CN103470550A - 一种增压装置 - Google Patents

Abstract

一种增压装置，包括增压缸和集成阀块，所述增压缸包括一级活塞（10）、二级活塞（20）和缸筒（30），一级活塞（10）套装在二级活塞（20）的内腔，二级活塞（20）套装在缸筒（30）的内腔；所述集成阀块包括阀体（200），阀体（200）设有内腔（201），所述阀体（200）在内腔（201）两端位置分别开设通孔；所述阀体（200）外壁壁面到内腔之间径向设置五个环形通孔；内腔（201）内套装阀芯（220），所述阀芯（200）和所述内腔（201）配合成为一个零开度的二位四通换向阀。与现有技术的增压装置相比，本发明提供的增压缸体积小，没有电控系统参与，系统简单。

Description

一种增压装置

技术领域

本发明属于液压技术领域，涉及一种增压装置，尤其涉及一种增压缸、集成阀块及其增压装置。

背景技术

普通意义上的增压缸原理是根据活塞和柱塞的有效面积不同而使得输入的液压油增大比例输出。增压比等于大小活塞面积的反比。这种增压缸只进行一级增压转换，增压比是活塞和柱塞径向面积的一次线性比例关系，并没有充分利用增压缸的空间体积进行增压。为了实现双向连续增压，出现了以下双作用往复式增压器，例如电磁换向阀等。但是电磁换向阀结构复杂，容易出故障。为此，名称为“一种双作用往复式液压增压器”，专利号为201120363620.3的中国实用新型专利公开了一种增压器，其要解决的技术问题是提供一种结构简单的往复式液压增压器，其采用的技术方案是：一种往复式液压增压器，包括增压部分和自动换向控制阀，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。该专利的优点是由液压油管路结构控制液压缸的自动换向，实现连续输出高压油的功能，无需复杂的电控系统和传感器。缺点是，同体积下，增压比小。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，缩小增压缸的径向面积，利用更小的空间体积实现更大增压比。

为了实现上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种增压缸，包括一级活塞（10）、二级活塞（20）和缸筒（30）三个部分，一级活塞（10）套装在二级活塞（20）的内腔，二级活塞（20）套装在缸筒（30）的内腔，一级活塞（10）和二级活塞（20）相互运动，完成对液压油的第一次增压；二级活塞（20）和缸筒（30）的相对运动完成对液压油的第二次增压。

所述一级活塞（10）包括主体部分，主体部分是一个周向表面上设有环形凹槽（12）的圆柱体（13），圆柱体（13）的两端向外各有一个圆盘（14），所述圆盘（14）的面积小于所述圆柱体（13）的横截面积，所述圆盘（14）与所述圆柱体（13）以间隔一定距离的方式固定连接。

所述二级活塞（20）包括主体部分，主体部分中间是一个横截面积较大的中空圆柱体（22），中空圆柱体（22）的内腔用于容纳一级活塞（10）的圆柱体（13）；圆柱体(22)两端以相互贯通的方式向外各设置一个横截面积较小的中空圆柱体(23)，中空圆柱体（23）的内腔用于容纳一级活塞（10）的圆盘（14）；两个中空圆柱体(23)的两端向外各设有一个圆盘(24)，所述圆盘(24)的面积与所述圆柱体（23）的横截面积相同；所述圆盘(24)与所述中空圆柱体(23)的端面非密封式固定连接，在所述圆盘(24)与所述中空圆柱体(23)的端面之间形成一定的间隙，供油液进出；两个圆盘（24）的外侧各设有一个面积比圆盘24面积小的圆盘（25），所述圆盘（25）与所述圆盘（24）以间隔一定距离的方式固定连接。

所述一级活塞（10）的主体部分圆柱体（13）套装在所述二级活塞（20）的中间圆柱体（22）的内腔并可在圆柱体（22）的内腔中径向移动，圆柱体（13）的外径与圆柱体（22）的内径相等；所述一级活塞（10）的圆盘部分（14）套装在所述二级活塞（20）的两侧圆柱体（23）的内腔并可在圆柱体（23）的内腔中径向移动，圆盘（14）的外径与圆柱体（23）的内径相等。

一级活塞（10）和二级活塞（20）相互运动，完成对液压油的第一次增压。

所述二级活塞（20）主体部分中间圆柱体（22）的外周面向外设有一个定位销（26），以防止二级活塞（20）在圆周方向上相对缸筒（30）发生旋转。

所述圆柱体（22）的壁面上与所述定位销（26）处于同一径向方向上、在所述定位销（26）两侧对称布置两个换向控制油的内部进油口（271、272）；一级活塞（10）的凹槽（12）运动到左位或者右位的时候分别与油口（271）和油口（272）连通；与进油口（271）处于同一圆周上、径向夹角为α=144°的位置上设有与进油口（271）大小相同的换向控制油的内部出油口（281）；与进油口（272）处于同一圆周上、径向角度为-α=-144°的位置上设有与进油口（272）大小相同的换向控制油的内部出油口（282）；靠近圆柱体（22）左端面与所述定位销（26）径向夹角为β=72°位置处的壁面上设有进出工作油液的内部槽型油口（291）；靠近圆柱体（22）右端面与所述定位销（26）径向夹角为-β=-72°位置处的壁面上设有进出工作油液的内部槽型油口（292）。

