CN102287407A - 一种双作用往复式液压增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双作用往复式液压增压器，包括增压部分和自动换向控制阀，其特征在于：自动换向控制阀的控制阀芯的上端和下端分别连接有上活塞和下活塞，上活塞的横截面积大于下活塞的横截面积，自动换向控制阀的第一油口与下低压腔连通，第二油口与上低压腔连通，回油口与回油通道连通，高压油口与高压油通道连通；增压部分还具有进油流道、回油流道、第一控制流道和第二控制流道，低压柱塞的周面上开有环形的连通槽，第一控制流道和第二控制流道均通过第一旁接通道与上活塞的上部腔室连通。本自动换向控制阀相当于电磁换向阀而言结构更为简单，而且其为单极控制，不会造成在一起增压频率降低，故其运行可靠、能够达到高频率增压的目的。

Description

一种双作用往复式液压增压器

技术领域

本发明涉及一种增压器，尤其指一种能够可靠的自动连续增压的双作用往复式液压增压器。

背景技术

液压增压器是利用活塞两端作用面积不同而受力大小相同的原理，将液压压力放大的一种超高压液压元件，液压增压器可以将低压压力增大到200MPa及以上。液压增压器可以分为单作用单行程增压器、单作用往复式增压器和双作用往复式增压器三种。单作用单行程增压器由于只能向一个方向运动，受到行程限制，输出流量有限，不能够达到连续增压，适用范围狭窄；单作用往复式增压器可以实现连续增压，但是其只能单程增压，油源利用率只有二分之一，输出流量也有限；双作用往复式液压增压器，可以实现双向连续增压，不受行程限制，输出流量大，是较为理想的增压元件。但是目前国内采用的传统双作用往复式液压增压器是通过电磁换向阀的不断换向，控制增压缸往复运动连续输出高压，结构复杂，体积和重量庞大，不方便携带，在易燃易爆场合和便携式机械方面难以采用。

如一专利号为ZL200920239163.X(公告号为CN201547038U)的中国实用新型专利《液压增压器》披露了一种利用行程控制换向阀和主换向阀控制增压缸连续运动的方案，该方案较之国内传统的利用电磁换向阀控制换向的双作用增压器具有体积小、重量轻的优点之处，但也存在以下缺点：

1、由于其行程换向阀利用钢球定位和链来保持在两个位置，控制增压缸向不同的方向运动，结构复杂、加工难度大。且钢球定位很容易失效，链被拉断，行程控制换向阀将处于浮动位置，即增压缸停止运动，因此该控制方式不可靠。

2、其采用行程控制阀和主换向阀双级控制，一方面结构较为复杂；另一方面势必造成增压器增压频率降低，达不到大的流量输出。

综上所述，现有双作用往复式液压增压器还可作进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单、运行可靠、能够达到高频率增压的双作用往复式液压增压器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双作用往复式液压增压器，包括增压部分和自动换向控制阀，其中，增压部分包括低压柱塞、上高压柱塞和下高压柱塞，上高压柱塞和下高压柱塞分别与低压柱塞上下两端相连，并在上高压柱塞的上方形成上高压腔，在下高压柱塞的下方形成下高压腔，在低压柱塞的上下方分别形成上低压腔和下低压腔，所述上高压腔和下高压腔分别通过第一上单向阀和第一下单向阀与高压输出口连通；其特征在于：所述自动换向控制阀的控制阀芯的上端和下端分别连接有上活塞和下活塞，上活塞的横截面积大于下活塞的横截面积，自动换向控制阀的第一油口与下低压腔连通，第二油口与上低压腔连通，回油口与回油通道连通，高压油口与高压油通道连通；在控制阀芯上移的状态下，所述高压油口与第二油口连通，而第一油口则与回油口连通；在控制阀芯下移的状态下，所述高压油口与第一油口连通，而第二油口则与回油口连通；所述增压部分还具有进油流道、回油流道、第一控制流道和第二控制流道，所述低压柱塞的周面上开有环形的连通槽，所述第一控制流道和第二控制流道均通过第一旁接通道与上活塞的上部腔室连通；在低压柱塞移动到最下端状态下，所述连通槽将进油流道与第一控制流道连通；在低压柱塞移动到最上端状态下，所述连通槽将回油流道与第二控制流道连通；所述高压油通道另外分出四路，一路通过第二下单向阀与下高压腔连通，一路通过第二上单向阀与上高压腔连通，一路通过第二旁接通道与下活塞的下部腔室连通，一路与增压部分的进油流道连通，所述回油通道与增压部分的回油流道连通。

低压柱塞上下滑移越快，增压效果越好，为确保低压柱塞上下滑移比较顺畅，低压柱塞与壳体的内壁之间配合不能太紧密，另外由于加工装配误差的存在，因此低压柱塞与壳体的内壁之间存在一定间隙，故作为改进，我们在上述第一旁接通道通过阻尼孔与自动换向控制阀的第一油口连通，这样可以让通过第一油口的控制油保证自动换向控制阀可靠的停在上位或者下位，不会因为泄漏造成自动控制换向阀位置保持不可靠，而产生不动作的影响。

