CN102348907A - 具有超行程安全装置的气缸致动器 - Google Patents

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Abstract

一种具有超行程安全装置的气缸致动器(10)，包括管状缸套(11)，该管状缸套(11)由设有气体充注阀(13)的底部(12)封闭，且在相对端由缸盖部分(14)封闭，缸盖部分(14)设有供具有活塞(16)的杆(15)穿过的孔；气缸致动器在压缩腔室(17)内、在缸套(11)的内表面(18)上具有浅浮突区域(19、319)，该浅浮突区域设计成干扰由活塞(16)或缸盖部分(314)的垫圈装置提供的密封件，该垫圈装置抵靠内表面(18、318)而作用。

Description

具有超行程安全装置的气缸致动器
技术领域
本发明涉及一种具有超行程安全装置的气缸致动器。
背景技术
气缸致动器通常由管状气体容纳缸套形成，该管状气体容纳缸套在一端通过设有气体充注阀的底部密封封闭，且在相对端则由缸盖部分密封封闭，该缸盖部分设有供具有活塞的杆穿过的孔，活塞在缸套内进行平移运动，该缸套、底部和缸盖部分形成活塞的行程隔室，而活塞本身与缸套和底部形成气体压缩和膨胀腔室。
这种气缸致动器通常、但不排他地也用于各种情况，诸如铸模、模具形成压机等，其中它们会经受高内部压力或与压机或铸模的相关联的部件撞击的情况，从而气缸致动器会被损坏；这种损坏会使气缸致动器本身不可再用，需要更换并中断其中放置气缸致动器而进行工作的机器或设备，但是，这些损坏甚至会伤害附近的操作者，诸如在因不受控的压力升高而造成爆炸的情况，或因对活塞杆或对将活塞杆保持在缸套内的部件的损坏而造成爆炸的情况，或者破裂且高压气体失控泄漏的情况下。
主要导致这种损坏的原因之一是活塞的“超行程”，即从该特定气缸致动器的结构方面看具有活塞的杆的缩进行程比所允许的长。
该“超行程”会例如由致动器的杆上未预料到的负载增加所导致，这迫使杆在致动器的本体内缩进未预料到的长度，在致动器内产生压力过载，使得致动器结构整体可能不能承受。
该致动器会因此在形成该致动器的部件之间的连接点处裂口或破裂，或其密封件可能失效，且在所有提到的情况下会发生不期望的、不想要的且危险的气体快速泄漏。
为了防止发生这种危险的超行程情况，业已开发了这样的气缸致动器，其包括设计成在超行程情况下用于高压气体的受控且安全的逸出的安全装置。
例如，要求1998年5月22日优先权的奥弗兰工业(Orflam Industries)名下的EP0959263B1揭示并要求保护一种具有可压缩流体的装置，该装置包括：压缩腔室和活塞，该压缩腔室容纳可压缩流体，活塞可在该压缩腔室内沿第一方向移动以压缩该可压缩流体，且响应于压缩流体的力而沿与第一方向相反的第二方向移动，该装置包括安全构件，该安全构件被布置成如果活塞进行比预设的标称行程长的意外行程，则被活塞撞击，该安全构件被设计成在被活塞撞击时对压缩腔室进行排放。
在同一申请人名下的WO2009/063003中揭示和要求保护了一种用于气缸致动器的安全装置。
这种安全装置的特征在于，其包括与气缸致动器的底部或缸套相关联的可破裂分隔件，该可破裂分隔件经受气缸致动器的压缩和膨胀腔室内高压气体所产生的压力，该可破裂分隔件与在该压缩和膨胀腔室内延伸的纵向细长件相关联，该纵向细长件所延伸的长度使得在活塞的下降期间、在活塞进行比预设长度长的行程(即超行程)之前就阻拦活塞的一部分；该纵向细长件由可挠曲支承装置支承，该可挠曲支承装置适于在该纵向细长件上存在活塞的预设推力时，允许该纵向细长件运动以使可破裂分隔件破裂，打开用于气体的向外流出路径。
除了其有效性之外，所提到两个的用于气缸致动器的安全系统都还具有一些缺点。
第一个缺点与两个技术方案都提供设计成允许高压气体受控逸出的部件的破裂这一点相关。