所谓径向夹角就是在圆周方向上的夹角。

所述缸筒（30）从中间到两端包括三段相互贯通、横截面积依次递减的中空圆柱体（31、32、33）：中间的圆柱体（31）横截面积最大，所述圆柱体（31）的内腔用于容纳二级活塞（20）的中间圆柱体（22）；所述圆柱体（31）的两端连通横截面积稍小的圆柱体（32），所述圆柱体（32）的内腔用于容纳所述二级活塞（20）的两端圆柱体（23）；所述圆柱体（32）的两端连通横截面积最小的圆柱体（33），圆柱体（33）外端封闭，所述圆柱体（33）的内腔用于容纳所述二级活塞（20）的外侧圆盘（25）。

所述二级活塞（20）的中间圆柱体（22）套装在所述圆柱体（31）的内腔并可在圆柱体（31）的内腔中径向移动，圆柱体（22）的外径与圆柱体（31）的内径相等；所述二级活塞（20）的两端圆柱体（23）套装在所述圆柱体（32）的内腔并可在圆柱体（32）的内腔中径向移动，圆柱体（23）的外径小于圆柱体（32）的内径，圆柱体（23）和圆柱体（32）内外壁之间有间隙，容纳油液；所述二级活塞（20）的外侧圆盘（25）套装在所述圆柱体（33）的内腔并可在圆柱体（33）的内腔中径向移动，圆盘（25）外径与圆柱体（33）内径相等。

二级活塞（20）和缸筒（30）的相对运动完成对液压油的第二次增压。第二次高压油从所述的二级活塞（20）的圆盘（25）的外端面与所述缸筒（30）的圆柱体（33）内壁所构成的油腔沿着运动方向输出。

所述缸筒(30)的中间圆柱体(31)的内表面上设有一个沿轴向设置的矩形凹槽（34），该凹槽（34）的中间部位有一个连接外部管路的圆形通孔（340），圆形通孔（340）是换向控制油的外部进油口；二级活塞（20）的定位销（26）插入所述圆形通孔（340）中，防止二级活塞（20）转动；所述矩形凹槽（34）与二级活塞（20）的换向控制油的内部进油口（271）和换向控制油的内部进油口（272）连通，为外部控制设备提供换向阀阀芯移动的动力油。

所述圆柱体（31）在通孔（340）的两侧下方、与通孔（340）的径向夹角为α=144°和-α=-144°的圆柱体内表面设有两个矩形凹槽，两个矩形凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔（351、352），这是换向控制油的外部出油口；所述圆形通孔（351）与二级活塞（20）的出油口（281）配合；所述圆形通孔（352）与二级活塞（20）的出油口（282）配合，向外部控制设备输出换向阀阀芯移动的动力油；在与所述通孔（340）的径向夹角为β=72°和-β=-72°方向的圆柱体内表面设有两个凹槽，所述两个凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔（361、362），这是进出工作油液的外部油口；圆形通孔（361）与二级活塞（20）的油口（291）配合；圆形通孔（362）与二级活塞（20）的油口（292）配合使用，为该增压缸的第一次增压过程提供压力油。

所述缸筒（30）两端的两个圆柱体（33）外端面的上部分别开设出油口：左端圆柱体（33）上部的油口（371）和右端圆柱体（33）上部的油口（372），它们是第二次增压出油口，用于输出二次增压后的高压油；所述缸筒（30）两端的两个圆柱体（33）外端面的下部分别开设进油口（381、382）：左端圆柱体（33）下部的油口（381）和右端圆柱体（33）下部的油口（382），它们是第二次增压进油口，为第二次增压提供油液。

所述缸筒（30）左右两侧的圆柱体（32）的外端下部分别设置泄露补偿油口：左侧的补偿油口（391）和右侧的补偿油口（392）。

优选的方案是，圆柱体（13）的高度大于油口（271）和油口（272）之间距离的二倍。

优选的方案是，圆柱体（22）的高度大于圆柱体（13）高度的1.5倍。

优选的方案是，槽型油口（291）和槽型油口（292）位于圆柱体（22）的最两端，长度等于1/3倍的圆柱体（22）的高度。

一种与上述增压缸配合使用的集成阀块，所述集成阀块包括阀体（200），阀体（200）设有内腔（201），所述阀体（200）在内腔（201）两端位置分别开设通孔：左侧通孔（202）和右侧通孔（203），左侧通孔（202）和右侧通孔（203）分别连通其他油口，同时所述阀体（200）外壁壁面到内腔之间径向设置五个环形通孔，从左到右依次为：通孔（204）、通孔（205）、通孔（206）、通孔（207）、通孔（208）；内腔（201）内套装阀芯（220），所述阀芯（220）在其轴向方向上以间隔一定距离的方式设置四个同轴等截面的圆柱体：圆柱体（221）、圆柱体（222）、圆柱体（223）和圆柱体（224），所述阀芯（200）的四个圆柱体和所述内腔（201）配合成为一个零开度的二位四通换向阀；所述阀体（200）上设有油口T、油口T1、油口T2、油口P、油口P0、油口A、油口B、油口K1、油口K2，还包括液控单向阀M、液控单向阀N、液控单向阀E1和液控单向阀E2。

