CN102405360A - 具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气缸致动器 - Google Patents

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Abstract

一种具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器(10，110)，该气缸致动器在用于将头部(14，114)固定到所述护套(11，111)的区域(19，119)一侧上具有在护套(11，111)的内表面(22，122)上的浅凹入区域(21，121)，在头部(14，114)随活塞(16，116)的向外运动而分离的情况下，该浅凹入区域设计成中断可选择地由与活塞(16)相关联的垫圈装置(23)或者由与头部(114)相关联的垫圈装置(123)所提供的密封，并且这些垫圈装置通常抵靠护套(11，111)的内表面(22，122)而工作。

Description

具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气缸致动器
技术领域
本发明涉及一种用于活塞杆的受控退出的安全装置的气缸致动器。
背景技术
气缸致动器一般由用于容纳气体的管状护套(jacket)构成，该管状护套在一端由设有充气阀的底部密闭地密封，并在相对端由设有用于使带有活塞的杆通过的孔的头部沿密闭地密封，带有活塞的杆在护套内进行平移运动；护套、底部和头部形成活塞的行程腔，而活塞本身连同护套和底部形成气体压缩和膨胀腔。
这种气缸致动器通常、但不唯一地还用于诸如模具、压模机等的情形中，其中，它们会经受可能遭到损坏的操作条件，这种损坏会使气缸致动器本身无法使用，因而需要更换它并中断气缸致动器在设置其中以进行工作的机器或设备的工作，而且它还会使在附近的操作者受伤，如在由过压引起的爆炸的情况下或者在由于活塞的断裂而造成杆退出的情况下，这种活塞的断裂是由于过压气体造成的不期望的和不受控的上升推力引起的。
经验显示，在如下情况下出现最危急的状况，即，气缸致动器在其上工作的模具堵塞处于压缩构造中的致动器，然后该模具突然被释放，从而引起活塞杆的不期望的返回推力，诸如由于冲击造成使将活塞杆保持在护套内的头部或者活塞杆断裂。
在两种情况下都存在杆可能由于力而被退出的较大风险，这对于会在附近的任何人员来说都是较大的危险。
为了排除这种缺点，目前已知有用于避免杆不受控退出的各种装置和设备。
第一种类型的这种装置是设置有形成于杆上接近活塞处的辅助安全肩部，因而，如果在接合区域内活塞和杆之间有折断，则杆由于其辅助肩部邻抵设置在气缸致动器头部上的对应的防抽出肩部而保持在护套内部。
在用于防止杆退出的第二种类型的安全装置中，由于预定强度的冲击，活塞或者杆的预先确定的部分分离，且该部分破坏活塞或者杆的密封垫圈，从而使加压气体向外排出并防止杆的猛烈且不受控的退出。
这两种类型都起到将杆保持在护套内的作用。
但会发生上述类型装置中的预先确定的断裂不足以确保加压气体对于防止气缸致动器在除了所提供的位置外的其它位置屈服或者防止活塞杆退出来说足够快地排出。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气缸致动器，其能够避免目前已知的具有用于过压的安全装置的气缸致动器的限制。
在此目的下，本发明的目标是提供一种确保过压气体安全逸出的气缸致动器。
本发明的另一目标是设计一种压缩和膨胀腔内的任何过压决不会引起活塞杆的不受控退出的气缸致动器。
本发明的另一目标是设计一种其性能不逊于已知类型的相似气体致动器的气体致动器。
本发明的又一目标是设计一种易于安装到已知类型的机器和设备内而无须专门改进的气缸致动器。
本发明的又一目标是提供一种具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气体致动器，该致动器结构简单并能用已知系统和技术以较低成本来制造。
下面将变得更清楚的该目的和这些以及其它目标通过一种具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器来实现，该气缸致动器包括用于容纳气体的管状护套，该管状护套在一端由设有充气阀的底部密闭地闭合，并在相对端由设有用于使带有活塞的杆通过的孔的头部密闭地闭合，护套、底部和活塞形成气体压缩和膨胀腔，所述气缸致动器的特征在于，它在用于将头部固定到护套的区域一侧上具有护套的内表面上的浅凹入区域，该浅凹入区域设计成在所述头部随所述活塞的向外运动而分离的情况下中断可选择地由与所述活塞相关联的垫圈装置或者由与所述头部相关联的垫圈装置所提供的密封，且这些垫圈装置通常抵靠护套的所述内表面而工作。
