CN103603975A - 推杆单向阀与多级液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种推杆单向阀与多级液压缸,该推杆单向阀(4)包括从正向端口(P)插入于阀腔中的推杆(41),以用于可操作地正向导通阀腔。该多级液压缸包括从外至内N级缸筒和活塞杆件(3),每级缸筒包括底端部和筒部,活塞杆件和各级筒部之间形成有沿液压缸径向的N个有杆腔,活塞杆件和各级底端部之间形成有沿轴向的N个无杆腔;外缸筒(1)上设有无杆腔油口(A),活塞杆件具有活塞杆内腔(X)和活塞杆内腔油口(C),中间缸筒(2)的底端部作为中间缸筒活塞部分并且各个底端部中设有推杆单向阀和凸出的触发部(5),以用于导通或截止相邻的两个无杆腔。该多级液压缸的一级推力极大化,适于驱动不同级别负载工作的复杂工况。

Description

推杆单向阀与多级液压缸

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多级伸缩式液压缸。

背景技术

[0002] 如图1所示为一种现有的普通多级液压缸,主要包括活塞杆件3、导向套7、外缸筒I和中间缸筒2,中间缸筒2由内杆筒2’和外杆筒2’’组成,其两端封焊,活塞杆件3和中间缸筒2的底端(形成为直径不等的环面)与外缸筒I的底端之间形成外缸筒无杆腔E。径向最外层的中间缸筒2与外缸筒I之间形成外缸筒有杆腔Y。外缸筒上设有a、b两个油孔,通过控制a、b油口的进出油液控制油缸伸缩。外缸筒有杆腔Y和各个中间缸筒有杆腔相互连通,有杆腔的油通过夹层油槽进油,无杆腔直通油道进回油。活塞杆和各级中间缸筒的筒部的伸缩需要根据各级活塞面积的大小,从大到小依次伸缩。

[0003] 具体而言,油缸伸出时,从a 口进入压力油,油液进入外缸筒无杆腔E,由于相同压力下活塞面积大的受力大,因此油缸工作时,活塞面积大的组件先伸出,此时活塞杆件3的活塞面积最大,受力最大,先伸出,伸出到位后中间缸筒2再伸出,同时各级有杆腔内的油液通过b油口流回油泵站,完成整个伸出动作;如果超过两级,原理一样,根据活塞面积从大到小的顺序活塞杆先后伸出。油缸缩回时,从b 口进入压力油,油液进入外缸筒有杆腔Y,由于各个有杆腔是连通的,压力油则同时作用于各级有杆腔内。同样地,受力面积大的先缩回,中间缸筒2的受力面积大于活塞杆件3的受力面积,先行缩回,缩回到位后,活塞杆件3再缩回。同时无杆腔内的压力油经过a油口流回油泵站,完成整个缩回动作;如果超过两级,原理相同,根据活塞面积从大到小的顺序活塞杆先后伸出。

[0004] 在整个工作过程中,各级活塞共同组合而成外缸筒的无杆腔,换言之,各级活塞的受力面积总和为外缸筒无杆腔的横截面积,且级数越高,各级活塞的受力面积越小。由于油缸作用力F=P*S (P为液压压强,S为无杆腔面积),外缸筒无杆腔的面积大于各级活塞的面积,因而在体积外形一定的条件下油缸受到自身设计的限制,出力较小,难以发挥出最大作用力驱动负载工作,无法完成负载阻力比较大的工作。而且此多级液压缸由于受到设计限制,一般只能承受一级负载,不能满足复杂机构的要求。例如在多级负载压力工况下,此多级液压缸难以进行相应地活塞伸出控制。

[0005] 此外,如图1所示,该多级油缸上仅设进出2个油口,通过2个油口控制油缸伸缩,而未考虑安全措施,因而容易发生故障甚至导致系统不能正常工作,例如液压缸由于某种意外动作发生紊乱,致使油路不通,或者其他意外导致系统压力过载,而此设计无任何安全泄压装置,则会因此导致系统故障瘫痪造成严重损失。且经常过载会致使系统工作压力不稳定,时高时低,甚至导致油缸及系统超负荷运载,强度和密封受到影响,导致油缸泄露,也会严重影响油缸和其他设备的使用寿命。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种推杆单向阀与多级液压缸,该推杆单向阀不仅能够由液压油压力作用而导通,还可通过操纵推杆导通,应用该推杆单向阀的多级液压缸的推力大,适于驱动不同级别负载工作的复杂工况。

