专利名称：液压撞击/冲压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压装置，包括一阀壳，在该阀壳内部安装有一可移动的阀体，在所说的阀壳内至少设有一液压腔室，以及至少一用于控制所述可移动阀体的控制机构，其中，阀壳包括多个组合元件，所说的这些元件中至少两个元件被相互共轴地设置，从而在所说的两个元件之间形成一环形空间；阀体大致呈套筒状，并被设置在所说阀壳内的所说环形空间内部，所说阀体设有多个孔，以便使液压流体可以通过阀体沿径向流动。
背景技术：
在许多已知的应用中，需要执行一种快速的撞击操作和/或执行一种受控的操作，同时要传递很大的作用力，其中优选地是采用某种液压装置。根据现有技术，这些液压装置由一伺服阀来控制/调节，所用的伺服阀适合于在很高的压力下进行大量的油流体流动，这意味着阀是非常昂贵的。此外，它还在距液压装置的一定距离处形成它自身的一个单元。经常遇到的问题就是伺服阀具有很大的外部尺寸，从而使伺服阀非常庞大笨重，其重量可达几百公斤。此外，在伺服阀和液压装置之间还经常采用液压软管，这意味着损坏的危险性增大。高压、很大的油流量及液压软管的可压缩性还意味着将很难满足快速和精确的高要求。此外，这种伺服阀需要相当长的调节时间，该调节时间通常达100毫秒，在许多应用中，这是很不令人满意的。
在撞击冲压机中，调节时间很长是不能令人满意的。撞击冲压机在以前是已知的，例如在美国专利US3965799，US4028995，US4635531中就描述了撞击冲压机，这些美国专利中显示的装置能快速地调节，但是液压活塞是阀功能的一部分。结果是，液压活塞的功能不能被随意控制，但这种功能与阀壳内的液压阀的位置相关。至于一些应用场合，所说的装置局限于摆动设备，如手锤，它在两个位置之间快速移动，在它们之间完全没有控制的可能性。
所说的已知类型的撞击冲压机不适合利用很大的动能来成形，对于某些材料处理，例如切割和穿孔，金属元件的成形，粉末的压实，以及类似的操作，其中撞击是很重要的，由于冲压机的活塞的速度可以比传统的冲压机高约100倍。这种情况就使得对阀结构具有很高的要求，这是因为尽管在液压系统中存在高压，阀还是必须能执行极快速的大流量调节，以便能形成足够大的作用力。工作原理是基于在短时间内形成很大的动能。通常，在一般平均大小的撞击冲压机中，在撞击活塞加速时，动力至少达到20-30KN。为了能使设备占有市场，就必须能提供一种简单的结构，同时还能提供不昂贵的且占用窨小的阀装置。
在阀壳的两个同轴部分之间设置一种套筒状的阀体，从而形成一个环形空间，所说的套筒状阀体就设置在这个环形空间内，这样就可以实现所说的阀功能。上述的基本工作原理的确是已知的，这可以从US4559863中得知，但是所说的这篇专利文献提到的是一个模锻锤，其中所用的液压只是用于提供这个模锻锤。用于把锤向下驱动的压力只是一个剩余压力，它是在快速返回之后在一个下部蓄能器中积累而成的。在这种装置中，执行与撞击相关的主要操作是重力，而不是液压力。因此，这种结构不适合那些需要极高加速度的且需利用很大的动能来成形的场合。已知装置的另外一个缺陷在于，它不能进行快速的调节。此外，它也不能与液压活塞的位置无关地进行控制液压活塞的功能。此外，已知装置不能平衡参照沿径向方向作用的作用力，如果采用极高的液压力的话，这就会无情地产生一些问题。
应当知道，上述应用只是许多领域中的一方面应用，在阀装置及其操作方式方面存在着可以改进的余地。因此，很明显，已经发现的撞击冲压机所具有的许多问题在其它应用场合也会存在，因此，重要地是尽力找到这些问题或至少部分问题的解决方案。另外可改进的方面就是液压调节装置，根据上面所描述的伺服阀装置，至今液压调节装置通常还是很昂贵和/或太笨重，和/或工作缓慢。
发明内容
本发明的发明目的是消除或至少减小上面所提到的一些问题。该发明目的是通过上面描述的一种液压装置来实现的，这种液压装置的特征在于阀体被设置在阀壳内，使得阀体基本上，最好完全，参照沿径向方向作用的液压作用力被平衡，在所说的一些孔附近所说阀体在该阀体的内部表面和外部表面上都设有突缘部分，这些突缘部分与阀壳内部的突缘部分以及槽相互作用，从而允许液压流体可以从所说的其中每一条槽流动，并超过和在每条所说的突缘部分之间流动，当阀体设置在阀壳内部以便允许流体流向和流自所说的液压腔室，并且所述的突缘部分在阀体的第二位置以一种密封的方式相互作用，从而使液压流体不能流向或流自所说的液压腔室。
由于采用本发明的解决方案，从而使流动路径很短，这就能极其快速地进行操作。此外，根据本发明，还能以一种独立于液压活塞位置的方式控制液压活塞。在这个方面，有利地是，阀体被做成一个套筒状装置，可以通过相当小的移动就可获得很大的流孔。