附图说明
从以下对根据本发明的具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器的三个较佳的但非排它性的实施例的详细描述中，本发明的进一步特征和优点将会变得更加显而易见，这些实施例在附图中以非限制性的例子而示出，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的气缸致动器的侧面剖视图；
图2是根据本发明的第一实施例、处于活塞杆完全伸开的构造中的气缸致动器的细节的侧面剖视图；
图3是根据本发明的第一实施例、在断裂失效情况下的气缸致动器的与图2相同的视图；
图4是根据本发明的第二实施例的气缸致动器的侧面剖视图；
图5是图4的细节的视图；
图6是处于第二操作构造的、与图4相同的侧视图；
图7是图6的细节的视图；
图8是根据本发明的第三实施例的气缸致动器的侧面剖视图；
图9是处于第二操作构造的图8的第一细节的视图；
图10是在与图9的细节相同的、处于第二操作构造的图8的第二细节的视图。
具体实施方式
参见附图，用附图标记10表示具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气缸致动器。
气缸致动器10包括用于容纳气体的管状护套11，该管状护套在一端由设有充气阀13的底部12密闭地闭合，并在相对端由设有使带有活塞16的杆15通过的孔的头部14密闭地闭合。
护套11、底部12和活塞16形成气体压缩和膨胀腔17，而护套11、活塞16和头部14形成用于活塞16本身的行程腔18。
气缸致动器10在用于将头部14固定到护套11上的区域19一侧处设置有护套11的内表面22上的浅凹入区域21，该浅凹入区域设计成中断由垫圈装置23提供的密封，这些垫圈装置与活塞16相关联并抵靠护套11的内表面22工作。
浅凹入区域21适于允许加压气体在活塞16完全退出护套11之前从压缩和膨胀腔17逸出。
在此处借助于本发明非限制性例子而描述的根据本发明的气缸致动器10的这个实施例中，护套11具有横截面减小的部分20，根据所进行的许多测试，该部分是在超过带有头部14的活塞16的预定极限的冲击情形下最易断裂的部分。
在本发明的这个实施例中，浅凹入区域21设有一系列凹槽24，这些凹槽侧向设置在护套11的内表面22的同一周向带的弧上。
在未示出的一个替代实施例中，这种浅凹入区域可由护套的内表面的螺纹部或者由位于内表面22的周边上的环形槽所形成。
在本发明的这个第一实施例中，头部14由环形垫圈支承体25和闭合环26构成，该闭合环将被拧到环形体25的对应螺纹套环27上以锁定它。
环形体25由锁定环29保持在护套11内，插入该锁定环以突出到形成于护套11的内表面22上的环形槽30内，该环形槽30邻近护套本身的端部31；在相对侧上，环29被按压到形成于环形本体25内的周向中空部33内。
在该第一实施例中，垫圈装置23由具有V形唇的密封环28构成。
在气缸致动器10的正常操作中，密封环28抵靠护套11的内表面22而工作。
在本发明的实施例的该例子中，横截面减小的部分20位于环形体25的锁定环29所用的环形槽30与设置护套11的外表面上、在内环形槽30处的外部槽36之间。
位于杆15和活塞16之间的连接部38设有相对较大的曲率半径，从而，在活塞15和环形体25之间有冲击的情况下，或者在未预期的载荷情况下，护套11的端部31是屈服那一部分。
这样，如图3中所示，活塞16继续其由加压气体推动的向外行程，直到密封环28到达凹槽24，如图3中所示。
那时，气体经过形成于密封环28和凹槽24之间的逸出路径逸出，从而致使活塞16的速度突然降低，而该活塞已由于与环形体25的冲击所造成的能量损耗而减速。
活塞16和承载该活塞的杆15如果完全从护套11中离开则具有不危险的较低速度。
浅凹入区域21形成用于活塞杆受控退出的装置，该装置在具有带有活塞16的杆15有不受控退出的风险的情况下确保气缸致动器10的安全。
根据本发明的气体致动器在图4至7中示出其第二实施例并在此用附图标记110表示。
在包括护套111、具有充气阀113的底部112、头部114和气体腔117的第二实施例中，头部114由套筒140构成，该套筒轴向设有使具有活塞116的杆115通过的孔。
与套管140相关联的密封装置123由用于提供杆115动态密封的内密封环141和静态外密封环127构成，该静态外密封环压抵护套111的内表面122，如图4所示且在图5中详细示出。
套管140在固定区域119中借助于防抽出环143连接到护套111内部，该防抽出环插设在两个彼此相对的肩部之间，即形成于套筒140的外侧上的第一肩部144和护套111的内表面122上的第二肩部145。
