CN107076177A - 液压轴 - Google Patents

Abstract

公了一种具有缸体的紧凑的液压轴。在此缸体中布置有用于操控所述缸体的泵。所述泵在这里设置在所述缸体的中空室中。所述缸体构造为在差动结构形式中的同步缸。

Description

液压轴

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的液压轴。

背景技术

这样的液压轴例如应用在发电站区域中、尤其在气体-和蒸汽涡轮设备中。它们能够于是例如使用在操纵阀体的情况中，该阀体用于调节在余热锅炉和蒸汽涡轮之间的压力介质连接，其中，快速连接应是可能的。在此范围中的趋势是向着自给的和紧凑的具有这样的轴的电枢驱动装置或线性驱动装置，该轴除了缸体尤其具有电的控制单元、电动马达、液压泵和具有阀的液压的控制块。在大多情况下笨重的组件在一种已知的和比较紧凑的解决方案中布置到实施冲程的缸体的缸壳处，其中，所述电枢驱动装置于是总体上具有高的重量并且常常还具有比较高的结构空间需求。

发明内容

相应与此，本发明所针对的任务在于，建立一种液压轴，该轴导致一种紧凑的和具有小的结构空间需求的电枢驱动装置。

该任务利用按照权利要求1的特征的液压轴来解决。

本发明的其它的有利的改型方案是另外的从属权利要求的主题。

根据本发明，紧凑的液压轴具有缸体。该缸体能够经过泵（液压泵）来操纵。有利地，所述泵装进到所述缸体的中空室中。在这里，所述缸体构造为同步缸，其以差动结构形式来构造。由此，在差动结构形式中的同步缸设置有集成的泵。

这种解决方案具有的优点在于，在气体-和蒸汽涡轮的调节和快速连接时，利用根据本发明的液压轴实现了自给的电枢驱动。通过把所述泵集成到所述缸体的中空室中，能够节省所述泵的壳、连同阀的控制块和配管。在所述泵中产生的液压的能量能够不带有或带有小的偏转地并且不带有或者带有小的流动损失地被用于操控所述缸体。因为所述同步缸以差动结构形式来构造，则在轴向方向上观察，它有利地短于常见的同步缸，因为从一个活塞，仅从一个侧部起延伸着活塞杆，并且由此对于所述同步缸的一个另外的活塞杆不必设置或保留自由空间。由此，通过在差动结构形式中的同步缸，对于所述泵的集成而言提供了结构空间。此外有利的是，所述缸体容积平衡，由此不同于差动缸，不需要用于容积平衡的液压存储器。由此，通过根据本发明的液压轴，通过缸功能和泵功能的组合，实现了减少组件。经此，所述液压轴有利地是重量优化和结构空间优化的并且组合了电的线性驱动装置的优点与液压的线性驱动装置的优点，当所述泵的驱动经过电动马达来进行时。

在本发明的另一个构造方案中，所述缸体具有外部的缸管，该缸管包围了内部的缸管。所述内部的缸管优选地与所述外部的缸管稳固连接。此外，所述缸管优选彼此同轴地布置。在装置技术方面简单地，在所述内部的缸管中能够布置着具有所述泵的中空室。

所述缸管、尤其所述外部的缸管利用其内围面并且所述内部的缸管利用其外罩面能够限定环形室。在此环形室中能够轴向能够推移地布置有尤其环形的活塞。从这个活塞优选延伸着大约空心柱筒状的活塞杆，由此，所述活塞优选地仅在一个侧部与活塞杆相连。所述活塞杆能够穿过所述缸体的闭锁装置并且在所述闭锁装置的从所述活塞离开指向的侧部上为了限定第一缸腔而闭锁。此外，所述活塞能够在活塞杆侧在所述闭锁装置的指向所述活塞的侧部上限定第二缸腔。

在一个或两个缸腔中的压力能够分别经过压力限制阀来限定。例如，能够设置压力限制阀，该压力限制阀从在所述第二缸腔中的特定的压力起，加大在所述第二缸腔和所述第一缸腔之间的压力介质连接。作为备选方案或附加方案能够考虑的是，一个另外的压力限制阀或者相同的压力限制阀从在所述第一缸腔中的特定的压力起加大了在所述第一缸腔和所述第二缸腔之间的压力介质连接。