因此，为了恢复气缸致动器的完全功能，必须更换该部件，因此要使用劳力和备用部件。
另一缺点是必须非常精确地提供设计用来破裂的这些部件，因为这些部件精确地在预设应力下断裂是很关键的。
否则，如果设计用来破裂的部件未在设计负载下破裂，或在较低负载下破裂，则气缸致动器会不安全。
发明内容
本发明的目标是提供一种具有由超行程造成的增加压力的情况下的安全装置的气缸致动器，该安全装置在能够避免已知类型气缸致动器和安全装置的缺点。
在该目标下，本发明的目的是提供一种具有超行程安全装置的气缸致动器，如果发生超行程，该气缸致动器非常易于重置。
本发明的另一目的是提供一种具有安全装置的气缸致动器，该安全装置至少与已知气缸致动器一样高效和安全。
本发明的另一目的是提出一种具有超行程安全装置的气缸致动器，该超行程安全装置结构简单且易于使用，并可用已知系统和技术并以低成本制造。
在下文中会变得更明显的该目标和这些及其它目的通过一种具有超行程安全装置的气缸致动器来实现，该气缸致动器包括管状气体容纳缸套，该缸套在一端由设有气体充注阀的底部密封封闭，且在相对端由缸盖部分封闭，缸盖部分设有供具有活塞的杆穿过的孔，所述缸套、底部和活塞形成气体压缩和膨胀腔室，所述气缸致动器的特征在于，气缸致动器在所述压缩腔室内所述缸套的内表面上具有至少一个浅浮突(low relief)区域，该至少一个浅浮突区域设计成干扰由与所述活塞或所述缸盖部分相关联并抵靠缸套的所述内表面操作的垫圈装置所提供的密封件，所述至少一个浅浮突区域被设置在这样的位置：其限定所述活塞或所述缸盖部分的返回行程的极限。
附图说明
从借助附图中的非限制性例子来说明的、根据本发明的具有超行程安全装置的气缸致动器的五个较佳的但非排它性的实施例的以下详细描述中，本发明的进一步特征和优点将会变得更加显而易见，在附图中：
图1是第一实施例中根据本发明的气缸致动器的侧剖视图；
图2是处于超行程构造的图1的同一气缸致动器的视图；
图3是图1中细节的视图；
图4是图2中细节的视图；
图5是本发明的第二实施例中根据本发明的气缸致动器的侧剖视图；
图6是其第三实施例中根据本发明的气缸致动器的侧剖视图；
图7是其第四实施例中根据本发明的气缸致动器的侧剖视图；
图8是与图7相同的视图，其中气缸致动器处于超行程构造；
图9是本发明的第五实施例中根据本发明的气缸致动器的侧剖视图；
图10是图9中细节的视图；
图11是处于第二运行构造的与图9相同的侧剖视图；
图12是图11中细节的视图。
具体实施方式
参照附图，在图1和2中所示的其第一实施例中，用附图标记10总体标示根据本发明具有超行程安全装置的气缸致动器。
气缸致动器10包括管状气体容纳缸套11，该管状气体容纳缸套11在一端由设有气体充注阀13的底部12密闭地密封，且在相对端由缸盖部分14密封，缸盖部分14设有供具有活塞16的杆15穿过的孔。
缸套11、底部12和活塞16形成气体压缩和膨胀腔室17。
气缸致动器10在压缩腔室17内的缸套11内表面18上具有浅浮突区域19，该浅浮突区域19设计成干扰由与活塞16或与缸盖部分14相关联的垫圈装置提供的密封件。
在根据本发明的气缸致动器10的第一实施例中，缸盖部分14由环形垫圈支承本体20和封闭环21形成，封闭环21被拧到环形本体20的相应螺纹颈部22上以将其锁定。
在本发明的第一实施例中，浅浮突区域19由多个凹陷23形成。
各凹陷23并排设置在缸套11的内表面18的同一周向带的弧上相同高度处。
在本发明的这一第一实施例中，浅浮突区域19的各凹陷23设计成干扰由与活塞16相关联的垫圈装置所提供的密封件。
在所述和所示的实例中，该垫圈装置由唇形密封环25提供。
密封环25在气缸致动器10的正常操作期间抵靠缸套11的内表面18而作用。
浅浮突区域19的凹陷23设置的位置使得形成活塞16的返回行程的极限。
