CN104329303B - 一种基于活塞机构的自动换向水力机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其包括外缸体、上缸体、下缸体、上活塞、下活塞、活塞杆、动力输出杆套、动力输出杆、换向阀、阀套和流速控制开关；本发明基于流体力学原理、水力结构设计理论、以及数值模拟等问题进行优化研究，因此性能较涡轮式和螺杆式更加稳定，采用双极活塞结构，动力更强，由于不采用射流原件等昂贵且易损耗部件，因此寿命长、成本低。

Description

一种基于活塞机构的自动换向水力机械

技术领域

本发明涉及一种增压器，具体涉及一种基于活塞机构的自动换向水力机械，应用于建筑、环境保护等行业，例如驱动水泥挤注设备、水力增压泵等。

背景技术

目前，现有的自动换向水力机械大多依靠电子控制、旋转阀射流原件等方式实现，这些样机均在试制阶段，且具有工件压降高、核心部件容易失效，工作寿命短等问题。

本发明利用一个完整活塞和一个半开放活塞巧妙的实现了在水力机械的往复运动，具有适用于环境恶劣、水力效率高，不易损坏等特点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于活塞机构的自动换向水力机械。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其包括外缸体、上缸体、下缸体、上活塞、下活塞、活塞杆、动力输出杆套、动力输出杆、换向阀、阀套和流速控制开关，其特征在于，所述的上缸体和所述的下缸体分别同轴的设置在所述的外缸体里面，且所述的上缸体设置在所述的下缸体的上部，所述的动力输出杆套一体固定的设置在所述的下缸体的底部，所述的上活塞设置在所述的上缸体内，所述的下活塞设置在所述的下缸体内，所述的上活塞和所述的下活塞通过所述的活塞杆连接成一体，所述的活塞杆内部沿轴向设置有一段中心流道，所述的活塞杆的上端开有与所述的中心流道相通的中心流道上通孔，所述的活塞杆的下端开有与所述的中心流道相通的中心流道下通孔，所述的动力输出杆设置在所述的动力输出杆套内，所述的动力输出杆的上端与所述的下活塞的底部固定连接，所述的动力输出杆的下端设置动力输出端，所述的换向阀可滑动的套设在所述的活塞杆上，所述的阀套套设在所述的换向阀外面，所述的流速控制开关设置在所述的阀套的上侧，所述的阀套的下部设置有阀套下通孔，所述的下缸体的顶部设置有下活塞缸上出口，所述的流速控制开关与所述的阀套下通孔和所述的下活塞缸上出口相沟通，所述的阀套远离所述的速度控制开关的一侧设置有低压流道，所述的上缸体的底部设置有上活塞下腔沟通流道，所述的阀套上设置有阀套排液道，所述的换向阀与所述的阀套之间设置有上活塞下腔排液道，所述的上活塞下腔沟通流道通过所述的上活塞下腔排液道和所述的阀套排液道与所述的低压流道相沟通。

进一步，所述的上活塞下部与所述的上缸体之间形成有上活塞下腔，所述的下活塞上部与下缸体之间形成有下活塞上腔，所述的换向阀上端设置有换向阀上端盖，所述的换向阀下端设置有换向阀下端盖，所述的换向阀上端盖设置在所述的上活塞下腔内，所述的换向阀下端盖设置在所述的下活塞上腔内。

进一步，所述的阀套的上端设置有高压流道。

进一步，作为优选，在所述的下活塞的上部设置有一下活塞防撞块，以保障撞击时不直接损坏下活塞。

进一步，所述的换向阀与所述的阀套之间还形成有扇形槽，当所述的上活塞和所述的下活塞运动到下死点时封闭所述的上活塞下腔和所述的阀套排液道，当上活塞和下活塞运动到上死点时沟通上活塞下腔和所述的阀套排液道。

进一步，所述的动力输出端可以推动动力液或其他机械结构。

本发明在工作时，其工作原理如下：

1、复位冲程时，上活塞上腔、上活塞下腔、下活塞下腔与高压流体沟通，下活塞上腔与低压流道沟通，推动上活塞、下活塞及动力输出杆复位。

2、做功冲程时，上活塞下腔、下活塞下腔与低压流道沟通，上活塞上腔和下活塞上腔与高压流道沟通，压差推动上活塞、下活塞及动力输出杆向下运行，输出动力。

3、当上活塞、下活塞运动至最底端时，将换位阀置于A阀位：高压流体将从高压流道流入，扇形槽流入上活塞下腔，并通过中心流道流入下活塞下腔，使上活塞下腔和下活塞下腔与高压流体接触；与此同时，由于下活塞上腔出口突然与低压流道沟通，所以流速控制开关会在瞬间高速流体作用下关闭，而下活塞上腔的流体将从下活塞上腔出口流径下通孔进入排液道，进而排至低压流道。