相对于所述闭锁装置，所述缸体还被缸底闭锁。为了闭锁所述活塞杆，能够设置活塞盖。

由此，在差动结构形式中的同步缸具有内部的缸管、外部的缸管、缸底和闭锁装置。在其里面布置有具有活塞杆和活塞盖的活塞。

在本发明的另一个构造方案中，通过空心柱筒状的活塞杆，分离了在所述第二缸腔中的两个腔区段。经此，优选地，构造了外部的环形的腔区段和内部的环形的腔区段。腔区段的连接能够经过流路来实现。在轴向方向上，所述腔区段或所述第二缸腔能够由活塞和由闭锁装置限定。

所述腔区段的流体连接在装置技术方面简单地经过至少一个被加入到所述活塞杆中的间隙来实现。此间隙例如指的是孔部、长孔或者槽部。有利地，在这里，所述间隙相邻于所述活塞布置，由此甚至在基本上完全移动出去的活塞杆的情况中，所述腔区段的流体连接部不分离。

为了使得缸腔容积平衡，所述活塞的限定所述第二缸腔的作用面和所述活塞杆的限定所述第一缸腔的作用面大约相同大小。

为了操控所述活塞，经过所述泵能够简单地将压力介质从所述第一缸腔传送到第二缸腔中，并且反之亦然。如果压力介质从所述第一缸腔中传送到所述第二缸腔中，则把所述活塞杆移动进入。在反方向上，所述活塞杆移动出去。

所述泵也能够以简单的方式经过传动轴由驱动单元来驱动，该驱动单元优选地正如上文已经阐释的那样指的是电动马达。所述驱动单元优选至少以区段的方式布置在所述内部的缸管内并且作为备选方案能够从外部被法兰连接至所述缸体。由此，所述液压轴基本上自给并且仅需要能量提供、例如电能，以用于驱动所述驱动单元。

所述传动轴与所述泵耦合并且经过所述内部的缸管向着驱动单元和/或向外导引。所述传动轴例如经过一个离合器与所述泵耦合。

所述泵优选指的是活塞泵。作为备选方案，能够考虑设置齿轮泵。进一步优选地，所述活塞泵在斜盘式结构方式中构造。所述活塞泵的驱动轴尤其轴向地穿过斜盘、缸筒和所述活塞泵的分配板，并且能够转动地经过轴承、尤其滚动轴承而支承在所述内部的缸管中。经过形状配合、例如经过滑键连接，所述驱动轴能够与所述缸筒连接。所述缸筒优选在其从所述斜盘离开指向的侧部上支承在所述分配板处。

所述闭锁装置（其由所述活塞杆穿过）能够具有外部的环形的、包围所述活塞杆的闭锁元件，尤其外部的缸盖，和内部的、布置在所述活塞杆内的闭锁元件，尤其内部的缸盖。

在本发明的另一个构造方案中，以节省结构空间的方式，能够在所述内部的闭锁元件中构造第一流体通道，该流体通道把所述第一缸腔与所述泵流体连接。优选地，构造了第二流体通道，该流体通道把所述第二缸腔与所述泵流体连接。为了将所述流体通道与所述泵流体连接，例如所述分配板靠置在所述内部的闭锁元件处。所述内部的闭锁元件优选地基本上二级地构造，其中，它利用较小的第一级部装入到所述内部的缸管中并且经过构造在所述级部之间的肩部而支承在所述内部的缸管的端侧。

所述压力限制阀优选经过在所述内部的闭锁元件中的通道而与所述第二流体通道相连。经过所述压力限制阀，能够于是加大在所述第二流体通道和所述第一缸腔之间的压力介质连接。所述压力限制阀例如与所述闭锁元件稳固相连。

所述流体通道例如在装置技术方面简单地构造为孔部。

在本发明的另一个构造方案中，所述泵的分配板具有控制肾，该控制肾作为闭锁元件侧的控制肾在所述内部的闭锁元件中延续，该控制肾分别与流体通道之一进行连接。在这里，所述分配板优选防止转动地与所述内部的闭锁元件相连。