所述液控单向阀M包括两个内部油口M1、M2和一个连接外部的油口M3，内部油口M1与内腔（201）连通，内部油口M2与阀体上的通孔（205）和外部油口A连通，外部油口M3与集成阀块的外部油路连通，即与上述增压缸的补偿油口（391）连通。

所述液控单向阀N包括两个内部油口N1、N2和一个连接外部的油口N3，内部油口N1与内腔（201）连通，内部油口N2与阀体上通孔（207）和外部油口B连通，油口N3与集成阀块的外部油路连通，即与上述增压缸的补偿油口（392）连通。

所述液控单向阀E1包括三个内部油口E10、E11、E12，其中E11内为控制油液，E10和E12内为工作油液；油口E10与阀体内腔左侧通孔（202）和油口K1连通，油口E12与阀体上通孔（204）和油口T1连通，油口E11与油口K2连通。

所述液控单向阀E2包括三个内部油口E20、E21、E22（其中E21为控制油液，E20、E22为工作油液）；油口E20与阀体内腔右侧通孔（203）连通，油口E22与阀体上通孔（208）和油口T2连通，油口E21与油口K1连通。

油口P有外部螺纹连接口，与外部液压系统的压力油相通，油口P在内部与阀体通孔（206）连通，同时与油口P0通过径向的环形孔保持连通。

油口P0在外部有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述缸筒（30）上的圆形通孔（340）连接。

油口A在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸上的圆形通孔（361）连通；油口A在内部与阀体通孔（205）连通，同时与油口M2也连通。

油口B在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸上的圆形通孔（362）连通；油口B在内部与阀体通孔（207）连通，同时与油口N2也连通。

油口K1在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸的圆形通孔（352）连通；油口K1在内部与左侧通孔（202）连通，也与油口E10连通，还与油口E21连通。

油口K2在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与增压缸的圆形通孔（351）连通；油口K2在内部与右侧通孔（203）连通，也与油口E20连通，还与油口E11连通。

油口T外部设有螺纹连接口，与外部液压系统的油箱连接；在内部，油口T与E12和E22连通；油口T通过单向阀与油口T1连通，通过单向阀与油口T2连通；油口T1、T2均设有外部螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，其中油口T1与上述增压缸的出油口（381）连通；油口T2与上述增压缸的出油口（382）连通。

油口T与阀体通孔（204）和阀体通孔（208）相通。

一种增压装置，包括上述增压缸和上述集成阀块，所述集成阀块与所述增压缸通过管路连接，其连接关系是：集成阀块的油口A与增压缸的圆形通孔（361）连通，集成阀块的油口B与增压缸的圆形通孔（362）连通，为第一次增压提供工作油液；集成阀块的油口P0与增压缸的圆形通孔（340）连通，为外部控制设备提供换向阀的阀芯动力油；集成阀块的油口K1与增压缸的圆形通孔（352）连通，集成阀块的油口K2与增压缸的圆形通孔（351）连通，控制集成阀块的阀芯（220）的动作方向；集成阀块的油口T1与增压缸的出油口（381）连通，集成阀块的油口T2与增压缸的出油口（382）连通，为增压缸的二次增压补油；集成阀块上液控单向阀M的油口M3与增压缸的补偿油口（391）连通，集成阀块上液控单向阀N的油口N3与增压缸的补偿油口（392）连通，为增压缸补充因泄露而缺少的油液；集成阀块的油口T与外部液压系统的油箱连接；油口P有外部螺纹连接口，与外部液压系统的动力高压油连接。

与现有技术的增压缸相比，本发明提供的增压缸体积小，尤其是径向体积大大减小，结构紧凑，在相同增压比例的增压缸中，可以实现体积最小化，或者可以说相同体积的增压缸中，本发明提供的增压缸可达到更大的增压比例。运行过程增压缸里的活塞自动换向，输出油液连续。没有电控系统参与，系统简单，适合应用于工程实际。

附图说明

图1是本发明增压缸结构示意图；

图2是一级活塞结构示意图；

图3是二级活塞结构示意图；

图4是图3所示二级活塞的右视油口分布示意图；

图5是缸筒的结构示意图；

图6是图5所示缸筒的右视油口分布示意图；

图7是集成阀块的剖视结构示意图；

图8是集成阀块的结构示意图；

图9是集成阀块的油口分布平面示意图；

图10是增压缸与集成阀块连接关系结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造作出详细说明。

如图1所示，一种增压缸，包括一级活塞10、二级活塞20和缸筒30三个部分，一级活塞10套装在二级活塞20的内腔，二级活塞20套装在缸筒30的内腔，一级活塞10和二级活塞20相互运动，完成对液压油的第一次增压；二级活塞20和缸筒30的相对运动完成对液压油的第二次增压。

如图2所示，所述一级活塞10包括主体部分，主体部分是一个周向表面上设有环形凹槽12的圆柱体13，圆柱体13的两端向外各有一个圆盘14，所述圆盘14的面积A₁₄小于所述圆柱体13的横截面积A₁₃，即A₁₄﹤A₁₃；所述圆盘14与所述圆柱体13以间隔一定距离的方式固定连接，例如可以是如图2所示的中间用一根细小的圆柱体把圆盘14和圆柱体13焊接在一起。

