專利名稱：液壓撞擊/沖壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓裝置，包括一閥殼，在該閥殼內(nèi)部安裝有一可移動的閥體，在所說的閥殼內(nèi)至少設(shè)有一液壓腔室，以及至少一用于控制所述可移動閥體的控制機構(gòu)，其中，閥殼包括多個組合元件，所說的這些元件中至少兩個元件被相互共軸地設(shè)置，從而在所說的兩個元件之間形成一環(huán)形空間；閥體大致呈套筒狀，并被設(shè)置在所說閥殼內(nèi)的所說環(huán)形空間內(nèi)部，所說閥體設(shè)有多個孔，以便使液壓流體可以通過閥體沿徑向流動。
背景技術(shù)：
在許多已知的應(yīng)用中，需要執(zhí)行一種快速的撞擊操作和/或執(zhí)行一種受控的操作，同時要傳遞很大的作用力，其中優(yōu)選地是采用某種液壓裝置。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這些液壓裝置由一伺服閥來控制/調(diào)節(jié)，所用的伺服閥適合于在很高的壓力下進行大量的油流體流動，這意味著閥是非常昂貴的。此外，它還在距液壓裝置的一定距離處形成它自身的一個單元。經(jīng)常遇到的問題就是伺服閥具有很大的外部尺寸，從而使伺服閥非常龐大笨重，其重量可達幾百公斤。此外，在伺服閥和液壓裝置之間還經(jīng)常采用液壓軟管，這意味著損壞的危險性增大。高壓、很大的油流量及液壓軟管的可壓縮性還意味著將很難滿足快速和精確的高要求。此外，這種伺服閥需要相當(dāng)長的調(diào)節(jié)時間，該調(diào)節(jié)時間通常達100毫秒，在許多應(yīng)用中，這是很不令人滿意的。
在撞擊沖壓機中，調(diào)節(jié)時間很長是不能令人滿意的。撞擊沖壓機在以前是已知的，例如在美國專利US3965799，US4028995，US4635531中就描述了撞擊沖壓機，這些美國專利中顯示的裝置能快速地調(diào)節(jié)，但是液壓活塞是閥功能的一部分。結(jié)果是，液壓活塞的功能不能被隨意控制，但這種功能與閥殼內(nèi)的液壓閥的位置相關(guān)。至于一些應(yīng)用場合，所說的裝置局限于擺動設(shè)備，如手錘，它在兩個位置之間快速移動，在它們之間完全沒有控制的可能性。
所說的已知類型的撞擊沖壓機不適合利用很大的動能來成形，對于某些材料處理，例如切割和穿孔，金屬元件的成形，粉末的壓實，以及類似的操作，其中撞擊是很重要的，由于沖壓機的活塞的速度可以比傳統(tǒng)的沖壓機高約100倍。這種情況就使得對閥結(jié)構(gòu)具有很高的要求，這是因為盡管在液壓系統(tǒng)中存在高壓，閥還是必須能執(zhí)行極快速的大流量調(diào)節(jié)，以便能形成足夠大的作用力。工作原理是基于在短時間內(nèi)形成很大的動能。通常，在一般平均大小的撞擊沖壓機中，在撞擊活塞加速時，動力至少達到20-30KN。為了能使設(shè)備占有市場，就必須能提供一種簡單的結(jié)構(gòu)，同時還能提供不昂貴的且占用窨小的閥裝置。
在閥殼的兩個同軸部分之間設(shè)置一種套筒狀的閥體，從而形成一個環(huán)形空間，所說的套筒狀閥體就設(shè)置在這個環(huán)形空間內(nèi)，這樣就可以實現(xiàn)所說的閥功能。上述的基本工作原理的確是已知的，這可以從US4559863中得知，但是所說的這篇專利文獻提到的是一個模鍛錘，其中所用的液壓只是用于提供這個模鍛錘。用于把錘向下驅(qū)動的壓力只是一個剩余壓力，它是在快速返回之后在一個下部蓄能器中積累而成的。在這種裝置中，執(zhí)行與撞擊相關(guān)的主要操作是重力，而不是液壓力。因此，這種結(jié)構(gòu)不適合那些需要極高加速度的且需利用很大的動能來成形的場合。已知裝置的另外一個缺陷在于，它不能進行快速的調(diào)節(jié)。此外，它也不能與液壓活塞的位置無關(guān)地進行控制液壓活塞的功能。此外，已知裝置不能平衡參照沿徑向方向作用的作用力，如果采用極高的液壓力的話，這就會無情地產(chǎn)生一些問題。
應(yīng)當(dāng)知道，上述應(yīng)用只是許多領(lǐng)域中的一方面應(yīng)用，在閥裝置及其操作方式方面存在著可以改進的余地。因此，很明顯，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的撞擊沖壓機所具有的許多問題在其它應(yīng)用場合也會存在，因此，重要地是盡力找到這些問題或至少部分問題的解決方案。另外可改進的方面就是液壓調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)上面所描述的伺服閥裝置，至今液壓調(diào)節(jié)裝置通常還是很昂貴和/或太笨重，和/或工作緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是消除或至少減小上面所提到的一些問題。該發(fā)明目的是通過上面描述的一種液壓裝置來實現(xiàn)的，這種液壓裝置的特征在于閥體被設(shè)置在閥殼內(nèi)，使得閥體基本上，最好完全，參照沿徑向方向作用的液壓作用力被平衡，在所說的一些孔附近所說閥體在該閥體的內(nèi)部表面和外部表面上都設(shè)有突緣部分，這些突緣部分與閥殼內(nèi)部的突緣部分以及槽相互作用，從而允許液壓流體可以從所說的其中每一條槽流動，并超過和在每條所說的突緣部分之間流動，當(dāng)閥體設(shè)置在閥殼內(nèi)部以便允許流體流向和流自所說的液壓腔室，并且所述的突緣部分在閥體的第二位置以一種密封的方式相互作用，從而使液壓流體不能流向或流自所說的液壓腔室。
由于采用本發(fā)明的解決方案，從而使流動路徑很短，這就能極其快速地進行操作。此外，根據(jù)本發(fā)明，還能以一種獨立于液壓活塞位置的方式控制液壓活塞。在這個方面，有利地是，閥體被做成一個套筒狀裝置，可以通過相當(dāng)小的移動就可獲得很大的流孔。