为便于组装和简化控制阀芯的结构，上述下活塞为独立的部件，该下活塞的上端面与自动换向控制阀的控制阀芯的下端面贴合，所述上活塞与自动换向控制阀的控制阀芯为一体件。

由于下活塞安装在壳体通道的较深位置，故不易取出，为方便将下活塞从壳体内取出，上述下活塞的上端面上还开有螺纹孔。这样便可在取出控制阀芯后，再在螺纹孔上螺纹连接一加长杆件，加长杆件便可向上露出壳体，故能方便取出下活塞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本液压增压器通过自动换向控制阀的控制阀芯上下移动切换油路方向，使得增压部分的低压柱塞、上高压柱塞和下高压柱塞一起往复上下移动，最终控制增压缸往复运动连续输出高压，本自动换向控制阀相当于电磁换向阀而言结构更为简单，而且其为单极控制，不会造成在一起增压频率降低，故其运行可靠、能够达到高频率增压的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的原理图(增压部分下行状态)；

图2为本发明实施例的原理图(增压部分由下行转上行状态)；

图3为本发明实施例的原理图(增压部分由上行转下行状态)；

图4为本发明实施例中自动控制换向阀在增压器上行时的结构示意图；

图5为本发明实施例中自动控制换向阀在增压器下行时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～5所示，为本发明的一个优选实施例。

一种双作用往复式液压增压器，包括增压部分和自动换向控制阀14，增压部分包括低压柱塞6、上高压柱塞5a和下高压柱塞5b，上高压柱塞5a和下高压柱塞5b分别与低压柱塞6上下两端相连，连接方式可参考背景技术。并在上高压柱塞5a的上方形成上高压腔3a，在下高压柱塞5b的下方形成下高压腔3b，在低压柱塞6的上下方分别形成上低压腔4a和下低压腔4b，上高压腔3a和下高压腔3b分别通过第一上单向阀2a和第一下单向阀2b与高压输出口H连通。

自动换向控制阀14的控制阀芯141的上端和下端分别连接有上活塞13和下活塞12，上活塞13的横截面积大于下活塞12的横截面积，下活塞12为独立的部件，下活塞12的上端面上还开有螺纹孔122，该下活塞12的上端面与自动换向控制阀的控制阀芯141的下端面贴合，上活塞13与自动换向控制阀的控制阀芯141为一体件。自动换向控制阀14的第一油口B与下低压腔4b连通，第二油口A与上低压腔4a连通，回油口T与回油通道15连通，高压油口P与高压油通道16连通；在控制阀芯141上移的状态下，高压油口P与第二油口A连通，而第一油口B则与回油口T连通；在控制阀芯141下移的状态下，高压油口P与第一油口B连通，而第二油口A则与回油口T连通。

自动换向控制阀14的具体应用结构可参考图4、5所示。

增压部分还具有进油流道10、回油流道8、第一控制流道11和第二控制流道9，低压柱塞6的周面上开有环形的连通槽7，第一控制流道11和第二控制流道9均通过第一旁接通道17与上活塞13的上部腔室131连通，第一旁接通道17还通过阻尼孔15与自动换向控制阀14的第一油口B连通。如图4所示，在低压柱塞6移动到最下端状态下，连通槽7将进油流道10与第一控制流道11连通；如图5所示，在低压柱塞6移动到最上端状态下，连通槽7将回油流道8与第二控制流道9连通。

高压油通道16另外分出四路，一路通过第二下单向阀1b与下高压腔3b连通，一路通过第二上单向阀1a与上高压腔3a连通，一路通过第二旁接通道18与下活塞12的下部腔室121连通，一路与增压部分的进油流道10连通，回油通道15与增压部分的回油流道8连通。

前述增压部分和自动换向控制阀14设置在由多块阀块拼接而成的壳体内，相关技术人员通过前述描述便可在壳体内开出相应通道，及设计出相应低压柱塞6、上高压柱塞5a、下高压柱塞5b、控制阀芯141、上活塞13和下活塞12的结构并组装在相应通道内，各管路相当于壳体内开出的相应通道。

本双作用往复式液压增压器的工作原理及过程如下：

参照图1、图2和图4，增压器由下行转上行的运动过程如下：

液压泵出口高压油经通过第二旁接通道18流入下活塞12的下部腔室121中，上活塞13的上部腔室131通过第一旁接通道17和阻尼孔15与第一油口B相通，上活塞13的上部腔室131始终处于泄压状态，因为下活塞12处的控制压力远远大于上活塞13处的控制压力，虽然下活塞12的作用面积小于13的作用面积，但自动换向控制阀14工作状态仍然处于下位，即高压油口P与第二油口A连通，而第一油口B则与回油口T连通，这样高压油变通过高压油口P和第二油口A到达上低压腔4a，同时有一部分高压油经过第二上单向阀1a进入到上高压腔3a，推动下高压柱塞5b在低压柱塞6和上高压柱塞5a推动下下移，下高压柱塞5b压缩下高压腔3b内的液压油，将压力增高，同时下低压腔4b腔的液压油经过第一油口B直接回油至回油通道15。