[0007] 为实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种推杆单向阀,该推杆单向阀的阀腔的轴向两端为正向端口和反向端口,所述阀腔内形成有阀口,该阀口的一侧设有阀芯和弹簧件,该弹簧件能够将所述阀芯弹性压靠在所述阀口上,以使得所述反向端口与所述正向端口之间截止,其中,所述推杆单向阀还包括位于该阀口另一侧的推杆,该推杆从所述正向端口插入于所述阀腔中,以推动所述阀芯克服所述弹簧件的弹性力而离开所述阀口,从而沿所述正向端口到反向端口方向导通所述阀腔。

[0008] 优选地,所述推杆包括操作端和插入于所述阀腔中的插入端,所述操作端伸出于所述正向端口之外。

[0009] 优选地,所述阀腔中形成有阶梯孔,所述阶梯孔的台阶面环绕形成所述阀口,所述插入端与所述小内径孔的内壁之间形成柱面间隙配合并且该插入端能够伸入所述大内径孔中,所述阀芯设置在所述大内径孔中并且能够在所述弹簧件作用下弹性压靠在所述阀口上以关断所述推杆单向阀。

[0010] 根据本发明的另一方面,还提供了一种多级液压缸,该多级液压缸包括从外至内依次嵌套的N级缸筒和位于最内级缸筒内的活塞杆件,每级所述缸筒包括底端部和筒部,所述活塞杆件和各级所述筒部之间形成有沿所述多级液压缸径向分布的N个有杆腔,所述活塞杆件和各级所述底端部之间形成有沿所述多级液压缸径轴向分布的N个无杆腔;

[0011] 其中,N为不小于2的整数,所述N级缸筒包括外缸筒和N-1个中间缸筒,所述外缸筒上设有无杆腔油口,所述活塞杆件具有活塞杆内腔和活塞杆内腔油口,每一所述中间缸筒的所述底端部中设有根据本发明上述的推杆单向阀,并且每个所述推杆单向阀中的所述推杆相对的所述底端部上形成有触发部,以使得当所述推杆跟随所述中间缸筒的移动而顶触到所述触发部时能够导通所述推杆单向阀。

[0012] 优选地,从所述外缸筒的所述底端部起始,沿所述多级液压缸轴向的N个所述无杆腔的横截面积逐渐减小,沿液压缸轴向的各个所述推杆单向阀的开启油压逐渐增大。

[0013] 优选地,所述外缸筒上还设有连接至所述外缸筒无杆腔中的溢流油口,该溢流油口中设有溢流阀。

[0014] 更优选地,所述溢流阀为直动型快速泄压阀。

[0015] 优选地,N个所述有杆腔包括外缸筒有杆腔和中间缸筒有杆腔,所述外缸筒上设有连通所述外缸筒有杆腔的外缸筒油口,所述中间缸筒有杆腔与所述外缸筒油口或活塞杆内腔油口连通。

[0016] 优选地,所述活塞杆内腔与最内层的所述中间缸筒有杆腔连通,其它N-1个所述有杆腔与所述外缸筒油口连通。

[0017] 更优选地,N个所述有杆腔和所述活塞杆内腔均与所述活塞杆内腔油口连通。

[0018] 优选地,该多级液压缸还包括N个导向套,该N个导向套--对应地螺纹连接在所

述N级缸筒的所述筒部与所述底端部相对的另一端的内周壁上。

[0019] 更优选地,所述导向套包括与相应筒部的内壁螺纹连接的内端及从所述内端向外延伸的环形外端,所述外端通过紧固件紧固安装在相应筒部的外端面上。

[0020] 根据上述技术方案,本发明的推杆单向阀中增设了推杆,该推杆从单向阀的正向端口插入,使得该推杆单向阀不仅能够在液压油压力作用下而导通,还可通过操纵推杆推动阀芯而导通。在各级缸筒的底端部采用了该推杆单向阀的多级液压缸中,各底端部之间形成了多个无杆腔。其中最外层的中间缸筒的受力面积为外缸筒内腔的整个横截面积,受力面积大,使得液压缸的一级推力最大化,推动最外层的中间缸筒及其内部缸筒和活塞杆件一并伸出。伸出到位后,油压逐渐升高而打开该最外层的中间缸筒的底端部上设置的推杆单向阀,油液进入下一级无杆腔中,依次渐进地推动各级缸筒伸出,最后推动活塞杆件伸出。其中各个无杆腔的受力面积依次减小,推力逐渐减小,而且通过包括对推杆单向阀的开启压力的设置,各级伸出推力可控可调,适于驱动不同级别负载工作的复杂工况。

