CN101054986A - 气液转换增压缸 - Google Patents
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Abstract
气液转换增压缸，属于一种气动－液压转换元件。按照本发明所提供的设计方案，在缸头的中央设置活塞腔c，在该活塞腔c内从上到下依次设置高压主油封与低压主油封，将活塞腔分隔成高压腔a与低压腔b；在缸头的下面有缸体，在缸体内有可以移动的活塞，在该活塞上安装有活塞杆，活塞杆的上端滑动连接于活塞腔内；在活塞腔c周围的缸头内分别设置若干个平行于活塞腔c的弹簧座孔d，在每个弹簧座孔d内分别放置气压复位弹簧，气压复位弹簧的下端与活塞接触。本发明所占的实际空间小、结构简单可靠、能长期在无给油条件下工作，同时在低压力的压缩空气驱动下，先后输出两种低、高不同压力的液压油。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动-液压(即动力转换)元件，它通过用低压力的压缩空气驱动、先后产生两种不同压力的液压油(首先快速输出低压力的液压油，经过一段时间后输出高压力的液压油)的流体动力转换器件。其特点是所占实际空间小、结构简单、可靠，特别适用于航天、航空、轨道交通等对原器件的体积、品质、和可靠性要求很高的场合。如作为磁浮，低速磁浮列车的制动系统液压动力源、本发明的气液转换增压缸是最好的选择。
背景技术
气液转换增压缸是一种不用液压泵站而用低压的压缩空气驱动产生高压的液压油的动力转换元器件。气液转换增压缸可广泛应用于轻纺、电子、石化、轨道交通、航天、航空等需要间断输出高压油的场合，目前国内外的气液转换增压缸(见图1)中的气缸活塞复位动作均用一个中心弹簧或外来气动复位来实现。
输出不同压力液压油的顺序动作通过外来的气动或电气控制来实现。同时，当用气压推动活塞运动时，必须外供润滑油，因此，无法完成无给油润油状态下的长期工作，也无法依赖自身的特点来实现用低压力的压缩空气驱动，并先后产生两种不同压力的液压油。由于气缸活塞的复位采用一个中心弹簧，没有很好的利用弹簧特性和增压缸的剩余空间，使这类增压缸在相同输入、输出条件下，所占实际空间相当大。
发明内容
本发明的目的在于设计一种所占实际空间小、结构简单、可靠、能长期在无给油条件下工作、同时在低压力的压缩空气驱动下，先后输出两种低、高不同压力的液压油的气液转换增压缸。
按照本发明所提供的设计方案，在缸头的中央设置活塞腔c，在该活塞腔c内从上到下依次设置高压主油封与低压主油封，将活塞腔分隔成高压腔a与低压腔b；在缸头的下面有缸体，在缸体内有可以移动的活塞，在该活塞上安装有活塞杆，活塞杆的上端滑动连接于活塞腔内；在活塞腔c周围的缸头内分别设置若干个平行于活塞腔c的弹簧座孔d，在每个弹簧座孔d内分别放置气压复位弹簧，气压复位弹簧的下端与活塞接触。
在活塞上连接压盘及导杆，气压复位弹簧的下端套在导杆的外面；在低压腔b下方的缸头内设置支承环。在缸体的右侧设置储油缸体，在储油缸体内有可以移动的储油活塞，在储油缸体的下端为储油缸盖，在储油缸盖上设置进气口。在缸头的上端设置排气通道，在排气通道内的下端设置带有通孔的压紧垫，在压紧垫的通孔口上有钢球，在排气通道内的上部设置同样带有通孔的放气螺塞，在放气螺塞的上端连接防尘盖。
在缸头的右上侧对应于高压腔a的部位设置高压通道，在高压通道内有可以移动的高压顶杆，该高压顶杆的右端位于安装于缸头上的顶杆座内，并可以穿过顶杆座右端的孔，在高压顶杆的中部设置凸环，在凸环与顶杆座7的内端面之间有套在顶杆外面的高压复位弹簧，高压顶杆的右端可以与设置于缸头外面的微动开关接触。