如图3所示，所述二级活塞20包括主体部分，主体部分中间是一个横截面积较大的中空圆柱体22，中空圆柱体22的内腔用于容纳一级活塞10的主体部分；圆柱体22两端以相互贯通的方式向外各设置一个横截面积较小的中空圆柱体23，中空圆柱体23的内腔用于容纳一级活塞10的圆盘14,；两个中空圆柱体23的两端向外各设有一个面积与圆柱体23的横截面积相同的圆盘24，所述圆盘24与所述中空圆柱体23的端面非密封式固定连接，例如可以是如图3所示的圆柱体23的端面与圆盘24的边缘通过刚性小圆柱体焊接在一起；在所述圆盘24与所述中空圆柱体23的端面之间形成一定的间隙，供油液进出；两个圆盘24的外侧各设有一个面积比圆盘24面积小的圆盘25，所述圆盘25与所述圆盘24以间隔一定距离的方式固定连接；其面积关系是：A₂₅﹤A₂₄=A₂₃﹤A₂₂。

如图1所示，所述一级活塞10的主体部分套装在所述二级活塞20的中间圆柱体22的内腔并可在圆柱体22的内腔中径向移动；一级活塞10的主体部分圆柱体13的横截面积A₁₃等于二级活塞20中间圆柱体22的内腔横截面积A₂₂，即A₁₃=A₂₂；所述一级活塞10的圆盘14部分套装在所述二级活塞20的两侧圆柱体23的内腔并可在圆柱体23的内腔中径向移动，圆盘14的面积等于圆柱体23的内腔横截面积，即A₁₄=A₂₃；一级活塞10和二级活塞20相互运动，完成对液压油的第一次增压。

如图3、图4所示，所述二级活塞20主体部分中间圆柱体22的外周面向外设有一个定位销26，以防止二级活塞20在圆周方向上旋转；所述圆柱体22的壁面上与所述定位销26处于同一径向方向上在所述定位销26两侧对称布置两个换向控制油的内部进油口：进油口271和进油口272；一级活塞10的凹槽12运动到左位或者右位的时候分别与油口271和油口272连通；与进油口271处于同一圆周上、径向夹角为α=144°的位置上设有与进油口271大小相同的换向控制油的内部出油口281；与进油口272处于同一圆周上、径向角度为-α=-144°的位置上设有与进油口272大小相同的换向控制油的内部出油口282；靠近圆柱体22左端面与所述定位销26径向夹角为β=72°位置处的壁面上设有槽型油口291；靠近圆柱体22右端面与所述定位销26径向夹角为-β=-72°位置处的壁面上设有槽型油口292。

所谓径向夹角就是在圆周方向上的夹角。

如图5和图1所示，所述缸筒30从中间到两端包括三段相互贯通、横截面积依次递减的中空圆柱体：圆柱体31、圆柱体32、圆柱体33，中间的圆柱体31横截面积最大，所述圆柱体31的内腔用于容纳二级活塞20的中间圆柱体22；所述圆柱体31的两端连通横截面积稍小的圆柱体32，所述圆柱体32的内腔用于容纳所述二级活塞20的两端圆柱体23；所述圆柱体32的两端连通横截面积最小的圆柱体33，圆柱体33外端封闭，所述圆柱体33的内腔用于容纳所述二级活塞20的外侧圆盘25；所述二级活塞20的中间圆柱体22套装在所述圆柱体31的内腔并可在圆柱体31的内腔中径向移动；所述二级活塞20的两端圆柱体23套装在所述圆柱体32的内腔并可在圆柱体32的内腔中径向移动，圆柱体23和圆柱体32内外壁之间有间隙，用于容纳油液；所述二级活塞20的外侧圆盘25套装在所述圆柱体33的内腔并可在圆柱体33的内腔中径向移动，圆盘25外径与圆柱体33内径相等；其面积大小关系是：A₃₃﹤A₃₂﹤A₃₁；A₃₁=A₂₂；A₃₃=A₂₅；A₂₃﹤A₃₂。

二级活塞20和缸筒30的相对运动完成对液压油的第二次增压。第二次高压油从所述的二级活塞20的圆盘25的外端面与所述缸筒30的圆柱体33内壁所构成的油腔沿着运动方向输出。

所述缸筒30的中间圆柱体31的内表面上设有一个沿轴向设置的矩形凹槽34，该凹槽34的中间部位有一个连接外部管路的圆形通孔340，圆形通孔340是换向控制油的外部进油口；二级活塞20的定位销26插入所述圆形通孔340中，防止二级活塞20转动；所述矩形凹槽34与二级活塞20的换向控制油的内部进油口271和换向控制油的内部进油口272连通，为外部控制设备提供换向阀阀芯移动的动力油。

如图5和图6所示，所述圆柱体31在通孔340的两侧下方、与通孔340的径向夹角为α=144°和-α=-144°的圆柱体内表面设有两个矩形凹槽，两个矩形凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔：圆形通孔351和圆形通孔352，这是换向控制油的外部出油口；所述圆形通孔351与二级活塞20的出油口281配合；所述圆形通孔352与二级活塞20的出油口282配合，向外部控制设备输出换向阀阀芯移动的动力油；在与所述通孔340的径向夹角为β=72°和-β=-72°方向的圆柱体内表面设有两个凹槽，所述两个凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔：圆形通孔361和圆形通孔362，这是进出工作油液的外部油口；圆形通孔361与二级活塞20的油口291配合；圆形通孔362与二级活塞20的油口292配合使用，为该增压缸的第一次增压过程提供压力油。

