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摘要
申請專利號:

CN201080052634.1

申請日:

2010.11.22

公開號:

CN102639880B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):F15B 13/043登記生效日:20180518變更事項:專利權人變更前權利人:ABB技術股份有限公司變更后權利人:ABB瑞士股份有限公司變更事項:地址變更前權利人:瑞士蘇黎世變更后權利人:瑞士巴登|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F15B 13/043申請日:20101122|||公開
IPC分類號: F15B13/043; H01H33/34 主分類號: F15B13/043
申請人: ABB技術股份有限公司
發明人: 馬蒂亞斯·施密特; 弗朗茨-約瑟夫·克貝爾
地址: 瑞士蘇黎世
優先權: 2009.11.20 DE 102009053899.2
專利代理機構: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112 代理人: 張天舒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080052634.1

授權公告號:

|||102639880B||||||

法律狀態公告日:

2018.06.08|||2015.01.28|||2012.11.14|||2012.08.15

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置,控閥裝置具有預調閥裝置和主控閥裝置,其中,預調閥及主控閥裝置分別包括作為預調閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20),所述預調閥及主控閥裝置分別具有控制壓力接口、高壓接口和低壓接口,這些接口以這樣的形式相互連接,即通過預調閥(21)的控制壓力接口來控制主控閥(20),并且在控制壓力接口上的壓力和兩個閥(20、21)的高壓接口上的壓力始終是相對轉換的。這些3/2換向閥(20、21)形成為中心閥并且僅相互液壓連接。

權利要求書

1.一種用于操縱活塞氣缸裝置(13)的控閥裝置,所述控閥裝
置具有預調閥裝置和主控閥裝置,其中,預調閥及主控閥裝置分別包
括作為預調閥(21)的3/2換向閥和主控閥(20),所述預調閥及主
控閥裝置分別具有控制壓力接口、高壓接口和低壓接口,所述控制壓
力接口、所述高壓接口和所述低壓接口以這樣的形式相互連接,即通
過所述預調閥(21)的控制壓力接口來控制所述主控閥(20),并且
在控制壓力接口上的壓力和所述兩個閥(20、21)的高壓接口上的壓
力始終是相對轉換的,其特征在于,所述3/2換向閥(20、21)形成
為中心閥并且僅相互液壓連接。
2.根據權利要求1所述的控閥裝置,其特征在于,為所述預調
閥(21)的切換方向分別對應配備各一個磁鐵系統(22、23)。
3.根據權利要求1或2所述的控閥裝置,其特征在于,所述主
控閥(20)包括三個控制面(F1、F2、F3),這三個控制面中的第二
和第三這兩個控制面(F2和F3)在相同的方向上受到液壓流體的沖
擊,而第一控制面(F1)在相反的方向上受到液壓流體的沖擊,其中,
控制面的尺寸符合公式:F1>F2+F3。
4.根據權利要求3所述的控閥裝置,其特征在于,控制壓力(px)
和阻塞所述活塞氣缸裝置(13)的阻塞壓力(pz)在靜止情況下彼此
轉換。
5.根據權利要求3所述的控閥裝置,所述控閥裝置用以控制活
塞氣缸裝置(13),所述活塞氣缸裝置具有在氣缸本體(14)中可運
動的活塞(15)以及與該活塞相連的活塞桿(17),其特征在于,預
調閥(21)可以這樣由磁鐵系統進行控制,即,在預調閥(21)的第
一狀態上使所述第三控制面(F1)與低壓相連,由此,主控閥(20)
通過分別受到高壓流體沖擊的第一和第二控制面(F1、F2)而進行切
換,而且,活塞氣缸裝置(13)的活塞(15)可以在活塞桿(17)被
拔出的方向上運動;而在預調閥(21)的第二狀態上使所述第三控制
面受到高壓流體沖擊,從而主控閥(20)使活塞(15)頂部腔室與低
壓相連,由此,活塞(15)在朝向活塞桿(17)被拉入的方向上受到
沖擊。
6.根據權利要求4所述的控閥裝置,其特征在于,所述主控閥
(20)具有活塞裝置,所述活塞裝置設有兩個活塞區段(53、57),
該活塞裝置的第一活塞區段(53)優選經由位于相對活塞面上的倒棱
(54、55)、與在兩個不同狀態中的各一個密封邊相互作用,其中,
第一活塞區段(53)的朝向高壓的表面的內徑大于該第一活塞區段
(53)的朝向低壓的密封邊的內徑;所述活塞裝置的第二活塞區段
(57)朝向氣缸體(51)的具有控制壓力孔(68)的底部而具有活塞
面,該活塞面用作第一控制面(F1),其中,對應于密封邊(61、65)
的面積之和小于第二活塞區段(57)的朝向氣缸體(51)的具有控制
壓力孔(68)的底部的面積。

