CN102678507B - 一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，属于机械技术领域。它解决了现有技术中活塞式真空泵和活塞式空气压缩机一体机的压缩能力或者抽真空能力达不到实际应用的要求的问题。本装置包括一个液压缸缸体和两个气缸缸体，气缸缸体分别连接在液压缸缸体的两端，在液压缸缸体内设有液压缸活塞，在液压缸活塞上固定一根两端分别伸出液压缸缸体进入到气缸缸体的双出杆，在两个气缸缸体内分别设有固定在所述双出杆相应端部上的气缸活塞，在每个气缸活塞两侧的气缸缸体端部上分别设有连通气缸腔室的进气阀和出气阀。该装置能够使空气压缩和抽真空整合成一体机，实现一机三用，并能达到实际使用的要求。

Description

一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置。

背景技术

从设备中抽出气体使设备内部达到真空的机械称为真空泵。真空泵按照运动方式的不同，可大致分为往复式真空泵、回转式真空泵和射流式真空泵。其中，往复式真空泵又称活塞式真空泵，它是使气缸的工作容积发生周期性变化来抽气的。活塞式真空泵在抽气过程中仅在活塞一侧的缸体腔室内进行，而活塞另一侧的缸体腔室处于空闲状态，是一种单作用的结构形式，工作效率低下，左右两腔的工作气压不均匀，使得活塞上的密封件受到单侧的作用力大，易于磨损且密封效果有待改进。

空气压缩机通常是用气泵将空气泵入储气罐内，活塞气泵是由动力驱动活塞杆推动活塞往复运动，单向吸气单向供气，活塞在回程时动力在做无用功，这是单作用气缸。为了解决这个问题，有人公开了一种双作用气缸，其结构式采用两个活塞形成中腔，由中腔进行吸气和排气。另外，本人之前的中国专利申请号200820120698.0，名称为“空气压缩机的单泵活塞式双作用泵气装置”公开了在活塞和活塞杆上设置气孔等结构实现双作用的方案。

从上述的普通技术可知，活塞式真空泵和活塞式空气压缩机虽然采用了相同的运动原理，但是在现有市场上并未出现将活塞式真空泵和活塞式空气压缩机进行整合的设备，其主要是难以解决以下问题:

1、采用了电机作为动力，电机设置在单侧，也通过中间的传动机构进行传递，使得活塞式真空泵和活塞式空气压缩机一体机的压缩能力或者抽真空能力达不到实际应用的要求，不能代替多级压缩或抽真空。

2、由于空气压缩和/或抽真空使活塞受到的作用力比较大，活塞上的密封圈要承受较大的压力，致使密封效果变差，使得一体机的压缩能力或者抽真空能力达不到实际应用的要求。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，该装置能够使空气压缩和抽真空整合成一体机，能进行空气压缩、抽真空和空气压缩抽真空同时进行，实现一机三用，并能达到实际使用的要求。

本发明通过下列技术方案来实现：一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，包括一个液压缸缸体和两个气缸缸体，其特征在于，所述的气缸缸体分别连接在液压缸缸体的两端，在所述液压缸缸体内设有液压缸活塞，在液压缸活塞上固定一根两端分别伸出液压缸缸体进入到气缸缸体的双出杆，在两个气缸缸体内分别设有固定在所述双出杆相应端部上的气缸活塞，在所述每个气缸活塞两侧的气缸缸体端部上分别设有连通气缸腔室的进气阀和出气阀。

由于采用液压缸作为动力缸，能够为压缩空气和抽真空提供较大的驱动力，并且采用左右分布式结构，也为液压缸提供较好的力学性能，增大液压缸的驱动力。通过液压缸活塞带动双出杆左右移动，双出杆带动两个气缸活塞左右移动，由于是同一根双出杆上，所以两个气缸活塞同步进行移动。在两个气缸活塞同时向左移动时，气缸的左腔将空气通过出气阀压出，气缸右腔的进气阀进气，在两个气缸活塞同时向右移动时，气缸的右腔的空气通过出气阀压出，气缸左腔的进气阀进气。因此，在气缸活塞左右移动都会有两个进气阀进行进气，有两个排气阀进行排气，活塞无空行程。在作为压缩机使用时，连接排气阀即可对空气进行压缩；作为真空泵时，连接进气阀即可对设备进行抽真空；作为压缩抽真空同时使用时，连接气缸活塞一侧腔室的排气阀作为压缩机，连接气缸活塞另一侧腔室的进气阀作为真空泵。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的气缸活塞包括两片压板和设置在压板之间的环形密封块，所述的环形密封块具有弹性，所述环形密封块的外径与气缸缸体内径相匹配，环形密封块内径与上述的双出杆外径相匹配，所述的压板套在双出杆上并与双出杆滑动连接，在双出杆上设有限制压板滑动距离的限位结构。