为了在温度改变时平衡在所述缸体中的压力介质的体积改变，能够设置尤其较小的液压存储器。该液压存储器能够额外地如此构造：使得它能够被用于预紧相应的低压区域。在装置技术方面简单地，所述液压存储器能够集成在所述内部的闭锁元件中。为了使得所述液压存储器与所述相应的低压区域能够相连，所述第一流体通道经过直向着所述液压存储器闭合的第一止回阀而与此液压存储器相连，并且第二流体通道经过直向着所述液压存储器闭合的第二止回阀而与此液压存储器相连。

所述液压存储器能够在本发明的另一个构造方案中构造为具有经弹簧预紧的存储器活塞的活塞存储器。在这里，所述预紧例如如此进行：使得预紧相应的低压区域。预紧在这里能够例如计为大约5 bar。所述活塞存储器的存储器活塞例如在所述内部的闭锁元件的沉孔孔部中轴向地导引。为了相对于所述第一缸腔闭锁所述沉孔孔部，设置了盖元件，该盖元件靠置在所述内部的闭锁元件上。存储器弹簧能够支承在所述盖元件处，并且利用弹簧力加载所述存储器活塞。经过泄漏通道，所述液压存储器能够额外地与所述泵相连，以用于泵泄漏。所述泄漏通道例如从沉孔孔部起、尤其同轴于此沉孔孔部直向着所述泵的驱动轴延伸并且能够在其里面延续。

有利地，在所述缸体的缸底中能够设置光学的距离测量器，该距离测量器也能够冗余地构造。经过所述距离测量器，优选地能够测量与所述活塞的距离，因为在所述缸腔（该缸腔由所述活塞和所述缸底限定）中，没有设置压力介质而是设置例如气体（空气）。所述光学的距离测量器例如指的是激光距离测量器，由此以简单的方式能够集成行程测量系统。

在下文借助于附图来具体地阐释本发明的优选的实施方式。图示：

图1在示意图中示出了按照第一实施方式的根据本发明的液压轴，

图2在透视图中示出了按照第二实施方式的在纵向截面中的所述液压轴，

图3在纵剖图中示出了在泵和活塞的区域中的图2中的液压轴的区段，并且

图4是图3中的放大的截取部分。

按照图1，设置了具有缸体1的液压轴。该缸体具有外部的缸管2，该缸管包围内部的缸管4。经过法兰连接部6来位置固定所述缸体1。经过所述内部的缸管4的外罩面8和所述外部的缸管2的内围面10，限定一个环形室12。在此环形室中轴向能够移动地导引着环形的活塞14。轴向地，所述环形室12一方面由缸底16限定并且另一方面由缸盖18限定。从所述活塞14起，单侧地延伸着空心柱筒状的活塞杆20。此活塞杆穿过所述缸盖18并且把此缸盖分为环形的外部的缸盖22或者说外部的闭锁元件以及内部的环形的缸盖24或者说内部的闭锁元件。所述活塞杆20在其由活塞14轴向地离开指向的侧部上由活塞盖26闭锁。

按照图1，在径向方向上观察，所述活塞杆20大约中部地从活塞14起延伸。所述活塞杆20连同所述活塞盖26和所述缸盖18经过作用面27限定了第一缸腔28。第二缸腔30由所述活塞14在活塞杆侧经过作用面29来限定。所述缸腔30轴向地由所述活塞杆20穿过，由此所述活塞杆20把所述第二缸腔分为内部的腔区段32和外部的腔区段34。为了所述腔区段32和34的流体连接，在所述活塞杆20中加入了孔部36，该孔部相邻于所述活塞14构造。

在所述缸体1的由所述内部的缸管4限定的中空室38中，装入了泵40。为了驱动所述泵，设置了驱动单元42（电动马达），该驱动单元同样装入到所述内部的缸管4中。由此，在轴向方向上观察，所述泵40布置在所述驱动单元42和缸盖18之间。所述泵40与两个缸腔28和30流体连接。该泵能够由此将压力介质从所述缸腔28供送到所述缸腔30中并且反过来从缸腔30供送到所述缸腔28中，以便把所述活塞14连同所述活塞杆20轴向地移动。

