CN100344882C - 气体－油压力转换器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种储压器的设计自由度高而驱动部易于做得紧凑的气体-油压力转换器。本发明的气体-油压力转换器，用于将气压转换成油压，并向驱动设置在管路等的阀的操作机供给上述油压，它包括：利用盖封闭两端部的中空式缸，与上述缸的中心轴同心地支撑在上述盖上的杆；在上述缸的内部可滑动地支撑在上述杆上的活塞，上述活塞的设置使得在上述缸的一侧接收，排出气体，并且在另一侧接收，供给压力油；以及用于利用从上述盖向外贯通地延伸设置的杆驱动的、起动油泵的限位开关；其特征在于：上述杆的结构是，相对于上述盖在轴线方向可移动地支撑，该杆借助于上述活塞的气体侧的气压向上述活塞的上述油侧的盖移动的同时，只移动规定的长度。

Description

气体-油压力转换器

技术领域

本发明涉及一种用作阀等操作用的驱动器的气体-液压式驱动装置中所使用的气体-油压力转换器。

背景技术

以往，气体-液压式驱动装置作为驱动用的动力源，使用管路球阀的作动用的管路高压气体转换为油压用的转换器，该转换器在不使用活塞的情况下，使用垂直设置的立式。此时，在转换器内部为隔离气体和油大多使用橡胶膜。

考虑到以往存在的问题，将作为储压器的贮气罐内的氮气压力作为动力源，并且在为转换成油压的气体-油压力转换器中作为所使用的活塞，使用如在专利文献1—日本特开平8-54083号公报中所记载的、依靠设置成在缸内的增压器中可滑动的活塞将气压转换成油压的装置。

将不使用如上上述的活塞的气体-油压力转换器用于驱动装置时，则不得不立式设置，驱动装置的小型化是不可能的。还有，为使气体和油隔离，在使用橡胶膜时，由于气体和油等压，在长时使用时因气体浸透气体膜而混入油中有可能引起驱动装置运转不佳。

还有，在气体-油压力转换器使用活塞增压方式的情况下，在活塞杆的顶端设置有小杆，由于该小杆只有与活塞的行程相同的行程长度向外侧伸出，因而需要有向缸外伸出的指示器或保护盖，因此存在全长变长的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种能自由设计储压器，并且容易使驱动部小型化的气体-油压力转变器。

为达到上述目的，本发明的气体-油压力转换器，用于将气压转换成油压，并向驱动设置在管路等的阀的操作机供给上述油压，它包括有：利用盖封闭两端部的中空式缸，与缸的中心轴同心地支撑在盖上的杆；在缸的内部可滑动地支撑在杆上的活塞，活塞的设置使得在缸的一侧接收，排出气体，并且在另一侧接收，供给压力油；以及用于利用从盖向外贯通地延伸设置的杆驱动的、起动油泵的限位开关；其特征是，杆的结构是，在轴线方向可移动地支撑在盖上，该杆借助于活塞的气体侧的气压向活塞的油侧的盖移动的同时，只移动规定的长度。

上述气体-油压力转换器的特征是，杆可滑动地支撑在气体侧盖上，并且具有比与活塞的滑动部更大的断面的大直径杆部，并以直到该大直径杆部的中心受到气体压力方式予以支撑；杆还可滑动地支撑在压力油侧的盖上，并且具有比活塞的滑动部更大直径的大直径杆部，对相对于在该压力油侧的大直径杆部的盖的滑动部进行密封，并且使在与大直径杆部的压力油侧相反一侧受到比大气压或油侧更低的压力。

在上述的气体-压力转换器中，其特征是，杆与活塞的移动一起只移动规定的长度时，其结构使得气体侧的大直径杆部的一部分从气体侧盖向内方向仅伸出规定的长度。

在上述的气体-油压力转换器中，其特征是，与活塞的移动一起只移动规定的长度的杆的结构使得活塞依靠来自油侧的压力油向气体侧盖移动，在达到只移动规定的长度的杆的气体侧的大直径杆部之后，活塞和杆一起移动。

在上述的气体-压力转换器中，其特征是，在与油侧盖的大直径杆部的压力油侧相反一侧设置比大气压或压力油的压力更低的的气体室，在活塞到达气体侧盖后或在其后的待机中，其结构使得油压只有将由油侧大直径杆部与活塞所占的面积比和与气体室的压力差产生的力变换成压力的部分比气压增高。

在上述的气体-压力转换器中，其特征是，在限位开关的动作中，油侧的大直径杆部的结构使得活塞不与上述油侧盖接触，除上述规定的长度外，从油侧盖向内方向只伸出所需的长度。