不同于普通的气缸活塞结构，本发明的气缸活塞以环形密封块为主体，其外径与气缸缸体内径保持紧密接触，其内径与双出杆相接触，在气缸进行抽气或者进行排气时，由于气缸缸体两侧的压力不同，压力大的一侧的压板会挤压环形密封块，而另一侧的压板被限位结构所限制住作为阻挡板使用，环形密封块在挤压之下会产生弹性变形，环形密封块的外径增大而使环形密封块与气缸缸体之间的密封更加紧密，环形密封块的内径缩小而使环形密封块与双出杆之间的密封也更加紧密。在活塞两侧的压力越大，使得环形密封块的密封效果越好。通过这种活塞结构使空气压缩和抽真空能够达到更好的效果。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述环形密封块的两侧面均为锥形面，上述的压板的边沿外翻形成与上述环形密封块锥形面相匹配的压板锥形面，且压板锥形面贴合在环形密封块锥形面上，且压板内侧端面与环形密封块侧面具有间隙。环形密封块的这种结构使得环形密封块与气缸缸体接触的面积增大，进一步增加了密封性能。压板的锥形面结构设计使得压板在挤压环形密封块时有一个朝向缸壁的作用力，使得环形密封块锥形面部分也能紧紧压在缸体内壁上，增加密封效果。压板内侧端面与环形密封块侧面具有间隙为压板提供滑动的距离。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的环形密封块和双出杆之间设有密封圈，所述的密封圈封装在环形密封块内。通过密封圈能够进一步密封。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的限位结构包括开设在双出杆上的挡肩和螺母，所述的螺母通过螺纹连接在双出杆端部上。通过螺母可如意调节环形密封块的初始张紧度。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的液压缸缸体与液压自动控制机构相连接，所述的气缸缸体内设有检测气缸活塞行程的检测机构，所述的行程检测机构与上述的液压自动控制机构相连接。通过这种结构实现本装置的自动往复。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的液压自动控制机构包括液压泵、油路系统和中央处理器，在所述液压缸缸体上连接的油管一和油管二，所述的油管一和油管二通过油路系统与液压泵连接，在油路系统中设有改变油路方向的电磁阀，所述的电磁阀与中央处理器连接。中央处理器控制油路系统中的电磁阀来控制液压缸工作。

在上述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置中，所述的检测机构包括设置在气缸缸体端部的传感器，所述的传感器位于双出杆的轴心线上且对着气缸活塞，所述的传感器与上述的中央处理器连接。传感器检测气缸活塞的移动行程，在检测到气缸活塞接近时发出信号给中央处理器，中央处理器控制电磁阀使油路系统反向，带动气缸活塞往复移动。

与现有技术相比，本双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置具有以下优点：

1、该抽压装置使空气压缩和抽真空整合成一体机，能进行空气压缩、抽真空和空气压缩与抽真空同时进行，实现一机三用，并能达到实际使用的要求。目前，一级压缩的最高气压已经达到100公斤/厘米²，能代替多级压缩机构，反则也能实现较高的真空度。

2、利用液压的推动，气缸活塞来回都能做功，双作用无空程，自动往复，压缩行程长，有效气体多，上气或者抽气快，效率高，并且结构简单故障少。

3、本发明的气缸活塞采用压板和环形密封块的机构，并且压板滑动连接，使得环形密封块与双出杆之间、环形密封块和气缸缸体之间的密封性高，且在气缸活塞往复过程中，密封性随着压力差的提高而增加，在气缸活塞的行程中，气缸活塞大部分在中间位置，中间部分的压力比两端的压力差要小，因此环形密封块不易磨损。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是气缸活塞的结构示意图。

图3是液压自动控制机构的结构示意图。

图中，1、液压缸缸体；2、气缸缸体；21、进气阀；22、出气阀；3、双出杆；31、挡肩；4、气缸活塞；41、压板；411、压板锥形面；412、压板内侧端面；42、环形密封块；421、环形密封块锥形面；422、环形密封块侧面；5、液压缸活塞；6、密封圈；7、螺母；8、液压泵；9、油路系统；91、电磁阀；10、中央处理器；11、油管一；12、油管二；13、传感器；14、密封圈。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置包括液压缸缸体1、气缸缸体2、双出杆3、气缸活塞4和液压缸活塞5，以及检测机构和液压自动控制机构，用于实现将空气压缩和抽真空整合成一体机能，能进行空气压缩、抽真空和空气压缩与抽真空同时进行，实现一机三用，并能达到实际使用的要求。