因此，如果活塞16被推入压缩腔室17内比预定行程长的深度，即在超行程情况下，如图2所示，密封环25遇到凹陷23，失去其功能。
因此，在超行程情况下，如图4清楚地所示，腔室17内的高压气体在形成于凹陷23与密封环25之间的间隙内找到逸出路径。
因此，避免了任何杆15失控喷出的风险，因为其向上运动将由未通过凹陷23从压缩和膨胀腔室17内逸出的残留气体所产生的相对低的内部压力确定，且因此确保气缸致动器10的整体性且因此确保附近人员的安全。
由此，布置成在活塞16超行程开始处即与密封环25相遇的浅浮突区域19形成根据本发明的气缸致动器的安全装置。
在图5中所示且其中以附图标记110标示的根据本发明的气缸致动器的第二实施例中，浅浮突区域119通过螺纹部分123提供，螺纹部分123在螺纹之间的沟槽形成用于腔室17内高压气体的可能逸出路径。
在图6中所示且其中以附图标记210标示的根据本发明的气缸致动器的第三实施例中，浅浮突区域119由与以上第一实施例所述的相同方式通过凹槽223形成，较佳地由金属制成的环226插入在凹陷223处并设计成便于使随着活塞216下降而撞击环226的密封环225失效。
环226阻拦快速下降的密封环225，便于其撕裂或损坏或与腔室217的内表面218分离，在两种情况下都扩大高压气体的逸出路径。
在图7中所示且其中以附图标记310标示的根据本发明的气缸致动器的第四实施例中，浅浮突区域319的凹陷323设计成干扰由与缸盖部分314关联的垫圈装置提供的密封件。
在根据本发明的气缸致动器310的该特定实施例中，缸盖部分314由套管320形成，该套管320轴向设有供具有活塞316的杆315穿过的孔。
套管320承载用于相对于杆315动态密封的内部密封环330以及压抵缸套311的内表面318的外部密封环325。
套管320的轮廓构造成从缸套311伸出一段距离331，并联接到缸套311内部而不能向外移动但可朝向缸套311内部移动，这例如通过介于两相对肩部之间的防缩回环333来实现，即，形成在套管320的外侧上的第一肩部334以及设置在缸套的内表面318上的第二肩部335。
压缩腔室317内的压力将套管320保持在正常运行构造。
套管320从缸套311伸出的距离331在这样的长度上轴向延伸：该长度使得在杆315、且因此活塞316开始缩回到超行程内之前阻拦与杆315相互作用的本体。
因此，在超行程情况下，套管320也与杆315一起被朝向缸套311内部推，且通过下降使外部密封环325影响凹陷323，如可从图8中看出的，其中，超行程是直到确定了由相关联压机或半模使缸套311的自由端机械压缩的情况才发生的。
密封环325在浅浮突区域319中失去接触，而高压气体则通过形成在凹陷323与密封环325之间的间隙逸出。
在图7和8中，以与第一实施例所述相同的方式通过凹陷323形成浅浮突区域319，但必须理解，其也可以其它类似或等同方式设置，所有这些方式都在所附权利要求书的范围内。
图9至12示出第五实施例中根据本发明的气缸致动器，其总体以附图标记410标示。
气缸致动器410包括管状气体容纳缸套411，该管状气体容纳缸套411在一端由设有气体充注阀413的底部412密封地封闭，且在相对端由缸盖部分414密封地封闭，缸盖部分414设有供具有活塞416的杆415穿过的孔。
缸套411、底部412和活塞416形成气体压缩和膨胀腔室417。
气缸致动器410在压缩腔室417内的缸套411内表面418上具有浅浮突区域419，该浅浮突区域419设计成干扰由与缸盖部分414关联的垫圈装置提供的密封件。
在本发明的第五实施例中，该浅浮突区域419通过环形槽420设置。
垫圈装置由密封环425构成，该密封环425提供静态密封并抵靠缸套411的内表面418作用。
缸盖部分414由套管421形成，该套管421轴向设有供具有活塞416的杆415穿过的孔。