應(yīng)認識到，由于本發(fā)明的緣故，所獲得的具有所有這些優(yōu)點的技術(shù)方案可以用于許多不同的應(yīng)用場合中。
根據(jù)本發(fā)明的另外一些可能的方面閥體的突緣部分是至少一個所述孔的整體部分；閥體相對于經(jīng)過閥體中心的一個平面基本上對稱形成；把閥體從一關(guān)閉位置移動到一打開位置所需的在閥殼內(nèi)閥體的最大移動距離，在套筒的外徑的0.1％和3％之間，優(yōu)選地是在2％以下，更優(yōu)選地是在1％以下；閥體在關(guān)閉位置和打開位置之間的移動，至少是基本上相對于液壓活塞沿軸向方向進行的；閥體從一個端部位置到另一個端部位置所用的調(diào)節(jié)時間為10毫秒以下，優(yōu)選地是5毫秒以下；液壓活塞設(shè)有至少兩個互相相反的環(huán)形的作用力傳遞表面，其中，最好是上部環(huán)形表面大于另外一個環(huán)形表面；液壓活塞包括三個同軸的具有不同外徑的整體單元，其中，中間部分具有最大的直徑；至少一個控制機構(gòu)以一種液壓的方式被驅(qū)動；控制機構(gòu)包括能移動閥體的裝置，該裝置在閥殼內(nèi)的孔中能移動，其中，孔基本上與所說裝置的形狀相對應(yīng)；所說的孔與一環(huán)形槽連通，以便由液壓油進行加壓；
所說的裝置具有一圓形的外套表面，并且所說的孔包括沿軸向方向延伸的圓孔；所說的控制機構(gòu)以磁性方式被驅(qū)動；控制機構(gòu)包括至少一個設(shè)置在閥體處的磁鐵部件，以及至少一個設(shè)置在閥殼處的電磁體；所說的電磁體由液壓油冷卻；閥殼在它的一個或幾個側(cè)壁中分別設(shè)有一壓力連接道和一油箱連接道；所說的裝置是撞擊/沖壓裝置的一部分，用于執(zhí)行快速的撞擊操作，并傳遞大的作用力，其中閥體所具有的最小直徑在3mm和500mm之間，優(yōu)選地是超過50mm，更優(yōu)選地是超過80mm；所說的突緣部分中的至少一個突緣設(shè)有對稱布置的槽，當(dāng)閥體從其關(guān)閉位置發(fā)生少量移動時，這些對稱布置的槽允許少量流體通過閥體沿徑向流動；通過改變閥體在轉(zhuǎn)動方向上的位置，就能可改變所說突緣部分的長度和總的孔面積；利用作用在環(huán)形表面上的液壓來對閥體進行定位，其中利用設(shè)置在閥體中的閥滑動件來控制流向所說表面中的至少一個表面的液壓流體，并且按照仿型閥的已知的工作原理進行工作，從而使環(huán)繞的閥體隨從所說的閥滑動件滑動，所說的閥滑動件又由雙動作電磁體進行定位；設(shè)置在液壓腔室內(nèi)的液壓活塞具有至少一個朝外的端面，其中液壓活塞以同軸的方式設(shè)置在閥殼內(nèi)部；閥殼設(shè)有兩個分開的液壓腔室。


下面將參照附圖對本發(fā)明進行詳細描述。在這些附圖中圖1是一個軸向剖面圖，表示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種液壓裝置；圖2是沿圖1中的A-A線的剖面圖；圖3是沿圖1中的B-B線的剖面圖；圖4是根據(jù)本明的一個優(yōu)選實施例的軸向剖面圖，該實施例特別適合用于進行快速操作；圖5是沿圖4中的A-A線的剖面圖；圖6是沿圖4中的B-B線的剖面圖；圖7是沿圖4中的C-C線的剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的軸向剖面圖；圖9是表示本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的效果的曲線圖；圖10表示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例；圖11表示圖10中一些細節(jié)的放大圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的一種經(jīng)變型的液壓裝置的軸向剖面圖；圖13表示根據(jù)圖1所示裝置的工作原理的液壓裝置的一個優(yōu)選實施例；圖14表示根據(jù)圖13的裝置的一種優(yōu)選的工作原理。
具體實施例方式
在圖1中，表示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液壓撞擊/沖壓裝置，這個實施例特別適用于執(zhí)行長距離的撞擊動作。這種裝置包括一閥殼1；一液壓活塞3，被設(shè)置在閥殼中部；一閥體2，被設(shè)置在閥殼1的內(nèi)部，卻環(huán)繞著液壓活塞；一控制機構(gòu)4。
閥殼1包括多個組裝部件，其包括設(shè)置在一上蓋101(圖中未示)處的一上部部件102。一內(nèi)部閥座部件103和一外部閥座部件104連接在該上部部件102的下端。在所說的兩個部件103，104的下端，設(shè)有一個下部公共蓋106。在中部，沿著閥殼1的中軸線設(shè)有一上部圓形腔室116，一第一液壓腔室，其內(nèi)設(shè)有液壓活塞3。所說的圓形腔室116所具有的直徑適用于液壓活塞的中部34，所說的液壓活塞的中部34具有該液壓活塞的最大直徑。在所說的液壓活塞的中部34的上面，設(shè)有一上部35，該上部35的直徑小于中部34的直徑，從而形成朝上的表面30。所說的表面30是液壓油動力傳遞表面，所說的液壓油在環(huán)形槽內(nèi)壓縮，該環(huán)形槽位于液壓活塞的上部35和閥殼的內(nèi)套表面之間。
