CN104389849B - 一种适用于气体作动的缓冲作动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于气体作动的缓冲作动装置，包括装置本体、浮动活塞、活塞杆组件、端盖、活塞杆上部密封圈、端盖密封圈、活塞杆底部密封圈、浮动活塞密封圈。活塞杆组件上开有阻尼孔，浮动活塞与活塞杆组件之间、活塞杆组件与端盖之间均填充有油液。作动筒在运动过程中，活塞杆组件与端盖之间油液受压通过阻尼孔流向浮动活塞与活塞杆组件之间，产生油液阻力，从而实现作动筒全行程的缓冲效果。可以通过调节阻尼孔大小、长度以及作动筒内部填充油液的密度等参数调节作动筒阻尼特性，达到所需的缓冲效果。

Description

一种适用于气体作动的缓冲作动装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种适用于气体作动的缓冲作动装置，用于在气压作动筒作动过程中提供缓冲，也可拓展应用于液压作动筒中，属于气压、液压技术领域。
背景技术
[0002]作动筒作为一种直线往复运动执行元件，广泛应用于各行各业中，常用的作动筒有液压作动筒和气压作动筒。一般在作动筒行程末端采用缓冲装置产生较大的阻力，使工作部件平稳制动，并避免活塞与缸体/缸盖的相互碰撞。
[0003]理想的缓冲装置应在作动筒的整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变，然而在现有的气压作动筒中，常采用缓冲节流阀、缓冲塞柱等方式进行气压作动筒末端缓冲，无法实现在整个工作过程中都能起到缓冲作用。
[0004]为此，本领域技术人员急需解决的问题是提供一种新的缓冲作动装置，以便在整个工作过程中都能实现缓冲功能。
发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种适用于气体作动的缓冲作动装置，该装置实现了气压作动筒整个工作过程中的缓冲效果，解决了气压作动筒的全行程缓冲问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括:
[0007] —种适用于气体作动的缓冲作动装置，包括装置本体、浮动活塞、活塞杆组件、端盖、活塞杆上部密封圈、端盖密封圈、活塞杆底部密封圈、浮动活塞密封圈，其中，装置本体为具有中空腔的圆柱体，其第一端为开口端，第二端为封闭端，并且第二端上具有与装置本体的中空腔连通的进气口；浮动活塞容置于装置本体的中空腔中，浮动活塞的位置靠近于装置本体的第二端，并且浮动活塞与进气口之间的相对位置应当保证浮动活塞能够在自进气口进入的气体的作用下沿着装置本体中空腔的腔壁朝向装置本体的开口端滑动;端盖密封盖设在装置本体的开口端，并且端盖的中部具有端盖孔;活塞杆组件的第一端容置于装置本体的中空腔中，并且活塞杆组件的第一端能够沿着装置本体的中空腔的腔壁滑动，活塞杆组件的第二端穿过装置本体的中空腔自端盖中部的端盖孔伸出；活塞杆组件的第一端与浮动活塞之间间隔形成油液左腔，活塞杆组件的第一端与端盖之间还间隔形成油液右腔，并且油液左腔的横截面积大于油液右腔的横截面积;活塞杆组件的第一端上设置有阻尼油液孔，油液左腔通过该阻尼油液孔与油液右腔连通，并且油液左腔和油液右腔中均填充有油液，当通过装置本体的进气口向装置本体的中空腔注入气体时，浮动活塞和活塞杆组件整体能够在气体的作用下沿着装置本体的轴向朝向装置本体的开口端移动，并且油液右腔中的油液能够通过阻尼油液孔流向油液左腔中；活塞杆上部密封圈设置在活塞杆组件的第二端与端盖之间；端盖密封圈设置在端盖与装置本体的第二端处的中空腔壁之间；活塞杆底部密封圈设置在活塞杆组件的第一端与装置本体的中空腔壁之间;浮动活塞密封圈设置在浮动活塞与装置本体的中空腔壁之间。
[0008]进一步地，进气口形成于装置本体的侧壁上，并且靠近于装置本体第二端的封闭端面;所述浮动活塞包括圆柱形本体，并且圆柱形本体的顶面和底面上分别设置有第一凸台和第二凸台，其中，第一凸台将所述浮动活塞与装置本体第二端的封闭端面之间间隔形成进气腔，并且进气口与该进气腔连通;所述第二凸台将所述浮动活塞与所述活塞杆组件的第一端之间间隔形成油液左腔;浮动活塞的侧壁上形成有第一环形凹槽，浮动活塞密封圈设置在所述第一环形凹槽中。