应认识到，由于本发明的缘故，所获得的具有所有这些优点的技术方案可以用于许多不同的应用场合中。
根据本发明的另外一些可能的方面阀体的突缘部分是至少一个所述孔的整体部分；阀体相对于经过阀体中心的一个平面基本上对称形成；把阀体从一关闭位置移动到一打开位置所需的在阀壳内阀体的最大移动距离，在套筒的外径的0.1％和3％之间，优选地是在2％以下，更优选地是在1％以下；阀体在关闭位置和打开位置之间的移动，至少是基本上相对于液压活塞沿轴向方向进行的；阀体从一个端部位置到另一个端部位置所用的调节时间为10毫秒以下，优选地是5毫秒以下；液压活塞设有至少两个互相相反的环形的作用力传递表面，其中，最好是上部环形表面大于另外一个环形表面；液压活塞包括三个同轴的具有不同外径的整体单元，其中，中间部分具有最大的直径；至少一个控制机构以一种液压的方式被驱动；控制机构包括能移动阀体的装置，该装置在阀壳内的孔中能移动，其中，孔基本上与所说装置的形状相对应；所说的孔与一环形槽连通，以便由液压油进行加压；
所说的装置具有一圆形的外套表面，并且所说的孔包括沿轴向方向延伸的圆孔；所说的控制机构以磁性方式被驱动；控制机构包括至少一个设置在阀体处的磁铁部件，以及至少一个设置在阀壳处的电磁体；所说的电磁体由液压油冷却；阀壳在它的一个或几个侧壁中分别设有一压力连接道和一油箱连接道；所说的装置是撞击/冲压装置的一部分，用于执行快速的撞击操作，并传递大的作用力，其中阀体所具有的最小直径在3mm和500mm之间，优选地是超过50mm，更优选地是超过80mm；所说的突缘部分中的至少一个突缘设有对称布置的槽，当阀体从其关闭位置发生少量移动时，这些对称布置的槽允许少量流体通过阀体沿径向流动；通过改变阀体在转动方向上的位置，就能可改变所说突缘部分的长度和总的孔面积；利用作用在环形表面上的液压来对阀体进行定位，其中利用设置在阀体中的阀滑动件来控制流向所说表面中的至少一个表面的液压流体，并且按照仿型阀的已知的工作原理进行工作，从而使环绕的阀体随从所说的阀滑动件滑动，所说的阀滑动件又由双动作电磁体进行定位；设置在液压腔室内的液压活塞具有至少一个朝外的端面，其中液压活塞以同轴的方式设置在阀壳内部；阀壳设有两个分开的液压腔室。
下面将参照附图对本发明进行详细描述。在这些附图中图1是一个轴向剖面图，表示出了根据本发明第一实施例的一种液压装置；图2是沿图1中的A-A线的剖面图；图3是沿图1中的B-B线的剖面图；图4是根据本明的一个优选实施例的轴向剖面图，该实施例特别适合用于进行快速操作；图5是沿图4中的A-A线的剖面图；图6是沿图4中的B-B线的剖面图；图7是沿图4中的C-C线的剖面图；图8是根据本发明另一个优选实施例的轴向剖面图；图9是表示本发明一个优选实施例的效果的曲线图；图10表示根据本发明的另一个优选实施例；图11表示图10中一些细节的放大图；图12是根据本发明的一种经变型的液压装置的轴向剖面图；图13表示根据图1所示装置的工作原理的液压装置的一个优选实施例；图14表示根据图13的装置的一种优选的工作原理。
具体实施例方式
在图1中，表示出了根据本发明第一实施例的液压撞击/冲压装置，这个实施例特别适用于执行长距离的撞击动作。这种装置包括一阀壳1；一液压活塞3，被设置在阀壳中部；一阀体2，被设置在阀壳1的内部，却环绕着液压活塞；一控制机构4。
阀壳1包括多个组装部件，其包括设置在一上盖101(图中未示)处的一上部部件102。一内部阀座部件103和一外部阀座部件104连接在该上部部件102的下端。在所说的两个部件103，104的下端，设有一个下部公共盖106。在中部，沿着阀壳1的中轴线设有一上部圆形腔室116，一第一液压腔室，其内设有液压活塞3。所说的圆形腔室116所具有的直径适用于液压活塞的中部34，所说的液压活塞的中部34具有该液压活塞的最大直径。在所说的液压活塞的中部34的上面，设有一上部35，该上部35的直径小于中部34的直径，从而形成朝上的表面30。所说的表面30是液压油动力传递表面，所说的液压油在环形槽内压缩，该环形槽位于液压活塞的上部35和阀壳的内套表面之间。