当低压柱塞6运动到最下端时，进油流道10和第一控制流道11由低压柱塞6上的连通槽7沟通，此时高压油口P的压力油将经进油流道10到达第一控制流道11，再通过第一旁接通道17进入到上活塞13的上部腔室131内，同时部分高压油通过第二旁接通道18流入下活塞12的下部腔室121中，此时下活塞12和上活塞13的控制油压大小相等，但由于上活塞13的面积大于下活塞12的面积，因此自动控制换向阀14的控制阀芯141会下移，即自动控制换向阀14的工作状态切换到上位，高压油口P与第一油口B连通，而第二油口A则与回油口T连通，增压器改为向上继续增压，并且由于向上运动连通槽7将切断进油流道10和第一控制流道11的连通。

但由于此时高压油口P已和第一油口B相通，压力油将通过阻尼孔15继续补充到13，因而不会使上活塞13处因为压力油经低压柱塞6与壳体的内壁之间间隙泄漏而产生自动换向阀控制不可靠的问题，自动换向控制阀14继续保持在上位状态。

参照图3、5增压器由上行转下行的运动过程如下：

当低压柱塞6运动到上端时，回油流道8和第二控制流道9由柱塞6上的连通槽7沟通，此时上活塞13的控制油将经第二控制流道9、回油流道8和回油口T，进入回油通道15(参照图3)。此时下活塞12的控制油压力远大于上活塞13的控制油压力，因此自动控制换向阀14的控制阀芯141会上移，即自动控制换向阀14的工作状态切换到下位，高压油口P与第二油口A连通，而第一油口B则与回油口T连通，增压器改为向下继续增压，并且由于低压柱塞6的向下运动，连通槽7将切断回油流道8和第二控制流道9的连通。

但由于此时回油口T已和第一油口B相通，经低压柱塞6与壳体的内壁之间间隙泄露到上活塞13的上部腔室131内的压力油将通过阻尼孔15继续泄压到回油口T，因而不会使上活塞13处因为泄漏产生自动换向阀控制不可靠的问题。自动换向控制阀14继续保持在下位状态。

Claims (4)

1.一种双作用往复式液压增压器，包括增压部分和自动换向控制阀(14)，增压部分包括低压柱塞(6)、上高压柱塞(5a)和下高压柱塞(5b)，上高压柱塞(5a)和下高压柱塞(5b)分别与低压柱塞(6)上下两端相连，并在上高压柱塞(5a)的上方形成上高压腔(3a)，在下高压柱塞(5b)的下方形成下高压腔(3b)，在低压柱塞(6)的上下方分别形成上低压腔(4a)和下低压腔(4b)，所述上高压腔(3a)和下高压腔(3b)分别通过第一上单向阀(2a)和第一下单向阀(2b)与高压输出口(H)连通；其特征在于：

所述自动换向控制阀(14)的控制阀芯(141)的上端和下端分别连接有上活塞(13)和下活塞(12)，上活塞(13)的横截面积大于下活塞(12)的横截面积，自动换向控制阀(14)的第一油口(B)与下低压腔(4b)连通，第二油口(A)与上低压腔(4a)连通，回油口(T)与回油通道(15)连通，高压油口(P)与高压油通道(16)连通；在控制阀芯(141)上移的状态下，所述高压油口(P)与第二油口(A)连通，而第一油口(B)则与回油口(T)连通；在控制阀芯(141)下移的状态下，所述高压油口(P)与第一油口(B)连通，而第二油口(A)则与回油口(T)连通；

所述增压部分还具有进油流道(10)、回油流道(8)、第一控制流道(11)和第二控制流道(9)，所述低压柱塞(6)的周面上开有环形的连通槽(7)，所述第一控制流道(11)和第二控制流道(9)均通过第一旁接通道(17)与上活塞(13)的上部腔室(131)连通；在低压柱塞(6)移动到最下端状态下，所述连通槽(7)将进油流道(10)与第一控制流道(11)连通；在低压柱塞(6)移动到最上端状态下，所述连通槽(7)将回油流道(8)与第二控制流道(9)连通；

所述高压油通道(16)另外分出四路，一路通过第二下单向阀(1b)与下高压腔(3b)连通，一路通过第二上单向阀(1a)与上高压腔(3a)连通，一路通过第二旁接通道(18)与下活塞(12)的下部腔室(121)连通，一路与增压部分的进油流道(10)连通，所述回油通道(15)与增压部分的回油流道(8)连通。

2.根据权利要求1所述的双作用往复式液压增压器，其特征在于：所述第一旁接通道(17)通过阻尼孔(15)与自动换向控制阀(14)的第一油口(B)连通。

3.根据权利要求1所述的双作用往复式液压增压器，其特征在于：所述下活塞(12)为独立的部件，该下活塞(12)的上端面与自动换向控制阀的控制阀芯(141)的下端面贴合，所述上活塞(13)与自动换向控制阀的控制阀芯(141)为一体件。

4.根据权利要求3所述的双作用往复式液压增压器，其特征在于：所述下活塞(12)的上端面上还开有螺纹孔(122)。

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