在图1中所示的缸体构造为在差动结构形式中的同步缸，由此仅需要唯一的活塞杆20。所述活塞14能够于是利用其从所述活塞杆20离开指向的侧部44来限定一个另外的缸腔46，该缸腔例如与大气环境相连。因为在所述缸腔46中不必设置压力介质，则优选地在此区域中能够集成有用于所述活塞14的间距测量的光学的距离测量器。

按照图2，示出了缸体1的另一个实施方式。在这里，以电动马达形式的驱动单元48布置在所述缸管2和4的外部。所述驱动单元48在这里同轴于缸管2和4法兰连接至所述缸底16。所述驱动单元48的传动轴50从外部起埋入到所述内部的缸管4中并且伸延直至所述泵40的驱动轴52。经过离合器，所述驱动轴52和所述传动轴50彼此耦合。

按照图3，所述活塞14在外部和内部分别具有滑环和密封部。不同于图1，在径向方向上观察，所述活塞杆20不布置在所述活塞14的中部，而是在径向方向上观察向内偏置。

所述活塞盖26径向地往回分级并且由此两级地构造。所述活塞盖利用其较小的级部54装入到所述活塞杆20中并且利用其构造在所述级部过渡处的肩部56靠置在所述活塞杆20的端面处。

经过旋拧连接部，所述活塞盖26与所述活塞杆20旋拧。在所述较小的级部54和所述活塞杆20的内围面58之间加入了密封部。

所述外部的缸盖22环形地构造并且同样径向地往回分级，由此它阶梯形地构造。它利用其较小的级部60埋入到所述环形室12中并且在端侧限定所述外部的腔区段34。在所述外部的缸管2的内围面8和所述级部60的外罩面之间设置了密封件。所述外部的缸盖22此外具有柱筒状的、大约同轴于所述缸体1延伸的内围面62，该内围面用于导引所述活塞杆20。在轴向方向上观察，密封件依次装入到所述内围面62中。在轴向方向上观察，在所述密封件之间布置有滑环。所述外部的缸盖22的直径被选择地大于所述外部的缸管2的直径，由此，这个缸盖在径向方向上突出于所述外部的缸管2。经过旋拧连接部，所述缸盖22与所述外部的缸管2旋拧。

所述内部的缸盖24柱筒状构造并且径向地往回分级，由此它具有较小的第一级部64和较大的第二级部66。在这里，第一级部64被装入到所述内部的缸管4中。经过构造在级部64和66之间的肩部68，所述内部的缸盖24靠置在所述内部的缸管4的端面处。

按照图4，所述内部的缸盖24具有第二流体通道70，该流体通道把所述内部的腔区段32与所述泵40相连。此外，在所述内部的缸盖24中构造了第一流体通道72，该流体通道把所述第一缸腔28（也参见图3）与所述泵40相连。所述第二流体通道70通过径向孔部74形成，该径向孔部径向地从外部加入到所述缸盖24中并且汇接在轴向的沉孔孔部76中，该沉孔孔部从由所述泵40离开指向的侧部起被加入到所述缸盖24中。所述沉孔孔部76在端侧与被构造在缸盖24中的控制肾78相连。所述轴向的沉孔孔部76在这里构造在与所述缸体1的纵轴线的平行距离中。对于所述第一流体通道72而言，从所述第一缸腔28起，加入了轴向延伸的沉孔孔部80，该沉孔孔部汇接在径向孔部82中。所述径向孔部82同样径向从外部加入到缸盖24中并且大约同轴于其它的径向孔部74进行延伸。所述径向孔部82在这里向外经过闭锁元件来闭锁。它同样汇接在轴向延伸的沉孔孔部84中，该沉孔孔部相应于所述沉孔孔部76构造并且布置在与该沉孔孔部和与缸体1的纵轴线的平行距离中。所述沉孔孔部84然后汇接在另外的控制肾86中。在所述第二级部66的区域中并且在所述径向孔部82和74的区域中，所述缸盖24径向地往回分级，以便把所述径向孔部74与所述内部的腔区段32相连。所述第二级部66的外罩面88用作用于所述活塞杆20的导引面并且对置于所述外部的缸盖22的密封件而同样具有密封件，其中，在轴向方向上观察，在所述密封件之间设置有滑环。

