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CN109563850B - 液压驱动设施 - Google Patents

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CN109563850B
CN109563850B CN201780050051.7A CN201780050051A CN109563850B CN 109563850 B CN109563850 B CN 109563850B CN 201780050051 A CN201780050051 A CN 201780050051A CN 109563850 B CN109563850 B CN 109563850B
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pressure
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Voith Patent GmbH
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Abstract

本发明涉及一种液压驱动设施，其具有差动缸(1)，差动缸具有缸活塞(3)和与缸活塞(3)联接的活塞杆(4)，其中，缸活塞(3)以能移动的方式布置在缸腔(2)中，以便使活塞杆(4)移出和移入，并且缸腔(2)通过缸活塞(3)被分隔成分别具有可变的体积的活塞侧(2.1)和具有活塞杆(4)的环形侧(2.2)；其中活塞侧(2.1)和环形侧(2.2)通过活塞(3)彼此分隔开，并且经由短接线路(9)流体导通地彼此连接，并且在短接线路(9)中设置有用于有选择地以流体密封的方式阻断短接线路(9)的切换阀(10)；具有液压泵(5)，液压泵经由液压线路(7，8)与差动缸(1)联接，以便有选择地将液压流体输送到活塞侧(2.1)或环形侧(2.2)上，并且由此使缸活塞(3)在缸腔(2)中交替地移动；其中，切换阀(10)至少间接地以依赖于缸腔(2)的活塞侧(2.1)上的压力的方式能切换到其封阻位置中；本发明的特征在于，在短接线路(9)中设置有唯一的切换阀(10)，借助该切换阀能阻断短接线路(9)。

Description

液压驱动设施
技术领域
本发明涉及一种液压驱动设施，例如用于液压挤压机或其他的做功机械或机床的液压驱动设施，其中，液压驱动设施具有缸，缸具有缸活塞和在一侧与缸活塞联接的活塞杆，用以构成所谓的差动缸，从而通过缸活塞在缸腔中的移动以及由此引起的活塞杆的移入和移出，可以驱动挤压元件或其他元件。
背景技术
这种液压驱动设施例如由DE 10 2014 016 296 A1公知，其中，在该文献中所示的液压驱动设施能够实现快速行程和负载行程。在快速行程中，液压流体从环形侧随着活塞杆被导引到差动缸的活塞侧上，以便由此使缸活塞能够在缸腔中更快地移动。在负载行程中(其中，需要活塞杆的更大的力例如用于驱动挤压挺杆)，液压流体从环形侧导引到液压流体储备器中并仅借助泵将从流体储备器输送的液压流体导引到活塞侧中。
虽然在所提到的液压驱动设施中已经可以自动地实现快速行程与负载行程之间的转换，但是该结构由于串联了不同的切换阀(液压流体通过这些切换阀从环形侧流出或流入到缸的活塞侧中)而变得复杂，并且由于液体流体的所设置的流动路程较长而使流动损耗相对较大。
DE 10 2014 218 887 B3公开了一种具有两个同步缸的液压驱动设施，这两个同步缸的活塞杆在缸的一个侧上机械地彼此耦接，从而在快速行程中只有第一同步缸借助液压泵被驱动，而第二同步缸被机械联动，而在负载行程中，两个同步缸都借助来自液压泵的流体被液压驱动。为了能够实现第二同步缸的联动，在其两个环形侧之间设置了具有止回阀的短路。
发明内容
本发明的任务是说明一种液压驱动设施，在其中，差动缸可以在负载行程和快速行程中运行，其中，在快速行程与负载行程之间进行安全且有利的自动的转换，并且其中，使流动损耗最小化。液压驱动设施的特征还应在于具有廉价且简单的结构。