内部阀座部分103的内套表面的一个主要部分所具有的直径，与所说上部102内的中间腔室116的直径相同，这样就能使液压活塞3与所说的中部34一起沿着中间腔室115移动一个必要的距离，其中所说的中间腔室115形成内部阀座部分103内侧的第二液压腔室。液压活塞3的下部33的直径小于所说上部35的直径。于是，就形成了一个朝下的环形表面33，该环形表面大于所说朝上的环形表面30。所说的表面30可以经轴向槽129和径向的上部槽124受到经压力入口107的恒定压力。内部阀座部分的下部设有一圆孔，该圆孔的直径适合于液压活塞的下部33的直径，因此它们之间构成压配合。优选地是，在所说部分中设置某种密封件，并且在另外部分中设置良好的配合，以便减少泄漏(图中未示)。在阀座的外部104中，至少有一个液压流体入口107以及一液压流体的出口119。在与入口107相连接处，设有一条环形槽151(见图2)。在与所说环形槽151的连接处，设有一个带有槽的圆筒形空间128，该圆筒形空间128位于外部阀座部分104与内部阀座部分103之间，这个空间被用于阀体2。在相对侧，以及在所说槽128的另一侧，内部阀座部分103内设有一个附加的环形腔室150。
在环形腔室151的下面，入口107与出口119之间，带有一些朝内的尖突缘的一个环形部分设置在外部阀座部分104内，其中形成一个上部密封，环形的角/突缘104A和一个下部密封，环形的角104。按照相对应的方式，在开槽的空间128内部以及所说环形角/突缘部分的对面，通过一上部环形突缘部分103A和下部环形突缘部分103B。在内部阀座部分103中形成环形突缘部分。所说的环形角/突缘部分103A，103B，104A，104B与沿轴向可移动的阀体2及内部的一些孔250，251，252相互作用，从而实现所期望的调节(见图2)。阀体2中的所说上部孔250和下部孔251分别被设置许多个，以便使液压流体能自由地以平衡的方式流动。此外，中排孔252设有许多孔(见图3)。所说的这些孔252最好设有笔直的下部突缘和上部突缘，以便能与所说的角/突缘部分以一种更有效地方式进行相互作用。按照相同的方式，槽152，155和孔251被设置成与通向油箱的一出口119相连，这些槽与那些与压力孔107相连的槽相联系，从而在原理上，相对于通过孔153的中心到下部压力腔室115的平面P1，存在镜像对称。一铁环41连接在阀体2的下端。在所说铁环的下面，并与其共轴的方式设置一个(或几个)用于控制阀体2的电磁体42。阀体在上部还设有一小的环形表面207，该环形表面207意味着当压力在腔室151内起作用时，将一直通过该环形表面207作用一个朝上的作用力。由于受限动作的要求，阀体2的控制/移动可以有利地以一种磁的方式来进行。
许多轴向设置的槽129用于连接阀壳1内的压力腔室151和上部环形腔室116，这些槽经阀壳上部的径向孔124落入环形孔/槽116内。
阀按照下列方式来进行操作。在图1所示位置，在任何方向上都未发生油的输送，但液压活塞3将处于一平衡位置，这是由于已经通过槽129送来的油挤压着上部表面30，这被那些位于下部腔室115内的油所平衡，并且经朝下的环形表面31起作用。在所说的平衡位置，活塞保持静止，这个平衡位置可以被选择性地调节，因而这个平衡位置取决于下部腔室115中所具有的油量。如果向电磁体42提供一个增大的电压，那么就会经铁环41产生一个作用力，这个作用力把阀体2向下拉动。当发生这种情况时，就会在两个下部环形突缘104B，103B和阀体201以及在中间孔252的突缘之间产生许多孔，从而，油可以从下部的环形空间115经孔/槽153，154，252流入到环形槽152内，然后通过出口119流到一油箱。同时，上部环形突缘部分104，103A密封着阀体201，所以油不能从压力腔室151向下流向入口孔154而进入内部的下部环形腔室115。另一方面，经过轴向槽129，环形的上部腔室116内的径向槽124，使油压力保持恒定不变，这个油压力作用于上部的环形表面30。因此，就会使活塞沿向下的方向移动，从而使其下端面32向下移动，于是可以执行一个冲程。所说的沿向下方向的冲程比向上的移动更有力量，这是由于上部表面30的总面积大于在下部表面31处的位于下面的且其内部的面积。还应当注意到，阀体中部的孔252适当地设有一些平的上部和下部表面，因此，阀体的微小移动就意味着被暴露于油的孔的很大变化，从而从腔室115朝着出口119移出。
根据所示出的这个例子，阀体的外部直径D为100毫米，当阀体移动1毫米时，相对于这种移动就会给出一个很大的流孔。(总面积将达约600平方毫米(Dxπx1毫米，当采用两条突缘时)，这是由于突缘部分延伸于整个周围。当这种撞击动作结束时(或已达到或冲压到所期望的位置)，供向电磁体42的电流就被终止(被减小)，从而作用在阀体2的表面207上的压力就克服这种磁力，使阀体迅速地向上移动。通过这种方式，就会发生相反的油流动，这是由于形成上部的环形突缘部分104A，103A和阀体201之间的一些孔。因此，压力腔室151内的油将能自由地向下流过阀体的孔252，并流入和流经环形腔室154，然后，经径向孔153流入下部的环形腔室115。下部环形腔室115内的压力增大(这个压力与上部的环形腔室116内的压力相同)，因此活塞将向上移动，这是由于下部的环形表面31所具有的表面大于上部的环形表面30。当发生返回动作并到达期望位置时，控制机构被再次启动，以便能按照上面所描述的方式执行一次新的撞击(或冲压)。如果把这种装置用作一调节设备，那么，供向电磁体的电流只被改变到使阀关闭(图1所示的位置)的程度，其中活塞3停止在期望的位置。