在上述的气体-压力转换器中，其特征是，在缸上设置与气体侧盖的内面接近的油槽和与该油槽连通的用于排出滞留油的排泄孔，并且在气体侧盖的面对活塞的侧面上设置与缸的内圆周面接近的、在与活塞接触时起密封作用的密封环。

在上述的气体-压力变换器中，其特征是，在可滑动地设置气体侧盖上、利用气压能向右侧滑动的大直径杆部上设置有从大直径杆部贯通气体侧盖而向外延伸的杆，该延伸的杆能驱动用于起动油泵等的限位开关。

在本发明的气体-油压力转换器中，包括有：利用盖封闭两端部的中空式缸，与缸的中心轴同心地支撑在两端部的盖上的杆；在缸的内部可滑动地支撑在杆上的活塞，活塞的设置使得在缸的一侧接收，排出气体，并且在另一侧接收，供给压力油；以及用于利用从盖向外贯通地延伸设置的杆驱动的、起动油泵的限位开关；在这样的气体-油压力转换器中，由于将杆做成在轴线方向可移动地支撑在盖上，该杆的移动利用活塞的气压向油侧盖移动的同时，只移动规定的长度，因而能使储压器与气体-油压力转换器分离设置，储压器的长度，直径和设置方向等能自由设计，因此能使驱动装置小型化。而且，作为气体-油压力转换器，对于所需油量的行程，能够利用杆的最小限度的移动驱动限位开关并传送起动、停止油泵的信号。即，因为活塞向油侧移动后能立刻起动油泵，因而能将杆的移动控制在最小限度而驱动油泵，因此能够实现使气体-油压力转换器小型化的效果。

上述气体-油压力转换器，杆可滑动地支撑在气体侧盖上，并且具有比与活塞的滑动部更大的断面的大直径杆部，杆的支撑使得直到该大直径杆部的中心都受到气体压力；杆还可滑动地支撑在上述压力油侧的盖上，并且具有比活塞的滑动部更大直径的大直径杆部，通过对相对于在该压力油侧的大直径杆部的上述盖的滑动部进行密封，由于与大直径杆部的压力油侧相反一侧受到大气压，因而利用大直径杆部可稳定将杆支撑在盖上的同时，可使气压充分地作用到活塞上，并能高效率地将气压转换成油压。

由于在限位开关的驱动中，为了使上述活塞不与压力油侧的盖接触，压力油侧的大直径杆部只从压力油侧盖向内方向伸出所需要的长度，因而操作机操作后油开始返回活塞时，在接近盖的活塞的端面立即供给油，从而可使活塞动作一便达到与气压相同。

另外，由于在缸上设置与气体侧盖的内面接近的油槽和与该油槽连通的用于排出滞留油的排泄孔，并且在气体侧盖的面对活塞的侧面上设置与缸的内圆周面接近的、在与活塞接触时起密封作用的密封环，因而因长时间的动作，万一发生从部分活塞漏油时，活塞在与气体侧盖密合的状态下，由于漏出的油滞留在油槽中，在利用O型环防止漏气的同时，可从排泄孔排出油，因而能防止来自储压器的气体的流出。

由于在气体侧盖，在设置成利用气压可向右侧滑动的大直径杆部上，设置有从该大直径杆部贯通气体侧盖而向外侧延伸的杆，依靠该延伸杆可驱动用于起动油泵等的限位开关，因而不仅能起动用于向操作机供油的油泵，而且能起动其他用途的油泵，并且还能驱动用于其他操作机的限位开关。

附图说明

图1是本发明一实施例的气体-油压力转换器的剖面图。

图2是表示图1的气体-油压力转换器的气体压力工作状态的剖面图。

图3是本发明另一实施例的气体-油压力转换器的局部剖面图。

图4是使用本发明一实施例的气体-油压力转换器的气体-液压式驱动装置的简单说明图。

图5是表示图4的气体-液压式驱动装置外观的俯视图。

具体实施方式

本发明的其他目的、特征和优点通过以下和附图相关的本发明的实施例的说明可更加清楚。

以下参照图说明本发明的一实施例。

本发明实施例的气体-油压力转变器10如图4和图5所示，使用为进行设置在管路90中的球阀80开闭动作的气体-液压式驱动装置。该气体-液压式驱动装置根据来自控制箱40的信号通过切换在底板30上设置的、用于切换液压回路的二个三通转换阀32，34，向操作机20供给来自气体-油压力转换器10压力油。该操作机20由用于操作使球阀80动作的止转杆轭机构的缸，活塞，活塞杆等构成；该气体-油压力转换器10用于利用将在后详述的储压器50内的氮气之类的气体产生油压。还设置有电动油泵60和手动油泵70，通过单向阀72，三通转换阀32，34连接气体-油压力转换器10的液压回路，并从附设在操作机20上的油箱26供给油。在操作机20上，设置有检测完成各动作的限位开关22，24，并能向控制箱40传送信号，进行三通转换阀32，34的转换操作。