所述缸筒30两端的两个圆柱体33外端面的上部分别开设出油口：左端圆柱体33上部的油口371和右端圆柱体33上部的油口372，它们是第二次增压出油口，用于输出二次增压后的高压油；所述缸筒30两端的两个圆柱体33外端面的下部分别开设进油口：左端圆柱体33下部的油口381和右端圆柱体33下部的油口382，它们是第二次增压进油口，为第二次增压提供油液。

所述缸筒30左右两侧的圆柱体32的外端下部分别设置泄露补偿油口：左侧的补偿油口391和右侧的补偿油口392。

为了向上述增压缸提供控制油路，本发明还提供一种与上述增压缸配合使用的集成阀块。

如图7、图8和图9所示，所述集成阀块包括阀体200，阀体200设有内腔201，所述阀体200在内腔201两端位置分别开设通孔：左侧通孔202和右侧通孔203，左侧通孔202和右侧通孔203分别连通其他油口；同时所述阀体200外壁壁面到内腔之间径向设置五个环形通孔，从左到右依次为：通孔204、通孔205、通孔206、通孔207、通孔208；内腔201内套装阀芯220，所述阀芯220在其轴向方向上以间隔一定距离的方式设置四个同轴等截面的圆柱体：圆柱体221、圆柱体222、圆柱体223和圆柱体224，所述阀芯200的四个圆柱体和所述内腔201及其通孔配合成为一个零开度的二位四通换向阀；所述阀体200上设有油口T、油口T1、油口T2、油口P、油口P0、油口A、油口B、油口K1、油口K2，还包括液控单向阀M、液控单向阀N、液控单向阀E1和液控单向阀E2；所述液控单向阀M包括两个内部油口M1、M2和一个连接外部的油口M3，内部油口M1与内腔201连通，内部油口M2与阀体上的通孔205及外部油口A连通，外部油口M3与集成阀块的外部油路连通，即与上述增压缸的补偿油口391连通；所述液控单向阀N包括两个内部油口N1、N2和一个连接外部的油口N3，内部油口N1与内腔201连通，内部油口N2与阀体上通孔207及外部油口B连通，油口N3与集成阀块的外部油路连通，即与上述增压缸的补偿油口392连通；所述液控单向阀E1包括三个内部油口：油口E10、油口E11和油口E12，油口E10与阀体内腔左侧通孔202和油口K1连通，油口E12与阀体上通孔204和油口T1连通，油口E11与油口K2连通；

所述液控单向阀E2包括三个内部油口：油口E20、油口E21和油口E22，其中油口E21为控制油液，油口E20和油口E22为工作油液；油口E20与阀体内腔右侧通孔203连通，油口E22与阀体上通孔208和油口T2连通，油口E21与油口K1连通；

油口P在外部有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，油口P在内部与阀体通孔206连通，同时油口P与油口P0通过径向的环形孔保持连通。

油口P0在外部有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述缸筒30上的圆形通孔340连接。

油口A在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸上的圆形通孔361连通；油口A在内部与阀体通孔205连通，同时与油口M2也连通。

油口B在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸上的圆形通孔362连通；油口B在内部与阀体通孔207连通，同时与油口N2也连通。

油口K1在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与上述增压缸的圆形通孔352连通；油口K1在内部与左侧通孔202连通，也与油口E10连通，还与油口E21连通。

油口K2在外部设有螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，即与增压缸的圆形通孔351连通；油口K2在内部与右侧通孔203连通，也与油口E20连通，还与油口E11连通。

油口T外部设有螺纹连接口，与外部液压系统的油箱连接；在内部，油口T与E12和E22连通；油口T通过单向阀与油口T1连通，通过单向阀与油口T2连通；油口T1、油口T2均设有外部螺纹连接口，与外部增压缸系统连接，其中油口T1与上述增压缸的出油口381连通；油口T2与上述增压缸的出油口382连通；

油口T与阀体通孔204和阀体通孔208相通。

一种增压装置，包括上述增压缸和上述集成阀块，所述集成阀块与所述增压缸通过管路连接，其连接关系是：集成阀块的油口A与增压缸的圆形通孔361连通，集成阀块的油口B与增压缸的圆形通孔362连通，为第一次增压提供工作油液；集成阀块的油口P0与增压缸的圆形通孔340连通，为外部控制设备提供换向阀的阀芯动力油；集成阀块的油口K1与增压缸的圆形通孔352连通，集成阀块的油口K2与增压缸的圆形通孔351连通，控制集成阀块的阀芯220的动作方向；集成阀块的油口T1与增压缸的出油口381连通，集成阀块的油口T2与增压缸的出油口382连通，为增压缸的二次增压补油；集成阀块上液控单向阀M的油口M3与增压缸的补偿油口391连通，集成阀块上液控单向阀N的油口N3与增压缸的补偿油口392连通；集成阀块的油口T与外部液压系统的油箱连接；油口P有外部螺纹连接口，与外部增压系统的高压油连接。