內(nèi)部閥座部分103的內(nèi)套表面的一個主要部分所具有的直徑，與所說上部102內(nèi)的中間腔室116的直徑相同，這樣就能使液壓活塞3與所說的中部34一起沿著中間腔室115移動一個必要的距離，其中所說的中間腔室115形成內(nèi)部閥座部分103內(nèi)側(cè)的第二液壓腔室。液壓活塞3的下部33的直徑小于所說上部35的直徑。于是，就形成了一個朝下的環(huán)形表面33，該環(huán)形表面大于所說朝上的環(huán)形表面30。所說的表面30可以經(jīng)軸向槽129和徑向的上部槽124受到經(jīng)壓力入口107的恒定壓力。內(nèi)部閥座部分的下部設(shè)有一圓孔，該圓孔的直徑適合于液壓活塞的下部33的直徑，因此它們之間構(gòu)成壓配合。優(yōu)選地是，在所說部分中設(shè)置某種密封件，并且在另外部分中設(shè)置良好的配合，以便減少泄漏(圖中未示)。在閥座的外部104中，至少有一個液壓流體入口107以及一液壓流體的出口119。在與入口107相連接處，設(shè)有一條環(huán)形槽151(見圖2)。在與所說環(huán)形槽151的連接處，設(shè)有一個帶有槽的圓筒形空間128，該圓筒形空間128位于外部閥座部分104與內(nèi)部閥座部分103之間，這個空間被用于閥體2。在相對側(cè)，以及在所說槽128的另一側(cè)，內(nèi)部閥座部分103內(nèi)設(shè)有一個附加的環(huán)形腔室150。
在環(huán)形腔室151的下面，入口107與出口119之間，帶有一些朝內(nèi)的尖突緣的一個環(huán)形部分設(shè)置在外部閥座部分104內(nèi)，其中形成一個上部密封，環(huán)形的角/突緣104A和一個下部密封，環(huán)形的角104。按照相對應(yīng)的方式，在開槽的空間128內(nèi)部以及所說環(huán)形角/突緣部分的對面，通過一上部環(huán)形突緣部分103A和下部環(huán)形突緣部分103B。在內(nèi)部閥座部分103中形成環(huán)形突緣部分。所說的環(huán)形角/突緣部分103A，103B，104A，104B與沿軸向可移動的閥體2及內(nèi)部的一些孔250，251，252相互作用，從而實現(xiàn)所期望的調(diào)節(jié)(見圖2)。閥體2中的所說上部孔250和下部孔251分別被設(shè)置許多個，以便使液壓流體能自由地以平衡的方式流動。此外，中排孔252設(shè)有許多孔(見圖3)。所說的這些孔252最好設(shè)有筆直的下部突緣和上部突緣，以便能與所說的角/突緣部分以一種更有效地方式進行相互作用。按照相同的方式，槽152，155和孔251被設(shè)置成與通向油箱的一出口119相連，這些槽與那些與壓力孔107相連的槽相聯(lián)系，從而在原理上，相對于通過孔153的中心到下部壓力腔室115的平面P1，存在鏡像對稱。一鐵環(huán)41連接在閥體2的下端。在所說鐵環(huán)的下面，并與其共軸的方式設(shè)置一個(或幾個)用于控制閥體2的電磁體42。閥體在上部還設(shè)有一小的環(huán)形表面207，該環(huán)形表面207意味著當(dāng)壓力在腔室151內(nèi)起作用時，將一直通過該環(huán)形表面207作用一個朝上的作用力。由于受限動作的要求，閥體2的控制/移動可以有利地以一種磁的方式來進行。
許多軸向設(shè)置的槽129用于連接閥殼1內(nèi)的壓力腔室151和上部環(huán)形腔室116，這些槽經(jīng)閥殼上部的徑向孔124落入環(huán)形孔/槽116內(nèi)。
閥按照下列方式來進行操作。在圖1所示位置，在任何方向上都未發(fā)生油的輸送，但液壓活塞3將處于一平衡位置，這是由于已經(jīng)通過槽129送來的油擠壓著上部表面30，這被那些位于下部腔室115內(nèi)的油所平衡，并且經(jīng)朝下的環(huán)形表面31起作用。在所說的平衡位置，活塞保持靜止，這個平衡位置可以被選擇性地調(diào)節(jié)，因而這個平衡位置取決于下部腔室115中所具有的油量。如果向電磁體42提供一個增大的電壓，那么就會經(jīng)鐵環(huán)41產(chǎn)生一個作用力，這個作用力把閥體2向下拉動。當(dāng)發(fā)生這種情況時，就會在兩個下部環(huán)形突緣104B，103B和閥體201以及在中間孔252的突緣之間產(chǎn)生許多孔，從而，油可以從下部的環(huán)形空間115經(jīng)孔/槽153，154，252流入到環(huán)形槽152內(nèi)，然后通過出口119流到一油箱。同時，上部環(huán)形突緣部分104，103A密封著閥體201，所以油不能從壓力腔室151向下流向入口孔154而進入內(nèi)部的下部環(huán)形腔室115。另一方面，經(jīng)過軸向槽129，環(huán)形的上部腔室116內(nèi)的徑向槽124，使油壓力保持恒定不變，這個油壓力作用于上部的環(huán)形表面30。因此，就會使活塞沿向下的方向移動，從而使其下端面32向下移動，于是可以執(zhí)行一個沖程。所說的沿向下方向的沖程比向上的移動更有力量，這是由于上部表面30的總面積大于在下部表面31處的位于下面的且其內(nèi)部的面積。還應(yīng)當(dāng)注意到，閥體中部的孔252適當(dāng)?shù)卦O(shè)有一些平的上部和下部表面，因此，閥體的微小移動就意味著被暴露于油的孔的很大變化，從而從腔室115朝著出口119移出。
根據(jù)所示出的這個例子，閥體的外部直徑D為100毫米，當(dāng)閥體移動1毫米時，相對于這種移動就會給出一個很大的流孔。(總面積將達約600平方毫米(Dxπx1毫米，當(dāng)采用兩條突緣時)，這是由于突緣部分延伸于整個周圍。當(dāng)這種撞擊動作結(jié)束時(或已達到或沖壓到所期望的位置)，供向電磁體42的電流就被終止(被減小)，從而作用在閥體2的表面207上的壓力就克服這種磁力，使閥體迅速地向上移動。通過這種方式，就會發(fā)生相反的油流動，這是由于形成上部的環(huán)形突緣部分104A，103A和閥體201之間的一些孔。因此，壓力腔室151內(nèi)的油將能自由地向下流過閥體的孔252，并流入和流經(jīng)環(huán)形腔室154，然后，經(jīng)徑向孔153流入下部的環(huán)形腔室115。下部環(huán)形腔室115內(nèi)的壓力增大(這個壓力與上部的環(huán)形腔室116內(nèi)的壓力相同)，因此活塞將向上移動，這是由于下部的環(huán)形表面31所具有的表面大于上部的環(huán)形表面30。當(dāng)發(fā)生返回動作并到達期望位置時，控制機構(gòu)被再次啟動，以便能按照上面所描述的方式執(zhí)行一次新的撞擊(或沖壓)。如果把這種裝置用作一調(diào)節(jié)設(shè)備，那么，供向電磁體的電流只被改變到使閥關(guān)閉(圖1所示的位置)的程度，其中活塞3停止在期望的位置。