說明書

控閥裝置

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的上位概念所述的具有預調閥
裝置及主控閥裝置的控閥裝置,用于控制活塞氣缸裝置,尤其是用于
操縱高壓開關的可移動接觸件。

背景技術

在專利DE?102009014421.8中提出一種控閥裝置,在該控閥
裝置中,3/2換向閥被設置為預調閥,并且兩個2/2換向閥被設置為
主控閥。

專利US?5476030A公開了一種控閥裝置,其具有多個不同構
造的閥,這些閥包括多個2/2換向閥和一個3/2換向閥,以至于該控
閥裝置的結構相當復雜。

文獻DE?19932139B4公開了一種開始所述類型的控閥裝置,
其中,設有兩個滑閥,這兩個滑閥以開始所述的方式相互連接并且用
于對壓力進行無極調節。這兩個閥都具有彈簧返回位置,其中,預調
閥具有勵磁系統。由于在所謂的伺服活塞原理中滑閥的結構方案,可
以這樣實現兩個閥的機械連接,即,使預調閥由閥本體構成,該閥本
體設置在原本的滑閥內部。

發明內容

本發明的目的在于,提出一種控閥裝置,該控閥裝置的結構得
到了顯著的簡化,其中,應該滿足,即使在沒有鄰近的控制信號的情
況下也能夠一次性推動定位,并且即使在壓力損失的條件下也能保持
該定位狀態。

該目的通過權利要求1的特征來實現。

再者,本實用新型還包括一種用于操縱活塞氣缸裝置的控閥裝
置來實現,該控閥裝置具有預調閥裝置和主控閥裝置,其中預調閥及
主控閥裝置分別包括作為預調閥的3/2換向閥和主控閥,其分別具有
控制壓力接口、高壓接口和低壓接口,其中,控制壓力接口、高壓接
口和低壓接口以這樣的形式相互連接,即通過預調閥的控制壓力接口
來控制主控閥,并且在控制壓力接口上的壓力和兩個閥的高壓接口上
的壓力始終是相對轉換的,其中,3/2換向閥形成為中心閥,并且僅
相互液壓連接。

因此,兩個3/2換向閥的壓力px(=控制壓力)及pz(活塞氣
缸裝置的壓力)在靜止情況下始終彼此轉換。當控制壓力px處于高
壓時,壓力pz則處于低壓,且反之亦然。通過使用兩個3/2換向閥,
該裝置在每個切換位置上即使出現泄漏的情況也能夠長時間地保持
穩定。

一個特別有利的擴展方案在于,對于預調閥,在預調閥的切換
方向上對應配備各一個磁鐵系統。由此,預調閥具有兩個磁鐵系統,
而且每個磁鐵系統用于各一個切換方向。

以具有優勢的方式,主控閥包括三個控制面,其中,第二和第
三這兩個控制面在相同的方向上受到液壓流體的沖擊,而第一控制面
在相反的方向上受到液壓流體的沖擊,其中,控制面的尺寸符合公式:
F1>F2+F3。也就是說,第一控制面F1的面積大于第二和第三控
制面F2、F3的面積之和。

如果采用控閥裝置用于控制活塞氣缸裝置,該活塞氣缸裝置具
有在氣缸體中可運動的活塞以及與該活塞相連的活塞桿,那么本發明
的另一有利的結構方案是,預調閥可以這樣由磁鐵系統進行控制,即,
使主控閥的第一控制面在預調閥的第一狀態上與低壓相連,由此,主
控閥通過分別受到高壓流體沖擊的第二和第三控制面而進行切換,而
且,活塞氣缸裝置的活塞可以在活塞桿被拔出的方向上運動;而主控
閥的第一控制面在預調閥的第二狀態上受到高壓流體沖擊,從而該主
控閥使活塞頂部腔室與低壓相連,由此,活塞在朝向活塞桿被拉入的
方向上受到沖擊。

另外,一個特別的優點在于,主控閥的結構十分簡單。作為可
移動部件使用的活塞能夠在兩個密封座之間來回切換,其中活塞通過
在高壓接口上壓力以一個方向進行移動并通過控制壓力以另一個方
向進行移動。因此,閥僅需要一種動態的軟密封,并且從而能夠更為
廉價地制造。而且,例如相比于DE?19932139B4的控閥裝置,本
發明的預調閥可以實現明顯更小的沖程,這是因為,兩個閥的連接以
液壓方式來實現。

