液压泵或液力发动机的气缸活塞装置.pdf

本发明涉及一种容量上特别有效的液压泵或液力发动机的气缸活塞装置，最好是包括至少一个轴向延伸的管式隔膜活塞，该活塞限制至少一个内部脉动的工作腔。这种泵或发动机的基本应用领域是对载有外来材料尤其是磨粒状材料的流体的操作。由此为具有需要几百到一千巴的高工作压的特高速机器，因此，能量及容积有效的因素非常重要。本发明的目的是构建一种泵或液力发动机，其特征是效率高，使用寿命长。为此，至少一个余隙容积置换器(TK1)与脉动的工作腔(AR)连接。

1.  一种容量上特别有效的液压泵或液力发动机的气缸活塞装置，最好是具有至少一个轴向延伸的管式隔膜活塞，该活塞限制至少一个内部脉动的工作腔，其特征在于，该装置设有至少一个余隙容积置换器(TK1、TK2a、TK2b、TK2c)，所述的置换器与脉动的工作腔(AR)在操作上保持连接。

2.  一种尤其是根据权利要求1所述的气缸活塞装置，其特征在于，该装置设有至少一个干扰脉动的工作腔(AR)的余隙容积置换器。

3.  根据权利要求1或2所述的气缸活塞装置，其特征在于，为余隙容积置换器在余隙容积置换器的开口或端部区域通过工作流改变流动方向而提供内部流通和外部的循环流动。

4.  一种尤其是根据前述任意一项权利要求所述的液压泵或液力发动机的气缸活塞装置，其具有至少一个轴向延伸的管式隔膜活塞，该活塞限制至少一个内部脉动的工作腔，其特征在于，液流安排在至少一个形成为多层的行程阀的进液阀和/或相应的出液阀中，以及在这个阀的毂盘(S1、S2)之间的区域形成至少一流体腔(FR)，该腔经闭合处与入口处之间的阀行程是可转换的。

5.  根据权利要求4所述的气缸活塞装置，其特征在于，所述的多层行程阀的至少一部分毂盘具有至少基本上是普通球形的表面(KF)，用作密封线或密封表面。

6.  根据权利要求4或5所述的气缸活塞装置，其特征在于，在可转换阀体(K)的闭合处和入口处中至少一个具有至少基本上或至少接近球面(KF)形状的密封表面，并且相对于至少一条密封线或一密封表面可移动地受支撑。

7.  根据权利要求6所述的气缸活塞装置，其特征在于，阀体(K)绕旋转轴可移动地受支撑，该旋转轴至少基本上或至少大致上穿过球面(KF)的中心或相应的旋转点。

8.  根据权利要求6或7所述的气缸活塞装置，其特征在于，阀体(K)的旋转支撑具有保持架(HL)，其与凸的或凹的弯曲的引导件(FG)配合，以及在阀体与旋转支撑之间最好提供有弹性形变的弹簧锁。