该气体-液压式驱动装置，如图5所示，气体-油压力转换器10，储压器50，电动油泵60，手动油泵70，限位开关22，24，三通转换阀32，34与操作机20做成一体的同时，并按最佳配置设置。在该图5中省略了液压回路用的管道。

设置在上述气体-液压式驱动装置上的气体-油压力变换器10如图1～图3所示，设置有：具有适宜内径D的中空式缸12，使该缸12的两端封闭的气体侧盖181、油侧盖185，由这些盖181，185支撑着与缸12的内圆周面大致同心的杆16，由于两侧的气压和油压的压差而能在该杆16上滑动的活塞14；在活塞14与杆16的滑动部以及与缸内圆周面的滑动部分别在多处安装有外圆周部密封垫144，内圆周部密封垫145，以防止被活塞14分开的缸12的两侧室存在的气体和油混合。另外，在相对于缸12的气体侧盖181和油侧盖185的安装部位分别在多处安装有密封垫146，147，以防止漏气或漏油。还有，在气体侧盖181上，在圆周面开放设置用于在储压器50和缸12的气体室之间供给、流出气体的气体流通孔184；并且，在油侧盖185上，同样在圆周面开放设置用于向电动油泵60或手动油泵70及操作机20供给、流出油的油流通孔187。在气体-油压力转换器10上具有压力计101，给排气阀102等的同时并通过开闭阀103与储压器50连接。

上述杆16的构成一般具有d3＜d＜d1≤d2的关系，其中d是活塞14滑动部的直径，d1是被支撑在油侧盖185上的大直径杆部162的直径，d3是从该大直径杆部162延伸并贯通油侧盖185而伸出在外部的限位开关动作用杆部163的直径，d2是被支撑在气体侧盖181上的大直径杆部161的直径。并且，气体侧的大直径杆部161可滑动地嵌合在气体侧盖181的支撑孔183中，为使气压作用到其中心部位采用不加设密封垫方式支撑。另一方面，油侧的大直径杆部162虽与气体侧的大直径杆部161一样，可滑动地支撑在油侧盖185的支撑孔189中，但为在支撑孔189的内部形成气体室186，利用向盖185的外圆周面开放的连通孔188与油箱26连接的同时，大直径杆部162的外圆周相对于油侧盖185设置2处密封垫，以阻止油向气体室186的流入。

另外，通过操作三通转换阀32或34，杆16本身如图1所示，活塞14从气体侧盖181的端面仅移动行程L，紧接着该移动之后，从油侧盖185的端面只有长度仅伸出长度L+h的油侧大直径杆部162，借助于杆两侧的气体侧的大直径杆部滑动室183和油侧的气体室186的压力差，仅向气体室186侧移动长度H，即，由于杆16的移动，因而活塞14移动的最大长度只有L+H。由此，如图2所示，为了将限位开关动作用杆部163向外侧方向移动并驱动电动油泵60，而使其与在限位开关19上设置的辊子191接触，从而能操作限位开关19。

再有，如图2所示，因为活塞14在油侧的大直径杆部162处于从油侧盖185仅伸出长度h的状态，因而在油依靠电动油泵60或从操作机20返回时，油压能充分地作用在活塞14上。而且，如图2所示，在杆16被活塞14推压的状态下，由于气体侧的大直径杆部161处于从气体侧盖181的内面仅伸出长度H的状态，因而活塞14利用油压通过电动油泵60的动作而被推压到气体侧，直到达到和气压相等之前油压上升，当活塞14向着气体侧盖181移动并与大直径杆部161接触时，油压进一步上升，由于使活塞14继续向气体侧盖181移动，因而整个杆16移动到图1的状态。因此，限位开关19因驱动用杆部163与辊子191脱离而解除其动作，从而可电动油泵60停止工作。