本發明的控閥裝置是雙穩態的,因此,即使在壓力損失的條件
下也能保持一次性推動定位。

附圖說明

根據示出本發明實施例的附圖,能夠詳細地描述及說明本發明、
本發明的其他有利的設計方案、改進方案及其他優點。其中:

圖1和2分別示出了根據本發明的控閥裝置在兩個不同狀態中
的電路布局,其中圖1示出了,當活塞氣缸裝置的活塞桿塞入時,功
率開關的斷開狀態,并且圖2示出了,當活塞桿抽出時,功率開關的
斷開狀態,以及

圖3和4以示意圖示出了在不同狀態中的主控閥。

具體實施方式

現參照圖1進行說明。

電路布局10,也被稱為控閥裝置10,通過活塞氣缸裝置13來
控制高壓功率開關12的可移動的接觸件11,活塞15可移動地設置
在該活塞氣缸裝置的氣缸14中,在該活塞的限定出活塞15下方的腔
室16的一側連接有活塞桿17,該活塞桿與開關12的可移動的接觸
件11聯接。在活塞15的相反一側具有活塞15上方的腔室18,其中
限定該腔室18的活塞面要大于限定腔室16的活塞面,因為腔室16
處的活塞面要根據活塞桿17的橫截面而減少。當目前一旦活塞15
上方和下方的腔室16和18中被泵入液壓液體時,活塞15以方向P1
進行移動,并且活塞桿17沿著移動的接觸件11的方向進行移動。
當活塞15上方的腔室18被卸載時,也就是與低壓容器26(下
方)連接時,活塞15下放的腔室16中的壓力將使得該活塞以與方向
P1相反的方向移動。

圖1示出了在活塞桿17被拉入的狀態中的控閥裝置10,也就是
在功率開關12被斷開的狀態中,相反,圖2示出了在活塞桿17被拔
出的狀態中的控閥裝置,并且功率開關12被接通。

控閥裝置10包括主控閥20或主閥20和預調閥21。

預調閥21是一個分別借助于磁鐵系統22、23進行操縱使其在
兩個方向進行運動的3/2換向閥,其中磁鐵系統22操縱預調閥21
在方向“關”上進行運動,并且另一個磁鐵系統23操縱預調閥21
在方向“開”上進行運動,下文將會詳細描述。“關”表示:功率開
關關閉、活塞桿17被拉入到氣缸14中;“開”表示:功率開關12
打開、活塞桿17被拔出。預調閥21具有第一連接孔24,其通過第
一導線25與低壓容器26連接。預調閥21具有第二連接孔27,其通
過第二導線28與高壓容器29或高壓箱體、高壓泵或類似裝置連接。
在第三連接孔30上連接有第三導線31,該導線與也設計為3/2換向
閥的主控閥20的控制面F1連接。

主控閥20與預調閥21類似也具有第一連接孔32,其通過第四
導線33也與低壓罐26連接。在主控閥20的第二連接孔34上連接
有第五導線35,其與高壓罐或容器29連接。在主控閥20的第三連
接孔36上連接有第六導線37,其將該連接孔與活塞15上方的腔室
18連接。第六導線38使活塞15下方的腔室16與高壓容器29連接。
在此,導線28、35和38與高壓容器29相互連接(在此附圖中通過
節點40、41象征性表示)。這些導線因此而處于高壓。通過每一個
回饋導線39、40,連接孔36、34與每一個控制面F2、F3連接,其
中控制面F1、F2、F3相應地以這樣的公式進行測算。

F1>F2+F3

也就是說,第一控制面F1的面積大于第二和第三控制面F2、F3的面
積之和。

接下來將說明控閥裝置的工作方式:

在圖1所示出的狀態中,預調閥21借助于磁鐵系統22被設置
在“關”狀態中,在該狀態中,活塞15上方的腔室18通過導線33、
37與低壓容器26連接并由此而被卸載。在控制面F1上作為控制壓
力px=高壓,因為預調閥21將連接孔27、30設為通道。構成活塞15
上方的腔室18的液體壓力的阻塞壓力pz處于低壓。在控制面F3上
處在高壓,相反在控制面F2上通過回饋導線39而處于低壓。