如果第一肩部144由于突然的过载(例如，杆15的不受控的返回行程)而屈服，且由气体向外推动的套筒140上升而将静态密封环127带到浅凹入区域121，则浅凹入区域121中断由与套筒140相关联的垫圈装置123或者由抵靠护套111的内表面122工作的静态密封环127所提供的密封，如图6和图7中细节所示。
以悬臂方式设置第一肩部144，从而提供较佳的屈服点。
套筒140设置有第三肩部146，该第三肩部具有比防抽出环143的内径大的外径，并设计成则防止套筒140从护套111中离开，而这明显是如果防抽出环143在冲击或一般故障期间保持在其座内的话。
浅凹入区域121由位于内表面122的周边上的凹槽或环形槽构成。
根据本发明的气体致动器在图8至10中示出其第三实施例并在此用附图标记210表示。
在包括护套211、具有充气阀213的底部212、头部214和气体腔217的该第三实施例中，头部214由环形垫圈支承体225和闭合环226构成，该闭合环将被拧到环形体225的对应螺纹套环(collar)227上以锁定它。
环形体225由锁定环229保持在护套211内，该锁定环被插入以在固定区域219处突出于环形槽230内，该环形槽230形成于护套211的内表面222上，接近该护套端部231。
环229在相对侧上被按压到形成于环形体225内的周向中空部233中。
在该第三实施例中，垫圈装置223由具有V形唇的密封环228构成，该密封环装配到由杆215承载的活塞216上。
在气缸致动器210的正常操作中，密封环228抵靠护套211的内表面222工作。
以悬臂方式将第一肩部244设置在形成于环形体225内的周向中空部233处。
用于限制环形体225的行程的第二肩部形成于第一肩部244下方。
如果第一肩部244如图9中示例的那样屈服，且由气体推动的活塞216所推动的环形体225上升而将密封环228带到浅凹入区域121，则浅凹入区域221中断由与活塞216相关联的垫圈装置223或者由抵靠护套211的内表面222工作的密封环228所提供的密封，如图10中所示。
以悬臂方式设置第一肩部244，从而提供较佳的屈服点。
第二肩部246具有比锁定环229的内径大的外径，并设计成防止环形体225从护套211中脱出。
浅凹入区域221由位于内表面222的周边上的凹槽或环形槽构成。
在实践中业已发现，本发明实现了想要的目标和目的。
实际上，本发明提供气缸致动器10和110，由于浅凹入区域21和121，该气缸致动器10和110确保加压气体安全通气，从而避免杆15和115以及活塞16、116和216的任何不受控的退出。
此外，本发明提供一种气体致动器，其中，压缩和膨胀腔17和117中的任何过载决不会引起活塞16和116不受控的退出，这是因为在由于不受控的上升的冲击情形下，活塞16和116以及杆15和115被设计成进行抵抗，同时具有减小横截面的部分20以及套筒140的第一肩部144屈服并允许活塞或套筒继续其行程直到密封装置23和123碰到对应的浅凹入区域21和121，从而使气体排出并骤然降低具有活塞的杆的退出速度。
此外，本发明提供其性能不逊于已知类型的相似气体致动器的气体致动器。
此外，本发明提供易于安装到已知类型的机器和设备内而无须专门改进的气体致动器。
最后，本发明提供具有用于活塞杆的受控退出的安全装置的气体致动器，该致动器结构简单并能用已知系统和技术以较低成本来制造。
可对这样构思的本发明进行大量更改和改变，这些更改和改变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等同元素来代替。
在实践中，所使用的材料以及相随形状和尺寸，根据具体要求以及技术现状，可以是任何材料、形状和尺寸。
本申请要求意大利专利申请第PD2009A000100号的优先权，在此以参见的方式引入其内容。
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。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器(10，110，210)，所述气缸致动器包括用于容纳气体的管状护套(11，111，211)，所述管状护套在一端由设有充气阀(13，113，213)的底部(12，112，212)密闭地闭合，并在相对端由设有用于使带有活塞(16，116，216)的杆(15，115，215)通过的孔的头部(14，114，214)密闭地闭合，所述护套(11，111，211)、所述底部(12，112，212)和所述活塞(16，116，216)形成气体压缩和膨胀腔(17，117，217)，所述气缸致动器在用于将所述头部(14，114，214)固定到所述护套(11，111，211)的区域(19，119，219)一侧上具有在所述护套(11，111，211)的内表面(22，122，222)上的浅凹入区域(21，121