液压泵或液力发动机的气缸活塞装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的气缸活塞装置。这种气缸活塞装置在相关市场上有售，尤其是以高压水泵作代表。
背景技术
这种泵的基本应用是载有外来粒子的水的压力转换，尤其是加入了磨粒。由此为具有需要有几百到一千巴(bar)的高工作压的特高速涡轮。因此，能量及容积有效的因素非常重要。
发明内容
本发明的目的在于分别地构建泵和液力发动机，其以上述种类的高效率因子及使用寿命长而突出。该目的的方案由权利要求1的特征限定。
进一步的实施例及变型在任何情况下并非是可实现的，但这样一些由其特征及其组合，分别由从属权利要求的组合及根据具体情况以由包括可选择的特征或其组合得出。
具有内工作腔的轴向延伸的管式隔膜活塞还在以磨料流工作下为高耐磨性的坚固结构提供了基础。诚然，总的来说，因为结构上的原因，较大的余隙容积需要保持，这就不利地影响了容积效率因数。本发明正好要解决这个问题，即利用余隙容积置换器。总的来说，本发明以此有可能提供全面优化的结构类型。
附图说明
以下将参考附图中描述的具体实施例对本发明作进一步的描述，其中，
图1所示为具有作成轴向延伸的管式隔膜活塞的工作活塞的高压泵的部分轴向剖面图，一个干扰工作室且以往复式驱动的余隙容积置换器与其接合；
图2所示为类似图1的部分轴向剖面图，同样地，具有作成轴向延伸的管式隔膜活塞的工作活塞以及余隙容积置换器，然而后者固定地设置在泵的框架上，并由于工作活塞相对于它的往复驱动而干扰轴向延伸的管式隔膜活塞的内工作腔；
图3所示为类似图2的部分轴向剖面图，同样地具有作成轴向延伸的管式隔膜活塞、内工作腔以及框架固定的余隙容积置换器，但不同的是工作流体的流动路径；
图4所示为类似图3的部分轴向剖面图，同样地具有作成轴向延伸的管式隔膜活塞、内工作腔以及框架固定的余隙容积置换器，但不同的是工作流体的流动路径和阀的不同设置，总体上导致余隙容积的进一步减小；
图5所示为容积泵的工作活塞的供给压力P(巴)相对于时间t(毫秒)的曲线图，即是没有余隙容积置换器的结构；
图6所示为按照图5的曲线图，但有余隙容积置换器的结构，后面的图不仅对与工作活塞接合的可移动的余隙容积置换器基本上有效(见图1)，而且对框架固定的静态余隙容积置换器也基本上有效，其通过工作腔移动干扰它(见图2-4)，这尤其接近考虑到轴向延伸的管式隔膜活塞的应用。
具体实施方式
在根据图1的实施例中，工作活塞以往复式工作，其设有轴向延伸的管式隔膜活塞(图中所示为上死点中心位置且在以下用ASK表示)，在其下端这一点上仅通过向下的箭头示意性地表示的驱动装置AVO接合。轴向延伸的管式隔膜活塞ASK的上端以框架固定设置，并围绕作成输到进液管ID上的单向阀的进液阀EV。轴向延伸的管式隔膜活塞的向下延伸的、空的气缸部分Z轴向可滑动地支撑在壳体孔HB内，图中未示润滑。在轴向延伸的管式隔膜活塞ASK的内部形成了往复式工作腔AR，同轴的提升管FK从AR导向也作成单向阀的出液阀AV和导向出液管AK。
在工作腔AR的一侧上，基本是圆柱形的余隙容积置换器TK1与轴向延伸的管式隔膜活塞ASK连接，在图上以死点中心位置表示，且明显地导致可操作的余隙容积显著减小。
对于这种结构的操作模式的确定，应该返回到图5和图6中已作出的描述。
图5中所示为时间图，在没有余隙容积置换器的结构中的容积泵的工作活塞的供给压力P是缓慢增加的。因此，该缓慢是泵吸循环结束时的压力损失。两者都暗示泵吸容积大大减小，这与活塞行程即容积效率因素相关。因此，原因是余隙容积内的工作流体的可压缩性。
另一方面，参照图1，干扰工作腔AR的余隙容积置换器TK1引起压力急剧增加和压力损失。总的来说，容积效率因子得到大大改善。
在根据图2的实施例中，其设有框架固定的余隙容积置换器TK2a，然而，其干扰工作腔AR，并由于工作腔AR设置在轴向延伸的管式隔膜活塞ASK内以及这样由于轴向延伸的管式隔膜活塞与余隙容积置换器TK2a之间的泵驱动发生的相对移动，因此导致容积效率因子有类似的改善。然而，突出的优点是由于框架固定的余隙容积置换器，而使得被移动的质量减小了。
与图1的实施例相类似，构造入液阀EV和出液阀AV，但是工作腔与出液阀之间通过在余隙容积置换器内和入液阀内的较长的同轴管CD进行连接。
这个实施例特别有利之处在于，在置换器中，工作流体以流动改向在余隙容积置换器的开口和端部区域作内部流通和外部循环流动。在这之前，有可能对工作腔和阀中积累的残余物和杂质，还有在死点较长时间后压缩变薄空气封入物作十分彻底的清除。
根据图3的实施例，其也设有框架固定的余隙容积置换器TK2b，其具有相应的动态优点。同时，它又通过一段与工作腔连接的较长的同轴管来替换余隙容积的最大化。工作腔AR中的流体的出口设在位于入液阀EV及实际上无影响的短纵向管LK的正下方的交叉孔CH。
在根据图4的实施例中，它也设有具有相应动态优点的框架固定的余隙容积置换器TK2c。而且，也在出口同轴管AKOK的工作腔的侧端通过出液阀AV的压缩-静止的设置提供了最佳的余隙容积置换。
此外，还需要指出的是，在根据图7的阀的结构中，尤其考虑到出液阀。本文中，作成部分球形套的阀体K旋转地相对于靠近球体中心的形状相配合的阀座上安装。同时，它也需要借助于旋转引导件SF和定中心件CE的纵向引导件。定中心件通过紧固弹性的弹簧锁SV与阀体K连接，以致于对旋转引导件SF要考虑到使用较轻且减振的材料制作。关于提到的旋转性，旋转引导件的内部通孔做成稍微带角圆形，其带有装配定中心件ZG用的合适的余隙伸缩接头。这种结构已证明在负载下具有高的稳定性和耐磨性。
符号说明：
ASK＝ASK
AVO＝DD
EV＝AV
EK＝ID
GB＝HB
AR＝AR
FK＝HD
AV＝OV
AK＝OD
TK1＝TK1
TK2a＝TK2a
TK2b＝TK2b
TK2c＝TK2c
KOK＝CD
BQ＝CH
LK＝LD
AKOK＝AKOK
K＝VB
SF＝SG
ZG＝CE
SV＝SL
S1，S2＝S1，S2
FR＝FG
KF＝SS
FG＝GE
HL＝RB