同轴于所述缸盖24，在该缸盖中加入了一个另外的较大的沉孔孔部90，该沉孔孔部的孔底92在轴向方向上与所述径向孔部74和82间隔。所述沉孔孔部90用于构造液压存储器，该液压存储器构造为活塞存储器94。该液压存储器具有轴向能够移动地导引在所述沉孔孔部90中的存储器活塞96。所述衬套形的存储器活塞96能够由存储器弹簧98的弹簧力加载，该存储器弹簧支承在与所述缸盖24旋拧的盖元件100处并且埋入到所述存储器活塞96中。所述盖元件100在这里闭锁了所述沉孔孔部90。

从所述孔底92起，加入了用于所述流体通道70或72的所述沉孔孔部76和84，其交汇所述径向孔部74或82。在轴向方向上观察，在所述径向孔部74和82和孔底92之间把各一个止回阀102或104装入到所述沉孔孔部76和84中。这些止回阀分别在流动方向上直向着沉孔孔部90闭合。

所述第一流体通道72的沉孔孔部80与一个贯通孔通过盖元件100相连，以用于与所述第一缸腔28的流体连接。

从孔底92起，在所述缸盖24的中部加入了贯通孔106。该贯通孔在端侧径向地拓宽并且用于容纳用于所述泵40的驱动轴110的第一滚动轴承108。在所述驱动轴110中加入了泄漏通道112，至少一个横向孔部113汇接到所述泄漏通道中，经过该横向孔部使得所述泄漏通道112与所述泵40的泄漏侧相连。所述泄漏通道112汇接在所述贯通孔106中并且经过此贯通孔与所述活塞存储器94相连。按照图3，所述泵40构造为斜盘泵。它具有缸筒114，该缸筒防止转动地与所述驱动轴110相连。在所述缸筒114中，活塞116轴向地导引在活塞孔中。该活塞支承在稳固地装入到所述内部的缸管4中的斜盘118处。所述能够转动的缸筒114再者利用其向着所述内部的缸盖24指向的端面而支承在分配板120处，该分配板再者靠置在所述内部的缸盖24的端面处。所述分配板120防止转动地布置在所述内部的缸管4中并且具有控制肾，该控制肾与相应的控制肾78或86（参见图4）相连。

在所述斜盘118中设置有径向轴密封圈122，该径向轴密封圈包围所述驱动轴110。此外，第二滚动轴承124布置在所述斜盘118中，以用于支承所述驱动轴110。

在图3中展示了孔部36，该孔部径向穿透所述活塞杆20并且在此把所述第二缸腔30的两个腔区段32、34彼此相连。

所述缸腔28、30能够经过压力限制阀126而相连，该压力限制阀从在相应的缸腔28、30中的特定的压力起打开。也能够考虑的是，仅在所述缸腔28、30之一中的压力经过压力限制阀来限定或者对于各一个缸腔28、30设置一个压力限制阀。所述压力限制阀126经过在与所述缸体1的纵轴线的平行距离中延伸的轴向孔部128与所述第二流体通道70的径向孔部74相连。所述轴向孔部128从盖元件100起延伸到所述内部的缸盖24中，其中，该轴向孔部完全穿过所述盖元件100并且在所述内部的缸盖24中汇接在所述径向孔部74中。所述压力限制阀126于是与所述轴向孔部128相连并且优选地固设在所述盖元件100处并且由此优选地布置在所述第一缸腔28中。

如果所述泵40由所述驱动单元48在第一转动方向上驱动，则该泵将压力介质从所述第一缸腔28（参见图3）经过第一流体通道72（参见图4）供送到所述第二流体通道70中。从所述第二流体通道70，

将压力介质继续向着所述内部的腔区段32供送并且经过孔部36（参见图3）供送到所述外部的腔区段34中。如果所述泵40在相反的转动方向上驱动，则所述泵将压力介质从所述腔区段32和34经过所述第二流体通道70供送到第一流体通道72中并且继续供送到所述第一缸腔28中。