除了提供静态密封而压抵缸套411的内表面418的外部密封环425之外，套管421还支承内部密封环430，密封环430与杆415动态密封。
套管421的形状设置成从缸套411伸出一段距离431，并联接到缸套411内部而不能向外移动但可朝向缸套411内部移动，这例如通过介于两相对肩部之间的防缩回环433来实现，即，形成在套管421的外侧上的第一肩部434以及设置在缸套的内表面418上的第二肩部435。
压缩腔室417内的压力将套管421保持在正常运行构造。
套管421从缸套411伸出的距离431在这样的长度上轴向延伸：该长度使得在杆415本身、且因此活塞416开始缩回到超行程内之前就阻拦与杆415相互作用的本体。
因此，在超行程情况下，套管421也与杆415一起被朝向缸套411内部推，且通过如图11所示向下运动而使外部密封环425影响环形槽420，其中，超行程情况可达到缸套411的自由端被相关联的压机或半模机械压缩的情况。
密封环425在浅浮突区域419中失去接触，且高压气体通过形成在环形槽420与密封环425之间的间隙逸出。
由此，浅浮突区域419布置成在套管421超行程开始处与密封环425相遇，因此形成根据本发明的气缸致动器410的安全装置。
当穿过密封环425时，由于缸盖部分414未密封联接，所以气体泄漏出气缸致动器的缸套，且图中示出且未用附图标记标示的垫圈应理解为油密封，即设计成防止油进入气缸致动器内但不防止气体泄漏的密封。
此外，在借助于本发明的非限制性实例描述的前四个实施例中，当穿过密封环25、225和325时，由于缸盖部分14和314未密封联接，气体渗漏出气缸致动器的缸套，图中示出且未用附图标记标示的垫圈应理解为油密封，即防止油进入气缸致动器内但不防止气体逸出的密封。
实际上，业已发现，本发明实现了想要的目标和目的。
具体来说，本发明已提出了一种具有超行程安全装置的气缸致动器，如果发生超行程，该超行程安全装置极易恢复；实际上，如果密封环25已经遇到浅浮突区域19而没有任何损坏，则恢复压缩腔室17内正确的压力就足够了；如果相反密封环225损坏了，则更换该密封环225就足够了，该更换是快速且低成本的操作。
如果应用气缸致动器10的相关联的压机或相关联的铸模或其它机器撞击该气缸致动器，在该气缸致动器中造成允许活塞杆喷出的破裂，则在发生这种破裂时，由于同时高压气体快速通过浅浮突区域，活塞杆会已经经受相对弱的气体推力。
此外，本发明提供一种具有安全装置的气缸致动器，该安全装置效率和安全性不比已知气缸致动器低，且容易设置得多，因为只要在缸套11的内表面18上提供浅浮突区域就够了，而不需要如背景技术中已知的那样单独提供可破裂且还必须设置在气缸致动器的底部或缸套上的复杂装置。
此外，本发明提供一种具有超行程安全装置的气缸致动器，该超行程安全装置结构简单且易于使用，并可用已知设备和技术并以低成本生产。
可对这样构思的本发明进行大量更改和改变，这些都落入所附权利要求书的范围内，所有的细节还可用其它技术同等元素来代替。
实际上，所使用的材料以及可能的形状和尺寸可根据需要和技术现状而为任意的。
本申请要求意大利专利申请第PD2009A000043和PD2009A000096的优先权，其内容以参见的方式纳入本文。
在任何权利要求中所提到的技术特征后都跟有附图标记，包含这些附图标记仅仅是为了增加权利要求书的可理解性，因此这些附图标记对于借助这些附图标记识别的每个元件的解释并没有任何限制作用。

Claims (12)