应当注意到，在径向方向上，阀体始终处于一平衡状态，这是由于阀体的沿径向暴露的表面在每个选择点都被暴露于阀体2的相反侧的反向作用力下。实现这一点是由于在阀体周围以对称方式形成环形槽以及阀体中的孔，这在所说的环形空间之间能连通。在表示图1的前言中已经提到，所说的实施例特别适合用于长距离冲程的装置。
根据图4所示的优选实施例，图4中表示出的实施例与图1所示实施例有许多相同之处，但图4所示实施例更适合于短距离和迅速的动作。第一个重要的不同之处在于，在任何方向上并不进行恒定不变地加压，而是在活塞周围采用交替加压，从而对一个方向或另一个方向上对活塞产生影响。另一个重要的不同之处在于，这个实施例中的阀体201是磁性的，因此，无需另外的铁环41，而是利用阀体2每侧的一些电磁体42A，42B(两个)来控制阀体2的位置。另外一个不同之处在于，有两个出口119A，119B通向一油箱。由于根据图1已描述的这种结构的一些细节是怎样相互作用的基本原理与图4所示实施例的原理是相同的，因此，下面将描述这种对称结构的一半。在描述时只考虑一个方向上的活塞移动。首先，描述与图1所示实施例的一些不同之处。阀壳104，103和阀体2分别设有四个成对设置的环形突缘装置，在一个时刻只有两个以打开的方式相互作用，而另外两对以关闭的方式相互作用。在下面，当活塞3沿向下方向执行一冲程时，只有103A，104A和103C和104C这些对分别相互作用(以打开方式)。象图1所示实施例那样，在阀体2内具有许多设置在中间的孔或口252。所说的孔用于平衡压力，从而能实现迅速、短距离的流动路径(见图7)。此外，还表示出了具有许多液压流体的入口107。还能看出，为了在所说的中间平面P1处实现压力平衡，在阀体2的内套表面内具有一个环形腔室260。在阀体2内中间孔252的每一侧，在阀体2中按照相对于中间平面P1(见图6)呈对称的方式分别设有许多径向孔261和262。所说的这些孔在外部环形腔室163和164以及内部环形腔室162和160之间分别形成连通，其中的外部环形腔室163和164分别设置在外阀座部分104内，其中的内部环形腔室160和161分别设置在内阀座部分103内。所说的内部腔室160和161分别与孔124和153连通，这些孔124和153分别通向对应的压力腔室115和116。最后，图中示出阀体设有另一组径向孔263和264，该径向孔263和264分别相对于所说平面P1对称设置，并且分别设置在内部环形腔室162和上部环形腔室165内。所说的下部和上部环形腔室分别与通向一油箱(见图5)的下部出口119A和上部出口119B连通。
根据图4所示的优选实施例的装置，它是按照下述方式进行操作的。通过入口107(当然，只可以用一个入口)来接通压力，从而对环形腔室151进行加压，其中的环形腔室151与阀体2内的中间孔252连通。当达到图4所示的位置时，液压活塞在任何方向上都未发生移动，这是由于突缘稍微相互重叠而把流出环形腔室151和260的全部流通路径都密封住了。当向上部电磁体42供应电流时，如图中所示，磁场将使阀体2沿向上方向移动。这样，在阀体的环形突缘部分271A，271B和272A，272B之间沿着整个突缘线产生一些孔，从而使油可以在突缘部分104，271B和103A，271A之间形成的环形槽之间从中央环形槽151和260流动，并分别向上流入两个上部环形腔室161和163内。然后，压力油从那儿可以自由地经径向孔124流入内部、上部、环形腔室116，然后经上部表面30向下对活塞进行加压。同时，相对应的槽104C，272A和103C，272B在底部分别被打开，其中，油可以从下部环形腔室115经径向孔153流出，并流入和流经环形腔室160，然后或直接向下流过内部环形槽160，或经另一条环形槽164流经阀体2内的孔261，并向下流入下部环形腔室162，并经过出口119A流到一油箱。这样，就立即发生上部环形腔室116的加压，同时对下部环形腔室115进行排放。由于这些过程，使得活塞3进行快速的向下移动，于是，活塞的端面132就进行一次强有力的冲程。当通过下部磁性装置42A执行了这个冲程时，阀体2的移动被反过来，从而分别产生反向加压和排放，于是就使活塞向上移动。应当注意到，未断开的相互作用的突缘线，例如104C和272A，意味着阀体2的极小的移动导致了一个大孔，即，形成了一条大的环形槽，从而实现了大量的流动。还应当注意到，由于提供了表面30(而不是采用活塞3的端面)，从而当活塞沿任何方向移动时，能获得相当小的体积变化，这就进一步改善了这种装置的快速性。然而，应当注意到，这种装置并不局限于活塞的两个端面必须突出到阀壳1外。此外，从剖面图中可以看出，阀壳可以设置成具有矩形的外部形状，这是很有利的。