4、当活塞运动至最顶端时，将换位阀置于B阀位：上活塞下腔的流体通过上活塞下腔排液道与低压流道沟通；与此同时，下活塞下腔的流体会通过中心流道流入上活塞下腔，并排入低压流道；由于此时已开始进入做功冲程，且下活塞上腔已与低压流道隔断，因此高压流体会以一定速度流入下活塞上腔，这个速度不会使流速控制开关关闭。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明基于流体力学原理、水力结构设计理论、以及数值模拟等问题进行优化研究，因此性能较涡轮式和螺杆式更加稳定。

2、本发明由于采用双极活塞结构，因此动力更强。

3、本发明由于不采用射流原件等昂贵且易损耗部件，因此寿命长、成本低。

附图说明

图1是两活塞运动到A阀位时该自动换向水力机械的结构示意图；

图2是两活塞运动到B阀位时时该自动换向水力机械的结构示意图；

图中：1、上缸体，2、上活塞，3、中心流道上通孔，4、换向阀，5、换向阀上端盖，6、中心流道，7、活塞杆，8、高压流道，9、流速控制开关，10、阀套下通孔，11、下活塞缸上出口，12、换向阀下端盖，13、活塞防撞块，14、下活塞，15、中心流道下通孔，16、动力输出杆套，17、动力输出杆，18、动力输出端，20、上活塞上腔，21、上活塞下腔，22、上活塞下腔沟通流道，23、上活塞下腔排液道，24、扇形槽，25、阀套，26、阀套排液道，27、低压流道，28、下活塞上腔，29、下活塞下腔，30、外缸体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供了本发明提供了一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其包括外缸体30、上缸体1、下缸体、上活塞2、下活塞14、活塞杆7、动力输出杆套16、动力输出杆17、换向阀4、阀套25和流速控制开关9，上缸体1和下缸体分别同轴的设置在外缸体30里面，且上缸体1设置在下缸体的上部，动力输出杆套16一体固定的设置在下缸体的底部，上活塞2设置在上缸体1内，下活塞14设置在下缸体内，上活塞2和下活塞14通过活塞杆7连接成一体，活塞杆7内部沿轴向设置有一段中心流道6，活塞杆7的上端开有与中心流道6相通的中心流道上通孔3，活塞杆7的下端开有与中心流道6相通的中心流道下通孔15，动力输出杆17设置在动力输出杆套16内，动力输出杆17的上端与下活塞14的底部固定连接，动力输出杆17的下端设置有动力输出端18，换向阀4可滑动的套设在活塞杆7上，阀套25套设在换向阀4外面，流速控制开关9设置在阀套25的上侧，阀套25的下部设置有阀套下通孔10，下缸体的顶部设置有下活塞缸上出口11，流速控制开关9与阀套下通孔10和下活塞缸上出口11相沟通，阀套25远离速度控制开关9的一侧设置有低压流道27，上缸体1的底部设置有上活塞下腔沟通流道22，阀套25上设置有阀套排液道26，换向阀4与阀套25之间设置有上活塞下腔排液道23，上活塞下腔沟通流道22通过上活塞下腔排液道23和阀套排液道26与低压流道27相沟通。

在本实施例中，上活塞2下部与上缸体1之间形成有上活塞下腔21，下活塞14的上部与下缸体之间形成有下活塞上腔28，换向阀4上端设置有换向阀上端盖5，换向阀下端设置有换向阀下端盖12，换向阀上端盖5设置在上活塞下腔21内，换向阀下端盖12设置在下活塞上腔28内；阀套25的上端设置有高压流道8。

在下活塞14的上部设置有一下活塞防撞块13，以保障撞击时不直接损坏下活塞14。

换向阀4与阀套25之间还形成有扇形槽24，当上活塞2和下活塞14运动到下死点时封闭上活塞下腔21和阀套排液道26，当上活塞2和下活塞14运动到上死点时沟通上活塞下腔21和阀套排液道26。