根据本发明的任务通过如下的液压驱动设施来解决，所述液压驱动设施具有：差动缸，所述差动缸具有缸活塞和与所述缸活塞联接的活塞杆，其中，所述缸活塞以能移动的方式布置在缸腔中，以便使所述活塞杆移出和移入，并且所述缸腔通过所述缸活塞分隔成分别具有能变化的体积的活塞侧和具有所述活塞杆的环形侧，其中，所述活塞侧和所述环形侧通过所述缸活塞彼此分隔开，并且经由短接线路流体导通地彼此连接，并且在所述短接线路中设置有用于有选择地以流体密封的方式阻断所述短接线路的切换阀；液压泵，所述液压泵经由液压线路与所述差动缸联接，以便有选择地将液压流体输送到所述活塞侧或所述环形侧上，并且由此使所述缸活塞在所述缸腔中交替地移动，其中，所述液压泵是在其输送方向上能反转的泵；其中，所述切换阀至少间接地以依赖于所述缸腔的活塞侧上的压力的方式能切换到其封阻位置中；其特征在于，在所述短接线路中设置有唯一的切换阀，借助所述切换阀能阻断所述短接线路，其中，所述切换阀能借助另外的压力导通的连接部切换到封阻位置中，其中，所述切换阀实施为换向阀，并且其中，所述换向阀是弹簧预紧的，以便通过依赖于所述活塞侧上的压力的驱控以抵抗弹簧力的方式运动到封阻的定位中，并且在不受驱控的状态下通过弹簧力运动到打开的定位中。
根据本发明的液压驱动设施具有差动缸，该差动缸包括缸活塞和与缸活塞联接的活塞杆。由于将缸设计为差动缸，使得仅在缸活塞的一侧上设置有活塞杆，从而使在其中以能移动的方式布置有用于使活塞杆移出和移入的缸活塞的缸腔通过缸活塞分隔成具有活塞杆的环形侧和没有活塞杆的活塞侧，其中，缸腔的两侧由于缸活塞的可移动性而分别具有能变化的体积。
缸腔的活塞侧和环形侧经由短接线路以流体导通的方式彼此连接，从而可能的是，液压流体在快速行程中至少能够从环形侧流动到活塞侧中，更确切地说在中间未接有泵的情况下在很短的路程上从环形侧流动到活塞侧中。
在短接线路中设置有用于有选择地以流体密封的方式阻断短接线路的切换阀，以便由此将液压驱动设施切换到负载行程中。
此外，设置有液压泵，其经由液压线路与差动缸联接，以便有选择地将液压流体输送到活塞侧或环形侧上，并且由此使活塞在缸腔中交替地移动。
切换阀机械地、液压地和/或电地至少间接地以依赖于缸腔的活塞侧上的压力的方式能切换到封阻位置中，尤其是自动地切换到封阻位置中。
根据本发明，在短接线路中设置有唯一的切换阀，经由该切换阀能够阻断短接线路。
通过根据本发明的解决方案可能的是，将尤其是在快速行程中的流动损耗降低到最小，这是因为短接线路可以实施得相对较短，并且只有唯一的切换阀必须被从环形侧流动到活塞侧上的液压流体穿流。由此可以尤其是在活塞移出时实现特别高的速度。
此外，由于流动损耗非常低，使得进入液压流体或液压驱动设施中的热量输入最小化。
特别有利地，切换阀实施为换向阀，尤其是实施为3/2换向阀。
有利的是，换向阀是弹簧预紧的，以便通过依赖于活塞侧上的压力的驱控以抵抗弹簧力的方式运动到封阻的定位中，并且在不受驱控的状态下通过弹簧力运动到打开的定位中。
例如，液压泵具有两个分别经由液压线路与缸腔联接的侧，并且在两个液压线路的每一个中都设置有朝缸腔的方向打开的止回阀。
优选地，两个止回阀除了流入部和流出部之外还分别具有用于强制打开的控制接口，经由控制接口能够使止回阀中的每一个均能够抵抗其经由流入部和流出部起作用的差动力地被打开。差动力由存在于流出部中的流体压力和存在于流入部中的流体压力以及通常是止回阀的朝关闭方向起作用的弹簧力得到。
止回阀的用于强制打开的控制接口可以优选交叉式地与流入部如下地以液压方式或也以其他依赖于压力的方式互连，即，在其中一个止回阀的相应的流入部中的、超过预设的压力阈值的压力经由控制接口以强制方式打开另一止回阀。
优选地，设置有液压流体储备器，其分别经由流体量补偿止回阀联接到泵的两侧。在本文中选择术语“流体量补偿止回阀”，以便将这些流体量补偿止回阀与尤其是设有强制打开机制的止回阀区分开。
根据本发明的实施方式，其中每个液压线路在泵的两侧上分别经由限压阀与液压储备器联接。
优选地，切换阀还可以依赖于与缸腔的环形侧联接的液压线路的压力地能切换到其封阻位置中。在此，为此可以考虑泵与止回阀之间的压力。
优选地，泵是在其输送方向并尤其是其转动方向上能反转的泵，例如是两个二象限泵或一个四象限泵。
活塞侧上的有效的活塞面积相对环形侧上的有效的面积的面积比优选在2.0和3.0之间，尤其是在2.3和2.8之间，例如2.5。面积比越小，在从负载行程转换到快速行程时的速度提升就越高。例如，可以在快速行程中达到200mm/s或更高的、尤其是250mm/s或270mm/s的活塞速度。
附图说明
下面结合实施例和附图示范性地解释本发明。
其中：
图1示出可能的根据本发明的实施方式的示意图；
图2示出本发明的改进的实施方式；
图3示出在切换阀的操作方面相对于图2改变了的本发明的实施方式；