應(yīng)當(dāng)注意到，在徑向方向上，閥體始終處于一平衡狀態(tài)，這是由于閥體的沿徑向暴露的表面在每個選擇點都被暴露于閥體2的相反側(cè)的反向作用力下。實現(xiàn)這一點是由于在閥體周圍以對稱方式形成環(huán)形槽以及閥體中的孔，這在所說的環(huán)形空間之間能連通。在表示圖1的前言中已經(jīng)提到，所說的實施例特別適合用于長距離沖程的裝置。
根據(jù)圖4所示的優(yōu)選實施例，圖4中表示出的實施例與圖1所示實施例有許多相同之處，但圖4所示實施例更適合于短距離和迅速的動作。第一個重要的不同之處在于，在任何方向上并不進行恒定不變地加壓，而是在活塞周圍采用交替加壓，從而對一個方向或另一個方向上對活塞產(chǎn)生影響。另一個重要的不同之處在于，這個實施例中的閥體201是磁性的，因此，無需另外的鐵環(huán)41，而是利用閥體2每側(cè)的一些電磁體42A，42B(兩個)來控制閥體2的位置。另外一個不同之處在于，有兩個出口119A，119B通向一油箱。由于根據(jù)圖1已描述的這種結(jié)構(gòu)的一些細節(jié)是怎樣相互作用的基本原理與圖4所示實施例的原理是相同的，因此，下面將描述這種對稱結(jié)構(gòu)的一半。在描述時只考慮一個方向上的活塞移動。首先，描述與圖1所示實施例的一些不同之處。閥殼104，103和閥體2分別設(shè)有四個成對設(shè)置的環(huán)形突緣裝置，在一個時刻只有兩個以打開的方式相互作用，而另外兩對以關(guān)閉的方式相互作用。在下面，當(dāng)活塞3沿向下方向執(zhí)行一沖程時，只有103A，104A和103C和104C這些對分別相互作用(以打開方式)。象圖1所示實施例那樣，在閥體2內(nèi)具有許多設(shè)置在中間的孔或口252。所說的孔用于平衡壓力，從而能實現(xiàn)迅速、短距離的流動路徑(見圖7)。此外，還表示出了具有許多液壓流體的入口107。還能看出，為了在所說的中間平面P1處實現(xiàn)壓力平衡，在閥體2的內(nèi)套表面內(nèi)具有一個環(huán)形腔室260。在閥體2內(nèi)中間孔252的每一側(cè)，在閥體2中按照相對于中間平面P1(見圖6)呈對稱的方式分別設(shè)有許多徑向孔261和262。所說的這些孔在外部環(huán)形腔室163和164以及內(nèi)部環(huán)形腔室162和160之間分別形成連通，其中的外部環(huán)形腔室163和164分別設(shè)置在外閥座部分104內(nèi)，其中的內(nèi)部環(huán)形腔室160和161分別設(shè)置在內(nèi)閥座部分103內(nèi)。所說的內(nèi)部腔室160和161分別與孔124和153連通，這些孔124和153分別通向?qū)?yīng)的壓力腔室115和116。最后，圖中示出閥體設(shè)有另一組徑向孔263和264，該徑向孔263和264分別相對于所說平面P1對稱設(shè)置，并且分別設(shè)置在內(nèi)部環(huán)形腔室162和上部環(huán)形腔室165內(nèi)。所說的下部和上部環(huán)形腔室分別與通向一油箱(見圖5)的下部出口119A和上部出口119B連通。
根據(jù)圖4所示的優(yōu)選實施例的裝置，它是按照下述方式進行操作的。通過入口107(當(dāng)然，只可以用一個入口)來接通壓力，從而對環(huán)形腔室151進行加壓，其中的環(huán)形腔室151與閥體2內(nèi)的中間孔252連通。當(dāng)達到圖4所示的位置時，液壓活塞在任何方向上都未發(fā)生移動，這是由于突緣稍微相互重疊而把流出環(huán)形腔室151和260的全部流通路徑都密封住了。當(dāng)向上部電磁體42供應(yīng)電流時，如圖中所示，磁場將使閥體2沿向上方向移動。這樣，在閥體的環(huán)形突緣部分271A，271B和272A，272B之間沿著整個突緣線產(chǎn)生一些孔，從而使油可以在突緣部分104，271B和103A，271A之間形成的環(huán)形槽之間從中央環(huán)形槽151和260流動，并分別向上流入兩個上部環(huán)形腔室161和163內(nèi)。然后，壓力油從那兒可以自由地經(jīng)徑向孔124流入內(nèi)部、上部、環(huán)形腔室116，然后經(jīng)上部表面30向下對活塞進行加壓。同時，相對應(yīng)的槽104C，272A和103C，272B在底部分別被打開，其中，油可以從下部環(huán)形腔室115經(jīng)徑向孔153流出，并流入和流經(jīng)環(huán)形腔室160，然后或直接向下流過內(nèi)部環(huán)形槽160，或經(jīng)另一條環(huán)形槽164流經(jīng)閥體2內(nèi)的孔261，并向下流入下部環(huán)形腔室162，并經(jīng)過出口119A流到一油箱。這樣，就立即發(fā)生上部環(huán)形腔室116的加壓，同時對下部環(huán)形腔室115進行排放。由于這些過程，使得活塞3進行快速的向下移動，于是，活塞的端面132就進行一次強有力的沖程。當(dāng)通過下部磁性裝置42A執(zhí)行了這個沖程時，閥體2的移動被反過來，從而分別產(chǎn)生反向加壓和排放，于是就使活塞向上移動。應(yīng)當(dāng)注意到，未斷開的相互作用的突緣線，例如104C和272A，意味著閥體2的極小的移動導(dǎo)致了一個大孔，即，形成了一條大的環(huán)形槽，從而實現(xiàn)了大量的流動。還應(yīng)當(dāng)注意到，由于提供了表面30(而不是采用活塞3的端面)，從而當(dāng)活塞沿任何方向移動時，能獲得相當(dāng)小的體積變化，這就進一步改善了這種裝置的快速性。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，這種裝置并不局限于活塞的兩個端面必須突出到閥殼1外。此外，從剖面圖中可以看出，閥殼可以設(shè)置成具有矩形的外部形狀，這是很有利的。