上述增压装置的其工作过程如下：

如图9所示，此时集成阀块的阀芯220处于左位。

外部液压系统提供的高压油从集成阀块的油口P输入，此时油口P分为两路，与P0口相通，也与A口相通。油口P0与增压缸的圆形通孔340连通，油口P0的高压油进入到缸筒30的换向控制油的外部进油口340，油液通过油口340流进凹槽34，再进入到油口271和油口272中，此时油液就停留在油口271和油口272了，等待一级活塞10的凹槽12运动到左位或者右位的时候，油液就会流进凹槽12中去。

由于油口A连通油口361，则油口A的高压油进入缸筒30的进出工作油液的外部油口361，由于油口361与油口291连通，则高压油又向内进入到二级活塞20的进出工作油液的内部槽型口291中，从而流入到一级活塞和二级活塞构成的左侧低压腔44内。由于A_13﹥A₁₄，一级活塞因受到压力作用而向右移动，从而完成第一次增压动作，油液从圆柱体23与圆盘24之间的空隙去阻力地流出，从圆盘14和圆柱体23构成的右侧空间46输出第一次高压油。

第一次增压过程:由一级活塞10和二级活塞20的相对运动完成，假设系统输入的压力油的压力大小为P，则第一次增压后的输出压力为HP，可得到下列关系式：

P·(A₁₃-A₁₄)=HP·A₁₄；

因此，第一次增压后输出的高压油的压力

第一次增压的增压比

当一级活塞10向右运动过程中，由一级活塞和二级活塞构成的右侧低压腔内45的液压油，将会通过所述二级活塞20右端的进出工作油液的内部槽型油口292流出，油口292与油口362连通，进而通过缸筒30的进出工作油液的外部油口362流入到集成阀块的外接螺纹油口B，再通过阀体内的油腔回到油口T，流回到外部液压系统的油箱中。

第一次高压油从圆柱体23和圆盘24之间的空隙无阻力的输出后，进入到二级活塞20和缸筒30构成的右侧低压腔47，此时二级活塞20因受到右侧高压油液压力作用而向左移动，此时完成第二次增压动作，高压油从二级活塞和缸筒构成的左侧高压腔41内从油口371输出。于此同时，油箱内的油液会通过集成阀块的油口T进入到单向阀中经由油口T2进入到缸筒30的第二次增压进油口382，为增压缸补充油液。

第二次增压过程是由二级活塞20和缸筒30的相对运动完成的。假设第二次增压后输出的高压油为HHP，可得到下列关系式：

P·(A₁₃-A₁₄)+HP·(A₂₂-A₂₃-A₂₅)=HHP·A₂₅；

因此第二次增压后，输出的高压油的压力为：

$\mathrm{HHP}=\frac{A_{22}-A_{25}}{A_{25}}\mathrm{HP};$

第二次的增压比为：

$R_2=\frac{\mathrm{HHP}}{\mathrm{HP}}=\frac{A_{22}-A_{25}}{A_{25}}.$

则最后该增压缸两次共同作用后的增压比是：

$R=R_1\·R_2=\frac{\mathrm{HHP}}{P}=\frac{A_{13}-A_{14}}{A_{14}}\·\frac{A_{22}-A_{25}}{A_{25}}.$

从推导出来的公式可以看到，该增压缸的最终增压比R是两次增压比R1和R2的乘积。从结构上来说，该增压缸输出的油液的压力等于两个相同大小增压缸串联起来后得到的油液的压力。因此本发明可以利用非常小的空间体积，得到非常大的增压比，换句话说，本发明的增压缸得到的增压比是普通增压缸增压比的二次幂。增压效果明显，结构紧凑，无需电控阀的参与。

一级活塞10向右运动一段时间后，当凹槽12的位置使得二级活塞20的换向控制油的内部进油口272和换向控制油的内部出油口282连通后，位于油口272内的高压油进入了油口282中，经由缸筒30的换向控制油的外部出油口352回到集成阀块的外接螺纹油口K1。油口K1内的高压油会推动阀芯220向右移动，从而达到了阀芯220自动换向的目的；阀芯220换向后，改变了集成阀块内的油路流动方向，最终使得一级活塞10的运动方向也改变了，实现了增压缸内活塞的自动换向。

当油口K1中的高压油推动阀芯220向右运动的过程中，由于油口K1与油口E21连通，打开了液控单向阀E2，使得阀芯220右侧的多余油液能够顺利排出到回油口T。

当阀芯220移动到阀体内腔201右端的位置时，集成阀块中的油口P与油口B连通，同时也与油口P0连通，后面的动作与上述过程类型，运动方向相反，完全对称动作。

增压装置在运动过程中会因密封性能问题导致的油液泄露，缸筒30的泄露补偿油口391和补偿油口392的作用正是为了补充因泄露而缺少的油液问题。补偿油口391与集成阀块的油口M3连通，补偿油口392与集成阀块的油口N3连通，当液压缸产生泄露后，内部会产生一定大小的负压，这个负压就会将油箱内的油液吸入，以达到补充泄露的目的。