在图8中，表示出了根据本发明的另外一个实施例。由于在很大程度上，该实施例的基本原理与上面已经描述的原理是相同的，因此，下面将只描述一些基本的不同之处。第一个不同之处在于，根据这个实施例的阀体2不是完全平衡的。因此，如果要求很高的精确度，那么这种装置就不怎么适合用作一伺服阀，这是由于当压力流体的入口107一直被加压时，阀体在一定程度上将挤压内阀座部分103的中间突出部分。然而，最重要的不同之处在于阀体2移动的控制机构4。根据这个实施例，图中表示出了利用了一个液压控制机构4。它是这样来实现的，即通过把许多突出装置280和290分别设置在阀体2的两侧，上部和底侧，这些突出装置可以沿任一方向挤压阀体。恰当地是，它们是圆形的，并以密封的方式分别在阀壳1内的圆形孔122和125内移动。通过设置一些环形槽123和126，这些环形槽分别与所说的孔122和125相连，可以通过交替地对所说的环形槽进行加压来影响阀体20，从而使其在任一方面上移动。对环形槽123和126的加压可通过入口132A和132B适当地进行，以便在附近相互连接。然而，它们最好不放在相同的平面内(图中的表示只是为了能更清楚地说明其操作)。因此，从每个入口到控制机构具有一些轴向槽127和130，这些槽经径向孔121A，121B分别通向所说的环形槽123和126。因此，应当注意到，这些径向孔121A，121B的端部必须被堵塞住，从而使油不会流出阀壳1。象图4一样，在图8所示实施例中，交替地对两个腔室中的一个腔室进行加压，同时对不被加压的腔室通过与一油箱相连接而进行排放。
在图9中，表示出了一曲线图，该图表明了一个实施例的改善对所有应用的控制的可能性，其中，环绕的阀将用作一伺服阀，即，用于对液压活塞进行定位。例如，参照图1所示的例子，但应当知道，这种原理也可被用于其它一些实施例。通过设置突缘103A，103B，104A，104B，这些突缘负责油孔流向部分被切成斜解的圆环区域(例如154)，从而，在从中间位置进行的第一次移动期间，这些孔变成突缘形，例如约0.2mm，只占圆周的例如10％，并且在所说的孔移动0.2mm之后，就允许阀绕整个圆周打开。这样，在低速(或静止)时就能获得更精确的控制，这是由于在更静止的控制过程中只用了小量的油流。此外，还减小了沿长的圆周所发生的泄漏。重要地是，突缘部分的变化是对称进行的，从而具有良好的平衡性。应当知道，在突缘区域可以采用许多种选择方案来替代突缘区域的斜角化。
在图10中，表示出了本发明的另一个实施例/变型，其中，在环绕阀套2内设置了一个仿型阀机构。所说液压装置的工作原理和设计基本上与上面所描述的相同，因此，在图10中的许多表示在上面的结合附图所作的描述中已经提到了。下面，将着重描述一些必要的变化。此外，图中只表示出了液压装置的有限的一部分，例如，在该图中没有表示出液压活塞，也没有表示出底盘，但是应当知道，所说的一些细节的原理以及其它必需的周边细节的原理与上述的描述是相同的。在原理上，上面所描述的例子是利用双动作的电磁体来影响/控制阀装置，但是在这个例子中，是利用一个仿型阀杆41A来控制阀装置的。下面将参照图11来详细描述这个仿型阀机构的一些组成部件。一条竖直槽298穿过可移动的阀套2，从而，在开槽的空间128的上侧具有一个与油箱(T)相通的出口压力相对应的一个较低的压力，其中，所说的阀套2在槽空间128内移动。从图11中可以看出，设置了一个套管状的衬里291，并把该衬里291固定在阀套2的内侧。所说衬里291内侧的纵向孔的直径与仿型阀杆41A的直径相同(具有一定的配合度)。在图中所示位置中，仿型阀杆41A的上端41C延伸到衬里的上突缘部分291A之上。在衬里的上突缘部分291A与衬里的下突缘部分291B之间的空间内，设置有所说的杆41A，该杆41A具有一较窄的腹板41B，因此在衬里的下突缘部分291B和上突缘部分291A处都与腹板41B的端部的突缘部分形成密封。在衬里的中部设有一径向延伸的孔295，这些孔295与衬里291周围的槽空间292相连通。所说的空间292又经过阀套2内的一个孔294与一条环形槽293相连通。由于环绕腔室中的压力P作用在阀套2的表面Ai上，从而使阀套2向上移动。所说的压力由槽107传递，并经仿型阀杆41A与阀套2之间的槽空间到达衬里291的下突缘。根据已经描述的情况，在衬里291的上侧具有较低的油箱T压力。