在圖8中，表示出了根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例。由于在很大程度上，該實施例的基本原理與上面已經(jīng)描述的原理是相同的，因此，下面將只描述一些基本的不同之處。第一個不同之處在于，根據(jù)這個實施例的閥體2不是完全平衡的。因此，如果要求很高的精確度，那么這種裝置就不怎么適合用作一伺服閥，這是由于當(dāng)壓力流體的入口107一直被加壓時，閥體在一定程度上將擠壓內(nèi)閥座部分103的中間突出部分。然而，最重要的不同之處在于閥體2移動的控制機構(gòu)4。根據(jù)這個實施例，圖中表示出了利用了一個液壓控制機構(gòu)4。它是這樣來實現(xiàn)的，即通過把許多突出裝置280和290分別設(shè)置在閥體2的兩側(cè)，上部和底側(cè)，這些突出裝置可以沿任一方向擠壓閥體。恰當(dāng)?shù)厥?，它們是圓形的，并以密封的方式分別在閥殼1內(nèi)的圓形孔122和125內(nèi)移動。通過設(shè)置一些環(huán)形槽123和126，這些環(huán)形槽分別與所說的孔122和125相連，可以通過交替地對所說的環(huán)形槽進行加壓來影響閥體20，從而使其在任一方面上移動。對環(huán)形槽123和126的加壓可通過入口132A和132B適當(dāng)?shù)剡M行，以便在附近相互連接。然而，它們最好不放在相同的平面內(nèi)(圖中的表示只是為了能更清楚地說明其操作)。因此，從每個入口到控制機構(gòu)具有一些軸向槽127和130，這些槽經(jīng)徑向孔121A，121B分別通向所說的環(huán)形槽123和126。因此，應(yīng)當(dāng)注意到，這些徑向孔121A，121B的端部必須被堵塞住，從而使油不會流出閥殼1。象圖4一樣，在圖8所示實施例中，交替地對兩個腔室中的一個腔室進行加壓，同時對不被加壓的腔室通過與一油箱相連接而進行排放。
在圖9中，表示出了一曲線圖，該圖表明了一個實施例的改善對所有應(yīng)用的控制的可能性，其中，環(huán)繞的閥將用作一伺服閥，即，用于對液壓活塞進行定位。例如，參照圖1所示的例子，但應(yīng)當(dāng)知道，這種原理也可被用于其它一些實施例。通過設(shè)置突緣103A，103B，104A，104B，這些突緣負責(zé)油孔流向部分被切成斜解的圓環(huán)區(qū)域(例如154)，從而，在從中間位置進行的第一次移動期間，這些孔變成突緣形，例如約0.2mm，只占圓周的例如10％，并且在所說的孔移動0.2mm之后，就允許閥繞整個圓周打開。這樣，在低速(或靜止)時就能獲得更精確的控制，這是由于在更靜止的控制過程中只用了小量的油流。此外，還減小了沿長的圓周所發(fā)生的泄漏。重要地是，突緣部分的變化是對稱進行的，從而具有良好的平衡性。應(yīng)當(dāng)知道，在突緣區(qū)域可以采用許多種選擇方案來替代突緣區(qū)域的斜角化。
在圖10中，表示出了本發(fā)明的另一個實施例/變型，其中，在環(huán)繞閥套2內(nèi)設(shè)置了一個仿型閥機構(gòu)。所說液壓裝置的工作原理和設(shè)計基本上與上面所描述的相同，因此，在圖10中的許多表示在上面的結(jié)合附圖所作的描述中已經(jīng)提到了。下面，將著重描述一些必要的變化。此外，圖中只表示出了液壓裝置的有限的一部分，例如，在該圖中沒有表示出液壓活塞，也沒有表示出底盤，但是應(yīng)當(dāng)知道，所說的一些細節(jié)的原理以及其它必需的周邊細節(jié)的原理與上述的描述是相同的。在原理上，上面所描述的例子是利用雙動作的電磁體來影響/控制閥裝置，但是在這個例子中，是利用一個仿型閥桿41A來控制閥裝置的。下面將參照圖11來詳細描述這個仿型閥機構(gòu)的一些組成部件。一條豎直槽298穿過可移動的閥套2，從而，在開槽的空間128的上側(cè)具有一個與油箱(T)相通的出口壓力相對應(yīng)的一個較低的壓力，其中，所說的閥套2在槽空間128內(nèi)移動。從圖11中可以看出，設(shè)置了一個套管狀的襯里291，并把該襯里291固定在閥套2的內(nèi)側(cè)。所說襯里291內(nèi)側(cè)的縱向孔的直徑與仿型閥桿41A的直徑相同(具有一定的配合度)。在圖中所示位置中，仿型閥桿41A的上端41C延伸到襯里的上突緣部分291A之上。在襯里的上突緣部分291A與襯里的下突緣部分291B之間的空間內(nèi)，設(shè)置有所說的桿41A，該桿41A具有一較窄的腹板41B，因此在襯里的下突緣部分291B和上突緣部分291A處都與腹板41B的端部的突緣部分形成密封。在襯里的中部設(shè)有一徑向延伸的孔295，這些孔295與襯里291周圍的槽空間292相連通。所說的空間292又經(jīng)過閥套2內(nèi)的一個孔294與一條環(huán)形槽293相連通。由于環(huán)繞腔室中的壓力P作用在閥套2的表面Ai上，從而使閥套2向上移動。所說的壓力由槽107傳遞，并經(jīng)仿型閥桿41A與閥套2之間的槽空間到達襯里291的下突緣。根據(jù)已經(jīng)描述的情況，在襯里291的上側(cè)具有較低的油箱T壓力。當(dāng)仿型閥桿41A向上移動時，液壓腔室293就會經(jīng)上部的槽空間128與一油箱T相連通，這個液壓腔室通過槽298一直具有一個低的壓力T。當(dāng)仿型閥桿41A相對于閥套2向下移動時，液壓腔室293就會通過槽107被加壓成P。所說的壓力作用于閥套2的表面Ay，這個表面Ay設(shè)置在液壓腔室293內(nèi)。朝上的表面Ay大于朝下的表面Ai，因此，這些表面在相反的方向上具有分力(F＝p×A.)，優(yōu)選地是，Ay＝2×Ai。因此，腔室293內(nèi)的壓力P取決于油從哪一個方向流入該腔室293，這個壓力或是通過密封突緣291A的一個低壓T，或是通過密封突緣291B的一個高壓P，這個壓力被傳送到內(nèi)部孔295，槽292，并最終通過外部孔294，運就使閥套2的的移動方向與閥桿41A的移動方向相同，直到由閥突緣291A，291B再次達到其平衡位置，關(guān)閉腹板41B處的對應(yīng)的密封突緣，從而獲得閥桿移動的仿型(copping)。
