CN100451354C - 油压或水液压的液压缸 - Google Patents

Abstract

一种油压或水液压的液压缸，属于油压或水液压驱动执行机构，它是在可伸缩的缸体内设置隔膜，能制成隔膜液压缸，再连接液压系统，能实现对某物体提升或加压的功能。液压缸适用于各种加压或压力加工，与各相关机械部件组合，能形成很多品种的机械新产品，能适应水液压系统，能解决许多领域不能用油介质，不能有油污染的液压驱动方面的技术难题。

Description

油压或水液压的液压缸

技术领域

本发明属于油压或水液压驱动执行机构领域，尤其涉及桥梁桥面板或重物向上提升的液压缸和对某机构上下或左右加压或运动的液压缸。

背景技术

目前还没有一种简单、有效、低成本的机械或装置对桥梁桥面板进行直接提升，如更换桥梁支座、修复桥面沉降不匀、桥面低于新路面需提升等需要。在中国专利02259707.7的说明书中提到，使用柔性缸体加上下支承板的方案，还有在上述结构外加刚性外套，上下支承板可在刚性外套中滑动的变换方案，来更换桥梁橡胶支座。前一种方案由于柔性缸体外围没有刚性零件保护，使用压力很低，如汽车内胎在外胎的保护下，需在7公斤/厘米²以下使用，所以该方案只能在3公斤/厘米²的气压下使用，升力极小，只有几吨左右，而在液压领域其使用压力都在200-300公斤/厘米²之间，而桥面板及桥面附加应力也在几十到几百吨之间，所以该方案不能更换桥梁橡胶支座。在后一种方案中，要使上下支承板在刚性外套中滑动，必须有一定的滑动导向长度，否则会卡死，不能滑动。上下导向长度之和一般要在直径的一半左右，这样高度很高，就不能如说明书所说的换橡胶支座之类的狭小空间施工场合使用。由于摩擦力存在复杂变化，上下支承板不会同步向外滑动，柔性缸体相对于刚性外套也在上下变化，这样会剪断管接头，出现各种危险。

目前上下、左右加压的立、卧式液压缸，主要由缸体、活塞、活塞杆、两端盖及其多处动密封装置等组成，具有结构复杂、加工精度高、密封要求高、有泄漏污染环境，浪费油介质等现象，价值高、外形高度高、相对吨位小，使用成本高等缺点。由于还没有很好地解决水液压带来的材料锈蚀，运动部件的润滑及缝隙泄漏等问题，所以还没有制造出使用水液压的机械或机械装置。水液压是以水代油的液压驱动。

发明内容

为了克服上述的缺点，本发明的目的是提供一种能更换桥梁橡胶支座或在窄缝中使用的总高度很低的、液压力大的、使用方便的液压缸；提供一种总高度低、液压力大、无动密封、加工精度不高的液压缸，并能使用油压或水液压的液压缸。

本发明液压缸的技术方案是：在可伸缩的液压缸内，安装一个纵向或横向的，直形或波浪形的弹性隔膜与有通液孔的其中一个缸体或其它机械零件构成封闭的弹性隔膜液压腔。

本发明液压缸的技术方案还可以是：包括缸体、端盖、活塞、活塞杆或活塞和活塞杆连成一体的柱塞及回程装置，在可伸缩的液压缸内，在活塞或柱塞的无杆侧，安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性隔膜液压腔。

本发明的液压缸还可以是另一种技术方案：包括缸体、端盖、活塞、活塞杆，在可伸缩的液压缸内，在活塞的两侧安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性隔膜液压腔。

本发明的有益效果是：该液压缸，总高度很低、零件数少、重量轻、结构简单、制造使用方便、成本低、能在窄缝、低矮空间中使用，适用于需要更换桥梁支座的所有大小桥梁，也适用于消防、抢险、救灾的起重搬运方面。可填补目前上述等行业无相应设备的空白。该液压缸无缸体两端及活塞处的动密封装置及活塞本身的厚度低，总高度大大降低，因无动密封，也无因密封件磨损而引起的泄漏现象，无环境污染，特别适用不允许有油污染的行业。该液压缸周围相关零件少，隔膜液压腔容易实现较大的受压面积，比千斤顶、普通液压缸的受力面积大得多，而液压力也就大得多，同时缸体与活塞的配合间隙可选较大，各件加工精度低，材质要求低，价格低等因素，可取代普通液压缸，与其它相关机械部件组合能形成很多系列机械新产品。

上述的液压缸，使用的隔膜可用橡胶制造，适应于油水介质，又能隔离水介质与机械零件的滑动面，能防止滑动面的锈蚀和运动卡死现象，使用水介质有无污染、防火、防爆，使用成本低，能解决食品、纺织、采矿、海洋开发等领域不能使用油介质、不能有油污染的液压驱动方面的技术难题，是今后液压驱动执行机构发展的新方向。