优选的方案是，圆柱体13的高度大于油口271和油口272之间距离的二倍。

优选的方案是，圆柱体22的高度大于圆柱体13高度的1.5倍。

优选的方案是，槽型油口291和槽型油口292位于圆柱体22的最两端，长度等于1/3倍的圆柱体22的高度。

Claims (4)

1.一种增压装置，包括增压缸和集成阀块，其特征在于：

所述增压缸包括一级活塞（10）、二级活塞（20）和缸筒（30）三个部分，一级活塞（10）套装在二级活塞（20）的内腔，二级活塞（20）套装在缸筒（30）的内腔，一级活塞（10）和二级活塞（20）相互运动，完成对液压油的第一次增压；二级活塞（20）和缸筒（30）的相对运动完成对液压油的第二次增压；

所述一级活塞（10）包括主体部分，主体部分是一个周向表面上设有环形凹槽（12）的圆柱体（13），圆柱体（13）的两端向外各有一个圆盘（14），所述圆盘（14）的面积小于所述圆柱体（13）的横截面积，所述圆盘（14）与所述圆柱体（13）以间隔一定距离的方式固定连接；

所述二级活塞（20）包括主体部分，主体部分中间是一个横截面积较大的中空圆柱体（22），中空圆柱体（22）的内腔用于容纳一级活塞（10）的圆柱体（13）；圆柱体(22)两端以相互贯通的方式向外各设置一个横截面积较小的中空圆柱体(23)，中空圆柱体（23）的内腔用于容纳一级活塞（10）的圆盘（14）；两个中空圆柱体(23)的两端向外各设有一个圆盘(24)，所述圆盘(24)的面积与所述圆柱体（23）的横截面积相同；所述圆盘(24)与所述中空圆柱体(23)的端面非密封式固定连接，在所述圆盘(24)与所述中空圆柱体(23)的端面之间形成一定的间隙，供油液进出；两个圆盘（24）的外侧各设有一个面积比圆盘24面积小的圆盘（25），所述圆盘（25）与所述圆盘（24）以间隔一定距离的方式固定连接；

所述一级活塞（10）的主体部分圆柱体（13）套装在所述二级活塞（20）的中间圆柱体（22）的内腔并可在圆柱体（22）的内腔中径向移动，圆柱体（13）的外径与圆柱体（22）的内径相等；所述一级活塞（10）的圆盘部分（14）套装在所述二级活塞（20）的两侧圆柱体（23）的内腔并可在圆柱体（23）的内腔中径向移动，圆盘（14）的外径与圆柱体（23）的内径相等；

所述二级活塞（20）主体部分中间圆柱体（22）的外周面向外设有一个定位销（26）；

所述圆柱体（22）的壁面上与所述定位销（26）处于同一径向方向上在所述定位销（26）两侧对称布置两个换向控制油的内部进油口（271、272）；一级活塞（10）的凹槽（12）运动到左位或者右位的时候分别与油口（271）和油口（272）连通；与进油口（271）处于同一圆周上、径向夹角为α=144°的位置上设有与进油口（271）大小相同的换向控制油的内部出油口（281）；与进油口（272）处于同一圆周上、径向角度为-α=-144°的位置上设有与进油口（272）大小相同的换向控制油的内部出油口（282）；靠近圆柱体（22）左端面与所述定位销（26）径向夹角为β=72°位置处的壁面上设有槽型油口（291）；靠近圆柱体（22）右端面与所述定位销（26）径向夹角为-β=-72°位置处的壁面上设有槽型油口（292）；

所述缸筒（30）从中间到两端包括三段相互贯通、横截面积依次递减的中空圆柱体（31、32、33）：中间的圆柱体（31）横截面积最大，所述圆柱体（31）的内腔用于容纳二级活塞（20）的中间圆柱体（22）；所述圆柱体（31）的两端连通横截面积稍小的圆柱体（32），所述圆柱体（32）的内腔用于容纳所述二级活塞（20）的两端圆柱体（23）；所述圆柱体（32）的两端连通横截面积最小的圆柱体（33），圆柱体（33）外端封闭，所述圆柱体（33）的内腔用于容纳所述二级活塞（20）的外侧圆盘（25）；

所述二级活塞（20）的中间圆柱体（22）套装在所述圆柱体（31）的内腔并可在圆柱体（31）的内腔中径向移动,圆柱体（22）的外径与圆柱体（31）的内径相等；所述二级活塞（20）的两端圆柱体（23）套装在所述圆柱体（32）的内腔并可在圆柱体（32）的内腔中径向移动，圆柱体（23）的外径小于圆柱体（32）的内径,圆柱体（23）和圆柱体（32）内外壁之间有间隙，容纳油液；所述二级活塞（20）的外侧圆盘（25）套装在所述圆柱体（33）的内腔并可在圆柱体（33）的内腔中径向移动，圆盘（25）外径与圆柱体（33）内径相等；

所述缸筒(30)的中间圆柱体(31)的内表面上设有一个沿轴向设置的矩形凹槽（34），该凹槽（34）的中间部位有一个连接外部管路的圆形通孔（340），圆形通孔（340）是换向控制油的外部进油口；二级活塞（20）的定位销（26）插入所述圆形通孔（340）中，防止二级活塞（20）转动；所述矩形凹槽（34）与二级活塞（20）的换向控制油的内部进油口（271）和换向控制油的内部进油口（272）连通；