具体来说，气缸缸体2有两个，分别对称地连接在液压缸缸体1的两端，在液压缸缸体1内设有一根两端分别伸出液压缸缸体1进入到气缸缸体2的双出杆3，双出杆3和液压缸缸体1之间设有防止油液漏出的密封圈6，液压缸内的油液也起到对双出杆3的表面进行理想的润滑的作用，实现真正的无油。在液压缸缸体1内设有液压缸活塞5，在液压缸活塞5上固定双出杆3，在两个气缸缸体2内分别设有固定在双出杆3两个端部上的气缸活塞4，在每个气缸活塞4两侧的气缸缸体2端部上分别设有连通气缸腔室的进气阀21和出气阀22，将进气阀21和出气阀22设置在气缸缸体2端部可以用足气缸活塞4的行程。可知，本装置共有四个进气阀21和四个出气阀22。

由于需要对两个气缸同时进行空气压缩或者抽真空，或者一边进行空气压缩一边进行抽真空，因此，对气缸活塞4和气缸缸体之间的密封性要求较大。如图2所示，本装置采用如下结构的活塞结构：

气缸活塞4包括两片压板41和设置在压板41之间的环形密封块42，该环形密封块42采用具有自润滑性能的材料制作。环形密封块42具有弹性，环形密封块42的外径与气缸缸体2内径相匹配，环形密封块42内径与双出杆3外径相匹配，通过这种结构是双出杆3和气缸缸体2之间进行了密封，压板41套在双出杆3上并与双出杆3滑动连接，在双出杆3上设有限制压板41滑动距离的限位结构。在气缸进行抽气时，由于气缸缸体2内的左腔气压大于气缸的右腔气压，压板41受到从左向右的作用力，左腔一侧的压板41会挤压环形密封块42，而右腔一侧的压板41被限位结构所限制住作为阻挡密封块的挡片使用，环形密封块42在挤压之下会产生弹性变形，环形密封块42的外径增加而使环形密封块42与气缸缸体2之间的密封更加紧密，环形密封块42的内径缩小而使环形密封块42与双出杆3之间的密封也更加紧密。反之，在气缸进行排气时，由于气缸缸体2内的右腔气压大于气缸的左腔气压，压板41受到从右向左的作用力，使得环形密封块也具有很好的密封性。因此在活塞两侧的压力越大，使得环形密封块42的密封效果越好。并且，在气缸活塞4往复过程中，密封性随着压力差的变化而变化，在气缸活塞4的行程中，气缸活塞4大部分在中间位置，中间部分的压力比两端的压力差要小，环形密封块42不易磨损。

为了进一步增加环形密封块42与双出杆3之间密封性，在环形密封块42和双出杆3之间设有密封圈14，密封圈14封装在环形密封块42内。为了进一步增加密封块与缸壁之间的密封性能，环形密封块42的两侧面均为环形密封块锥形面421，压板41的边沿外翻形成与环形密封块锥形面421相匹配的压板锥形面411，环形密封块锥形面421的宽度大于压板锥形面411的宽度，且压板锥形面411贴合在环形密封块锥形面421上，压板内侧端面412与环形密封块侧面422之间具有间隙。压板41在挤压环形密封块42时有一个朝向缸壁的作用力，使得环形密封块锥形面421部分也能紧紧压在缸体内壁上，增加密封效果。

限位结构包括开设在双出杆3上的挡肩31和螺母7，螺母7通过螺纹连接在双出杆3端部上。通过螺母7可如意调节环形密封块42的初始张紧度。

如图3所示，为了实现本抽压装置的自动连续工作，液压缸缸体1与液压自动控制机构相连接，气缸缸体2内设有检测气缸活塞4行程的检测机构，行程检测机构与液压自动控制机构相连接。液压自动控制机构包括液压泵8、油路系统9和中央处理器10，在液压缸缸体1上连接的油管一11和油管二12，油管一11和油管二12通过油路系统9与液压泵8连接，在油路系统9中设有改变油路方向的电磁阀91，电磁阀91与中央处理器10连接。油路系统9为普通的液压缸油路系统。检测机构包括设置在气缸缸体2端部的传感器13，传感器13位于双出杆3的轴心线上且对着气缸活塞4，传感器13与中央处理器10连接，传感器13检测气缸活塞4的移动行程，在检测到气缸活塞4接近时发出信号给中央处理器10，中央处理器10控制电磁阀使油路系统9反向，带动气缸活塞4反向移动。传感器13可使用磁感应传感器。磁感应传感器为两个，分别设置在两个气缸缸体的外端部内。作为另一代替方案，传感器13为红外传感器，数量可为一个，检测距离信号并输出给中央处理器。