附图说明

图1是液压缸在桥墩与桥面板之间的左右安装示意图。

图2是液压缸在桥墩与桥面板之间的前后安装示意图。

图3是两件都U字形可伸缩液压缸内设置两端开口的纵向波浪形隔膜示意图。

图4是横向波浪形隔膜与缸体构成封闭的隔膜液压腔示意图。

图5是设置回程机构的液压缸示意图。

图6是双级液压腔以及设置回程机构的液压缸示意图。

图7是在活塞两侧安装隔膜液压腔示意图。

图8是在活塞的回程侧再安装隔膜液压腔示意图。

图9是环形纵向波浪形隔膜示意图。

图10是在横向波浪形的隔膜上再安装一个封闭的小皮囊示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明。

如图1、2所示，在近一、二十年来建造的桥梁，特别是高速公路的桥梁，在桥面板1与桥墩4之间安装有桥梁支座3，该支座起着减震、防震、消除热胀冷缩引起的应力集中等作用。由于支座的材料主要由橡胶制成，会自然老化或加工制造等原因，逐渐失去原有功能，约15年左右时间就需更换。桥面板1与桥墩4之间的间隙距离即支座的高度一般都很小，随建造年代、桥面板自身重量、桥梁跨度、桥墩所处的位置不同而不同，小则10厘米左右，大则20厘米左右。如需更换该支座，最简单的办法是在上述间隙中放置大吨位的液压缸2，数量随桥面板1的块数、重量而定，位置在支座3的左右或前后都可，只要桥墩能承受压力的位置都可以放置。该液压缸2通过其管接头、管路与泵等连接，通过阀、及其控制器等进行充液作业，使其中的隔膜膨胀，液压缸2的某一缸体或隔膜升高，直到桥面板脱离支座3，然后取出支座3并更换上新的支座，最后液压缸2卸载并取出，完成整个作业。

如图3所示，在两件为U字形缸体8、9内设置两端开口的纵向波浪形隔膜7，也可设置一端开口的直形或波浪形的弹性隔膜，用机械零件档板6、螺钉5直接固定在缸体8、9的底面和顶面上，此时隔膜的压紧边是向外延伸的，管接头11可设置在底面上，通过其底面的内部通液孔10与隔膜7内的液压腔相通。

如图4所示，为了使缸体8、9在伸缩时不致脱离，工作可靠，可在缸体8的一端设置外台阶8A，可在缸体9的一端设置内台阶15的限位结构。也可在直筒式缸体上同时设置内台阶15和外台阶8A的中间缸体，为了扩大行程，可在设置限位结构的两缸体之间再设置上述的中间缸体，成为多级伸缩缸体，其总行程为各行程之和。

内台阶15成外台阶8A可与其缸体制成一体，也可用螺钉等安装在一起。为了保证装配，缸体与内台阶15和外台阶8A两者之一必须是用螺钉等安装在一起。管接头14的作用与管接头11作用一样。

两件都为U字形缸体8和9，有利于搬运、安装、存放。底面和顶面都支承在实体上，无弯曲、剪切等应力，可以是很薄的板材，如用0.3-0.5厘米厚的板材，隔膜7的壁厚一般也在0.3-0.5厘米之间，管接头外径可小至1-1.5厘米，其整个液压缸的总高度可制成5-10厘米之间，小于上述支座3的高度，就能满足不同桥梁更换支座的需要。

U字形缸体的横截面形状，可按需确定，可以是圆形，正方形、矩形等多边形，也可以是环形或周围方向不连续的环形，也可以是其它不规则的形状。隔膜7的形状可与缸体内腔相等或相似，充液后紧贴缸体，在纵向和横向可制成波浪形或平直形，也可是各种几何体的组合，也可是各种曲线形或不规则的形状或它们的组合。缸体的材料可采用金属、塑料、陶瓷等高强度材料。缸体特别是内缸体的壁厚可按压力容器理论计算确定。液压的压强可按配套设备而定，一般取20Mpa左右。按照上述要求制造的液压缸2，例如简状内径为40厘米时，就能产生250吨左右的提升力，远超过一块桥面板的自重及附加的其它力。

上述的液压缸2的液压系统可采用液压技术中的速度控制回路，即泵输出的液体，经三位四通手动换向阀，再经过节流阀或调速阀，到达提升液压缸2，若提升液压缸2停止上升时，换向阀外于中位，当提升液压缸2要卸载时，手动换向阀换向，液体回流至贮液箱，当然还可选用各种功能齐全、性能优良的液压元件，如溢流节流阀、电磁换向阀、减压阀、控制器等，实现更优、更简的液压操作。

如图5所示，其结构是液压缸的一种技术方案，即选用了一套或若干套使柱塞19回程的伸缩装置18。伸缩装置18用螺钉等机械零件与缸体和柱塞中的凸肩16、20连接，当伸缩装置18收缩就可起到回程的作用。伸缩装置18可以是油缸活塞装置，也可以是丝杆螺母装置，如螺母安装在凸肩20上，其高度按需确定，丝杆安装在凸肩16上，丝杆可经电动机或液压马达等带动，使螺母及凸肩20上下运动进行伸缩。也可以是齿轮、齿条机构，齿条安装在凸肩20上，齿轮安装在凸肩16或其它静止件的适当位置上，有动力源的齿轮带动齿条上下运动进行伸缩。当然还可以采用其它伸缩、往复运动装置。上述的任一伸缩装置、往复运动装置可构成回程装置。通液孔设置在凸肩16即端盖上，在柱塞19的一侧设置纵向波浪形的隔膜17，该隔膜与凸肩16构成封闭的弹性隔膜液压腔。