当仿型阀杆41A向上移动时，液压腔室293就会经上部的槽空间128与一油箱T相连通，这个液压腔室通过槽298一直具有一个低的压力T。当仿型阀杆41A相对于阀套2向下移动时，液压腔室293就会通过槽107被加压成P。所说的压力作用于阀套2的表面Ay，这个表面Ay设置在液压腔室293内。朝上的表面Ay大于朝下的表面Ai，因此，这些表面在相反的方向上具有分力(F＝p×A.)，优选地是，Ay＝2×Ai。因此，腔室293内的压力P取决于油从哪一个方向流入该腔室293，这个压力或是通过密封突缘291A的一个低压T，或是通过密封突缘291B的一个高压P，这个压力被传送到内部孔295，槽292，并最终通过外部孔294，运就使阀套2的的移动方向与阀杆41A的移动方向相同，直到由阀突缘291A，291B再次达到其平衡位置，关闭腹板41B处的对应的密封突缘，从而获得阀杆移动的仿型(copping)。
在图12中，表示出了根据本发明的另一个实施例，其中很明显，这种阀装置不一定要把液压活塞3设置在阀壳内部。在许多应用中，要求把阀壳1和液压活塞/缸分离开。这种阀的工作原理与参照图4所描述的原理完全相同。因此，采用与图4中相同的附图标记，但是在图12所示装置的一些部件被更加示意性地表示出来。下面，将着重描述与图4的一些不同之处。象已经描述的那样，液压活塞3不是设置在阀壳1内侧。而是把中间部分103E用作一个同质单元。下部压力腔室115与一出口115A相连通，该出口115A与一管道，最好是一条通向液压缸(图中未示)中对应的下部压力腔室的液压软管115B相连，所说的液压缸设有液压活塞3(图中未示)。液压活塞3和液压缸在原理上是按照完全传统的方式设计的，其中根据具体的应用，使这种设计适用于期望的工作模式，例如，使液压活塞3具有按照上面所描述的实施例的工作模式。按照一种相应的模式，上部压力腔室116与一个上部出口116A相连，该上部出口116A与一条上部液压管道116B相连，这条上部液压管道116B也最好是一条液压软管，并通过液压缸内的一个对应的上部液压腔室，在所说的液压缸内设有液压活塞3。因此，其操作情况与参照图4所描述的操作情况完全相同，不同之处在于带有液压活塞3的液压缸设置成与阀壳1相距一个距离。此外，从图12可以看出，阀套2可以被有利地设计成沿其整个范围具有相同的或至少几乎相同的壁厚。
在图13中，表示出了根据本发明的阀装置的一个优选实施例，这种阀装置中的液压活塞3同轴地设置在阀壳1的内侧，其中在一个压力腔室内采用一个恒定不变的压力。与图1所示的不同之处在于，根据这个优选实施例的下部腔室115，一个恒定不变的压力作用在这个下部腔室115上。所说的这个实施例与图1中的结构相比，具有很大的优点，在某些方面具有惊人的优点。阀壳1和阀体2的设计原理与上面所描述的基本相同，因此，就不再参照这个附图来详细描述了。另一方面，以一种不同的方式来设计液压活塞3，上部环形的朝上的表面30基本上大于朝相反方向的环形表面31。液压活塞设置在阀壳1内侧，从而，较小的表面31位于下部压力腔室115内侧，这个下部压力腔室115通过内阀座部分103中的槽153始终与压力入口107连通。上部腔室116可以通过内阀座103中的槽124与压力入口107或与通向一油箱的出口109连通，或者是被完全堵塞住以防止连通，根据上面所描述的原理，这取决于阀体2的位置。
为了以一种更简单的方式来描述工作原理，在图14中示意性地表示出了根据图13的装置。图中表示出，阀壳1设有密封件S1，S2，S3，以便把压力腔室115，116相互密封隔开，并且也与周围相互密封地隔开。此外，图中所表示出的阀体2作为一个单独的单元设置在阀壳外部。然而，应当知道，这是一个原理图，它并不对本发明有任何限制，但是，对于本领域普通技术人员来说，很明显地是，可以采用一个整体的阀体2或采用一个设置在外部的阀单元2，以实现根据这个优选实施例的装置的一些优点。图中表示出，阀装置2是由弹簧(拉力弹簧)在一个方向上进行加载的，从而，外部作用力如图14中所示那样，即作用在一个位置，在这个位置中，管道L3(该管道也可以是阀壳内侧的槽)通过阀装置2中的第一连接道V1连接上部压力腔室116附近的槽124，其中的上部压力腔室116通过一管道L2(该管道也可以部分是阀壳内侧的槽)与一压力源P相连。在没有任何外部作用力的情况下，弹簧将对阀4进行定位，从而使上部腔室不被加压，这从安全角度来看是很有利的。从图中可以看出，压力源P设有一个集油箱PA，这就确保了压力管道L2中的压力始终保持为期望值。如图14所示，活塞将受到一个显著大于朝上作用力的一个向下作用力，因此能获得迅速的朝下的加速度。如果阀装置2的位置被改变，使上部通道L3经V2与一条通道油箱T的管道L4相连通，那么，在上部腔室116内就会具有较小的压力。