且液压流体将流到增压器单元，其将再次输送压力，直到高压端口处达到期望的压力为止，随后第二控制阀将再次关闭。
在本发明的实施例中，第二控制阀通过在回流端口处作用在第二控制阀的第一控制端口上的压力和从高压出口到高压端口的管路中的作用在第二控制阀的第二控制端口上的压力之间的差进行控制，其中，第二控制端口利用在朝着第二压力控制区的方向上打开的第一单向阀与第二压力控制区分离。第二控制阀也通过液压操作。然而，第一控制阀的操作和第二控制阀的操作借助于第一单向阀解耦。
在本发明的实施例中，将第一单向阀布置在高压出口和高压端口之间。第一单向阀还用于在高压端口处的较高压力下(即，一旦连接到液压消耗装置的高压端口处达到了高压力时)捕获住液压流体，其可以不泄露，因此避免了不必要的能量损耗。高压端口处的压力的下降可以通过仅操作第一控制阀来实现。
在本发明的实施例中，在到第二控制端口的连接的上游，在高压出口和高压端口之间布置第二单向阀。因此，存在串联布置在增压器单元的高压出口和高压端口之间的两个单向阀。然而，用于操作第二控制阀的压力从这两个单向阀之间的点取得。
在本发明的实施例中，将增压器单元、第一控制阀、第二控制阀、第一单向阀和第二单向阀布置在公共的外壳中。这使增压器装置的构造简单。所需要的所有连接可以通过外壳内的通道形成。
在本发明的实施例中，外壳包括采用堆叠形式的多个外壳区块。外壳的组装可以通过堆叠外壳区块和通过对其进行连接(例如，使用螺栓或螺杆)来简单地执行。数量可以是例如四或六。
在本发明的实施例中，第一控制阀和/或第二控制阀桥接两个邻近的外壳区块之间的接口。换言之，控制阀的第一部分可以布置在一个外壳区块中，并且控制阀的另一部分可以布置在邻近的外壳区块中。可以为第一控制阀或第二控制阀或为第一控制阀和第二控制阀选择这种构造。这种设备在控制阀的压力区或压力端口具有不同大小时特别有利，如之前结合第一控制阀所说明的。
在本发明的实施例中，增压器单元包括布置在一个外壳区块中的低压活塞和布置在邻近的外壳区块中的高压活塞。因此，增压器单元的活塞装置也桥接两个邻近的外壳区块之间的接口。因此，一个外壳区块可以设置有低压气缸，并且另一外壳区块可以设置有高压气缸。这使构造简单。
在本发明的实施例中，第一单向阀和第二单向阀通过容纳第二控制阀的一部分的外壳区块分离。因此，这两个单向阀不相互干扰。然而，这两个单向阀之间的空间可以用于容纳第二控制阀的至少一部分。
在本发明的实施例中，第一控制阀包括第一控制阀元件，并且第二控制阀包括第二控制阀元件，其中，增压器单元的可移动部分具有与第一控制阀元件和第二控制阀元件相同的移动方向。增压器的可移动部分是例如低压活塞和高压活塞。增压器装置的大多数甚或是所有的部分使用相同的移动方向使增压器装置在与移动方向垂直的方向上保持小的尺寸。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出液压增压器装置的第一实施例，
图2示出增压器装置的第二实施例，
图3示意性地示出若干个组件在外壳内的布置，
图4示意性地示出在外壳中的增压器装置的其他组件，
图5示出液压增压器装置的第三实施例，
图6示出液压增压器装置的第四实施例，以及
图7示意性地示出第三实施例的若干个组件在外壳内的布置。
具体实施方式
在所有附图中，相同的元件利用相同的附图标记表示。
图1示意性地示出增压器装置，包括：供给端口IN；回流端口R；高压端口H1；以及，增压器单元2，具有连接到供给端口IN的低压入口3和连接到高压端口H1的高压出口4，其中，增压器单元2具有增压因子。
例如，在DE 196 33 258 C1或DE 102 49 523 B4中描述了增压器单元。它包括：差动活塞，具有在低压气缸中可移动的低压活塞和在高压气缸中可移动的高压活塞。低压活塞和高压活塞至少在增压冲程中可一起移动。增压器具有增压因子，该增压因子与低压活塞的压力区和高压活塞的压力区之间的比率相对应。设置开关阀，以控制增压器活塞的移动，并且根据增压器活塞的移动方向将低压气缸连接到供给端口IN或回流端口R。
液压消耗装置5可以连接到高压端口H1。供给端口IN可以连接到泵6，并且回流端口R可以连接到储罐7。可以设置另外的端口H2，其与高压端口H1并联连接。这个端口H2可以用于连接压力计。
第一控制阀8布置在高压端口H1和回流端口R之间。第一控制阀8通过液压操作。它包括连接到供给端口IN的第一压力控制区9和连接到高压端口H1的第二压力控制区10，其中，作用在第一压力控制区9上的压力沿关闭方向对第一控制阀8进行加载，并且作用在第二压力区10上的压力沿打开方向对第一控制阀8进行加载。第一压力控制区9和第二压力控制区10之间的比率大于增压因子。这意味着，只要供给端口IN处可以获得正压力，第一控制阀8就改变并且保持在关闭位置。只有在供给端口IN处的压力消失的情况下，第一控制阀8才转变到图1所示的打开位置。