在圖12中，表示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，其中很明顯，這種閥裝置不一定要把液壓活塞3設(shè)置在閥殼內(nèi)部。在許多應(yīng)用中，要求把閥殼1和液壓活塞/缸分離開。這種閥的工作原理與參照圖4所描述的原理完全相同。因此，采用與圖4中相同的附圖標(biāo)記，但是在圖12所示裝置的一些部件被更加示意性地表示出來。下面，將著重描述與圖4的一些不同之處。象已經(jīng)描述的那樣，液壓活塞3不是設(shè)置在閥殼1內(nèi)側(cè)。而是把中間部分103E用作一個同質(zhì)單元。下部壓力腔室115與一出口115A相連通，該出口115A與一管道，最好是一條通向液壓缸(圖中未示)中對應(yīng)的下部壓力腔室的液壓軟管115B相連，所說的液壓缸設(shè)有液壓活塞3(圖中未示)。液壓活塞3和液壓缸在原理上是按照完全傳統(tǒng)的方式設(shè)計的，其中根據(jù)具體的應(yīng)用，使這種設(shè)計適用于期望的工作模式，例如，使液壓活塞3具有按照上面所描述的實施例的工作模式。按照一種相應(yīng)的模式，上部壓力腔室116與一個上部出口116A相連，該上部出口116A與一條上部液壓管道116B相連，這條上部液壓管道116B也最好是一條液壓軟管，并通過液壓缸內(nèi)的一個對應(yīng)的上部液壓腔室，在所說的液壓缸內(nèi)設(shè)有液壓活塞3。因此，其操作情況與參照圖4所描述的操作情況完全相同，不同之處在于帶有液壓活塞3的液壓缸設(shè)置成與閥殼1相距一個距離。此外，從圖12可以看出，閥套2可以被有利地設(shè)計成沿其整個范圍具有相同的或至少幾乎相同的壁厚。
在圖13中，表示出了根據(jù)本發(fā)明的閥裝置的一個優(yōu)選實施例，這種閥裝置中的液壓活塞3同軸地設(shè)置在閥殼1的內(nèi)側(cè)，其中在一個壓力腔室內(nèi)采用一個恒定不變的壓力。與圖1所示的不同之處在于，根據(jù)這個優(yōu)選實施例的下部腔室115，一個恒定不變的壓力作用在這個下部腔室115上。所說的這個實施例與圖1中的結(jié)構(gòu)相比，具有很大的優(yōu)點，在某些方面具有驚人的優(yōu)點。閥殼1和閥體2的設(shè)計原理與上面所描述的基本相同，因此，就不再參照這個附圖來詳細描述了。另一方面，以一種不同的方式來設(shè)計液壓活塞3，上部環(huán)形的朝上的表面30基本上大于朝相反方向的環(huán)形表面31。液壓活塞設(shè)置在閥殼1內(nèi)側(cè)，從而，較小的表面31位于下部壓力腔室115內(nèi)側(cè)，這個下部壓力腔室115通過內(nèi)閥座部分103中的槽153始終與壓力入口107連通。上部腔室116可以通過內(nèi)閥座103中的槽124與壓力入口107或與通向一油箱的出口109連通，或者是被完全堵塞住以防止連通，根據(jù)上面所描述的原理，這取決于閥體2的位置。
為了以一種更簡單的方式來描述工作原理，在圖14中示意性地表示出了根據(jù)圖13的裝置。圖中表示出，閥殼1設(shè)有密封件S1，S2，S3，以便把壓力腔室115，116相互密封隔開，并且也與周圍相互密封地隔開。此外，圖中所表示出的閥體2作為一個單獨的單元設(shè)置在閥殼外部。然而，應(yīng)當(dāng)知道，這是一個原理圖，它并不對本發(fā)明有任何限制，但是，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，很明顯地是，可以采用一個整體的閥體2或采用一個設(shè)置在外部的閥單元2，以實現(xiàn)根據(jù)這個優(yōu)選實施例的裝置的一些優(yōu)點。圖中表示出，閥裝置2是由彈簧(拉力彈簧)在一個方向上進行加載的，從而，外部作用力如圖14中所示那樣，即作用在一個位置，在這個位置中，管道L3(該管道也可以是閥殼內(nèi)側(cè)的槽)通過閥裝置2中的第一連接道V1連接上部壓力腔室116附近的槽124，其中的上部壓力腔室116通過一管道L2(該管道也可以部分是閥殼內(nèi)側(cè)的槽)與一壓力源P相連。在沒有任何外部作用力的情況下，彈簧將對閥4進行定位，從而使上部腔室不被加壓，這從安全角度來看是很有利的。從圖中可以看出，壓力源P設(shè)有一個集油箱PA，這就確保了壓力管道L2中的壓力始終保持為期望值。如圖14所示，活塞將受到一個顯著大于朝上作用力的一個向下作用力，因此能獲得迅速的朝下的加速度。如果閥裝置2的位置被改變，使上部通道L3經(jīng)V2與一條通道油箱T的管道L4相連通，那么，在上部腔室116內(nèi)就會具有較小的壓力。由于在下部腔室115中始終具有一個完全的系統(tǒng)壓力，因此，液壓活塞3將受到一個朝上加速的作用力，從而使液壓活塞執(zhí)行一個返回沖程。然而，這個返回沖程的加速度與撞擊操作的加速度不一樣大，這是因為朝上的壓力表面30大于朝下的壓力表面31的兩倍以上。由于具有這種結(jié)構(gòu)，因此能獲得一個非常重要的優(yōu)點，即與采用圖1所示結(jié)構(gòu)相比，本實施例中在撞擊操作時需要從下部壓力腔室115排出的油量要小得多。此外，所獲得的另外一個優(yōu)點就是在一個沖程中沒有油回流到油箱，這是由于從下部壓力腔室115返回的油經(jīng)L1，V1和L3被帶到上部壓力腔室116。這就降低了液壓系統(tǒng)的容量要求，并且不需要利用大的回流管道來吸收繁重的返回流體。要不是采用象本實施例這樣的結(jié)構(gòu)，那么就會需要利用大的回流管道來吸收繁重的返回流體。