由于在下部腔室115中始终具有一个完全的系统压力，因此，液压活塞3将受到一个朝上加速的作用力，从而使液压活塞执行一个返回冲程。然而，这个返回冲程的加速度与撞击操作的加速度不一样大，这是因为朝上的压力表面30大于朝下的压力表面31的两倍以上。由于具有这种结构，因此能获得一个非常重要的优点，即与采用图1所示结构相比，本实施例中在撞击操作时需要从下部压力腔室115排出的油量要小得多。此外，所获得的另外一个优点就是在一个冲程中没有油回流到油箱，这是由于从下部压力腔室115返回的油经L1，V1和L3被带到上部压力腔室116。这就降低了液压系统的容量要求，并且不需要利用大的回流管道来吸收繁重的返回流体。要不是采用象本实施例这样的结构，那么就会需要利用大的回流管道来吸收繁重的返回流体。另外一个显著的优点就是安全性显著提高了。当采用一个在上部压力腔室116内一直始终被加压的活塞时，如果在这种装置中出现任何缺陷，那么总是会有产生高能量冲程的危险。而如果根据图13和图14所示的优选实施例中的撞击活塞在底侧一直被加压，那么，就可消除所说的这种危险。此外，通过设置双数的阀，这些阀把活塞的上侧与一油箱相连，从而还能防止故障的发生而获得保护。此外，根据其它一些方面，图13和14所示的实施例的安全性被提高了，即，避免了柴油着火的危险。根据图1所示的装置，在一个冲程中，实际上有大量的油柱被加速，这些油柱以一个很高的速度离开下部腔室115，当活塞在操作突然被减速时，这意味着在几个毫秒内会使下部腔室内的油损失，这会导致一个负压。这暗示着一些部件，例如不是为负压条件而制造的压力传感器，就将被损坏。此外，还会损坏由软材料制成的密封件，从而在负压的作用下产生泄漏，即，它们被凹痕损坏。这种负压还意味着油会释放出所含的空气。于是形成自由的气泡，当压力增大时，这些气泡会起火，即发生柴油起火效应，其很有可能只点燃油和密封件。根据图13和14所示的实施例，所有这些缺陷都被消除了，因为在撞击操作时，只有很小量的油柱从腔室115排出。如上所述，应当知道，这种旨在在高速处理时能获得快速撞击操作的工作原理并不局限于上面所描述的优选实施例中的阀体2的装置，而是这种工作原理也可被用于能足够快速的任何类型的外阀装置，以便满足应用领域内的一些要求。
本发明并不局限于上面所作的描述，而是在所附的权利要求的范围内可以作出一些变型。例如，液压装置的这种工作原理也可以利用一个转动/旋转的而不是轴向移动的阀体来实现。此外，也可能诸如螺旋式移动的形式。在阀体转动时，最好由一电磁体来移动，例如，按照与电发动机相同的方式来进行，最好是把一个转子固定在套筒上，合适地是具有径向磁力线的一组永久磁铁，并把一定子固定在阀壳内。在套筒上适当地设置任何类型的角度传感器。于是，还可以用这种方案选择性地控制阀体的位置，从而也能分别控制这种液压装置的位置和工作模式。
权利要求
1.一种液压装置，包括一阀壳(1)，在该阀壳内部安装有一可移动的阀体(2)，在所说的阀壳(1)内至少设有一液压腔室(115)，以及至少一用于控制所说可移动阀体(2)的控制机构(4)，其中阀壳(1)包括多个组合元件(102，103，104)，所说的这些元件中至少两个元件(103，104)相互共轴地设置，从而在所说的两个元件之间形成一环形空间(128)；阀体(2)大致呈套筒状，并设置在所说阀壳(1)内的所说环形空间(128)内部；所说阀体(2)设有多个孔(250，251，252；206，202)，以便使液压流体可以通过阀体(2)沿径向流动，其特征在于阀体(2)设置在阀壳(1)内侧，相对于沿径向的液压作用力，使得阀体基本上、最好完全被平衡；在所说的这些孔附近的所说阀体在该阀体内部表面和外部表面设有一些突缘部分(272A，272B)，这些突缘部分(272A，272B)与设置在阀壳(1)内部的突缘部分(103C，104C)及槽(160，164)相互作用，从而当阀体(2)设置在阀壳(1)内部，以便允许流体流向和流自所说的液压腔室(115)时，允许液压流体从每条所说槽流动，并超过和在每个突缘部分之间流动；所说的这些突缘部分在阀体(2)的第二位置以密封的方式相互作用，从而使液压流体不能流向或流自所说的液压腔室(115)。
2.一种根据权利1所述的装置，其特征在于阀体(2)的所说突缘部分是至少其中一个所说的孔的一个整体部分。
3.一种根据权利1所述的装置，其特征在于阀体(2)设计成相对于横穿过阀体中心的一个平面(P1)基本对称。
4.一种根据权利1所述的装置，其特征在于在阀壳(1)内使阀体(2)从一关闭位置移动到一打开位置所需的阀体(2)的最大移动距离在套筒外径(D)的0.1％和0.3％之间，优选地是2％以下，更优选地是1％以下。