公开了具有缸体的紧凑的液压轴。在此缸体中布置有用于操控所述缸体的泵。所述泵在这里设置在所述缸体的中空室中。所述缸体构造为在差动结构形式中的同步缸。

附图标记单

1 缸体

2 外部的缸管

4 内部的缸管

6 法兰连接部

8 外罩面

10 内围面

12 环形室

14 活塞

16 缸底

18 缸盖

20 活塞杆

22 外部的缸盖

24 内部的缸盖

26 活塞盖

27 作用面

28 第一缸腔

29 作用面

30 第二缸腔

32 内部的腔区段

34 外部的腔区段

36 孔部

38 中空室

40 泵

42 驱动单元

44 活塞侧

46 缸腔

48 驱动单元

50 传动轴

52 驱动轴

54 级部

56 肩部

58 内围面

60 级部

62 内围面

64 第一级部

66 第二级部

68 肩部

70 第二流体通道

72 第一流体通道

74 径向孔部

76 沉孔孔部

78 控制肾

80 沉孔孔部

82 径向孔部

84 沉孔孔部

86 控制肾

88 外罩面

90 沉孔孔部

92 孔底

94 液压存储器/活塞存储器

96 存储器活塞

98 存储器弹簧

100 盖元件

102 止回阀

104 止回阀

106 贯通孔

108 第一滚动轴承

110 驱动轴

112 泄漏通道

113 横向孔部

114 缸筒

116 活塞

118 斜盘

120 分配板

122 径向轴密封圈

124 第二滚动轴承

126 压力限制阀

128 轴向孔部。

Claims (13)

1.一种具有缸体（1）的液压轴，经过泵（40）能够操控该缸体，其特征在于，所述泵（40）安装在所述缸体（1）的中空室（38）中，并且所述缸体（1）是在差动结构形式中的同步缸。

2.按照权利要求1所述的液压轴，其具有外部的缸管（2），在该缸管中布置有内部的缸管（4），其中，在所述内部的缸管（4）中构造有带有泵（40）的中空室（38）。

3.按照权利要求2所述的液压轴，其中，所述缸管（2、4）限定了环形室（12），在该环形室中轴向能够移动地布置有活塞（14），从该活塞起延伸有空心柱筒状的活塞杆（20），该活塞杆穿过所述缸体（1）的闭锁装置（18）并且在所述闭锁装置（18）的从所述活塞（14）离开指向的侧部上为了限定第一缸腔（28）而被闭锁，并且其中，所述活塞（14）在活塞杆侧限定了第二缸腔（30）。

4.按照权利要求3所述的液压轴，其中，所述活塞杆（20）把所述第二缸腔（30）沿着径向方向分为外部的腔区段（34）和内部的腔区段（32），其中，所述腔区段（32、34）经过流路（36）流体连接。

5.按前述权利要求中任一项所述的液压轴，其中，所述泵（40）能够经过驱动单元（42、48）来驱动，该驱动单元布置在所述内部的缸管（4）内或者所述驱动单元被法兰连接至所述缸体（1）处。

6.按前述权利要求中任一项所述的液压轴，其中，所述泵（40）是在斜盘式结构方式中的活塞泵。

7.按照权利要求3至6中任一项所述的液压轴，其中，所述闭锁装置（18）具有外部的环形的包围所述活塞杆（20）的闭锁元件（22）和内部的布置在所述活塞杆（20）内的闭锁元件（24）。

8.按照权利要求7所述的液压轴，其中，在所述内部的闭锁元件（24）中构造第一流体通道（72），该流体通道把所述第一缸腔（28）与所述泵（40）流体连接，并且构造了第二流体通道（70），该流体通道把所述第二缸腔（30）与所述泵（40）流体连接。

9.按前述权利要求中任一项所述的液压轴，其中，设置了用于温度平衡和/或用于预紧相应的低压区域的液压存储器（94）。

10.按照权利要求9所述的液压轴，其中，所述液压存储器（94）构造在所述内部的闭锁元件（24）中。

11.按照权利要求9或10所述的液压轴，其中，所述第一流体通道（70）经过直向着所述液压存储器（94）闭合的第一止回阀（102）与所述液压存储器（94）相连，并且其中，第二流体通道（72）经过直向着所述液压存储器（94）闭合的第二止回阀（104）与所述液压存储器（94）相连。

12.按照权利要求9至11中任一项所述的液压轴，其中，所述液压存储器（94）经过泄漏通道（106、112）与所述泵（40）相连。

13.按前述权利要求中任一项所述的液压轴，其中，在所述缸体（1）的底侧布置有距离测量器。