1.一种具有超行程安全装置的气缸致动器(10)，包括管状气体容纳缸套(11)，所述管状气体容纳缸套(11)在一端由设有气体充注阀(13)的底部(12)密封封闭，且在相对端由缸盖部分(14)密封封闭，所述缸盖部分(14)设有供具有活塞(16)的杆(15)穿过的孔，所述缸套、底部和活塞形成气体压缩和膨胀腔室(17)，所述气缸致动器的特征在于，所述气缸致动器在所述压缩腔室(17)内的所述缸套(11)内表面(18)上具有至少一个浅浮突区域(19、319)，所述至少一个浅浮突区域(19、319)设计成干扰由与所述活塞(16)或所述缸盖部分(314)关联并抵靠所述缸套的所述内表面(18、318)而作用的垫圈装置所提供的密封件，所述至少一个浅浮突区域(19、319)所设置的位置使得限定所述活塞(16)或所述缸盖部分(314)的返回行程的极限。
2.如权利要求1所述的气缸致动器，其特征在于，布置成在所述活塞(16)超行程开始处或所述缸盖部分(314)的行程开始处遇到密封环(25、325)的所述浅浮突区域(19、319)形成所述气缸致动器(10)的安全装置。
3.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述缸盖部分(14)由环形垫圈支承本体(20)和封闭环(21)形成，所述封闭环(21)被拧到所述环形本体(20)的相应螺纹颈部(22)上以将所述环形本体(20)锁定。
4.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅浮突区域(19)由多个凹陷(23)形成。
5.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述凹陷(23)并排设置在所述缸套(11)的所述内表面(18)的同一周向带的弧上相同高度处。
6.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述凹陷(23)设计成干扰由与所述活塞(16)相关联的密封装置所提供的密封件，所述凹陷(23)所设置的位置使得限定所述活塞(16)的返回行程的极限。
7.如权利要求1至3所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅浮突区域(119)由螺纹部分(123)形成。
8.如权利要求1至3所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅浮突区域(219)由插入有金属环(226)的凹陷(223)形成，所述金属环(226)设计成便于使所述密封环(225)失效，所述密封环(225)通过随所述活塞(216)下降而撞击所述金属环(226)。
9.如权利要求1和2所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅浮突区域(319)设计成干扰由与所述缸盖部分(314)相关联的垫圈装置提供的密封件。
10.如权利要求9所述的气缸致动器，其特征在于，所述缸盖部分(314)由套管(320)形成，所述套管(320)轴向设有供具有所述活塞(316)的所述杆(315)穿过的孔，所述套管(320)支承用于与所述杆(315)动态密封的内部密封环(330)和压抵所述缸套(311)的所述内表面(318)的外部密封环(325)，所述套管(320)的形状设置成从所述缸套(311)伸出一段距离(331)，并联接到所述缸套(311)的内部，从而不能向外运动但能够向缸套(311)内部运动。
11.如权利要求10所述的气缸致动器，其特征在于，所述套管(320)从所述缸套(311)伸出的所述距离(331)在这样的长度上轴向延伸：所述长度使得在所述杆(315)、且因此所述活塞(316)开始缩回到超行程内之前干扰与所述杆(315)相互作用的本体。
12.如权利要求1、2和9所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅浮突区域(419)由环形槽(420)提供。
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