所述圆柱体（31）在通孔（340）的两侧下方、与通孔（340）的径向夹角为α=144°和-α=-144°的圆柱体内表面设有两个矩形凹槽，两个矩形凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔（351、352），这是换向控制油的外部出油口；所述圆形通孔（351）与二级活塞（20）的出油口（281）配合；所述圆形通孔（352）与二级活塞（20）的出油口（282）配合；在与所述通孔（340）的径向夹角为β=72°和-β=-72°方向的圆柱体内表面设有两个凹槽，所述两个凹槽分别设有一个连接外部管路的圆形通孔（361、362），这是进出工作油液的外部油口；圆形通孔（361）与二级活塞（20）的油口（291）配合；圆形通孔（362）与二级活塞（20）的油口（292）配合使用；

所述缸筒（30）两端的两个圆柱体（33）外端面的上部分别开设出油口：左端圆柱体（33）上部的油口（371）和右端圆柱体（33）上部的油口（372）；所述缸筒（30）两端的两个圆柱体（33）外端面的下部分别开设进油口：左端圆柱体（33）下部的油口（381）和右端圆柱体（33）下部的油口（382）；

所述缸筒（30）左右两侧的圆柱体（32）的外端下部分别设置泄露补偿油口：左侧的补偿油口（391）和右侧的补偿油口（392）；

所述集成阀块包括阀体（200），阀体（200）设有内腔（201），所述阀体（200）在内腔（201）两端位置分别开设通孔：左侧通孔（202）和右侧通孔（203），左侧通孔（202）和右侧通孔（203）分别连通其他油口，所述阀体（200）外壁壁面到内腔之间径向设置五个环形通孔，从左到右依次为：通孔（204）、通孔（205）、通孔（206）、通孔（207）、通孔（208）；内腔（201）内套装阀芯（220），所述阀芯（220）在其轴向方向上以间隔一定距离的方式设置四个同轴等截面的圆柱体：圆柱体（221）、圆柱体（222）、圆柱体（223）和圆柱体（224），所述阀芯（200）的四个圆柱体和所述内腔（201）配合成为一个零开度的二位四通换向阀；所述阀体（200）上设有油口T、油口T1、油口T2、油口P、油口P0、油口A、油口B、油口K1、油口K2，还包括液控单向阀M、液控单向阀N、液控单向阀E1和液控单向阀E2；

所述液控单向阀M包括两个内部油口M1、M2和一个连接外部的油口M3，内部油口M1与内腔（201）连通，内部油口M2与阀体上的通孔（205）和外部油口A连通，外部油口M3与所述增压缸的补偿油口（391）连通；

所述液控单向阀N包括两个内部油口N1、N2和一个连接外部的油口N3，内部油口N1与内腔（201）连通，内部油口N2与阀体上通孔（207）和外部油口B连通，油口N3与所述述增压缸的补偿油口（392）连通；

所述液控单向阀E1包括三个内部油口E10、E11、E12，油口E10与阀体内腔左侧通孔（202）和油口K1连通，油口E12与阀体上通孔（204）和油口T1连通，油口E11与油口K2连通；

所述液控单向阀E2包括三个内部油口E20、E21、E22；油口E20与阀体内腔右侧通孔（203）连通，油口E22与阀体上通孔（208）和油口T2连通，油口E21与油口K1连通；

油口P有外部螺纹连接口，与外部液压系统的压力油相通，油口P在内部与阀体通孔（206）连通，同时与油口P0通过径向的环形孔保持连通；

油口P0在外部有螺纹连接口，与所述述缸筒（30）上的圆形通孔（340）连接；

油口A在外部设有螺纹连接口，与所述述增压缸上的圆形通孔（361）连通；油口A在内部与阀体通孔（205）连通，同时与油口M2也连通；

油口B在外部设有螺纹连接口，与所述增压缸上的圆形通孔（362）连通；油口B在内部与阀体通孔（207）连通，同时与油口N2也连通；

油口K1在外部设有螺纹连接口，与所述增压缸的圆形通孔（352）连通；油口K1在内部与左侧通孔（202）连通，也与油口E10连通，还与油口E21连通；

油口K2在外部设有螺纹连接口，与所述增压缸的圆形通孔（351）连通；油口K2在内部与右侧通孔（203）连通，也与油口E20连通，还与油口E11连通；

油口T外部设有螺纹连接口，与外部液压系统的油箱连接；在内部，油口T与E12和E22连通；油口T通过单向阀与油口T1连通，通过单向阀与油口T2连通；油口T1、T2均设有外部螺纹连接口，油口T1的外部螺纹连接口与上述增压缸的出油口（381）连通；油口T2的外部螺纹连接口与上述增压缸的出油口（382）连通；

油口T与阀体通孔（204）和阀体通孔（208）相通。

2.根据权利要求1所述的增压装置，其特征在于，圆柱体（13）的高度大于油口（271）和油口（272）之间距离的二倍。

3.根据权利要求2所述的增压装置，其特征在于，圆柱体（22）的高度大于圆柱体（13）高度的1.5倍。

4.根据权利要求3所述的增压装置，其特征在于，槽型油口（291）和槽型油口（292）位于圆柱体（22）的最两端，长度等于1/3倍的圆柱体（22）的高度。

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