再有，如图3所示，在将限位开关19’设置在气体侧时，可以将杆16的延伸部设置成为与大直径杆部161联结并能滑动的限位开关驱动用延伸杆部164。该延伸杆部164具有与在端部形成大直径杆部161配合孔166配合的小直径配合部及与之做成一体的、与大直径杆部161外径同径的大直径部，并能在气体侧盖181的支撑孔183内滑动。并且，只对延伸杆部164设置有为防止气体流出的密封垫167。延伸杆部164的滑动行程为长度H，并且使辊子191’移动以接通限位开关19’。还有，在包括延伸杆部164侧的大直径杆部161、小直径配合部的大直径部165上进行不设置密封垫等的配合，以便使气压作用到二者的中心部位，。

具有上述结构的气体-油压力转换器10的作用如下。

在需要驱动为开闭设置在管路10中的球阀80的操作机20的情况下，首先打开开闭阀103(阀设置后处于常开状态)，从储压器50通过气体流道184，对处于图1所示状态的活塞14供给氮气等气体时，活塞14沿杆16移动，将在活塞14相反一侧的油借助气体的压力从缸12室中挤出。这样，由气体压力产生的压力油通过油侧盖185的油的流道187向操作机20供给。设置在通向操作机20的液压回路的途中的底板30内的2个三通转换阀32，34通过控制箱40的操作，从图4所示状态对一边的三通转换阀32进行切换操作时，通过同一边的三通转换阀32向操作机20的活塞的操作侧供给压力油，并使在活塞相反一侧蓄积的油通过另一边的三通转换阀34排出到油箱26中。然后，依靠从储压器50继续供给气体来供给油，直至结束操作机20的操作。可是，气体-油压力转换器10，直到活塞14与杆16从油侧盖185的内面仅伸出h的大直径杆部162相接触之前可进行压力油的供给。

在活塞14移动的同时，杆16虽也移动，但活塞14可移动的最大长度只有L+H，而杆16移动的长度只有H。因为在油侧盖185具有气体室186，因而该杆16的移动是为使杆16与气体室186的壁接触。由于该杆16达到图2所示的位置，限位开关驱动用杆部163与限位开关19的辊子196接触，从而驱动限位开关19并起动电动油泵60。在该状态下，当在操作机20利用限位开关24，24检测其操作完成时，解除所驱动一边的三通转换阀32，并停止向操作机20供给压力油，操作机20处于维持原状的自由状态。但是，在该状态下，因为杆没有复位，因而不能停止电动油泵60的动作，将油箱26的油通过滤器62供给气体-油压力转换器10，如果气体-油压力转换器10成为图1的状态，电动油泵60便停止动作而处于待机状态。

依靠电动油泵这样进行油的供给时，如图2所示，因活塞14相对于油侧盖185设置长度只有h的间隔，成为与大直径杆部162相接的状态，因而随着油的压力上升，活塞14的动作是使活塞14向气体侧移动，同时将位于活塞14的相反一侧的气体，通过气体侧盖181的气体通道184，一边使气压上升一边返回储压器50。然而，关于杆16，在气体侧大直径杆部161上时常有气压作用；而在油侧大直径杆部162上，由于设置有与油侧相反一侧的气体室186，因而杆16时常向图中的右侧移动。活塞14处于中间位置时，活塞14两侧的气压和油压相等，在活塞14达到气体侧大直径杆部161之前活塞14两侧的气压和油压相等，该大直径杆部161如图2所示，因处于从气体侧盖181的内面伸出只有H的状态，因而当活塞14到达该大直径杆部181时，油压上升而使整体向气体侧移动。之后，当活塞14达到图1所示的状态时，限位开关驱动用杆部163与限位开关19的辊子191脱离，切断限位开关19，使电动油泵60停止，以气体返回储压器50的状态准备接着使用。

在因种种原因电动油泵60未能动作时，通过使用手动油泵70能进行向操作机20供油。此时，若不能根据控制箱40的信号进行三通转换阀32，34的电气操作，也能用手动进行。

如上所述，本发明的气体-油压力转换器10，由于用盖181，185封闭缸12的两端部，在其外侧伸出有用于驱动限位开关19的限位开关驱动用杆部163，且其移动行程能达到最小限度，因而能控制整体尺寸，如图5所示，即使与操作机20并设体积也不大，从而能使气体-液压式驱动装置小很紧凑。