在缸头内对应于低压腔b的部位设置低压通道h，在缸体的右侧设置储油缸体，低压通道h利用设置于储油缸体上部的出油通道p与储油缸的内腔n连通。
在储油缸体的上部有储油通道，在储油通道内有可以移动的液位发信顶杆，该液位发信顶杆的上端位于安装于储油缸体上部的液位开关压紧套内，并可以穿过液位开关压紧套上端的孔，在液位发信顶杆的中部设置凸环，在凸环与液位开关压紧套的内端面之间有套在液位发信顶杆外面的液位开关复位弹簧，液位发信顶杆的上端可以与设置于缸头外面的微动开关接触。
在储油缸体的上部设置加油通道，在加油通道内的下部设置可以移动的加油顶针，在加油通道内的中部设置带有加油孔的加油座，加油顶针的上端可以伸出加油孔，在加油顶针与加油通道下部的内端面间有弹簧，在加油顶针与加油孔下端螺纹阀口的配合面间设置密封圈。
在储油缸盖及缸体内设置相互连通的用于沟通储油缸进气一端的储油缸进气腔e与缸体进气一端的缸体进气腔f的进气通道g，并在该进气通道g上另外再设置一个用于沟通进气通道g与缸体进气腔f的节流口，该节流口的直径小于进气通道g的直径。
在活塞的下端连接压紧密封垫，在缸体的底部设置调节腔m，在调节腔m的开口端与压紧密封垫间形成速度切换口，调节腔m和设置于缸体右下角的进气通道g相连。
本发明的优点是：该气液转换增压缸的结构简单、紧凑、可靠、所占实际空间小，能长期在无给油条件下工作，同时在低压力的压缩空气驱动下先后输出两种低、高不同压力的液压油。并能够对其输出的液压油进行监控、发出信号。经过长时间工作后，由于慢性泄漏，使液压油减少、达到极限状态时能发出信号、报警，进行补油。同时还能方便地将增压缸内的空气排尽。
本发明的气液转换增压缸同时能够对其输出的液压油的压力进行监控，发出开关信号。当该气液转换增压缸经过一段时间的工作，由于液压油的慢性泄漏使液压油减少，在达到极限状态时，能够发出信号并报警，进行补油。该气液转换增压缸设置了排气装置，在增压缸加油的同时将增压缸内的空气排尽，以确保液压系统中各处均无空气。
附图说明
图1为现有增压缸的结构图。图2为本发明的增压缸结构图。
图3为高压复位弹簧在缸头中的位置图。
具体实施的方式
图中，弹簧垫圈1，螺钉2，接线盒3，微动开关4，液位开关垫5，压紧螺母6，顶杆座7，高压复位弹簧8，高压顶杆9，高压密封圈10，高压液压油出口11，防尘套12，放气螺塞13，钢球14，压紧垫15，螺套16，弹簧座17，气压复位弹簧18，缸头19，液位发信顶杆20，液位开关复位弹簧21，液位开关压紧套22，储油缸体23，高压主油封24，低压油密封圈25，顶杆支承环26，液位油封27，低压主油封28，导杆29，活塞杆30，密封圈31，储油活塞32，压盘33，活塞35，双头螺栓36，压紧密封垫37，内六角圆螺母38，缸体39，平垫圈40，弹簧垫圈41，螺母42，开口销43，速度切换口44，节流口45，储油缸盖用密封圈46，密封圈47，储油缸盖48，进气口49，内六角螺栓50，弹簧垫圈51，弹簧52，加油顶针53，加油密封圈54，密封圈55，加油座56，加油盖帽57，组合垫58，接线罩壳59，内六角螺钉60，弹簧垫圈61。
如图2所示：本发明的气液转换增压缸主要有缸头19、缸体39、储油缸盖48、储油缸体23和接线罩壳59等主要部件构成的。
在增压缸缸头19的顶部设置高压液压油出口11，同时在该气液转换增压缸的缸头19上设置排气口，在排气口内放入压紧垫15、在压紧垫15上设置钢珠14，并用放气螺塞13压在压紧垫15上，在放气螺塞13的放气口设置防尘套12，以防灰尘经放气口进入增压缸而污染增压缸内的液压油。当增压缸排气时取下防尘套12，旋松放气螺塞13，增压缸内的空气顶开钢珠14，经放气螺塞13排入大气；当增压缸内的空气排尽后就旋紧放气螺塞13，套好防尘套12。
