CN103362882A

CN103362882A - 一种气液增压缸

Info

Publication number: CN103362882A
Application number: CN2012101022615A
Authority: CN
Inventors: 俞祖文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN103362882B

Abstract

一种气液增压缸，是由气压缸体与液压缸体，以有中孔的中盖串联形式连接，通过带有导气管的上端盖、带有中空增压杆的增压活塞、隔气活塞、有孔中盖、工作活塞及下端盖，将两缸体分隔成增压气腔、预压气腔、预压储油腔、增压油腔、回程气腔。其中增压气腔、预压气腔、回程气腔分别经各自接口与外部气路相通。通过气路控制实现预压行程、增压行程、复位行程的工作过程。与目前现均有三个或三个以上缸体，并联或串联的气液增压缸相比，具有结构精巧、加工方便、气源使用效率高的优点。另对其输出工作活塞杆增加了合理导向与防转结构经设计，简化了后续使用中的安装与应用。

Description

一种气液增压缸

技术领域

本发明所属气液压力执行件，特别是涉及通过气液转换的增压执行件。

背景技术

在机械领域，机构的动作很多是通过气压或液压作为动力源来执行的，其中气压有清洁、动作反应快的优点，而液压则有不可压缩，动作稳定，出力大的优点。在同一系统中为同时满足上述要求，而配置两套压力系统在成本与管理上来说，是不经济的。尤其在系统中液压运用不多，又因出力大而必不可少的场合，这时，以气压转换为液压来完成上述要求显的更为科学合理。市场关于气液转换的装置已很普及，特别是气液转换增力缸。目前气液增力缸有多种形式，概括起来可分为列式或串列式，但其均有不少于三个缸体的结构构成，分别是储油缸、增压气缸、增压液缸构成。其中并列式有安装不便(如专利号：200920051699.9)，而串列式由于串接后长度过长(如专利号：01262905.7)，或结构复杂，或环形储油筒与液压增压缸在同一截面上，或出力面积效率不高(如专利号：200520069735.6)。同时两者均有气缸体多而长，在一次动作中消耗的压缩空气多，造成气源利用效率较低的缺点。

发明内容

本发明首次提出以气、液两个缸体完成气液转换功能的气液增压缸执行件。

本发明是这样实现的：

一种气液增压缸，分别由气压缸与液压缸串联构成，两者之间通过中盖连接与分隔，气压缸的另一端有一上端盖，液压缸的另一端有一下端盖，上端盖与中盖两者之间有一增压活塞，上端盖与增压活塞之间形成增压气腔，增压活塞与中盖两者之间有一中间带孔的隔气活塞，增压活塞上设置有中空的增压活塞杆，增压活塞杆伸出增压活塞的一端，增压活塞杆伸出端顶部是封闭的，并穿过隔气活塞中间的孔，且与其形成动密封，增压活塞与隔气活塞之间形成预压气腔，在增压活塞杆与增压活塞连接根部处设有通气孔，通气孔使增压活塞杆的中空腔与预压气腔连通，上端盖设置有通气导管，通气导管一端在上端盖上形成与外部气路连通的压缩空气接口，另一端伸入中空增压活塞杆内腔中，并与增压活塞杆开口部形成动密封，接口通过导气管、增压活塞杆中空腔、增压活塞杆上的通气孔与预压气腔连通，中盖与下端盖之间有一工作活塞，工作活塞与下端盖形成回程气腔，工作活塞上设置有工作活塞杆，工作活塞杆穿过下端盖并与其动密封后伸出整个缸体外，工作活塞与中盖两者之间形成增压油腔，中盖与隔气活塞之间形成预压储油腔，增压油腔与预压储油腔内充满液压油，中盖中部设有增压通孔，使其两面腔体油液连通，当增压活塞杆下行增压时，与中盖增压通孔形成动密封，使预压储油腔与增压油腔分隔，回程气腔及增压气腔分别设有连通外部气路的压缩空气接口。

所述中盖上设置有连通预压储油腔向外排气的排气口。

所述中盖上设置有连通增压油腔，检测油压的压力表接口。

所述工作活塞杆在工作活塞的另一端的增压油腔内伸出，形成导向端，导向端与中盖下方的导向孔动配合，在中盖增压通孔与增压油腔间并设有连通的油液通路。

所述工作活塞上有两个相同并围绕缸中心对称分部的工作活塞杆。

所述下端盖，中部设有对工作活塞杆行程定位的可调螺钉，或设有检测工作活塞杆下行位置的传感器。

所述中盖与工作活塞间设置有可轴向导向，并防止工作活塞绕工作活塞杆周向转动的防转导向杆。

上述导向及防转结构的设置，可简化气液增压缸与模具间的固定，方便后续应用。

所述在上端盖上安装有集成的气路控制模块，模块中集成有控制气缸动作的控制元件，使气液增压缸与系统只需两个压缩空气接口便可实现动作。

所述在缸体内设置有缓冲结构，缓冲结构用于防止活塞、端盖间的高速撞击。

本发明的有益效果是：1)外形精巧，易于安装；2)气压腔体紧凑，气源利用率高；3)气体与液压油严格分离，液压油可处于受压状态，可有效避免气体混入液压腔内；4)导向及防转结构的设计，方便了后续气液增压缸的应用；5)行程可调螺钉的设置，可方便实现增压行程的精确定位与调整。