[0021] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明[0022] 附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:

[0023] 图1为现有技术中的一种多级液压缸的结构示意图;

[0024] 图2为根据本发明的优选实施方式的推杆单向阀的剖视图;

[0025] 图3为根据本发明的一种优选实施方式的多级液压缸的结构示意图,该多级液压缸为二级液压缸;

[0026] 图4为根据本发明的另一种优选实施方式的多级液压缸的结构示意图,该多级液压缸为三级液压缸;

[0027] 图5为显示活塞杆件、内层导向套与缸筒之间的装配结构的局部示意图;

[0028] 图6为图5中的圈起部分的放大示意图。

[0029] 附图标记说明

[0030] I 外缸筒 2 中间缸筒

[0031] 3 活塞杆件 4 推杆单向阀

[0032] 5 触发部 6 溢流阀

[0033] 7 导向套 8 紧固件

[0034] 2’ 内杆筒 2” 外杆筒

[0035] 4’ 第一推杆单向阀 4’’ 第二推杆单向阀

[0036] 5’ 第一触发部 5’’ 第二触发部

[0037] 21 一级中间缸筒 22 二级中间缸筒

[0038] 41 推杆 42 阀体

[0039] 43 液压密封件 44 阀口

[0040] 45 阀芯 46 弹黃件

[0041] P 正向端口 Q 反向端口

[0042] A 无杆腔油口 B 外缸筒油口

[0043] C 活塞杆内腔油口 E 外缸筒无杆腔

[0044] F 中间缸筒无杆腔 X 活塞杆内腔

[0045] Y 外缸筒有杆腔 Z 中间缸筒有杆腔

[0046] a、b 油口具体实施方式

[0047] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

[0048] 在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右;“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

[0049] 如图2所示,本发明首先提供了 一种推杆单向阀,该推杆单向阀4的阀腔的轴向两端为正向端口 P和反向端口 Q,阀腔内形成有阀口 44,该阀口 44的右侧设有阀芯45和弹簧件46,该弹簧件46能够将阀芯45弹性压靠在阀口 44上,以从反向端口 Q到正向端口 P方向截止阀腔。此外,该推杆单向阀4还包括位于该阀口 44另一侧的推杆41,该推杆41从正向端口 P插入于阀腔中,以推动阀芯45克服弹簧件46的弹性力而离开阀口 44,从而沿正向端口 P到反向端口 Q方向导通阀腔。其中,推杆41可用于从正向端口 P导通该推杆单向阀4,因而推杆单向阀4可由外力操纵打开,也可通过正向流入的压力油而打开。

[0050] 其中,推杆41包括操作端和插入于阀腔中的插入端,操作端伸出于正向端口 P之夕卜,以便于外力操作和控制。此外,为便于推杆41插入的稳定性而在阀腔内进行了配合结构设计,阀腔中形成有阶梯孔,该阶梯孔的台阶面环绕形成所述阀口 44,插入端与阶梯孔的小内径孔的内壁之间形成柱面间隙配合并且该插入端能够伸入阶梯孔的大内径孔中,阀芯45设置在大内径孔中并且能够在弹簧件46作用下弹性压靠在阀口 44上以关断推杆单向阀

4。这样,推杆41能够匹配地顺利插入或退出于阀腔中,并且保持与阀体42的同轴度。进一步地,该推杆单向阀4还优选地包括液压密封件43,该液压密封件43设置在插入端的外周面与小内径孔的内壁之间,以更好地防止压力油从正向端口 P流入并通过柱面间隙渗入而流向反向端口 Q,提高推杆单向阀4的油液单向流动性能。