，221)，所述浅凹入区域设计成在所述头部(14，114，214)随所述活塞(16，116，216)的向外运动而分离的情形下中断可选择地由与所述活塞(16，216)相关联的垫圈装置(23，223)或者由与所述头部(114)相关联的垫圈装置(123)所提供的密封，且这些垫圈装置通常抵靠所述护套(11，111，211)的所述内表面(22，122，222)而工作，其特征在于，所述底部(12，112，212)设有充气阀(13，113，213)，且所述头部(14)由环形垫圈支承体(25)和闭合环(26)构成，所述闭合环将被拧到所述环形体(25)的对应螺纹套环(27)上来锁定它，所述环形体(25)由锁定环(29)保持在所述护套(11)内，所述锁定环被插入以突出于环形槽(30)内，所述环形槽形成于所述护套(11)的所述内表面(22)上，接近所述护套的端部(31)，所述环(29)在相对侧上被按压到形成于所述环形体(25)内的周向中空部(33)内。
2.如权利要求1所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅凹入区域(21)由至少一个凹槽(24)构成，所述凹槽侧向设置在所述护套(11)的所述内表面(22)的同一周向带的弧上。
3.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述垫圈装置(23)由具有V形唇的密封环(28)构成，所述密封环抵靠所述护套(11)的所述内表面(22)而正常工作。
4.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，削弱部(20)位于用于所述环形体(25)的所述锁定环(29)的内环形槽(30)与在所述内环槽(30)处设置于所述护套(11)的外表面上的外部槽(36)之间。
5.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述杆(15)和所述活塞(16)之间的连接部(38)设置有这样的曲率半径，即，在所述活塞(16)和所述环形体(25)之间有冲击的情况下，所述护套(11)的所述端部(31)由于所述削弱部(20)的断裂而分离。
6.一种具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器(10，110，210)，所述气缸致动器包括用于容纳气体的管状护套(11，111，211)，所述管状护套在一端由设有充气阀(13，113，213)的底部(12，112，212)密闭地闭合，并在相对端由设有用于使带有活塞(16，116，216)的杆(15，115，215)通过的孔的头部(14，114，214)密闭地闭合，所述护套(11，111，211)、所述底部(12，112，212)和所述活塞(16，116，216)形成气体压缩和膨胀腔(17，117，217)，所述气缸致动器在用于将所述头部(14，114，214)固定到所述护套(11，111，211)的区域(19，119，219)一侧上具有在所述护套(11，111，211)的内表面(22，122，222)上的浅凹入区域(21，121，221)，所述浅凹入区域设计成在所述头部(14，114，214)随所述活塞(16，116，216)的向外运动而分离的情形下中断可选择地由与所述活塞(16，216)相关联的垫圈装置(23，223)或者由与所述头部(114)相关联的垫圈装置(123)所提供的密封，且这些垫圈装置通常抵靠所述护套(11，111，211)的所述内表面(22，122，222)而工作，其特征在于，所述底部(12，112，212)设有充气阀(13，113，213)，且所述头部(114)由套筒(140)构成，所述套筒轴向地设有使具有活塞(116)的杆(115)通过的孔，所述套筒(140)具有用于与所述杆(115)动态密封的内密封环(141)和静态外密封环(127)，所述静态外密封环压抵所述护套(111)的内表面(122)，所述套管(140)借助于防抽出环(143)连接到所述护套(111)的内部，所述防抽出环插设在两个彼此相对的肩部之间，即，形成于所述套筒(140)的外侧上的第一肩部(144)和所述护套(111)的所述内表面(122)上的第二肩部(145)，如果所述第一肩部(144)屈服，且由气体向外推动的所述套筒(140)上升，将所述静态密封环(127)带到所述浅凹入区域(121)，所述浅凹入区域(121)适于中断由与所述套筒(140)相关联的所述垫圈装置或者由抵靠所述护套(111)的所述内表面(122)工作的所述静态密封环(127)所提供的密封。
7.如权利要求6所述的气缸致动器，其特征在于，所述第一肩部(144)设置成悬臂式，从而提供较佳的屈服点。