第一控制阀8包括单向阀11。在控制阀8的关闭位置，单向阀11阻断从高压端口H1到回流端口R的流动，但是会允许液压流体从回流端口R到高压端口H1的流动。在图1所示的打开位置，第一控制阀8建立从高压端口H1到回流端口R的贯穿流动路径12。
这种布置具有失效防护。当供给端口IN处的压力消失时，例如，当泵6停止操作时，不存在具有要被增压的压力的液压流体。因此，第一压力控制区9处的压力消失，并且高压端口H1处的压力将第一控制阀8改变到打开位置，从而立即释放高压端口H1处的压力。
第一单向阀13布置在高压出口4和高压端口H1之间。在高压侧上连接到第二压力控制区10，并且连接到第一控制阀8的输入的管路14使高压出口4和高压端口H1之间的连接15在第一单向阀13的下游分出支路。因此，只要第一控制阀8关闭，高压端口H1处的压力就被捕获，并且避免泄露。
液压增压器装置1包括：第二控制阀16，其布置在供给端口IN和增压器单元2的低压入口3之间。第二控制阀16也通过液压操作。它通过作用在第二控制阀16的第一控制端口17上的供给端口IN处的压力和作用在第二控制阀16的第二控制端口18上的从高压出口4到高压端口H1的连接15中的压力之间的差进行控制。第二控制端口18借助于第一单向阀13与第二压力控制区10分离。
第二单向阀19布置在高压出口4和第一控制阀13之间。第二控制阀16的第二控制端口18连接到两个单向阀13、19之间的点20。
同一点20借助于泵阀21连接到增压器单元2的低压入口3，泵阀21在远离增压器单元2的低压入口3的方向上打开。当对回流端口R施加压力时，泵阀21可以通过液压打开，从而释放增压器单元2的高压出口4。
第三单向阀22布置在第二控制阀18和增压器单元2的高压出口4之间。第三单向阀22用于填充增压器单元2的高压气缸。
当高压端口H1处达到期望的压力时，第二控制阀18用于断开泵压力或供给端口IN处的入口压力或防止它们到达增压器单元2，因此防止装置中的泄露。当高压端口H1处的压力降低时，第二控制阀16将自动打开，并且液压流体将流到增压器单元，其将再次输送压力，直到高压端口H1处达到期望的压力为止，随后第二控制阀16将再次关闭。为此，使用第一控制端口17具有比第二控制端口18更大的压力区的第二控制阀16是有利的。然而，在这种情况下，第一控制部分17的面积和第二控制部分18的面积之间的比率稍微小于增压因子。
图2示出增压器装置1与图1相同的第二实施例。然而，液压致动器是双作用气缸。开关阀23布置在泵6与供给端口IN及回流端口R之间。在图2所示的情况下，泵压力输送到增压器单元2，从而使高压端口H1接收在增压的压力下的液压流体。回流端口R连接到储罐7。
当开关阀23切换到另一位置时，供给端口IN连接到储罐7，从而使增压器单元2的低压力输入3处的压力下降。如上面说明的，这导致了第一控制阀8切换到打开状态的情况，在打开状态下，高压端口H1连接到回流端口R。同时，液压消耗装置5在另一端口24处被供给有压力，所述压力沿另一方向对消耗装置5的活塞25进行加载。从液压消耗装置5的压力室26置换的液压流体可以直接流到回流端口R。
图3示意性地示出液压增压器装置的一些组件并且图4示出一些其他组件。图3和图4中的视图基于不同的方向，它们例如在角度上彼此间隔90°。
增压器装置包括：外壳27，其包括形成堆叠的多个区块28-33。区块的数量可以大于6。区块28-33借助于螺栓或螺杆彼此连接。
第一控制阀8桥接两个邻近的外壳区块32、33之间的接口34。第二控制阀16桥接两个邻近的外壳区块28、29之间的接口35。增压器单元2包括差动活塞36。差动活塞36包括：布置在低压气缸38中的低压活塞37和布置在高压气缸40中的高压活塞39。低压活塞37和高压活塞39借助于活塞杆41连接。因此，低压活塞37和高压活塞39至少在增压冲程期间可以一起移动。增压活塞36也桥接两个邻近的区块30、31之间的接口42。
第一单向阀13和第二单向阀19被外壳区块32分离。如上文所述，外壳区块32容纳第一控制阀8的一部分。
此外，差动活塞36具有移动的方向。第一控制阀8包括第一控制阀元件(未示出)。第二控制阀16包括第二控制阀元件(未示出)。两个控制阀元件在与差动活塞36相同的方向上可移动。
图5示出功能与图1所示的第一实施例基本上相对应的增压器装置的第三实施例。然而，第三实施例进行了简化。
省略了泵阀21和第一单向阀13。第一控制阀8代替了泵阀21。以一种单向阀的形式示出了第一控制阀8，其在远离高压端口H1的方向上打开。第一压力控制区9经由第二控制阀16连接到供给端口IN。第二压力控制区10连接到高压端口H1。同样，第一压力控制区9大于第二压力控制区10，其倍数至少为与增压因子相对应的因子，以致于只要供给端口IN处存在压力就使第一控制阀8保持在关闭状态。