[0051] 在上述推杆单向阀4的结构基础上,如图3或图4所示,本发明还提供了一种多级液压缸,该多级液压缸包括从在该多级液压缸的径向上外至内依次嵌套的N级缸筒和活塞杆件3,每级缸筒包括左侧的底端部和右侧的筒部。在N级缸筒中,相邻两个缸筒中的内缸筒能够从外缸筒的筒部内腔中向外伸出,活塞杆件3能够从最内层缸筒的筒部内腔中向外伸出。本实施方式中的各级缸筒一般为组件,底端部与筒部焊接在一起,底端部将筒部内腔的一端闭合。活塞杆件3的活塞部装有相应密封件,活塞部通过密封件与外级的中间缸筒的内壁面配合,从而将该外级的中间缸筒分成有杆腔和无杆腔。由此,活塞杆件3和各级筒部之间形成有沿液压缸径向的N个有杆腔,包括外缸筒有杆腔Y和中间缸筒有杆腔Z,活塞杆件3和各级底端部之间形成有沿轴向的N个无杆腔,包括外缸筒无杆腔E和中间缸筒无杆腔F。其中,N为不小于2的整数,N级缸筒包括外缸筒I和N-1个中间缸筒2,外缸筒I上设有无杆腔油口 A,活塞杆件3具有活塞杆内腔X和活塞杆内腔油口 C,中间缸筒2的底端部作为中间缸筒活塞部分并且该底端部中设有根据本发明上述的推杆单向阀4,以用于导通或截止相邻的两个无杆腔,并且每个推杆单向阀4中的推杆41相对的底端部上形成有触发部5,以使得当推杆41跟随中间缸筒2的移动而顶触到触发部5时能够导通推杆单向阀4。该触发部5优选为图中所示的凸出部分,当然在各个推杆单向阀4非同轴排列时,相对的底端部上的端面也可作为所述触发部5。

[0052] 作为不例,图3和图4所不为一种双作用多级伸缩式液压缸,主要应用于液压缸安装距离比较短,而液压缸行程要求较大且负载阻力大的场合。其中,各级缸筒的左侧底端部作为活塞部分并且该底端部的受力面形成为相应的无杆腔的整个横截面,使得多级液压缸的总体推力大,一级推力最大化。其中,从外缸筒I的底端部起始,沿液压缸轴向的N个无杆腔的横截面积优选为逐渐减小,即如图4所示,从左向右的外缸筒无杆腔E和各个中间缸筒无杆腔F的横截面逐渐减小,因而后级推力逐渐渐小,分级稳定进行。尤其是还可通过对各个推杆单向阀4的开启压力(即弹簧件46的弹性力)进行相应设置,使得各级伸出推力可控可调,从而适于驱动不同级别负载工作的复杂工况。具体地,最外层的中间缸筒的受力面积为外缸筒内腔的整个横截面积,受力面积大,使得液压缸的一级推力最大化,推动最外层的中间缸筒及其内部缸筒和活塞杆件3 —并伸出。而且从外缸筒I的底端部起始,沿液压缸轴向的各个推杆单向阀4的开启油压优选为逐渐增大。最外层的中间缸筒的筒部伸出到位后,油压逐渐升高而打开该最外层的中间缸筒的底端部上设置的推杆单向阀4,油液进入下一级无杆腔中,依次渐进地推动各级缸筒伸出,最后推动活塞杆件3伸出。

[0053] 此外,活塞杆件3具有活塞杆内腔X和活塞杆内腔油口 C,活塞杆件3的质量降低,活塞杆内腔油口 C可回油或者在通入压力油的情况下可推动活塞杆件3回缩。触发部5可形成在底端部上,也可以是搭接在底端部上并与推杆41相对设置的合适的搭接件。而且,考虑到多级液压缸可能由于意外动作而发生紊乱,致使油路不通,或者其他意外导致系统压力过载,此时,应设计相应的安全泄压装置,否则会导致系统故障瘫痪造成严重损失。因此,如图3所示,外缸筒I上还设有连接至外缸筒无杆腔E中的溢流油口,该溢流油口中优选地设有溢流阀6。在该液压缸工作时,在各级无杆腔中压力最小油液压力超过溢流阀6的溢流压力值时,则其中的液压油通过该溢流油口溢出。在系统过载时自动快速泄压,保证系统在设定工作压力下能安全稳定工作,保护设备,防止意外。该溢流油口优选为与无杆腔油口 A相对设置。该溢流阀6优选为响应时间短(例如低于2Es)的直动型快速泄压阀。