[0009]进一步地，所述活塞杆组件包括活塞杆，活塞杆包括顺序连接的大圆柱部和小圆柱部，其中，大圆柱部作为所述活塞杆组件的第一端，小圆柱部作为所述活塞杆组件的第二端，大圆柱部的直径与装置本体的中空腔的直径相匹配，并且，大圆柱部的直径大于小圆柱部的直径;小圆柱部的一端连接至大圆柱部的中部，另一端延伸穿过装置本体的中空腔自端盖中部的端盖孔伸出；所述阻尼油液孔包括形成于所述大圆柱部的中部的第一孔和形成于所述小圆柱部侧壁上的第二孔，并且第一孔与第二孔连通;大圆柱部的侧壁上设置有第二环形凹槽，所述活塞杆底部密封圈设置在所述第二环形凹槽中。
[0010]进一步地，所述端盖包括圆柱形端盖本体和连接于端盖本体一端的凸缘部，其中，凸缘部的直径大于端盖本体的直径，端盖孔贯穿端盖本体和凸缘部，并且，端盖本体的侧壁上形成有第三环形凹槽，端盖密封圈设置在所述第三环形凹槽中；端盖孔的腔壁上形成有第四环形凹槽，活塞杆上部密封圈设置在所述第四环形凹槽中。本专利涉及发明主要包括缸体、浮动活塞、活塞杆组件、端盖、关节轴承以及相应密封圈，其工作原理为:气体由进气口进入，推动浮动活塞及活塞杆运动，浮动活塞与活塞杆之间油液被迫通过阻尼孔，从而达到作动筒全行程缓冲及速度控制的功能。
[0011]与现有技术相比，根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置具备有益的技术效果:
[0012]在根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置中，由于添加了油液阻尼，作动筒可以有效地控制作动速度，达到理想的缓冲效果。
附图说明
[0013]图1为根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置的整体示意图；
[0014]图2为根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置的轴测剖视图；
[0015]图3为图2中的适用于气体作动的缓冲作动装置的正视剖视图；
[0016]图4为根据本发明的活塞杆的示意图；
[0017]图5为根据本发明的浮动活塞的示意图；
[0018]图6为根据本发明的端盖的示意图；
[0019]图7为根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置的行程中间状态示意图；
[0020]图8为根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置在活塞杆全伸长状态下的示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置做进一步详细的说明。
[0022]如图1-图8，根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置包括装置本体1、浮动活塞2、活塞杆组件3、端盖4、活塞杆上部密封圈5、端盖密封圈6、活塞杆底部密封圈7、以及浮动活塞密封圈8。
[0023]装置本体I为具有中空腔的圆柱体，其第一端为开口端102，第二端为封闭端，并且第二端上具有与装置本体I的中空腔连通的进气口 101。具体地，在如图所示的本发明的一个优选实施例中，进气口 101形成于装置本体I的侧壁上，并且靠近于装置本体I第二端的封闭端面。
[0024]浮动活塞2容置于装置本体I的中空腔中，浮动活塞2的位置靠近于装置本体I的第二端，并且浮动活塞2与进气口 101之间的相对位置应当保证浮动活塞2能够在自进气口 101进入的气体的作用下沿着装置本体I中空腔的腔壁朝向装置本体I的第二端滑动。
[0025] 具体地，如图5所示，浮动活塞2包括圆柱形本体21，并且圆柱形本体21的顶面和底面上分别设置有第一凸台22和第二凸台23，其中，第一凸台22将浮动活塞2与装置本体I第二端的封闭端面之间间隔形成进气腔，并且进气口 11与该进气腔连通。第二凸台23将浮动活塞2与活塞杆组件3的第一端之间间隔形成油液左腔10。浮动活塞2的侧壁上形成有第一环形凹槽24，浮动活塞密封圈8设置在第一环形凹槽24中。
[0026]本领域技术人员能够理解的是，装置本体I的外部结构可以根据实际情况进行调整，如图1所示，在实际使用中，可以在装置本体I第二端的封闭端面上设置一个连接结构，以与外部的支撑或作动部件连接。进气口的具体设置位置也不以本发明为限，根据实际情况，可以设置在装置本体I第二端的封闭端的端面上，或者设置在其它的位置处，只要保证进气口与浮动活塞的相对位置关系能够使自进气口进入的气体能够推动浮动活塞朝向装置本体I的开口端移动即可。