另外一個顯著的優(yōu)點就是安全性顯著提高了。當(dāng)采用一個在上部壓力腔室116內(nèi)一直始終被加壓的活塞時，如果在這種裝置中出現(xiàn)任何缺陷，那么總是會有產(chǎn)生高能量沖程的危險。而如果根據(jù)圖13和圖14所示的優(yōu)選實施例中的撞擊活塞在底側(cè)一直被加壓，那么，就可消除所說的這種危險。此外，通過設(shè)置雙數(shù)的閥，這些閥把活塞的上側(cè)與一油箱相連，從而還能防止故障的發(fā)生而獲得保護。此外，根據(jù)其它一些方面，圖13和14所示的實施例的安全性被提高了，即，避免了柴油著火的危險。根據(jù)圖1所示的裝置，在一個沖程中，實際上有大量的油柱被加速，這些油柱以一個很高的速度離開下部腔室115，當(dāng)活塞在操作突然被減速時，這意味著在幾個毫秒內(nèi)會使下部腔室內(nèi)的油損失，這會導(dǎo)致一個負壓。這暗示著一些部件，例如不是為負壓條件而制造的壓力傳感器，就將被損壞。此外，還會損壞由軟材料制成的密封件，從而在負壓的作用下產(chǎn)生泄漏，即，它們被凹痕損壞。這種負壓還意味著油會釋放出所含的空氣。于是形成自由的氣泡，當(dāng)壓力增大時，這些氣泡會起火，即發(fā)生柴油起火效應(yīng)，其很有可能只點燃油和密封件。根據(jù)圖13和14所示的實施例，所有這些缺陷都被消除了，因為在撞擊操作時，只有很小量的油柱從腔室115排出。如上所述，應(yīng)當(dāng)知道，這種旨在在高速處理時能獲得快速撞擊操作的工作原理并不局限于上面所描述的優(yōu)選實施例中的閥體2的裝置，而是這種工作原理也可被用于能足夠快速的任何類型的外閥裝置，以便滿足應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一些要求。
本發(fā)明并不局限于上面所作的描述，而是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以作出一些變型。例如，液壓裝置的這種工作原理也可以利用一個轉(zhuǎn)動/旋轉(zhuǎn)的而不是軸向移動的閥體來實現(xiàn)。此外，也可能諸如螺旋式移動的形式。在閥體轉(zhuǎn)動時，最好由一電磁體來移動，例如，按照與電發(fā)動機相同的方式來進行，最好是把一個轉(zhuǎn)子固定在套筒上，合適地是具有徑向磁力線的一組永久磁鐵，并把一定子固定在閥殼內(nèi)。在套筒上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置任何類型的角度傳感器。于是，還可以用這種方案選擇性地控制閥體的位置，從而也能分別控制這種液壓裝置的位置和工作模式。
權(quán)利要求
1.一種液壓裝置，包括一閥殼(1)，在該閥殼內(nèi)部安裝有一可移動的閥體(2)，在所說的閥殼(1)內(nèi)至少設(shè)有一液壓腔室(115)，以及至少一用于控制所說可移動閥體(2)的控制機構(gòu)(4)，其中閥殼(1)包括多個組合元件(102，103，104)，所說的這些元件中至少兩個元件(103，104)相互共軸地設(shè)置，從而在所說的兩個元件之間形成一環(huán)形空間(128)；閥體(2)大致呈套筒狀，并設(shè)置在所說閥殼(1)內(nèi)的所說環(huán)形空間(128)內(nèi)部；所說閥體(2)設(shè)有多個孔(250，251，252；206，202)，以便使液壓流體可以通過閥體(2)沿徑向流動，其特征在于閥體(2)設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)側(cè)，相對于沿徑向的液壓作用力，使得閥體基本上、最好完全被平衡；在所說的這些孔附近的所說閥體在該閥體內(nèi)部表面和外部表面設(shè)有一些突緣部分(272A，272B)，這些突緣部分(272A，272B)與設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)部的突緣部分(103C，104C)及槽(160，164)相互作用，從而當(dāng)閥體(2)設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)部，以便允許流體流向和流自所說的液壓腔室(115)時，允許液壓流體從每條所說槽流動，并超過和在每個突緣部分之間流動；所說的這些突緣部分在閥體(2)的第二位置以密封的方式相互作用，從而使液壓流體不能流向或流自所說的液壓腔室(115)。
2.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于閥體(2)的所說突緣部分是至少其中一個所說的孔的一個整體部分。
3.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于閥體(2)設(shè)計成相對于橫穿過閥體中心的一個平面(P1)基本對稱。
4.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于在閥殼(1)內(nèi)使閥體(2)從一關(guān)閉位置移動到一打開位置所需的閥體(2)的最大移動距離在套筒外徑(D)的0.1％和0.3％之間，優(yōu)選地是2％以下，更優(yōu)選地是1％以下。
5.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于閥體(2)在關(guān)閉位置和打開位置之間的移動至少是基本上相對于液壓活塞(3)沿軸向方向進行的。
6.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于閥體(2)從一個端部位置到另一個端部位置所用的調(diào)節(jié)時間為10毫秒以下，優(yōu)選地是5毫秒以下。
7.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于設(shè)置在液壓腔室內(nèi)的一液壓活塞的至少一個端面(32)朝外，其中液壓活塞(3)被同軸地設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)部。