[0054] 以上阐述了本发明的多级液压缸的一级推力大,可逐级推出,且具有安全泄压功能的性能特点。在逐级推出时,各个有杆腔中的液压油的回油可具有多种方式。例如可选择地,N个有杆腔与活塞杆内腔X和活塞杆内腔油口 C连通。在活塞杆件3和中间缸筒伸出时,通过活塞杆内腔油口 C回油,活塞杆件3和中间缸筒收缩回程时,通过活塞杆内腔油口 C通入压力油以进行液压驱动。在一种优选回油方式中,N个有杆腔包括外缸筒有杆腔Y和中间缸筒有杆腔Z,外缸筒I上优选地增设了连通外缸筒有杆腔Y的外缸筒油口 B,各中间缸筒有杆腔与外缸筒油口 B或活塞杆内腔油口 C连通。换言之,N个无杆腔也可选择性地通过外缸筒油口 B或活塞杆内腔油口 C回油。但至少外缸筒油口 B和活塞杆内腔油口C是不连通的,否则通过活塞杆内腔油口 C通入的压力油不能驱动活塞杆件3和中间缸筒。进一步地,在图3和图4所示的实施方式中,活塞杆内腔X与最内层的中间缸筒有杆腔Z连通,其它N-1个有杆腔与外缸筒油口 B连通。即图4中的一级中间缸筒21中不设有连通油孔与外缸筒油口 B连通,二级中间缸筒22中不设有连通油孔。活塞杆件3上优选地设有连通油孔以连通活塞杆内腔X和二级中间缸筒22的有杆腔。这种回油设置方式,可实现多级油缸分级回缩,并且在活塞杆回程时通过外缸筒油口 B补充进油,可助推活塞杆回缩,以下将 具体阐述。

[0055] 另外,该多级液压缸还包括N个导向套7,该N个导向套7分别一一对应地螺纹连接在N级缸筒的筒部与底端部相对的另一端的内周壁上,为中间缸筒2与活塞杆件3的伸缩起到导向支撑密封作用。各级导向套7的内孔壁上还装有密封件。参见图5和图6,导向套7与缸筒采用螺纹连接方式,以提高抗冲击能力。其中,导向套7与筒部之间的连接螺纹优选为矩形螺纹或梯形螺纹。进一步地,如图3或图4所示,导向套7包括与相应筒部的内壁螺纹连接的内端及从该内端向外延伸的环形外端,该外端通过紧固件8紧固安装在相应筒部的外端面上,以进一步增强导向套7的连接牢靠性,提高抗冲击能力。

[0056] 上述的多级液压缸能驱动负载作多级快速回进抗冲击往复直线运动,根据负载特点可设置多级缸筒。以下分别以图3所示的二级液压缸和图4所示的三级液压缸为例,对根据本发明的多级液压缸的工作原理和工作过程进行描述。

[0057] 参见图3,初始状态时,中间缸筒2和活塞杆件3 —同位于外缸筒I内的靠近左端底端部的极限位置。当无杆腔油口 A进压力油时,油液进入外缸筒无杆腔E,推杆单向阀4的推杆41离开触发部5,推杆单向阀4关闭,外缸筒无杆腔E与中间缸筒无杆腔F断开,油液无法进入F腔,所有油液直接作用于中间缸筒2的左端活塞部,作用力达到最大,推动中间缸筒2和活塞杆件3 —同伸出,同时外缸筒有杆腔Y中的油液分别经过外缸筒I上的外缸筒油口 B流回油泵站。在这个过程中由于外缸筒无杆腔内E的油液压力未达到推杆单向阀4的开启压力,推杆单向阀4 一直处于关闭状态。当中间缸筒2伸出到位后,外缸筒无杆腔E内产生油液压力,当压力达到推杆单向阀4的开启压力时,阀门打开,油液油通过推杆单向阀4进入中间缸筒无杆腔F内,推动活塞杆件3继续伸出,由于活塞杆件3的活塞部比中间缸筒2的活塞部的横截面积或受力面积小,此时使油缸二级推出的二级推力相比小于一级推力,同时中间缸筒有杆腔Z内的油液通过油孔流入活塞杆内腔X内再经活塞杆内腔油口 C流回油泵站,直至活塞杆件3完全伸出到位。