如图6所示，是一种双级液压缸示意图，为了使隔膜26安装方便，可先将隔膜26安装在带有管接头21的连接板24上，装入缸内，再用螺母22固定在凸肩23上。在下面一级液压缸中，在活塞杆或柱塞27的空腔中安装一个纵向波浪形的隔膜28与有通液孔31的下一级活塞杆或柱塞30构成封闭的弹性隔膜液压腔，构成双级液压缸，其进液通道31可设置在活塞杆30中，其出口在下端，以便回程后进液通道出口处在缸体之外。凸肩32与活塞杆或柱塞30可用螺钉33联结。档板25和伸缩装置29的作用与档板6和伸缩装置18的作用一样。

如图7所示，在活塞38的一侧安装一个横向波浪形的隔膜13，或安装一个纵向波浪形的隔膜，如17、26。在活塞的另一侧即有杆侧安装了一个环形的横向波浪形的隔膜40，也可用多个单独的横向波浪形的小隔膜安装在活塞杆周围。该隔膜40经通液孔45进液膨胀后，其横向波浪形消失，紧贴缸内各零件，并推动活塞处在一个合适的位置上。在端盖35上开设一个通液孔34，作为工作行程进液之用，进液后隔膜13膨胀，贴紧并推动活塞，直到满足行程要求为止，与此同时隔膜40中的液体经下端盖44上的通液孔45排至贮液箱，隔膜40恢复到自由状态或被一定程度的压缩状态，从而完成一个工作循环。端盖35和下端盖44与缸体37可用螺钉36、43连接，并压紧隔膜13、40。活塞38与活塞杆41可用螺钉39连接，导向套42与下端盖44可用螺钉46将隔膜40压紧在下端盖44上。隔膜13和40制成波浪形，可增加截面的展开长度，增加变形量及变形后的体积，从而增加行程长度，提高工作性能。为了安装方便，可先将隔膜13或40安装在带有管接头的连接板上，如类似图6的结构，再将该组件放置在缸内。

如图8所示，在活塞的另一侧，即有杆侧，还安装另一个隔膜50，或多个单独的小隔膜，这样可增加回程长度，隔膜50内的液体是通过活塞杆通孔51和活塞通槽48进入的，隔膜50是通过活塞导套49和活塞杆52紧固在活塞38上。为了增加行程，端盖可制成凹形的端盖47，使隔膜13双向变形，增加总变形量，也就可增加工作行程。当隔膜50和40A同时充液膨胀后，隔膜13就处在反向压缩的极限状态，并在隔膜13A的位置上。当隔膜13充液膨胀，同时隔膜50、40A放液收缩时，隔膜13就处于其某一工作位置13B的位置上。

如图9所示，图7、图8所示的活塞杆有杆侧同样可安装纵向波浪形的环形隔膜53，通过带有通液孔的压板、压圈等机械零件将其压紧边54压紧在下端盖44或活塞38上。也可用多个单独的纵向波浪形的隔膜安装在活塞杆周围。

如图10所示，为了进一步增加行程，可在隔膜40A、50、13上再安装一个或多个封闭的小弹性皮囊55，它们可通过通管56，卡板57，螺母58压紧连接一起，液体通过通管56中的通孔自由流动，保持相同的压力，同时膨胀，同时收缩，来增加行程。

上述的各种隔膜材料，可用天然橡胶、合成橡胶制造，适用于油压或水压液系统。若仅用于油压系统时，可用聚酯型聚氨酯橡胶制造，若使用聚醚型、聚丁二烯型、聚碳酸酯型等耐水性良好的聚氨酯橡胶，也可适用于水液压系统。

Claims (5)

1、一种油压或水液压的液压缸，其包括缸体、端盖、活塞、活塞杆，其特征是：在可伸缩液压缸内的活塞无杆侧，安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜，该弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性隔膜液压腔。

2、根据权利要求1所述的液压缸，其特征是：在可伸缩液压缸内的活塞有杆侧，安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性隔膜液压腔。

3、根据权利要求1所述的液压缸，其特征是：在可伸缩液压缸内的活塞有杆侧，安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与活塞构成封闭的弹性隔膜液压腔，在活塞和活塞杆中有连通的通向该弹性隔膜液压腔的通液孔。

4、根据权利要求1、2中的任一项所述的液压缸，其特征是：在横向波浪形的弹性隔膜上利用通管再安装一个或多个封闭的小弹性皮囊。

5、根据权利要求1、2中的任一项所述的液压缸，其特征是：弹性隔膜是聚氨酯橡胶制造的。

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