CN102162479B - 一种复合式增力油缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合式增力油缸，包括缸体、置于所述缸体内的第一活塞杆及固定于所述第一活塞杆上的第一活塞，所述第一活塞杆内部为圆柱形空腔，在所述缸体的密封端焊接固定有第二活塞杆，所述第二活塞杆端部穿过所述第一活塞并与置于所述第一活塞杆内的第二活塞固定连接，由此形成四个油缸区域，并通过开设的输油孔两两相互连通，使得油缸工作时，油泵输送的工作介质同时作用于第一活塞及第二活塞，在油缸外形尺寸不变及液压系统压力不变的情况下，显著提高油缸的输出推力。
Description
技术领域
本发明涉及油缸技术领域，尤其涉及一种复合式增力油缸。
背景技术
目前现有技术中普遍使用的液压缸结构为：包括缸体、设置在缸体内往复移动的活塞组件，该活塞组件包括活塞杆和固定安装在活塞杆上的活塞，活塞将缸体内分隔成前、后两个腔室，当后腔室进油、前腔室出油时，推动活塞向前移动，从而推动活塞杆前移，输出推力；当前腔室进油而后腔室出油时，推动活塞杆缩回缸体内。这种结构的缺陷在于液压缸输出的推力受到液压系统压力的限制，例如在液压系统压力一定的前提，为了提高液压缸输出的推力，则必须增大活塞的工作面积，即增大活塞直径，从而增大了活塞及油缸的结构尺寸，导致成本提高，使用不便，并给运输和施工带来困难；另一方面，如果不改变油缸的结构尺寸，为了提高压力则需要采用压力更高的油泵，同样导致生产成本提高。此外，由于采用高压泵，液压系统的压力较高，易导致液压缸的密封发生泄漏。而现有技术中对活塞杆动密封的初始密封力都依靠密封圈挤压活塞杆而达到，这对于活塞杆的尺寸要求和表面要求都较高，随着密封圈不断磨损及密封圈材料的蠕变及老化，活塞杆与密封圈之间的正压力逐渐减小，初始密封效果会逐渐减弱，最终失效。
此外，现有油缸大多不带位置自检功能，有技术方案提出在油缸内安装随油缸同步伸缩的长度传感器，根据油缸伸缩的长短不同，长度传感器输出不同的信号值，从而确定相关油缸的伸缩长度，这种技术方案制造成本昂贵，油缸结构复杂，可靠性低，安装调试过程繁琐，将长度传感器输出信号值转换为相应的油缸伸缩长度值也较困难，使用不便。
发明内容
本发明在于解决现有技术中油缸密封装置密封性差、可靠性低、生产制造工艺复杂，以及无法在现有缸体及活塞结构尺寸不变的前提下较大幅度的提高液压缸输出的推力，无法对油缸中活塞所处位置进行自检的问题，进而提出一种复合式增力油缸，具有良好的密封性，同时在油缸外形尺寸不变及液压系统压力不变的情况下，显著提高油缸的输出推力，也能够实时自检油缸中活塞所处的位置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种复合式增力油缸，包括缸体、置于所述缸体内的第一活塞杆及固定于所述第一活塞杆上的第一活塞，所述第一活塞杆内部为圆柱形空腔，在所述缸体的密封端焊接固定有第二活塞杆，所述第二活塞杆端部穿过所述第一活塞并与置于所述第一活塞杆内的第二活塞固定连接；
在所述缸体接近于所述缸体密封端处开设有第一输油孔，所述第一活塞与所述缸体密封端之间的第一油腔通过所述第一输油孔与油泵的输油管路相连通；
在所述第二活塞杆上沿其中轴线开设有第二输油管路，位于所述第二活塞与所述第一活塞杆密封端的第二油腔通过所述第二输油管路与所述第一油腔连通；
在所述缸体远离其密封端处开设有第三输油孔，所述第一活塞杆与所述缸体内壁之间的第三油腔通过所述第三输油孔与油泵的输油管路连通；
在所述第一活塞杆接近所述第一活塞处的侧壁开设有第四输油孔，所述第二活塞杆外圆周面与所述第一活塞杆内圆周面所形成的第四油腔通过所述第四输油孔与所述第三油腔连通；