[0058] 在此伸出动作过程中,参照图3,其油液流动路径为:

[0059] 进油路径:无杆腔油口 A—外缸筒无杆腔E—中间缸筒无杆腔F (其中油液压力升高,促使推杆单向阀4打开);

[0060] 回油路径1:外缸筒有杆腔Y——外缸筒油口 B ;

[0061] 回油路径2:中间缸筒有杆腔Z—活塞杆内腔X—活塞杆内腔油口 C。

[0062] 在多级液压缸的回程过程中,当活塞杆内腔油口 C进压力油时,油液进入活塞杆内腔X,经连通油孔进入最内层的中间缸筒有杆腔Z,此时由于推杆单向阀4处于关闭状态,此时活塞杆件3与中将缸筒件2形成一个整体,从而迫使中间缸筒2整体先缩回,外缸筒无杆腔E内的油液经无杆腔油口A流回油泵站。如果此时同时再向外缸筒油口B通入压力油,进入的油液经外缸筒有杆腔Y直接作用于中间缸筒2的活塞部(即底端部)以推动中间缸筒2缩回,能加快中间缸筒2的缩回速度。当中间缸筒2缩回到指定位置时,推杆单向阀4的推杆41被外缸筒I底端部上的触发部5顶开,推杆单向阀4打开,活塞杆件3开始缩回,同时中间缸筒无杆腔F内的压力油受压则通过推杆单向阀4,进入外缸筒无杆腔E并经无杆腔油口 A流回油泵站,直至活塞杆件3完全缩回到指定位置。

[0063] 在此缩回动作过程中,参照图3,其油液流动路径为:

[0064] 外缸筒油口 B进油:外缸筒油口 B——外缸筒有杆腔Y ;

[0065] 活塞杆内腔油口 C进油:活塞杆内腔油口 C—活塞杆内腔X—中间缸筒有杆腔Z ;

[0066] 回油:推杆单向阀4关闭时:外缸筒无杆腔E—无杆腔油口 A ;[0067] 推杆单向阀4开启时:中间缸筒无杆腔F—外缸筒无杆腔E—无杆腔油口 A。

[0068] 进一步拓展至三级液压缸时,参见图4,其在二级液压缸基础上增加一级中间缸筒,因此中间结构由一级中间缸筒21和二级中间缸筒22构成。本实施方式中,一级中间缸筒21的有杆腔与外缸筒有杆腔Y用油孔贯通,二级中间缸筒22的有杆腔与活塞杆内腔X用油孔贯通。两级中间缸筒的底端部内各设置一个推杆单向阀4 (第一推杆单向阀4’和第二推杆单向阀4’’,第一推杆单向阀4’的开启压力〈第二推杆单向阀4’’的开启压力),且中间缸筒在底端部设置凸台形状的特殊构造,即第一触发部5’和第二触发部5’’,用来分级控制液压缸的伸缩效果。

[0069] 伸出动作:

[0070] 向外缸筒I的无杆腔油口 A通入压力油,第一推杆单向阀4’未开启(例如开启压力设置为30MPa),一级中间缸筒21和二级中间缸筒22及内部活塞杆件3等结构整体伸出,外缸筒有杆腔Y中的油液从外缸筒油口 B回油。

[0071] 当一级中间缸筒21伸出到位后,外缸筒无杆腔E压力上升到第一推杆单向阀4’的开启压力,第一推杆单向阀4’打开,油液推动二级中间缸筒22及内部活塞杆件3整体伸出,此时第二推杆单向阀4’’并未打开(开启压力:第一推杆单向阀4’〈第二推杆单向阀4’ ’),一级中间缸筒21的有杆腔(即外层中间缸筒有杆腔Z)内的油液通过油孔后进入外缸筒有杆腔Y再从外缸筒油口 B流回系统。

[0072] 当二级中间缸筒22伸出到位后,一级中间缸筒21的无杆腔(左侧的中间缸筒无杆腔F)的压力上升至第二推杆单向阀4’ ’的开启压力(例如开启压力设置为45MPa)时,第二推杆单向阀4’’开启,活塞杆件3向外伸出,油液由活塞杆内腔油口 C流回系统,整个多级液压缸分级伸出动作完成。

[0073] 缩回动作:

[0074] 向活塞杆内腔油口 C通入压力油,由于第一推杆单向阀4’、第二推杆单向阀4’’关闭,中间缸筒及内部整体结构缩回,当缩回到一级中间缸筒21中的第一推杆单向阀4’的推杆41顶住外缸筒I底端部上的第一触发部5’时,第一推杆单向阀4’打开,一级中间缸筒21的无杆腔中的油液通过第一推杆单向阀4’流回系统(此时第二推杆单向阀4’’并未打开),因此二级中间缸筒22及内部整体结构缩回。当缩回到二级中间缸筒22的第二推杆单向阀4’’的推杆41顶住一级中间缸筒21底端部上的第二触发部5’’时,第二推杆单向阀4’’打开,二级中间缸筒22的无杆腔(右侧的中间缸筒无杆腔F)的油液通过第二推杆单向阀4’ ’流回系统,此时活塞杆件3缩回。整个过程可同时向外缸筒I上的外缸筒油口 B加注压力油,以增加油缸回缩速度。这样就实现了整个多级油缸的分级回缩动作。

[0075] 在拓展到更多级的液压缸时,需要注意的是,各个推杆单向阀的开启压力及开启顺序:油缸伸缩时,各个推杆单向阀的开启顺序是从外缸筒I的底端部起始,沿液压缸轴向的安装位置顺序先后开启。照此顺序,各个推杆单向阀的开启压力越来越大,即上一级的推杆单向阀的开启压力大于下一级的推杆单向阀的开启压力,且上一级推杆单向阀先打开,下一级推杆单向阀后打开。各级中间缸筒的有杆腔分别通过油孔向外贯通或向内贯通,以实现多级油缸的顺利回油功能。

[0076] 在多级液压油缸的整个工作过程中,推杆单向阀起着至关重要的作用。在伸出动作时,由于推杆单向阀设定有最低开启压力,阀处于关闭状态,此时中间缸筒包含活塞杆件形成一个整体,在压力油作用下整体伸出,压力油直接作用于整个外缸筒无杆腔上,受力面积为该外缸筒无杆腔的横截面积,作用力达到最大,一级推力最大化,即使在负载阻力较大的工况下亦能轻松承载。当一级中间缸筒伸出到位后,第一推杆单向阀由于压力油开启,压力油进入二级中间缸筒的无杆腔内以推动二级中间缸筒的筒部伸出,此时油液直接作用于二级中间缸筒的无杆腔上,受力面积为该二级中间缸筒的无杆腔的横截面积,压力相对前级小,依次类推。因此根据本发明的多级液压缸也能适应受力复杂的工况下,可根据需要进行选择使用。在缩回动作时,活塞杆内腔油口进入压力油时,由于各个推杆单向阀均处于关闭状态,中间缸筒无杆腔内的油液处于封闭状态无法回油,这就迫使此范围内的油液压力作用于中间缸筒内腔往回程运动,此时活塞杆件与中间缸筒也形成一个整体,一级中间缸筒率先缩回,缩回到指定位置后,第一推杆单向阀的推杆被第一触发部顶开,打开阀门,一级中间缸筒的无杆腔内的油液通过第一推杆单向阀往外缸筒无杆腔回油,再通过无杆腔油口往系统回油,依次类推,相继打开下一个推杆单向阀,下一级中间缸筒回程,直至活塞杆件完全缩回。

[0077] 综上,根据本发明的多级液压缸的结构设计简单可靠,质量轻操作使用方便,与传统的多级油缸相比少了大量油管和油口,外缸筒与中间缸筒之间采用推杆单向阀连通,活塞杆件采用空腔管料,大大节约了制造成本。此外,可在外缸筒无杆腔内与外缸筒油口相对的内壁位置上内置一个插入式直动型快速泄压阀作为安全阀,此安全阀的安装简单可行,体积小,自动控制,它将外缸筒无杆腔与外部回油路连通,可根据需要设定其安全压力值(如设定安全工作压力为40EPa),响应时间非常短,可低于2Es,在系统过载时(如当超过40EPa时)能自动快速泄压,保证系统在设定工作压力下能安全稳定工作,保护设备,防止意外。