5.一种根据权利1所述的装置，其特征在于阀体(2)在关闭位置和打开位置之间的移动至少是基本上相对于液压活塞(3)沿轴向方向进行的。
6.一种根据权利1所述的装置，其特征在于阀体(2)从一个端部位置到另一个端部位置所用的调节时间为10毫秒以下，优选地是5毫秒以下。
7.一种根据权利1所述的装置，其特征在于设置在液压腔室内的一液压活塞的至少一个端面(32)朝外，其中液压活塞(3)被同轴地设置在阀壳(1)内部。
8.一种根据权利7所述的装置，其特征在于液压活塞(3)包括三个同轴的具有不同外径的整体单元(33，34，35)，其中中间部分(34)具有最大的的直径。
9.一种根据权利1所述的装置，其特征在于至少一个控制机构(4)以一种液压的方式被驱动。
10.一种根据权利9所述的装置，其特征在于所说的控制机构(4)包括能移动阀体(2)的装置(280；290)，该装置(280；290)可在阀壳(1)内的孔(122；125)中移动，其中孔(122)基本上与所说装置的形状相对应；所说的孔(122；125)与一环形槽(123；126)连通，以便由液压油进行加压。
11.一种根据权利10所述的装置，其特征在于所说的装置(280；290)具有一圆形的外套表面；所说的孔(122；125)是一些沿轴向方向延伸的圆孔。
12.一种根据权利1所述的装置，其特征在于至少一个控制机构以磁性方式被驱动。
13.一种根据权利12所述的装置，其特征在于所说的控制机构(4)包括至少一个设置在阀体处的磁铁部件(41)，以及至少一个设置在阀壳处的电磁体(42)。
14.一种根据权利13所述的装置，其特征在于所说的电磁体(42)由液压油冷却。
15.一种根据权利1所述的装置，其特征在于所说的阀壳(1)在它的一个或几个侧壁中分别设有一压力连接道(107)和一油箱连接道(119)。
16.一种根据权利1所述的装置，其特征在于所说的装置是撞击/冲压装置的一部分，用于执行快速的撞击操作，并传递大的作用力，其中阀体(2)所具有的最小直径在3mm和500mm之间，优选地是超过50mm，更优选地是超过80mm。
17.一种根据权利1所述的装置，其特征在于所说突缘部分中的至少一个突缘设有对称布置的槽，当阀体(2)从其关闭位置发生少量移动时，这些对称布置的槽允许少量流体通过阀体(2)沿径向流动。
18.一种根据权利1所述的装置，其特征在于通过改变阀体在转动方向上的位置，就可改变所说突缘部分的长度和总的开口面积。
19.一种根据权利1所述的装置，其特征在于利用作用在环形表面(Ai，Ay)上的液压来对阀体(2)进行定位，其中利用设置在阀体(2)中的阀滑动件(41A)来控制流向所说表面中的至少一个表面的液压流体，并且按照仿型阀的已知的工作原理进行工作，从而使环绕的阀体随从所说的阀滑动件(41A)滑动，所说的阀滑动件又由双动作电磁体进行定位。
20.一种根据权利7所述的装置，其特征在于液压活塞(3)设有至少两个环形的朝向相反的作用力传递表面(30，31)，其中优选地是上部环形表面(30)大于另外一个环形表面。
21.一种根据权利1所述的装置，其特征在于所说的阀壳(1)设有两个分开的液压腔室(115，116)。
全文摘要
本发明涉及一种液压装置，其包括阀壳(1)，在该阀壳内部安装有可移动的阀体(2)，至少有一个液压腔室(115)的一液压缸，以及至少用于控制所说可移动阀体(2)的控制机构(4)，其中阀壳(1)包括多个组合元件(102，103，104)，所说的这些元件中至少两个元件(103，104)被相互共轴地设置，从而在所说的两个元件之间形成一环形空间(128)；阀体(2)大致呈套筒状，并设置在阀壳(1)内的所说环形空间(128)内部；所说阀体(2)设有多个孔(250，251，252；206，202)，以便使液压流体可以通过阀体(2)沿径向流动，其中阀体(2)设置在阀壳(1)内侧，相对于沿径向的液压作用力，使阀体基本上、最好完全被平衡；在所说的孔附近的所说阀体，在阀体内表部表面和外部表面设有突缘部分(272A，272B)，这些突缘部分(272A，272B)与设置在阀壳(1)内部的突缘部分(103C，104C)及槽(160，164)相互作用，从而当阀体(2)设置在阀壳(1)内部以便允许流体流向和流自所说的液压腔室(115)时，允许液压流体从每条所说槽流动，并超过和在每个突缘部分之间流动；所说的突缘部分在阀体(2)的第二位置以密封的方式相互作用，从而使液压流体不能流向或流自所说的液压腔室(115)。
文档编号B25D9/20GK1430707SQ01810069
公开日2003年7月16日 申请日期2001年5月9日 优先权日2000年5月31日
发明者黑坎·奥尔森 申请人:莫菲克科技股份公司