图4示出在切换阀的驱控方面又一次改变了的本发明的实施方式。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的液压驱动设施的示范性的设计方案，其具有差动缸1，差动缸具有以能移动的方式支承在缸腔2中的缸活塞3。缸活塞3将缸腔2分隔成活塞侧2.1和环形侧2.2。在活塞侧2.1上，全圆形的压力面作用到缸活塞3上，在环形侧2.2上，由于在缸活塞3上联接有活塞杆4，使得环形的压力面作用到缸活塞3上。
设置有液压泵5，其在当前能沿两个相反的转动方向运行，从而使液压泵5有选择地能够将液压流体从液压流体储备器6供应到两个液压线路7和8的每一个中，经由液压线路，使液压泵5与差动缸1或其缸腔2联接起来。
经由第一液压线路7，可以借助液压泵5将液压流体供应到活塞侧2.1上，以便使活塞杆4从差动缸1的壳体移出，而经由第二液压线路8，可以利用液压泵5将液压流体供应到缸腔2的环形侧2.2上，以便使活塞杆4移入。
缸活塞3流体密封地将活塞侧2.1与环形侧2.2分隔开。然而，设置有短接线路9，经由该短接线路使活塞侧2.1流体导通地与环形侧2.2连接起来，以便使缸活塞3在快速行程中特别快速地移行。为了有选择地开启和阻断短接线路9，在短接线路9中设置有切换阀10。在所示的实施例中，切换阀10被定位在短接线路9自液压线路8的分支部中。
切换阀10是短接线路9中的唯一的阀，从而使流动损耗最小化。
在所示的实施例中，切换阀实施为2/3换向阀，其朝向其打开的位置的方向通过压力弹簧被预紧，并且依赖于缸腔2的活塞侧2.1上的液压压力被封阻，从而液压流体不再能够流过短接线路9。
在所示的实施例中，例如切换阀10经由压力导通的连接部11与第一液压线路7连接，以便直接检测活塞侧2.1上的压力。必要时，可以设置有切换阀10与第二液压线路8的另外的压力导通的连接部12，以便将该线路中的压力也考虑作为用于对切换阀10进行切换的边界条件。此外可能的是，设置对切换阀10的电操作来取代液压的连接部，尤其以便将该切换阀切换到其封阻的位置中。
液压流体储备器6除了其与液压泵5的抽吸侧流体导通的连接部之外还分别经由流体量补偿止回阀13、14分别与液压线路7、8中的一个连接，以便在需要时将附加的液压流体从液压流体储备器6馈送到两个液压线路7、8的一个中。此外，两个流体量补偿止回阀13、14中的至少一个可以设有分别通向另外的液压线路7、8的强制打开连接部，以便例如在第二液压线路8中发生压力提升时将与第一液压线路7联接的流体量补偿止回阀14强制打开，以便由此使过量的液压流体被导引到液压流体储备器6中。
图2的设计方案与图1的设计方案的不同之处在于，在两个液压线路7、8中的每一个中设置有止回阀15、16，其朝缸腔2的方向打开。两个止回阀15、16交叉式地设有用于强制打开的控制接口，参见控制线路17和18。当各另外的液压线路7、8中的压力超过极限值时，则经由这些控制线路17、18强制打开各自的止回阀15、16。
此外，在根据图2的设计方案中，两个液压线路7、8中的每一个都经由限压阀19、20与液压流体储备器6联接，以便限制液压线路7、8中的最大可能的压力。
在缸活塞4于快速行程中移出时，液压泵5顺时针转动。液压流体，尤其是油，经由止回阀15流动到差动缸1中的缸腔2的活塞侧2.1中。切换阀10如所示那样处于初始位置中。由此，从环形侧2.2压出的液压流体的体积流量经由短接线路9流动到活塞侧2.1中。由此，缸活塞4的移出速度相对较高。液压泵5的与第二液压线路8联接的那侧可以经由流体量补偿止回阀13供给来自尤其被预紧的液压流体储备器6的液压流体。
缸活塞4于负载行程中的移出可以通过沿相同方向例如再次沿顺时针驱动液压泵5来实现。液压流体再次经由具有止回阀15的第一液压线路7流动到环形侧2.1中。从环形侧2.1中的或第一液压线路7中的特定的压力起，切换阀10被操作，由此使液压流体从环形侧2.2导引回至液压泵5。经由流体量补偿止回阀13补充抽吸差量。
在移入时，液压泵沿相反方向例如逆时针地转动。同时，切换阀10可以被电地、机械地或液压地操作，以便阻断短接线路9。液压流体从液压泵5经由具有止回阀16的第二液压线路8通过切换阀10流动到缸腔2的环形侧2.2中。由于在缸腔2的该侧上或者在第二液压线路8中的压力上升，使得流体量补偿止回阀14被打开。由此，使过量的液压流体量直接被导引到液压流体储备器6中。
在图3中示出了与图1和2的设计方案类似的设计方案。然而，在此实现了切换阀10被电操作到其阻断的位置中。