图6示出增压器装置的第四实施例，其基本上是与图5相同的增压器装置，但是与双作用气缸5进行连接。
因为在图5和图6的实施例中不再需要图1的两个阀(即，泵阀21和第一单向阀13)，所以可以减少区块的数量。如图7所示，只需要四个区块28、29、30和31。
第一控制阀8可以具有球的形式的阀元件，其通过作用在第二压力控制区10上的压力压靠在阀座，以关闭第一控制阀8并将其保持在关闭状态。为了打开第一控制阀8，可以通过销轴将球推离阀座，所述销轴连接到形成第一压力控制区9的活塞。活塞的直径可以做得比球的直径大很多。

Claims (13)

1.一种液压增压器装置(1)，包括：供给端口(IN)；回流端口(R)；高压端口(H1)；以及，增压器单元(2)，具有连接到所述供给端口(IN)的低压入口(3)和连接到所述高压端口(H1)的高压出口(4)，其中，所述增压器单元(2)具有增压因子，将第一控制阀(8)布置为连接在所述高压端口(H1)和所述回流端口(R)之间，并且所述第一控制阀(8)通过所述高压端口(H1)和所述供给端口(IN)之间的压力差进行控制。
2.根据权利要求1所述的液压增压器装置，其特征在于，所述第一控制阀(8)包括连接到所述供给端口(IN)的第一压力控制区(9)和连接到所述高压端口(H1)的第二压力控制区(10)，其中，作用在第一压力控制区(9)上的压力沿关闭方向对所述第一控制阀(8)进行加载，并且作用在第二压力控制区(10)上的压力沿打开方向对所述第一控制阀(8)进行加载，其中，所述第一压力控制区(9)和所述第二压力控制区(10)之间的比率大于所述增压因子。
3.根据权利要求1或2所述的液压增压器装置，其特征在于，所述第一控制阀(8)包括：单向阀(11)，在所述第一控制阀(8)的关闭状态下中断所述高压端口(H1)和所述回流端口(R)之间的连接。
4.根据权利要求1或2所述的液压增压器装置，其特征在于，将第二控制阀(16)布置在所述供给端口(IN)和所述增压器单元(2)之间，其中，所述第二控制阀(16)能够操作以中断所述供给端口(IN)和所述增压器单元(2)之间的连接。
5.根据权利要求2所述的液压增压器装置，其特征在于，将第二控制阀(16)布置在所述供给端口(IN)和所述增压器单元(2)之间，其中，所述第二控制阀(16)能够操作以中断所述供给端口(IN)和所述增压器单元(2)之间的连接，所述第二控制阀(16)通过在所述供给端口(IN)处作用在所述第二控制阀(16)的第一控制端口(17)上的压力和从所述高压出口(4)到所述高压端口(H1)的管路(15)中的作用在所述第二控制阀(16)的第二控制端口(18)上的压力之间的差进行控制，其中，所述第二控制端口(18)借助于在朝着所述第二压力控制区(10)的方向上打开的第一单向阀(13)与所述第二压力控制区(10)分离。
6.根据权利要求5所述的液压增压器装置，其特征在于，将所述第一单向阀(13)布置在所述高压出口(4)和所述高压端口(H1)之间。
7.根据权利要求6所述的液压增压器装置，其特征在于，在到所述第二控制端口(18)的连接的上游，在所述高压出口(4)和所述高压端口(H1)之间布置第二单向阀(19)。
8.根据权利要求7所述的液压增压器装置，其特征在于，将所述增压器单元(2)、所述第一控制阀(8)、所述第二控制阀(16)、所述第一单向阀(13)和所述第二单向阀(19)布置在公共的外壳(27)中。
9.根据权利要求8所述的液压增压器装置，其特征在于，所述外壳(27)包括采用堆叠的形式的四个或六个外壳区块(28-33)。
10.根据权利要求9所述的液压增压器装置，其特征在于，所述第一控制阀(8)和/或所述第二控制阀(16)桥接两个邻近的外壳区块(32，33；28，29)之间的接口(34，35)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的液压增压器装置，其特征在于，所述增压器单元(2)包括布置在一个外壳区块(30)中的低压活塞(37)和布置在邻近外壳区块(31)中的高压活塞(39)。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的液压增压器装置，其特征在于，所述第一单向阀(13)和所述第二单向阀(19)通过容纳所述第一控制阀(8)的一部分的外壳区块(32)分离。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的液压增压器装置，其特征在于，所述第一控制阀(8)包括第一控制阀元件，并且所述第二控制阀(16)包括第二控制阀元件，其中，所述增压器单元(2)的能够移动部分具有与所述第一控制阀元件和所述第二控制阀元件相同的移动方向。
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