附图说明

图1气液增压缸结构简图

图2气液增压缸集成控制气路原理示意图

图3带导向、防转结构的气液增压缸简图

图4双工作活塞杆气液增压缸结构简图

具体实施方式

下面结合附图1～图4对本发明原理与结构作进一步示例说明

如图1所示，由气压缸8与液压缸17串联构成的气液增压缸，两缸体之间通过中盖13连接与分隔，气压缸8的另一端有一上端盖4，液压缸17的另一端有一下端盖20，上端盖4与中盖13两者之间有一增压活塞6，上端盖4与增压活塞6之间形成增压气腔5，增压活塞6与中盖13两者之间有一中间带孔的隔气活塞9，增压活塞6上设置有中空的增压活塞杆10，增压活塞杆10伸出增压活塞6的一端，增压活塞杆10伸出端顶部是封闭的，并穿过隔气活塞9中间的孔并与其形成动密封，增压活塞6与隔气活塞9之间形成预压气腔7，在增压活塞杆10与增压活塞6连接根部处设有通气孔25，通气孔25使增压活塞杆10的中空腔与预压气腔7连通，上端盖4设置有通气导管3，通气导管3一端在上端盖4上形成与外部气路连通的压缩空气接口2，另一端伸入中空增压活塞杆10内腔中，并与增压活塞杆10开口部形成动密封，接口2通过导气管3、增压活塞杆10中空腔、增压活塞杆10上的通气孔25与预压气腔7连通，中盖13与下端盖20之间有一工作活塞16，工作活塞16与下端盖20之间形成回程气腔19，工作活塞16上设置有工作活塞杆21，工作活塞杆21穿过下端盖20并与其动密封后伸出整个缸体外，形成增压缸的输出连接端，工作活塞16与中盖13两者之间形成增压油腔15，中盖13与隔气活塞9之间形成预压储油腔11，增压油腔15与预压储油腔11内充满液压油，中盖13中部设有增压通孔12，使其两面腔体油液连通，当增压活塞杆10下行增压时，与中盖增压通孔12形成动密封，使预压储油腔11与增压油腔15分隔，回程气腔19及增压气腔7分别设有连通外部气路的压缩空气接口23及接口1。与预压储油腔11连通的排气口14是用来排除油液中空气的，接口24是用于安装压力表检测增压油腔15中压力的。工作活塞杆18中空内腔的设置是用于当增压活塞杆10行程较大时，可以避免与其干涉及容纳作用。其底部连通的注油口22可以不设置，当不设置时，液压油可从压力表接口24完成加注。

气液增压缸的工作过程是，预压腔7通入压缩空气，将储油预压腔11内液压油下压，液压油经过增压通孔12、进入增压油腔15推动工作活塞16连同工作活塞杆21下行完成预压行程后，增压气腔5通入压缩空气，同时预压气腔7排气，增压活塞6连同增压活塞杆10下行并与增压通孔12密封，将增压油腔11与储油预压油腔15分隔，增压活塞杆10继续下行，由于压缩空气作用在增压活塞6上的力，经过截面积较小的增压活塞杆10对增压油腔11内油液进行加压，从而使增压油腔内油液压强比气压压强成倍增高，并通过推动工作活塞6及工作活塞杆21完成增压出力行程。完成增压行程后，回程气腔19经接口23通入压缩空气，同时预压气腔7也经接口2通入压缩空气，增压气腔5经接口1排气，完成增压活塞6及工作活塞16上行复位，至此完成一个工作周期。

这里需要指出的是，在回程中，当增压杆10与增压通孔12即将完全脱离，或增压活塞6即将达到上顶点前，应对预压气腔7排气或减压，防止隔离活塞9在气压作用下与上端盖4力作用后将油液反推逆行，影响工作活塞16复位。为此可以在增压活塞6上加磁环作位置感应，或通过时间定时来控制气路，也可以在复位时直接将减压后的压缩空气通入预压气腔7完成复位。

图2所示为一种使用气路控制的原理示意图。工作过程，两位四通控制阀26动作换向，回程气腔19排气，压缩空气经单向阀27、气控阀28、单向节流调速阀33快速进入预压气腔7进行预压行程动作。当预压行程到位后，预压气腔7压力升达气控阀28控制压力时，压缩空气经顺控阀29推动气控阀28动作，增压气腔5充气，同时预压气腔7经单向节流调速阀33节流排气，进行增压行程。增压行程完成后，两位四通控制阀26动作复位，气控阀28气控复位，增压气腔5快速排气。压缩空气进入回程气腔19充气，同时压缩空气经减压阀34减压后进入预压气腔7使增压活塞6复位，工作活塞16也相继复位，自此完成一个动作周期。限压阀31的作用是在增压活塞6复位后，工作活塞16带动预压活塞9继续复位时造成，预压气腔7容积减小，内容气体压缩后，升压过高影响复位而设置。预压气腔7在回程中气压的升高，对回程的动作未端也有一定的缓冲作用，节流阀32的设置可以起到调节缓冲大小的作用。单向阀30的设置是为了增加限压阀31的反向截止可靠性而设置的。