在根据图4的设计方案中，切换阀10被定位在短接线路9之内，也就是说被定位在液压线路7和8的两个分支部之外。尤其地，切换阀10可以实施为例如借助强制操作或强制打开的止回阀。以如下方式实施强制打开，即，使切换阀10在高于第二液压线路8中的压力值时关闭，参见控制线路21。
在第二液压线路8中还设置有限压阀22，其平行于附加地朝缸腔2的方向打开的止回阀23。
图2至4中所示的止回阀15、16作为负载保持阀工作，以确保缸活塞3的安全停止。然而，本发明也可以适用于没有这些阀的情况。

Claims (10)

1.液压驱动设施，所述液压驱动设施具有：
1.1差动缸(1)，所述差动缸具有缸活塞(3)和与所述缸活塞(3)联接的活塞杆(4)，其中，所述缸活塞(3)以能移动的方式布置在缸腔(2)中，以便使所述活塞杆(4)移出和移入，并且
1.2所述缸腔(2)通过所述缸活塞(3)分隔成分别具有能变化的体积的活塞侧(2.1)和具有所述活塞杆(4)的环形侧(2.2)，其中
1.3所述活塞侧(2.1)和所述环形侧(2.2)通过所述缸活塞(3)彼此分隔开，并且经由短接线路(9)流体导通地彼此连接，并且
1.4在所述短接线路(9)中设置有用于有选择地以流体密封的方式阻断所述短接线路(9)的切换阀(10)；
1.5液压泵(5)，所述液压泵经由液压线路(7、8)与所述差动缸(1)联接，以便有选择地将液压流体输送到所述活塞侧(2.1)或所述环形侧(2.2)上，并且由此使所述缸活塞(3)在所述缸腔(2)中交替地移动，其中，所述液压泵(5)是在其输送方向上能反转的泵；其中，
1.6所述切换阀(10)至少间接地以依赖于所述缸腔(2)的活塞侧(2.1)上的压力的方式能切换到其封阻位置中；
其特征在于，
在所述短接线路(9)中设置有唯一的切换阀(10)，借助所述切换阀能阻断所述短接线路(9)，其中，所述切换阀(10)能借助另外的压力导通的连接部(12)切换到封阻位置中，其中，所述切换阀(10)实施为换向阀，并且其中，所述换向阀是弹簧预紧的，以便通过依赖于所述活塞侧(2.1)上的压力的驱控以抵抗弹簧力的方式运动到封阻的定位中，并且在不受驱控的状态下通过弹簧力运动到打开的定位中。
2.根据权利要求1所述的液压驱动设施，其特征在于，所述切换阀(10)实施为3/2换向阀。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的液压驱动设施，其特征在于，所述液压泵(5)具有两个分别经由液压线路(7、8)与所述缸腔(2)联接的侧，并且在两个液压线路(7、8)的每一个中设置有朝所述缸腔(2)的方向打开的止回阀(15、16)。
4.根据权利要求3所述的液压驱动设施，其特征在于，所述止回阀(15、16)除了流入部和流出部之外还分别具有用于强制打开的控制接口，经由所述控制接口能够抵抗所述止回阀的经由流入部和流出部起作用的差动压力地打开所述止回阀(15、16)。
5.根据权利要求4所述的液压驱动设施，其特征在于，所述止回阀(15、16)的控制接口交叉式地与流入部如下地以液压方式或其他依赖于压力的方式互连，即，在所述止回阀(15、16)的其中一个止回阀的相应的流入部中的、超过预设的压力阈值的压力经由所述控制接口以强制方式打开另一止回阀(15、16)。
6.根据权利要求3所述的液压驱动设施，其特征在于，设置有液压流体储备器(6)，所述液压流体储备器分别经由流体量补偿止回阀(13、14)联接到所述液压泵(5)的两侧上。
7.根据权利要求6所述的液压驱动设施，其特征在于，所述液压线路(7、8)中的每一个都在所述液压泵(5)的两侧上分别经由限压阀(19、20)与所述液压流体储备器(6)联接。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的液压驱动设施，其特征在于，所述切换阀(10)还依赖于与所述环形侧(2.2)联接的液压线路(8)的压力地能切换到其封阻位置中。
9.根据权利要求3所述的液压驱动设施，其特征在于，所述切换阀(10)能依赖于在与所述环形侧(2.2)联接的液压线路(8)中所述液压泵(5)与所述止回阀(16)之间的压力地切换到其封阻位置中。
10.根据权利要求9所述的液压驱动设施，其特征在于，所述切换阀(10)能依赖于在与所述环形侧(2.2)联接的液压线路(8)中所述液压泵(5)与所述止回阀(16)之间的液压地切换到其封阻位置中。
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