本发明在工作时，其工作原理如下：

1、复位冲程时，上活塞上腔20、上活塞下腔21、下活塞下腔29与高压流体沟通，下活塞上腔28与低压流道27沟通，推动上活塞2、下活塞14及动力输出杆17复位。

2、做功冲程时，上活塞下腔21、下活塞下腔29与低压流道27沟通，上活塞上腔20和下活塞上腔28与高压流道8沟通，压差推动上活塞2、下活塞14及动力输出杆17向下运行，输出动力。

3、当上活塞2、下活塞14运动至最底端时，将换位阀4置于A阀位：高压流体将从高压流道8流入，扇形槽24流入上活塞下腔，并通过中心流道6流入下活塞下腔29，使上活塞下腔21和下活塞下腔29与高压流体接触；与此同时，由于下活塞上腔出口11突然与低压流道27沟通，所以流速控制开关9会在瞬间高速流体作用下关闭，而下活塞上腔28的流体将从下活塞上腔出口11流经阀套下通孔10进入阀套排液道26，进而排至低压流道27。

4、当活塞运动至最顶端时，将换位阀4置于B阀位：上活塞下腔21的流体通过上活塞下腔排液道23与低压流道27沟通；与此同时，下活塞下腔29的流体会通过中心流道6流入上活塞下腔21，并排入低压流道27；由于此时已开始进入做功冲程，且下活塞上腔28已与低压流道27隔断，因此高压流体会以一定速度流入下活塞上腔28，这个速度不会使流速控制开关9关闭。

Claims (6)

1.一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其包括外缸体、上缸体、下缸体、上活塞、下活塞、活塞杆、动力输出杆套、动力输出杆、换向阀、阀套和流速控制开关，其特征在于，所述的上缸体和所述的下缸体分别同轴的设置在所述的外缸体里面，且所述的上缸体设置在所述的下缸体的上部，所述的动力输出杆套一体固定的设置在所述的下缸体的底部，所述的上活塞设置在所述的上缸体内，所述的下活塞设置在所述的下缸体内，所述的上活塞和所述的下活塞通过所述的活塞杆连接成一体，所述的活塞杆内部沿轴向设置有一段中心流道，所述的活塞杆的上端开有与所述的中心流道相通的中心流道上通孔，所述的活塞杆的下端开有与所述的中心流道相通的中心流道下通孔，所述的动力输出杆设置在所述的动力输出杆套内，所述的动力输出杆的上端与所述的下活塞的底部固定连接，所述的动力输出杆的下端设置有动力输出端，所述的换向阀可滑动的套设在所述的活塞杆上，所述的阀套套设在所述的换向阀外面，所述的流速控制开关设置在所述的阀套的上侧，所述的阀套的下部设置有阀套下通孔，所述的下缸体的顶部设置有下活塞缸上出口，所述的流速控制开关与所述的阀套下通孔和所述的下活塞缸上出口相沟通，所述的阀套远离所述的流速控制开关的一侧设置有低压流道，所述的上缸体的底部设置有上活塞下腔沟通流道，所述的阀套上设置有阀套排液道，所述的换向阀与所述的阀套之间设置有上活塞下腔排液道，所述的上活塞下腔沟通流道通过所述的上活塞下腔排液道和所述的阀套排液道与所述的低压流道相沟通。

2.根据权利要求1所述的一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其特征在于，所述的上活塞下部与所述的上缸体之间形成有上活塞下腔，所述的下活塞上部与下缸体之间形成有下活塞上腔，所述的换向阀上端设置有换向阀上端盖，所述的换向阀下端设置有换向阀下端盖，所述的换向阀上端盖设置在所述的上活塞下腔内，所述的换向阀下端盖设置在所述的下活塞上腔内。

3.根据权利要求2所述的一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其特征在于，所述的阀套的上端设置有高压流道。

4.根据权利要求3所述的一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其特征在于，在所述的下活塞的上部设置有一下活塞防撞块，以保障撞击时不直接损坏下活塞。

5.根据权利要求4所述的一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其特征在于，所述的换向阀与所述的阀套之间还形成有扇形槽，当所述的上活塞和所述的下活塞运动到下死点时封闭所述的上活塞下腔和所述的阀套排液道，当上活塞和下活塞运动到上死点时沟通上活塞下腔和所述的阀套排液道。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于活塞机构的自动换向水力机械，其特征在于，所述的动力输出端可以直接将能量传递给动力液。