将上述的气压控制元件集中模块化后可以很大的方便安装与气路的整洁处理，形成只有一个压缩空气接口与电控或气控信号的单元控制件，也可以集成不包含两位四通控制阀26的只有两个接口的单元控制件。需要指出的是，上述只是揭示了气路的控制原理，控制元件的构成并不是一层不变的，集成的气路控制模块可以根据需要增加调速阀或减少如图中单向阀30或节流调速阀32等元件。

图3所示结构简图，工作活塞16上有带导向端21a的工作活塞杆21，工作活塞16上设有导向与防转导向杆35。通油孔36的设置，是用来加强增压油腔15与增压通孔12下方的油液连通。导向端21a及与其动配合的导向孔可以是圆柱形，也可以是花键形。导向结构可以单独设置，也可以复合的，其设置的目的是增加工作活塞杆21工作时的稳定性和圆周防转定位，这样可方便后续的运用。

图4所示为双工作活塞杆气液增压缸结构简图，工作活塞16上有两根带导向端21a的工作活塞杆21，以缸体中心为对称布置。导向端21a与导向套37动配合，下端盖20中部有行程定位调节螺钉38，工作活塞杆21未端有用于固定模具的连接块39。

上述实例中在活塞与端盖间设置有缓冲结构，用于缓冲活塞、端盖间的高速撞击。

以上实例气液增压杆的基本结构与工作原理，对其非建设性的结构变更均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种气液增压缸，其特征在于：分别由气压缸与液压缸串联构成，两者之间通过中盖连接与分隔，气压缸的另一端有一上端盖，液压缸的另一端有一下端盖，上端盖与中盖两者之间有一增压活塞，上端盖与增压活塞之间形成增压气腔，增压活塞与中盖两者之间有一中间带孔的隔气活塞，增压活塞上设置有中空的增压活塞杆，增压活塞杆伸出增压活塞的一端，增压活塞杆伸出端顶部是封闭的，并穿过隔气活塞中间的孔，且与其形成动密封，增压活塞与隔气活塞之间形成预压气腔，在增压活塞杆与增压活塞连接根部处设有通气孔，通气孔使增压活塞杆的中空腔与预压气腔连通，上端盖设置有通气导管，通气导管一端在上端盖上形成与外部气路连通的压缩空气接口，另一端伸入中空增压活塞杆内腔中，并与增压活塞杆开口部形成动密封，接口通过导气管、增压活塞杆中空腔、增压活塞杆上的通气孔与预压气腔连通，中盖与下端盖之间有一工作活塞，工作活塞与下端盖之间形成回程气腔，工作活塞上设置有工作活塞杆，工作活塞杆穿过下端盖并与其动密封后伸出整个缸体外，工作活塞与中盖两者之间形成增压油腔，中盖与隔气活塞之间形成预压储油腔，增压油腔与预压储油腔内充满液压油，中盖中部设有增压通孔，使其两面腔体油液连通，当增压活塞杆下行增压时，与中盖增压通孔形成动密封，使预压储油腔与增压油腔分隔，回程气腔及增压气腔分别设有连通外部气路的压缩空气接口。

2.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：中盖上设置有连通预压储油腔向外排气的排气口。

3.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：中盖上设置有连通增压油腔，检测油压的压力表接口。

4.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：工作活塞杆在工作活塞的另一端伸入增压油腔内，形成导向端，导向端与中盖下方导向孔以圆柱面或花键的形式组成动配合，中盖增压通孔与增压油腔设有连通的油液通路。

5.根据权利要求4所述的气液增压缸，其特征在于：工作活塞上有两个相同并围绕缸中心对称分部的工作活塞杆，导向孔与增压油腔设有连通的油液通路。

6.根据权利要求5所述的气液增压缸，其特征在于：下端盖中部设有对工作活塞杆行程定位的可调螺钉，或设有检测工作活塞杆下行位置的传感器。

7.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：中盖与工作活塞间设置有可进行轴向导向，并防止工作活塞环绕工作活塞杆周向转动的防转导向杆。

8.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：在上端盖上安装有集成的气路控制模块，模块中集成有控制气缸动作的控制元件，使气液增压缸与系统只需两个压缩空气接口便可实现动作。

9.根据权利要求1所述的气液增压缸，其特征在于：增压缸设置有缓冲结构，缓冲结构用于防止活塞、端盖间的高速撞击。