[0027]活塞杆组件3的第一端容置于装置本体I的中空腔中，并且活塞杆组件3的第一端能够沿着装置本体I的中空腔的腔壁滑动，活塞杆组件3的第二端穿过装置本体I的中空腔自端盖4中部的端盖孔41伸出。活塞杆组件3的第一端与浮动活塞2之间间隔形成油液左腔
10。活塞杆组件3的第一端与端盖4之间还间隔形成油液右腔9，并且油液左腔10的横截面积大于油液右腔9的横截面积。活塞杆组件3的第一端上设置有阻尼油液孔，油液左腔10通过该阻尼油液孔与油液右腔9连通，并且油液左腔10和油液右腔9中均填充有油液，当通过装置本体I的进气口 101向装置本体的中空腔注入气体时，浮动活塞2和活塞杆组件3整体能够在气体的作用下沿着装置本体的轴向朝向装置本体的开口端移动，并且油液右腔9中的油液能够通过阻尼油液孔流向油液左腔10中。油液可根据缓冲需求进行选取，也可根据环境需求选择其他液体，只要能够产生适用于实际需求的阻尼即可。
[0028] 优选地，如图2-图4所示，活塞杆组件3包括活塞杆31，活塞杆31包括顺序连接的大圆柱部311和小圆柱部312。其中，大圆柱部311作为活塞杆组件3的第一端，小圆柱部312作为活塞杆组件3的第二端。大圆柱部311的直径与装置本体I的中空腔的直径相匹配，并且，大圆柱部311的直径大于小圆柱部312的直径;小圆柱部312的一端连接至大圆柱部311的中部，另一端延伸穿过装置本体I的中空腔自端盖4中部的端盖孔41伸出。阻尼油液孔包括形成于大圆柱部311的中部的第一孔3111和形成于小圆柱部312侧壁上的第二孔3121，并且第一孔3111与第二孔3121连通。大圆柱部311的侧壁上设置有第二环形凹槽3112，活塞杆底部密封圈7设置在所述第二环形凹槽3112中。
[0029]同理，根据实际需求，如图所示，可以在小圆柱部312的另一端上设置连接结构，以便于与外部的结构连接，该连接结构可以包括如图3所示的插设于活塞杆第二端中的活塞杆头部32、设置在活塞杆头部中的关节轴承33和设置在活塞杆第二端用于将活塞杆头部拧紧在活塞杆上的定位螺母34。此外，可以在活塞杆的大圆柱部的端面上设置凸台，以与浮动活塞上的凸台结合形成位于浮动活塞与该大圆柱部之间的油液左腔10。当然，也可以只在活塞杆的大圆柱部的端面上设置凸台，只要能够实现初始状态下浮动活塞2与活塞杆3不紧密贴合即可。
[0030]此外，阻尼油液孔目的在于提供阻尼，其设置也不以本发明的结构为限。可以根据实际使用需求对阻尼孔大小、长度、形状等进行设计。本发明中的阻尼孔示例设计的好处在于易于加工。
[0031]端盖4密封盖设在装置本体I的开口端101，并且端盖4的中部具有端盖孔41。具体地，如图6所示，端盖4包括圆柱形端盖本体42和连接于端盖本体42—端的凸缘部43，其中，凸缘部43的直径大于端盖本体42的直径，端盖孔41贯穿端盖本体42和凸缘部43，并且，端盖本体42的侧壁上形成有第三环形凹槽421，端盖密封圈6设置在第三环形凹槽421中；端盖孔41的腔壁上形成有第四环形凹槽422，活塞杆上部密封圈5设置在所述第四环形凹槽422中。
[0032]活塞杆上部密封圈5设置在活塞杆组件3的第二端与端盖4之间；端盖密封圈6设置在端盖4与装置本体I的第二端处的中空腔壁之间；活塞杆底部密封圈7设置在活塞杆组件3的第一端与装置本体I的中空腔壁之间;浮动活塞密封圈8设置在浮动活塞2与装置本体I的中空腔壁之间。
[0033]根据本发明的适用于气体作动的缓冲作动装置的工作原理如下:
[0034]工作时，由进气口 101进气，浮动活塞受气压作用向右运动，同时通过油液将作用力传递至活塞杆上，推动活塞杆向右运动。由于单位长度上油液右腔9的体积要小于油液左腔10的体积，故此时浮动活塞和活塞杆均向右运动，但两者运动距离不同。向右运动过程中，油液右腔9中的油液被迫通过阻尼孔流向油液左腔10，产生阻力，从而起到缓冲效果。
[0035]如图7、图8所示，浮动活塞2与活塞杆组件3在作动筒工作过程中，两者行程长度不同。活塞杆组件3与浮动活塞2行程长度呈比例关系，比值为缸体内径面积与活塞杆截面积比值。应用时可以通过设计活塞杆截面积控制两者行程比例。同时可以通过设计活塞杆31小圆柱部312直径来设计作动筒推力。
[0036]本发明的工作原理同样可根据需求应用于液压作动筒中。
[0037]在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