在增压缸缸头19右上角的高压腔内设置高压通道，在高压通道有可以移动的高压顶杆9，在高压顶杆9上分别套上高压复位弹簧8和两个高压密封圈10，并用安装于缸头19上的顶杆座7压紧高压复位弹簧8，在缸头19的外侧设置一个微动开关4，并将微动开关4固定在安装于缸头19上的高压开关垫6上。当缸头高压腔a内液压油的压力大于高压复位弹簧8所设置的弹簧力时，压力油推动高压顶杆9运动，直到顶住微动开关4，使其动作，发出信号。实现该气液转换增压缸并能够对其输出的液压油的压力进行监控、发出开关信号的功能。
在增压缸的中央设置活塞腔c，在活塞腔c内设置高压主油封24与低压主油封28，将活塞腔c分隔成高、低压两个腔a、b，并且，在高压主油封24的上方为高压腔a，高压主油封24和低压主油封28之间为低压腔c，在低压主油封28的上方放一个顶杆支承环26，在低压腔c的右侧开一个傍孔，并和储油缸体23左上侧的出油孔p相联通，并用低压油密封圈25密封，确保缸头19和储油缸体23内的液压油不能外漏。
在缸体39的底部设置调节腔m，在储油缸盖48及缸体39内设置相互连通的用于沟通储油缸进气一端的储油缸进气腔e与调节腔m的进气通道g，并在该进气通道g上另外再设置一个用于沟通进气通道g与位于缸体39进气一端的缸体进气腔f的节流口45，该节流口45的直径小于进气通道g的直径，在活塞35向上移动后，调节腔m与缸体进气腔f连成一体。
在活塞35的下端连接压紧密封垫37，在缸体39的底部设置调节腔m，在调节腔m的开口端与压紧密封垫37间形成速度切换口44，调节腔m和设置于缸体39右下角的进气通道g相连。在缸体39和储油缸盖48间用密封圈46密封，以确保压缩空气在相关的进气通道g内流过时不发生外泄漏。在带有弹性储油腔的活塞35(ZL2005201405143)的底部设置压紧密封垫37，在活塞35的上方设置压盘33，活塞杆30分别依次套入压盘33、活塞35、压紧密封垫37的中央，并用平垫圈40、弹簧垫圈41、螺母42拼紧，在螺母42上利用开口销43防松。在压盘33四周设置若干导杆29，并将装在一起的活塞杆30、压盘33、活塞35、压紧密封垫37、导杆29放入缸体39的中央，各导杆29对准缸头19四周的弹簧座孔d，在导杆29上套入气压复位弹簧18，在缸头19的顶部用螺套16及弹簧座17压住气压复位弹簧18，使压紧密封垫37压在速度切换口44上。在缸头19的四周旋上双头螺栓36，在缸体39的底部用内六角圆螺母38旋在双头螺栓36上。
在气液转换增压缸的储油缸体23的顶部设置液位发信顶杆20，在液位发信顶杆20上分别套上液位油封27和液位开关复位弹簧21，并用液位开关压紧套22压紧液位开关复位弹簧21，在储油缸体23中央的储油活塞32的顶部推动液位发信顶杆20，顶住装在液位开关垫5(装在缸头19的压力发信腔的下方)上的微动开关4。当液压油的慢性泄漏使液压油减少，达到极限状态时，可使储油活塞32的顶部推动液位发信顶杆20顶住微动开关4，使其动作，发出信号，并报警，以便进行补油。
在增压缸储油缸体23顶部的右外侧设置自封式加油通道，在加油通道内设置加油顶针53、在加油顶针53上套一个加油密封圈54，并用弹簧52将其压紧在设置于加油通道中部的加油座56的螺纹阀口上，同时由于螺纹阀口密封圈54的作用，使储油缸内的液压油不能外漏。补油时用补油接头顶住加油顶针53，使加油顶针53上的密封圈54脱离螺纹阀口，外部的压力油就源源不断地补入储油缸内。加油完毕后拆去补油接头，将套有组合垫58的加油盖帽57旋入加油通道内，以防液压油从加油通道内流出。