8.如权利要求7所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅凹入区域(121)由位于所述内表面(122)的周边上的凹槽或环形槽构成。

Claims (9)

1.一种具有用于活塞杆受控退出的安全装置的气缸致动器(10，110，210)，所述气缸致动器包括用于容纳气体的管状护套(11，111，211)，所述管状护套在一端由设有充气阀(13，113，213)的底部(12，112，212)密闭地闭合，并在相对端由设有用于使带有活塞(16，116，216)的杆(15，115，215)通过的孔的头部(14，114，214)密闭地闭合，所述护套(11，111，211)、所述底部(12，112，212)和所述活塞(16，116，216)形成气体压缩和膨胀腔(17，117，217)，所述气缸致动器的特征在于，它在用于将所述头部(14，114，214)固定到所述护套(11，111，211)的区域(19，119，219)一侧上具有在所述护套(11，111，211)的内表面(22，122，222)上的浅凹入区域(21，121，221)，所述浅凹入区域设计成在所述头部(14，114，214)随所述活塞(16，116，216)的向外运动而分离的情形下中断可选择地由与所述活塞(16，216)相关联的垫圈装置(23，223)或者由与所述头部(114)相关联的垫圈装置(123)所提供的密封，且这些垫圈装置通常抵靠所述护套(11，111，211)的所述内表面(22，122，222)而工作。
2.如权利要求1所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅凹入区域(21)由至少一个凹槽(24)构成，所述凹槽侧向设置在所述护套(11)的所述内表面(22)的同一周向带的弧上。
3.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述头部(14)由环形垫圈支承体(25)和闭合环(26)构成，所述闭合环将被拧到所述环形体(25)的对应螺纹套环(27)上来锁定它，所述环形体(25)由锁定环(29)保持在所述护套(11)内，所述锁定环被插入以突出于环形槽(30)内，所述环形槽形成于所述护套(11)的所述内表面(22)上，接近所述护套的端部(31)，所述环(29)在相对侧上被按压到形成于所述环形体(25)内的周向中空部(33)内。
4.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述垫圈装置(23)由具有V形唇的密封环(28)构成，所述密封环抵靠所述护套(11)的所述内表面(22)而正常工作。
5.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述削弱部(20)位于用于所述环形体(25)的所述锁定环(29)的内环形槽(30)与在所述内环槽(30)处设置于所述护套(11)的外表面上的外部槽(36)之间。
6.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述杆(15)和所述活塞(16)之间的连接部(38)设置有这样的曲率半径，即，在所述活塞(16)和所述环形体(25)之间有冲击的情况下，所述护套(11)的所述端部(31)由于所述削弱部(20)的断裂而分离。
7.如前述权利要求所述的气缸致动器，其特征在于，所述头部(114)由套筒(140)构成，所述套筒轴向地设有使具有活塞(116)的杆(115)通过的孔，所述套筒(140)具有用于与所述杆(115)动态密封的内密封环(141)和静态外密封环(127)，所述静态外密封环压抵所述护套(111)的内表面(122)，所述套管(140)借助于防抽出环(143)连接到所述护套(111)的内部，所述防抽出环插设在两个彼此相对的肩部之间，即，形成于所述套筒(140)的外侧上的第一肩部(144)和所述护套(111)的所述内表面(122)上的第二肩部(145)，如果所述第一肩部(144)屈服，且由气体向外推动的所述套筒(140)上升，将所述静态密封环(127)带到所述浅凹入区域(121)，所述浅凹入区域(121)适于中断由与所述套筒(140)相关联的所述垫圈装置或者由抵靠所述护套(111)的所述内表面(122)工作的所述静态密封环(127)所提供的密封。
8.如权利要求7所述的气缸致动器，其特征在于，所述第一肩部(144)设置成悬臂式，从而提供较佳的屈服点。
9.如权利要求8所述的气缸致动器，其特征在于，所述浅凹入区域(121)由位于所述内表面(122)的周边上的凹槽或环形槽构成。
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