8.一種根據(jù)權(quán)利7所述的裝置，其特征在于液壓活塞(3)包括三個同軸的具有不同外徑的整體單元(33，34，35)，其中中間部分(34)具有最大的的直徑。
9.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于至少一個控制機構(gòu)(4)以一種液壓的方式被驅(qū)動。
10.一種根據(jù)權(quán)利9所述的裝置，其特征在于所說的控制機構(gòu)(4)包括能移動閥體(2)的裝置(280；290)，該裝置(280；290)可在閥殼(1)內(nèi)的孔(122；125)中移動，其中孔(122)基本上與所說裝置的形狀相對應(yīng)；所說的孔(122；125)與一環(huán)形槽(123；126)連通，以便由液壓油進行加壓。
11.一種根據(jù)權(quán)利10所述的裝置，其特征在于所說的裝置(280；290)具有一圓形的外套表面；所說的孔(122；125)是一些沿軸向方向延伸的圓孔。
12.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于至少一個控制機構(gòu)以磁性方式被驅(qū)動。
13.一種根據(jù)權(quán)利12所述的裝置，其特征在于所說的控制機構(gòu)(4)包括至少一個設(shè)置在閥體處的磁鐵部件(41)，以及至少一個設(shè)置在閥殼處的電磁體(42)。
14.一種根據(jù)權(quán)利13所述的裝置，其特征在于所說的電磁體(42)由液壓油冷卻。
15.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于所說的閥殼(1)在它的一個或幾個側(cè)壁中分別設(shè)有一壓力連接道(107)和一油箱連接道(119)。
16.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于所說的裝置是撞擊/沖壓裝置的一部分，用于執(zhí)行快速的撞擊操作，并傳遞大的作用力，其中閥體(2)所具有的最小直徑在3mm和500mm之間，優(yōu)選地是超過50mm，更優(yōu)選地是超過80mm。
17.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于所說突緣部分中的至少一個突緣設(shè)有對稱布置的槽，當(dāng)閥體(2)從其關(guān)閉位置發(fā)生少量移動時，這些對稱布置的槽允許少量流體通過閥體(2)沿徑向流動。
18.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于通過改變閥體在轉(zhuǎn)動方向上的位置，就可改變所說突緣部分的長度和總的開口面積。
19.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于利用作用在環(huán)形表面(Ai，Ay)上的液壓來對閥體(2)進行定位，其中利用設(shè)置在閥體(2)中的閥滑動件(41A)來控制流向所說表面中的至少一個表面的液壓流體，并且按照仿型閥的已知的工作原理進行工作，從而使環(huán)繞的閥體隨從所說的閥滑動件(41A)滑動，所說的閥滑動件又由雙動作電磁體進行定位。
20.一種根據(jù)權(quán)利7所述的裝置，其特征在于液壓活塞(3)設(shè)有至少兩個環(huán)形的朝向相反的作用力傳遞表面(30，31)，其中優(yōu)選地是上部環(huán)形表面(30)大于另外一個環(huán)形表面。
21.一種根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于所說的閥殼(1)設(shè)有兩個分開的液壓腔室(115，116)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓裝置，其包括閥殼(1)，在該閥殼內(nèi)部安裝有可移動的閥體(2)，至少有一個液壓腔室(115)的一液壓缸，以及至少用于控制所說可移動閥體(2)的控制機構(gòu)(4)，其中閥殼(1)包括多個組合元件(102，103，104)，所說的這些元件中至少兩個元件(103，104)被相互共軸地設(shè)置，從而在所說的兩個元件之間形成一環(huán)形空間(128)；閥體(2)大致呈套筒狀，并設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)的所說環(huán)形空間(128)內(nèi)部；所說閥體(2)設(shè)有多個孔(250，251，252；206，202)，以便使液壓流體可以通過閥體(2)沿徑向流動，其中閥體(2)設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)側(cè)，相對于沿徑向的液壓作用力，使閥體基本上、最好完全被平衡；在所說的孔附近的所說閥體，在閥體內(nèi)表部表面和外部表面設(shè)有突緣部分(272A，272B)，這些突緣部分(272A，272B)與設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)部的突緣部分(103C，104C)及槽(160，164)相互作用，從而當(dāng)閥體(2)設(shè)置在閥殼(1)內(nèi)部以便允許流體流向和流自所說的液壓腔室(115)時，允許液壓流體從每條所說槽流動，并超過和在每個突緣部分之間流動；所說的突緣部分在閥體(2)的第二位置以密封的方式相互作用，從而使液壓流體不能流向或流自所說的液壓腔室(115)。
文檔編號B25D9/20GK1430707SQ01810069
公開日2003年7月16日 申請日期2001年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者黑坎·奧爾森 申請人:莫菲克科技股份公司