所述第一活塞固定装设有第一导向套，所述第一导向套的内圆周面紧贴于所述第二活塞杆的外圆周面，所述第一导向套的外圆周面紧贴于所述第一活塞的内圆周面且两者间间隙为7至9um；所述第一导向套内圆周面沿轴向间距为3.5mm依次开设有6条环形油槽，所述第一导向套外表面装设有斯特封和柔性密封圈，所述柔性密封圈装设于所述导向套的密封槽内，且所述柔性密封圈的位置更接近所述缸体的密封端，所述柔性密封圈轴向宽度比密封槽宽度略大，为过盈配合，所述柔性密封圈为轴向截面呈口字型的柔性材质，其内部中空并在紧贴于所述第一活塞的侧面开设有引流口；外部油液经所述引流口可进入所述柔性密封圈的内部空腔；
所述第一活塞杆与所述缸体内圆周面之间装设有第二导向套，所述第二导向套固定于所述缸体上，所述第二导向套外圆周面呈朝向所述缸体密封端方向逐级递减的三级阶梯状结构，相应的所述缸体内圆周面呈与之配合的朝向所述缸体密封端方向逐级递增的三级阶梯状结构，所述第二导向套内圆周面沿轴向设置紧贴于所述第一活塞杆的环形挡圈和环形密封圈；
所述第二活塞端部装设有磁性环圈，所述缸体外表面上安装有位置传感器，所述位置传感器在所述磁性环圈移动至设定区域时输出信号，所述位置传感器包括设置于缸体接近其密封端处的第一位置感应器、以及设置于所述缸体远离其密封端处有第二位置感应器；
所述第一活塞杆接近其封闭端处的内圆周面沿轴向均匀开设有十条凹槽，所述凹槽的横截面呈V型，所述凹槽的深度为0.1mm，长度为所述第一活塞厚度的1.5倍。
所述第一导向套的材料为青铜。
所述柔性密封圈的材料为拉伸率高于65%的工程塑料或橡塑合成材料。
所述第一导向套外表面还装设有防尘圈，所述防尘圈设置于所述斯特封及柔性密封圈之间。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过在第一导向套内圆周面沿轴向开设六条环形油槽，其配合间隙形成一层油膜，使得环形油槽内油液径向作用于第一活塞杆上，有助于保持第一活塞与第二活塞杆中心重合。此外，通过采用油膜支撑，使得第一活塞与第二活塞杆外圆周面之间的摩擦系数得以降低，始终处于润滑状态，增加使用寿命，经多次试验反馈，其动态效应性可提高4至6Hz。
2、采用双活塞杆、双活塞的结构，并通过第一输油孔、第二输油管路、第三输油孔及第四输油孔划分两个油腔组，即相互连通的第一油腔和第二油腔，以及相互连通的第三油腔和第四油腔，在不改变油缸外形尺寸和液压系统压力的前提下，增大了油缸的活塞组的受力面积，即受力面积大致等于第一活塞和第二活塞的面积之和。
3、第一导向套外表面装设柔性密封圈，并与开设于第一导向套上的密封槽过盈配合，在工作状态时，柔性密封圈向第一活塞方向的凸起受到第一活塞的约束变形，产生对第一活塞的正压力，此正压力达到了初始密封的必要条件，随着压力的不断增加，油缸内的工作介质通过紧贴于所述第一活塞的侧面开设的引流口进入柔性密封圈的内部空腔中，能够极大的增强柔性密封圈的密封性，当工作压力撤销时，柔性密封圈的内部空腔中的油液随之泻出，实现动态调整密封力度的要求。
4、在第一活塞杆接近其封闭端处的内圆周面沿轴向均匀开设6条凹槽，所述凹槽的横截面成V型，长度为所述第一活塞厚度的2.5倍。当第二活塞运动到上述凹槽区域时，部分油液经凹槽流向压力较小的腔室，同时油液产生反向作用力，减缓第二活塞向第一活塞杆密封端运行的速度，起到很好的缓冲作用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明结构示意图；
图2是柔性密封圈结构示意图；
图3是V型凹槽沿第一活塞杆轴向方向观察时的结构示意图。