在气液转换增压缸的储油缸体23的中央设置储油活塞32，在储油活塞32上套一个具有低磨擦、高密封的储油活塞油封31，和一个具有较高抗压强度和低磨擦支承环，从而确保储油缸内的液压油和压缩空气互不相串，同时还确保储油活塞32运动时不碰伤储油缸体23。
在储油缸体23的底部放置储油缸盖48，在储油缸盖48上套一个储油缸盖密封圈47，在储油缸盖48的底部设置进气口49，当压缩空气从进气口49进入增压缸内时，确保压缩空气不从储油缸盖48和储油缸体23间流出。用储油缸盖48底部若干个内六角螺钉50和弹簧垫圈51将储油缸盖48固定在储油缸体23上。同时用若干个内六角螺钉50和弹簧垫圈51将储油缸盖48、储油缸体23分别固定在缸头19和缸体39上。
为防外来不明物体的碰撞，在本发明气液转换增压缸的右上方设置接线罩壳59，并用若干个内六角螺钉60和弹簧垫圈61固定在缸头19上。在接线罩壳59的上方装一个接线盒3，并用若干个螺钉2和弹簧垫圈1固定在接线罩壳59上，有效地防范外来异物的碰撞。
在缸头19的剩余空间和压盘33某个圆周上设置若干个复位弹簧18和导杆29后，使本发明的气液转换增压缸所占的实际空间有一个很大的减少，同时还确保了本发明的气液转换增压缸能长期在无给油条件下工作。
当低压的压缩空气从增压缸的进气口49进入，快速推动储油活塞32，使液压油以等同于压缩空气的压力从该增压缸的出油通道p快速输出；在此同时压缩空气从缸体39底部的节流口45缓慢进入该增压缸的缸体进气腔f，当作用在压紧密封垫37的气压力与作用在活塞35上的力之和超过作用在压盘上的复位弹簧作用力之和时，压缩空气以很高的速度驱动活塞35，同时带动活塞杆29一起运动，当活塞杆29运动并封住在缸头19高压腔内的高压主油封34后，使液压油以成拾倍余压缩空气的压力(输出压力的倍数可根据设计调整)从该增压缸的高压液压油出口11输出高压油。从而很方便地实现了在低压力的压缩空气驱动下先后输出两种低、高不同压力液压油的功能。
Claims (10)
1、气液转换增压缸，其特征是：在缸头(19)的中央设置活塞腔(c)，在该活塞腔(c)内从上到下依次设置高压主油封(24)与低压主油封(28)，将活塞腔分隔成高压腔(a)与低压腔(b)；在缸头(19)的下面有缸体(39)，在缸体(39)内有可以移动的活塞(35)，在该活塞(35)上安装有活塞杆(30)，活塞杆(30)的上端滑动连接于活塞腔内；在活塞腔(c)周围的缸头(19)内分别设置若干个平行于活塞腔(c)的弹簧座孔(d)，在每个弹簧座孔(d)内分别放置气压复位弹簧(18)，气压复位弹簧(18)的下端与活塞(35)接触。
2、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在活塞(35)上连接压盘(33)及导杆(29)，气压复位弹簧(18)的下端套在导杆(29)的外面；在低压腔(b)下方的缸头(19)内设置支承环(26)。
3、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在缸体(39)的右侧设置储油缸体(23)，在储油缸体(23)内有可以移动的储油活塞(32)，在储油缸体(23)的下端为储油缸盖(48)，在储油缸盖(48)上设置进气口(49)。
4、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在缸头(19)的上端设置排气通道，在排气通道内的下端设置带有通孔的压紧垫(15)，在压紧垫(15)的通孔口上有钢球(14)，在排气通道内的上部设置同样带有通孔的放气螺塞(13)，在放气螺塞(13)的上端连接防尘盖(12)。