本装置的工作过程如下：通过液压缸活塞5带动双出杆3左右移动，双出杆3带动气缸活塞4左右移动，由于是同一根双出杆3上，所以两个气缸活塞4同步进行移动，在两个气缸活塞4同时向左移动时，气缸的左腔将空气通过出气阀22压出，气缸右腔的进气阀21进气，在两个气缸活塞4同时向右移动时，气缸的右腔将空气通过出气阀22压出，气缸左腔的进气阀21进气。因此，在气缸活塞4左右移动都有会有两个进气阀21进行进气，有两个排气阀进行排气，活塞无空行程。在作为压缩机使用时，连接排气阀即可对空气进行压缩；作为真空泵时，连接进气阀21即可对设备进行抽真空；作为压缩与抽真空同时使用时，连接气缸活塞4一侧腔室的排气阀作为压缩机，连接气缸活塞4另一侧腔室的进气阀21作为真空泵。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了液压缸缸体1、气缸缸体2、进气阀21、出气阀22、双出杆3、挡肩31、气缸活塞4、压板41、压板锥形面411、环形密封块42、环形密封块锥形面421、液压缸活塞5、密封圈6、螺母7、液压泵8、油路系统9、电磁阀91、中央处理器10、油管一11、油管二12、传感器13、密封圈14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，包括一个液压缸缸体(1)和两个气缸缸体(2)，其特征在于，所述的气缸缸体(2)分别连接在液压缸缸体(1)的两端，在所述液压缸缸体(1)内设有液压缸活塞(5)，在液压缸活塞(5)上固定一根两端分别伸出液压缸缸体(1)进入到气缸缸体(2)的双出杆(3)，在两个气缸缸体(2)内分别设有固定在所述双出杆(3)相应端部上的气缸活塞(4)，在所述每个气缸活塞(4)两侧的气缸缸体(2)端部上分别设有连通气缸腔室的进气阀(21)和出气阀(22)，所述的气缸活塞(4)包括两片压板(41)和设置在压板(41)之间的环形密封块(42)，所述的环形密封块(42)具有弹性，所述的压板(41)套在双出杆(3)上并与双出杆(3)滑动连接，所述环形密封块(42)的两侧面均为锥形面，上述的压板(41)的边沿外翻形成与上述环形密封块锥形面(421)相匹配的压板锥形面(411)，环形密封块锥形面(421)的宽度大于压板锥形面(411)的宽度，且压板锥形面(411)贴合在环形密封块锥形面(421)上，且压板内侧端面(412)与环形密封块侧面(422)具有间隙。

2.根据权利要求1所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述环形密封块(42)的外径与气缸缸体(2)内径相匹配，环形密封块(42)内径与上述的双出杆(3)外径相匹配，在双出杆(3)上设有限制压板(41)滑动距离的限位结构。

3.根据权利要求2所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述的环形密封块(42)和双出杆(3)之间设有密封圈(14)，所述的密封圈(14)封装在环形密封块(42)内。

4.根据权利要求2所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述的限位结构包括开设在双出杆(3)上的挡肩(31)和螺母(7)，所述的螺母(7)通过螺纹连接在双出杆(3)端部上。

5.根据权利要求1或2或4所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述的液压缸缸体(1)与液压自动控制机构相连接，所述的气缸缸体(2)内设有检测气缸活塞(4)行程的检测机构，所述的行程检测机构与上述的液压自动控制机构相连接。

6.根据权利要求5所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述的液压自动控制机构包括液压泵(8)、油路系统(9)和中央处理器(10)，在所述液压缸缸体(1)上连接的油管一(11)和油管二(12)，所述的油管一(11)和油管二(12)通过油路系统(9)与液压泵(8)连接，在油路系统(9)中设有改变油路方向的电磁阀(91)，所述的电磁阀(91)与中央处理器(10)连接。

7.根据权利要求6所述的双作用液压注射型双气缸的抽真空与压缩装置，其特征在于，所述的检测机构包括设置在气缸缸体(2)端部的传感器(13)，所述的传感器(13)位于双出杆(3)的轴心线上且对着气缸活塞(4)，所述的传感器(13)与上述的中央处理器(10)连接。