图示说明：1-缸体，2-第一活塞杆，3-第一活塞，4-第二活塞杆，5-第二活塞，6-第一输油孔，7-第二输油管路，8-第三输油孔，9-第四输油孔，10-第一导向套，11-环形油槽，12-斯特封，13-防尘圈，14-柔性密封圈，15-密封槽，16-引流口，17-第二导向套，18-环形挡圈，19-环形密封圈，20-磁性环圈，21-第一位置感应器，22-第二位置感应器，23-凹槽。
具体实施方式
结合图1至图3所示，本发明所述的一种复合式增力油缸，包括缸体1、置于所述缸体1内的第一活塞杆2及固定于所述第一活塞杆2上的第一活塞3，所述第一活塞杆2内部为圆柱形空腔，在所述缸体1的密封端焊接固定有第二活塞杆4，所述第二活塞杆4端部穿过所述第一活塞3并与置于所述第一活塞杆2内的第二活塞5固定连接。在所述缸体1接近于所述缸体1密封端处开设有第一输油孔6，所述第一活塞3与所述缸体1密封端之间的第一油腔通过所述第一输油孔6与油泵的输油管路相连通。在所述第二活塞杆4上沿其中轴线开设有第二输油管路7，位于所述第二活塞5与所述第一活塞杆2密封端的第二油腔通过所述第二输油管路7与所述第一油腔连通。在所述缸体1远离其密封端处开设有第三输油孔8，所述第一活塞杆2与所述缸体1内壁之间的第三油腔通过所述第三输油孔8与油泵的输油管路连通。在所述第一活塞杆2接近所述第一活塞3处的侧壁开设有第四输油孔9，所述第二活塞杆4圆周面与所述第一活塞杆2内圆周面所形成的第四油腔通过所述第四输油孔9与所述第三油腔连通。
所述第一活塞3固定装设有材料为青铜的第一导向套10，
所述第一导向套10的内圆周面紧贴于所述第二活塞杆4的外圆周面，所述第一导向套10的外圆周面紧贴于所述第一活塞3的内圆周面且两者间间隙为7至9um；所述第一导向套10内圆周面沿轴向间距为3.5mm依次开设有6条环形油槽11。
所述第一导向套10外表面装设有斯特封12、防尘圈13及柔性密封圈14，所述柔性密封圈14装设于所述导向套的密封槽15内，所述柔性密封圈14轴向宽度比密封槽15宽度略大，为过盈配合，所述柔性密封圈14的材料为拉伸率高于65%的工程塑料为轴向截面呈口字型的柔性材质，其内部中空并在紧贴于所述第一活塞3的侧面开设有引流口16。在工作状态时，柔性密封圈14向第一活塞3方向的凸起受到第一活塞3的约束变形，产生对第一活塞3的正压力，此正压力达到了初始密封的必要条件，随着压力的不断增加，油缸内的工作介质通过紧贴于所述第一活塞3的侧面开设的引流口16进入柔性密封圈14的内部空腔中，能够极大的增强柔性密封圈14的密封性，当工作压力撤销时，柔性密封圈14的内部空腔中的油液随之泻出，实现动态调整密封力度的要求。所述防尘圈13设置于所述斯特封12及柔性密封圈14之间。所述第一活塞杆2与所述缸体1内圆周面之间装设有第二导向套17，所述第二导向套17固定于所述缸体1上，所述第二导向套17外圆周面呈朝向所述缸体1密封端方向逐级递减的三级阶梯状结构，相应的所述缸体1内圆周面呈与之配合的朝向所述缸体1密封端方向逐级递增的三级阶梯状结构，所述第二导向套17内圆周面沿轴向设置紧贴于所述第一活塞杆2的环形挡圈18和环形密封圈19。
所述第二活塞5端部装设有磁性环圈20，所述缸体1外表面上安装有位置传感器，所述位置传感器在所述磁性环圈20移动至设定区域时输出信号，所述位置传感器包括设置于缸体1接近其密封端处的第一位置感应器21、以及设置于所述缸体1远离其密封端处有第二位置感应器22。所述第一活塞杆2接近其封闭端处的内圆周面沿轴向均匀开设有10条凹槽23，所述凹槽23的横截面成V型，所述凹槽23的深度为0.1mm，长度为所述第一活塞3厚度的2.5倍。
工作时，油泵通过所述第一输油孔6向所述第一油腔进油，并推动所述第一活塞3朝向远离所述缸体1密封端的方向移动；同时，所述第一油腔内的油通过所述第二输油管路7进入所述第二油腔，并推动所述第二活塞5朝向远离所述第一活塞3密封端的方向移动。当第二活塞5运动到第一活塞杆2接内圆周面开设的10条凹槽23区域时，部分油液经凹槽23流向压力较小的腔室，同时油液产生反向作用力，减缓第二活塞5向第一活塞杆2密封端运行的速度，起到很好的缓冲作用。