5、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在缸头(19)的右上侧对应于高压腔(a)的部位设置高压通道，在高压通道内有可以移动的高压顶杆(9)，该高压顶杆(9)的右端位于安装于缸头(19)上的顶杆座(7)内，并可以穿过顶杆座右端的孔，在高压顶杆(9)的中部设置凸环，在凸环与顶杆座(7)的内端面之间有套在顶杆(9)外面的高压复位弹簧(8)，高压顶杆(9)的右端可以与设置于缸头(19)外面的微动开关(4)接触。
6、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在缸头(19)内对应于低压腔(b)的部位设置低压通道(h)，在缸体(39)的右侧设置储油缸体(23)，低压通道(h)利用设置于储油缸体(23)上部的出油通道(p)与储油缸的内腔(n)连通。
7、如权利要求3或6所述的气液转换增压缸，其特征是：在储油缸体(23)的上部有储油通道，在储油通道内有可以移动的液位发信顶杆(20)，该液位发信顶杆(20)的上端位于安装于储油缸体(23)上部的液位开关压紧套(22)内，并可以穿过液位开关压紧套(22)上端的孔，在液位发信顶杆(20)的中部设置凸环，在凸环与液位开关压紧套(22)的内端面之间有套在液位发信顶杆(20)外面的液位开关复位弹簧(21)，液位发信顶杆(20)的上端可以与设置于缸头(19)外面的微动开关(4)接触。
8、如权利要求3或6所述的气液转换增压缸，其特征是：在储油缸体(23)的上部设置加油通道，在加油通道内的下部设置可以移动的加油顶针(53)，在加油通道内的中部设置带有加油孔的加油座(56)，加油顶针(53)的上端可以伸出加油孔，在加油顶针(53)与加油通道下部的内端面间有弹簧(52)，在加油顶针(53)与加油孔下端螺纹阀口的配合面间设置密封圈(54)。
9、如权利要求3或6所述的气液转换增压缸，其特征是：在储油缸盖(48)及缸体(39)内设置相互连通的用于沟通储油缸进气一端的储油缸进气腔(e)与缸体进气一端的缸体进气腔(f)的进气通道(g)，并在该进气通道(g)上另外再设置一个用于沟通进气通道(g)与缸体进气腔(f)的节流口(45)，该节流口(45)的直径小于进气通道(g)的直径。
10、如权利要求1所述的气液转换增压缸，其特征是：在活塞(35)的下端连接压紧密封垫(37)，在缸体(39)的底部设置调节腔(m)，在调节腔(m)的开口端与压紧密封垫(37)间形成速度切换口(44)，调节腔(m)和设置于缸体(39)右下角的进气通道(g)相连。
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Assignee: Wuxi Weihua Electric Welder Manufacture Co., Ltd. Assignor: Wuxi Tuofa Automation Equipment Co., Ltd. Contract fulfillment period: 2009.6.20 to 2014.6.20 Contract record no.: 2009320001126 Denomination of invention: Gas-liquid conversion pressurizing cylinder Granted publication date: 20090729 License type: Exclusive license Record date: 2009.7.17 |
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