[0078] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0079] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0080] 此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种推杆单向阀,该推杆单向阀(4)的阀腔的轴向两端为正向端口(P)和反向端口(Q),所述阀腔内形成有阀口(44),该阀口(44)的一侧设有阀芯(45)和弹簧件(46),该弹簧件(46)能够将所述阀芯(45)弹性压靠在所述阀口(44)上,以使得所述反向端口(Q)与所述正向端口(P)之间截止,其特征在于,所述推杆单向阀(4)还包括位于该阀口(44)另一侧的推杆(41),该推杆(41)从所述正向端口(P)插入于所述阀腔中,以推动所述阀芯(45)克服所述弹簧件(46)的弹性力而离开所述阀口(44),从而沿所述正向端口(P)到反向端口(Q)方向导通所述阀腔。
2.根据权利要求1所述的推杆单向阀,其特征在于,所述推杆(41)包括操作端和插入于所述阀腔中的插入端,所述操作端伸出于所述正向端口(P)之外。
3.根据权利要求2所述的推杆单向阀,其特征在于,所述阀腔中形成有阶梯孔,所述阶梯孔的台阶面环绕形成所述阀口(44),所述插入端与所述阶梯孔的小内径孔的内壁之间形成柱面间隙配合并且该插入端能够伸入所述阶梯孔的大内径孔中,所述阀芯(45)设置在所述大内径孔中并且能够在所述弹簧件(46)作用下弹性压靠在所述阀口(44)上以关断所述推杆单向阀(4)。
4.一种多级液压缸,其特征在于,该多级液压缸包括从外至内依次嵌套的N级缸筒和位于最内级缸筒内的活塞杆件(3 ),每级所述缸筒包括底端部和筒部,所述活塞杆件(3 )和各级所述筒部之间形成有沿所述多级液压缸径向分布的N个有杆腔,所述活塞杆件(3)和各级所述底端部之间形成有沿所述多级液压缸径轴向分布的N个无杆腔; 其中,N为不小于2的整数,所述N级缸筒包括外缸筒(I)和N-1个中间缸筒(2),所述外缸筒(I)上设有无杆腔油口(A),所述活塞杆件(3)具有活塞杆内腔(X)和活塞杆内腔油口(C),每一所述中间缸筒(2)的所述底端部中设有根据权利要求1-3中任意一项所述的推杆单向阀(4),并且每个所述推杆单向阀(4)中的所述推杆(41)相对的所述底端部上形成有触发部(5),以使得当所述推杆(41)跟随所述中间缸筒(2)的移动而顶触到所述触发部(5)时能够导通所述推杆单向阀(4)。
5.根据权利要求4所述的多级液压缸,其特征在于,从所述外缸筒(I)的所述底端部起始,沿所述多级液压缸轴向的N个所述无杆腔的横截面积逐渐减小,沿液压缸轴向的各个所述推杆单向阀(4)的开启油压逐渐增大。
6.根据权利要求4所述的多级液压缸,其特征在于,所述外缸筒(I)上还设有与所述外缸筒无杆腔(E)连通的溢流油口,该溢流油口中设有溢流阀(6)。
7.根据权利要求6所述的多级液压缸,其特征在于,所述溢流阀(6)为直动型快速泄压阀。
8.根据权利要求4所述的多级液压缸,其特征在于,N个所述有杆腔包括外缸筒有杆腔(Y)和中间缸筒有杆腔(Z),所述外缸筒(I)上设有连通所述外缸筒有杆腔(Y)的外缸筒油口(B),所述中间缸筒有杆腔与所述外缸筒油口(B)或活塞杆内腔油口(C)连通。
9.根据权利要求8所述的多级液压缸,其特征在于,所述活塞杆内腔(X)与最内层的所述中间缸筒有杆腔(Z)连通,其它N-1个所述有杆腔与所述外缸筒油口(B)连通。
10.根据权利要求4所述的多级液压缸,其特征在于,N个所述有杆腔和所述活塞杆内腔(X)均与所述活塞杆内腔油口(C)连通。
11.根据权利要求4所述的多级液压缸,其特征在于,该多级液压缸还包括N个导向套(7),该N个导向套(7)—一对应地螺纹连接在所述N级缸筒的所述筒部与所述底端部相对的另一端的内周壁上。
12.根据权利要求11所述的多级液压缸,其特征在于,所述导向套(7)包括与相应筒部的内壁螺纹连接的内端及从所述内端向外延伸的环形外端,所述外端通过紧固件(8)紧固安装在相应筒部的外 端面上。
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