[0038]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于气体作动的缓冲作动装置，其特征在于，包括装置本体(I)、浮动活塞(2)、活塞杆组件(3)、端盖(4)、活塞杆上部密封圈(5)、端盖密封圈(6)、活塞杆底部密封圈(7)、以及浮动活塞密封圈(8)，其中， 装置本体(I)为具有中空腔的圆柱体，其第一端为开口端(102)，第二端为封闭端，并且第二端上具有与装置本体(I)的中空腔连通的进气口( 101); 浮动活塞(2)容置于装置本体(I)的中空腔中，浮动活塞(2)的位置靠近于装置本体(I)的第二端，并且浮动活塞(2)与进气口(101)之间的相对位置保证浮动活塞(2)能够在自进气口(101)进入的气体的作用下沿着装置本体(I)中空腔的腔壁朝向装置本体(I)的开口端(102)滑动； 端盖(4)密封盖设在装置本体(I)的开口端(102)，并且端盖(4)的中部具有端盖孔(41)； 活塞杆组件(3)的第一端容置于装置本体(I)的中空腔中，并且活塞杆组件(3)的第一端能够沿着装置本体(I)的中空腔的腔壁滑动，活塞杆组件(3)的第二端穿过装置本体(I)的中空腔自端盖(4)中部的端盖孔(41)伸出；活塞杆组件(3)的第一端与浮动活塞(2)之间间隔形成油液左腔(10)，活塞杆组件(3)的第一端与端盖(4)之间还间隔形成油液右腔(9)，并且油液左腔(10)的横截面积大于油液右腔(9)的横截面积;活塞杆组件(3)的第一端上设置有阻尼油液孔，油液左腔(10)通过该阻尼油液孔与油液右腔(9)连通，并且油液左腔(10)和油液右腔(9)中均填充有油液，当通过装置本体(I)的进气口(101)向装置本体的中空腔注入气体时，浮动活塞(2)和活塞杆组件(3)整体能够在气体的作用下沿着装置本体的轴向朝向装置本体的开口端移动，并且油液右腔(9)中的油液能够通过阻尼油液孔流向油液左腔(10)中; 活塞杆上部密封圈(5)设置在活塞杆组件(3)的第二端与端盖(4)之间；端盖密封圈(6)设置在端盖(4)与装置本体(I)的第一端处的中空腔壁之间；活塞杆底部密封圈(7)设置在活塞杆组件(3)的第一端与装置本体(I)的中空腔壁之间；浮动活塞密封圈(8)设置在浮动活塞(2)与装置本体(I)的中空腔壁之间。
2.根据权利要求1所述的适用于气体作动的缓冲作动装置，其特征在于， 进气口(101)形成于装置本体(I)的侧壁上，并且靠近于装置本体(I)第二端的封闭端面； 所述浮动活塞(2)包括圆柱形本体(21)，并且圆柱形本体(21)的顶面和底面上分别设置有第一凸台(22)和第二凸台(23)，其中，第一凸台(22)将所述浮动活塞(2)与装置本体(I)第二端的封闭端面之间间隔形成进气腔，并且进气口(101)与该进气腔连通； 所述第二凸台(23)将所述浮动活塞(2)与所述活塞杆组件(3)的第一端之间间隔形成油液左腔(10); 浮动活塞(2)的侧壁上形成有第一环形凹槽(24)，浮动活塞密封圈(8)设置在所述第一环形凹槽(24)中。
3.根据权利要求1所述的适用于气体作动的缓冲作动装置，其特征在于， 所述活塞杆组件(3)包括活塞杆(31)，活塞杆(31)包括顺序连接的大圆柱部(311)和小圆柱部(312)，其中，大圆柱部(311)作为所述活塞杆组件(3)的第一端，小圆柱部(312)与活塞头(32)、轴承(33)装配后作为所述活塞杆组件(3)的第二端，大圆柱部(311)的直径与装置本体(I)的中空腔的直径相匹配，并且，大圆柱部(311)的直径大于小圆柱部(312)的直径； 小圆柱部(312)的一端连接至大圆柱部(311)的中部，另一端延伸穿过装置本体(I)的中空腔自端盖(4)中部的端盖孔(41)伸出； 所述阻尼油液孔包括形成于所述大圆柱部(311)的中部的第一孔(3111)和形成于所述小圆柱部(312)侧壁上的第二孔(3121)，并且第一孔(3111)与第二孔(3121)连通； 大圆柱部(311)的侧壁上设置有第二环形凹槽(3112)，所述活塞杆底部密封圈(7)设置在所述第二环形凹槽(3112)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的适用于气体作动的缓冲作动装置，其特征在于，所述端盖(4)包括圆柱形端盖本体(42)和连接于端盖本体(42)—端的凸缘部(43)，其中，凸缘部(43)的直径大于端盖本体(42)的直径，端盖孔(41)贯穿端盖本体(42)和凸缘部(43)，并且， 端盖本体(42)的侧壁上形成有第三环形凹槽(421)，端盖密封圈(6)设置在所述第三环形凹槽(421)中；端盖孔(41)的腔壁上形成有第四环形凹槽(422)，活塞杆上部密封圈(5)设置在所述第四环形凹槽(422)中。
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