反之，当需要所述第一活塞3朝向所述缸体1密封端移动时，油泵通过所述第三输油孔8向所述第三油腔进油。同时，所述第三油腔内的油通过所述第四输油孔9进入所述第四油腔，并推动所述第二活塞5朝向所述第一活塞3密封端的方向移动。在不改变油缸外形尺寸和液压系统压力的前提下，增大了油缸的活塞组的受力面积，即大致等于第一活塞3和第二活塞5的面积之和。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种复合式增力油缸，包括缸体、置于所述缸体内的第一活塞杆及固定于所述第一活塞杆上的第一活塞，其特征在于：
所述第一活塞杆内部为圆柱形空腔，在所述缸体的密封端焊接固定有第二活塞杆，所述第二活塞杆端部穿过所述第一活塞并与置于所述第一活塞杆内的第二活塞固定连接；
在所述缸体接近于所述缸体密封端处开设有第一输油孔，所述第一活塞与所述缸体密封端之间的第一油腔通过所述第一输油孔与油泵的输油管路相连通；
在所述第二活塞杆上沿其中轴线开设有第二输油管路，位于所述第二活塞与所述第一活塞杆密封端的第二油腔通过所述第二输油管路与所述第一油腔连通；
在所述缸体远离其密封端处开设有第三输油孔，所述第一活塞杆与所述缸体内壁之间的第三油腔通过所述第三输油孔与油泵的输油管路连通；
在所述第一活塞杆接近所述第一活塞处的侧壁开设有第四输油孔，所述第二活塞杆外圆周面与所述第一活塞杆内圆周面所形成的第四油腔通过所述第四输油孔与所述第三油腔连通；
所述第一活塞固定装设有第一导向套，所述第一导向套的内圆周面紧贴于所述第二活塞杆的外圆周面，所述第一导向套的外圆周面紧贴于所述第一活塞的内圆周面且两者间间隙为7至9um；所述第一导向套内圆周面沿轴向间距为3.5mm依次开设有6条环形油槽，所述第一导向套外表面装设有斯特封和柔性密封圈，所述柔性密封圈装设于所述导向套的密封槽内，且所述柔性密封圈的位置更接近所述缸体的密封端，所述柔性密封圈轴向宽度比密封槽宽度略大，为过盈配合，所述柔性密封圈为轴向截面呈口字型的柔性材质，其内部中空并在紧贴于所述第一活塞的侧面开设有引流口；外部油液经所述引流口可进入所述柔性密封圈的内部空腔；
所述第一活塞杆与所述缸体内圆周面之间装设有第二导向套，所述第二导向套固定于所述缸体上，所述第二导向套外圆周面呈朝向所述缸体密封端方向逐级递减的三级阶梯状结构，相应的所述缸体内圆周面呈与之配合的朝向所述缸体密封端方向逐级递增的三级阶梯状结构，所述第二导向套内圆周面沿轴向设置紧贴于所述第一活塞杆的环形挡圈和环形密封圈；
所述第二活塞端部装设有磁性环圈，所述缸体外表面上安装有位置传感器，所述位置传感器在所述磁性环圈移动至设定区域时输出信号，所述位置传感器包括设置于缸体接近其密封端处的第一位置感应器、以及设置于所述缸体远离其密封端处有第二位置感应器；
所述第一活塞杆接近其封闭端处的内圆周面沿轴向均匀开设有十条凹槽，所述凹槽的横截面呈V型，所述凹槽的深度为0.1mm，长度为所述第一活塞厚度的1.5倍。
2.根据权利要求1所述的复合式增力油缸，其特征在于：
所述第一导向套的材料为青铜。
3.根据权利要求1所述的复合式增力油缸，其特征在于：
所述柔性密封圈的材料为拉伸率高于65%的工程塑料或橡塑合成材料。
4.根据权利要求1所述的复合式增力油缸，其特征在于：
所述第一导向套外表面还装设有防尘圈，所述防尘圈设置于所述斯特封及柔性密封圈之间。
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