當目前功率開關12能夠接通時,則活塞15和活塞桿17在箭頭
方向P1上進行移動。為此,預調閥21借助于另一個磁鐵系統23而
被設置在“開”狀態上,從而連接孔30、24轉化為通道,以至于控
制壓力px處于低壓。因此,主控閥20被轉換,從而連接孔36與連
接孔34連接,進而高壓液體通過作為阻塞壓力pz(=高壓)的高壓
被輸送到活塞15上方的腔室18。活塞15下方的腔室長時間處于高
壓,并且與高壓箱體29相連接。基于活塞15上方和下方之間的橫截
面差別,活塞15和活塞桿17以箭頭方向P1移動,從而功率開關12
被接通。控制壓力px處于低壓,并且阻塞壓力pz處于高壓。壓力
px與pz也各自始終進行轉換。當在預調閥21的連接孔30上處于壓
力px(=高壓)時,在控制面F1上的壓力也是高壓;主控閥20的連
接孔36上的壓力pz隨后處于低壓時,則相反進入圖2中示出的狀態。

現參照圖3和4進行說明,其中以示意圖示出了主控閥20的傳
統的設計方案。

在圖3中示出了主控閥,其在此于圖3和圖4中為參考標記50,
該主控閥處于根據圖1的主控閥20的狀態中。

根據圖4的主控閥表征處于圖2所示主控閥20的狀態中。

純示意性地示出,圖3和4的主控閥具有氣缸體51,在該氣缸
體中容納有活塞52并且能夠來回運動。活塞52具有第一活塞區段
53,該第一活塞區段具有兩個在其相對端部設置的倒棱54和55。在
第一活塞區段53上連接有軸向延伸的支架56,在該支架上成型有第
二活塞區段57。

氣缸體51具有第一氣缸區段58,其通過徑向梯部56過渡到具
有較大內徑的第二氣缸區段60中,其中第一氣缸區段58和倒棱或斜
面54的內表面之間的邊緣形成第一密封位61。第二活塞區段60的
內徑大于第一活塞區段58的內徑。

在第二氣缸區段60上連接有第二徑向梯部62,該梯部過渡到第
三氣缸區段63中,其中在第三氣缸區段63和梯部62的內表面之間
具有邊緣64,該邊緣與斜面或倒棱55一同在圖4活塞的狀態中形成
密封為65。第三氣缸區段63的內徑大于第一氣缸區段58的內徑,
且也小于第二氣缸區段60的內徑。

在第三氣缸區段63上連接有第四氣缸區段66,氣缸體51隨后
在第四氣缸區段上還具有底部67,其具有通孔68。第二活塞區段57
的外徑對應于第四氣缸區段66的內徑。

氣缸體還具有徑向孔69、70。第一徑向孔69位于密封位61和
65之間,并且第二徑向孔70通到密封位65和第二活塞區段57之間
的區域中。

第一活塞區段53的自由面52a位于密封位61的內部,并且經
由連接孔34持續與高壓相連,如以字母P表示。密封位61和65形
成為圓形。

第一徑向孔69對應于連接孔36(見圖1和2)并且與活塞上方
的腔室18相連。在此,第二徑向孔70對應于連接孔32(見圖1和2)
并且持續與低壓罐相連,其通過字母T表示。第一徑向孔69與活塞
上方的腔室18的連接通過字母Z表示。圖1和2所示的第二控制面
F2例如在圖3的狀態中由密封位65和61內的面積差構成;與此相
對,圖1和2所示的第三控制面F3由密封位61內的面積構成。回饋
導線39和40a集成設置在主控閥50中,而沒有形成單獨的線路。在
圖1和2中,回饋導線39和40a用于表明電路布局的工作原理。

圖3示出了在圖1狀態中的第一主控閥。在此,在活塞區段57
的接近于通孔68的面上處于高壓下,從而該面對應于控制面F1。甚
至于第一活塞區段53的面52a也處于高壓;因為活塞區段57的接近
于通孔68的面大于暴露在高壓下的面52a,所以活塞持續地以箭頭
方向P2推壓,由此密封位61被閉合。在第一和第二徑向孔69、70
上,活塞51上方的腔室18處于低壓。

在轉換之后,也就是當控制面F1(其對應于活塞52或第二活塞
區段57的接近于通孔68的面)處于低壓時,如圖2所示,活塞52
通過面52a相反于箭頭方向P2推壓,從而密封位65被閉合;對于高
壓在目前斷開的密封位61上的路徑是開放的,以至于活塞52上方的
腔室18能夠輸送高壓,這將導致,活塞桿17從氣缸14中抽出并且
功率開關12閉合,見圖2。

在根據本發明的設計方案中,主控閥級和預調閥級各自能夠自
動地控制壓力,從而在一個閥或其他閥出現泄漏時不會導致不理想的
切換效果。

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