另外，在该气体-油压力转换器10上，如图3所示，为了能使限位开关19’动作，在气体侧盖181上也可以设置和操作限位开关19’用辊子191’相接触的延伸杆部164，并使其与杆16同轴心。此时，延伸杆部164具有与在气体侧盖181的支撑孔182内移动的大直径杆部161具有相同外径的大直径部165的同时，还设置有和大直径部一体的小直径部，该小直径部可移动地设置在大直径部161的中心部所设置的滑动孔166中，仅在延伸杆部164的一部分及气体侧盖181上设置有密封垫167，以防止漏气。因此，在大直径杆部161的内部的滑动孔166的内面也有气压的作用，因而气压能作用到大直径杆部161的中心部。在使图2状态的杆16整体移动时，在图3状态使延伸杆部164向外方向移动，因而能驱动限位开关19’。该限位开关19’虽可以用于其他用途，但通过发挥与限位开关19’相反的作用，也可以材用限位开关19’的代替装置。还有，如果利用气压使大直径杆部161能向右侧移动，则可将延伸杆部164的直径减小，并与大直径杆部161做成一体。

再有，若在气体侧盖181的内面接近缸12的内圆周面处设置用于密封的O型环143，则在活塞14处于接近气压变得最高的活塞14的气体侧盖181的状态下，滞留在油槽141中的油能从油孔142排出。此时，活塞14被油压压贴在气体侧盖181处，因而可用O型环143能防止漏气。

上述记载虽就实施例而言，但本发明不限于此，在本发明的宗旨及权利要求范围内能进行各种变更和修改，这是本行业的人员都很清楚的。

Claims (8)

1.一种气体-油压力转换器，用于将气压转换成油压，并向驱动设置在管路的阀的操作机供给上述油压，它包括有：

利用盖封闭两端部的中空式缸，与上述缸的内圆周面同心地支撑在上述盖上的杆；在上述缸的内部可滑动地支撑在上述杆上的活塞，上述活塞的设置使得在上述缸的一侧接收，排出气体，并且在另一侧接收，供给压力油；以及利用从上述盖向外贯通地延伸设置的杆驱动起动油泵的限位开关；其特征在于：上述杆的结构是，在轴线方向可移动地支撑在盖上，该杆借助于上述活塞的气体侧的气压向上述活塞的上述压力油侧的盖移动的同时，只移动规定的长度。

2.根据权利要求1所述气体-油压力转换器，其特征在于：上述杆可滑动地支撑在上述气体侧盖上，并且具有比与上述活塞的滑动部更大的断面的大直径杆部，杆的支撑使得直到该大直径杆部的中心都受到气体压力；上述杆还可滑动地支撑在上述压力油侧的盖上，并且具有比上述活塞的滑动部更大直径的大直径杆部，对相对于在该压力油侧大直径杆部的上述盖的滑动部进行密封，并且使在与上述压力油侧大直径杆部的压力油侧的相反一侧受到大气压或比压力油的压力更低的压力。

3.根据权利要求2所述的气体-油压力转换器，其特征在于：上述杆与上述活塞的移动一起只移动规定的长度时，其结构使得上述气体侧的大直径杆部的一部分从气体侧盖向内方向仅伸出规定的长度。

4.根据权利要求2所述的气体-油压力转换器，其特征在于：与上述活塞的移动一起只移动规定的长度的上述杆的结构使得上述活塞依靠来自油侧的压力油向上述气体侧盖移动，在达到只移动规定的长度的上述杆的上述气体侧的大直径杆部之后，上述活塞和上述杆一起移动。

5.根据权利要求2～4中任1项所述的气体-油压力转换器，其特征在于：在上述压力油侧的盖上、与上述压力油侧大直径杆部的压力油侧相反一侧设置大气压或比压力油的压力更低的气体室，在上述活塞到达气体侧盖后或在其后的待机中，其构成为压力油的压力比气体室的压力高，以使包括上述压力油侧大直径杆部的杆与上述活塞一同向上述气体侧盖移动。

6.根据权利要求2～4中任1项所述的气体-油压力转换器，其特征在于：在上述限位开关的动作中，上述压力油侧大直径杆部的结构使得上述活塞不与上述压力油侧的盖接触，除上述规定的长度外，上述压力油侧大直径杆部从上述压力油侧的盖向内方向只伸出所需的长度。

7.根据权利要求1～4中任1项所述的气体-油压力转换器，其特征在于：在上述缸上设置与上述气体侧盖的内面接近的油槽和与该油槽连通的用于排出滞留油的排泄孔，并且在上述气体侧盖的面对活塞的侧面上设置与上述缸的内圆周面接近的、在与上述活塞接触时起密封作用的密封环。

8.根据权利要求2～4中任1项所述的气体-油压力转换器，其特征在于：在可滑动地设置上述气体侧盖上、利用气压能向右侧滑动的大直径杆部上设置有从大直径杆部贯通气体侧盖而向外延伸的杆，该延伸的杆能驱动用于起动油泵的限位开关。

Images