CN105715613A - 多级油缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级油缸，包括外套缸(1)和N级内套缸(2～4)，各级内套缸上设置有有杆腔油路通流孔(5,6,14)，内套缸上形成有多组有杆腔油路通流孔、导向环安装区(16,20)和活塞密封件安装区(17,21)，下一级内套缸上的导向环安装区和活塞密封件安装区的轴向跨度均不大于上一级内套缸上的有杆腔油路通流孔的轴向跨度，导向环安装区与活塞密封件安装区之间的轴向间距不小于上一级内套缸上的有杆腔油路通流孔的轴向跨度，且导向环安装区与活塞密封件安装区之间还设有通过连通槽(18,22)连通无杆腔(15)的通流环槽(19,23)。此多级油缸能够逐级伸出或回缩，且在非逐级伸出时不易产生增压或涨缸工况。

Description

多级油缸

技术领域

本发明涉及一种液压缸，具体地，涉及一种能够逐级伸出或回缩的多级油缸。

背景技术

图1所示为一种三级油缸，包括依次向内层层镶套的外套缸1、第一级内套缸2、第二级内套缸3和第三级内套缸4。图2～图4示出了该三级油缸在逐级伸出时的各状态示意图。在图2中，在无杆腔的液压油作用下，第一级内套缸2率先从外套缸1的端部伸出；在图3中，待第一级内套缸2伸出到位后，第二级内套缸3开始在无杆腔的液压油作用下从第一级内套缸2内向外伸出；同样地，在图4中，待第二级内套缸3伸出到位后，第三级内套缸4开始在无杆腔的液压油作用下从第二级内套缸3内向外伸出，从而三级油缸实现了顺次伸出。反之，在三级油缸回缩时，则依照图4～图2的反向顺序依次回缩。

然而，在多级油缸的伸出过程中，受负载和油缸自身磨擦力的影响，油缸的伸出顺序有时会发生错误，例如时有发生第二级内套缸3比第一级内套缸2提前伸出的情形。如图5所示，在图1所示的多级油缸的第二级内套缸3先于第一级内套缸2伸出后，第一级内套缸2继续伸出，此时由于一级内套缸有杆腔油路通流孔5被第二级内套缸的活塞部上的活塞密封件堵死，这样在无杆腔15中的液压油继续推动第一级内套缸2伸出时，由于一级内套缸有杆腔7中的液压油不能回油，并且因为第一级内套缸2的无杆腔15的有效面积是其有杆腔有效面积的几倍，从而增压作用导致一级内套缸有杆腔7的油液压力急剧升高，最终导致外套缸1的缸筒本体30产生塑性变形甚至失效，即俗称的涨缸工况。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级油缸，能够逐级伸出或回缩，即使在非逐级伸出时也不易产生涨缸工况。

为了实现上述目的，本发明提供一种多级油缸，包括外套缸、N级内套缸、有杆腔油口、无杆腔油口和无杆腔，所述N级内套缸包括从外向内逐级嵌套的第一级内套缸至第N级内套缸，所述N为不小于2的整数，所述第一级内套缸与外套缸嵌套配合并形成有一级内套缸有杆腔和一级内套缸无杆腔，所述N级内套缸内还形成有从外至内的N-1级内套缸有杆腔和N-1级内套缸无杆腔，所述有杆腔油口形成在所述第N级内套缸上并与该第N级内套缸的套缸内腔相连，除所述第N级内套缸以外的所述内套缸上分别设置有相应的有杆腔油路通流孔以连通各级内套缸有杆腔、套缸内腔和有杆腔油口，所述一级内套缸无杆腔、N-1级内套缸无杆腔以及无杆腔相互连通，与所述无杆腔油口连通的所述无杆腔中的液压油作用于各级内套缸的各自活塞部上，其中：

除所述第N级内套缸以外的所述内套缸上分别形成有沿轴向间隔开的多组所述有杆腔油路通流孔，所述N级内套缸的活塞部的活塞环面上设有活塞密封件安装区，所述多组所述有杆腔油路通流孔位于所述内套缸的所述活塞密封件安装区靠近有杆腔的一侧；在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述活塞密封件安装区的轴向跨度不大于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔的轴向跨度，以使上一级内套缸相对于下一级内套缸伸出至预设位置时，上一级内套缸有杆腔中的油液通过所述有杆腔油路通流孔与下一级内套缸无杆腔连通。

优选地，除所述第一级内套缸以外的所述内套缸的活塞部的活塞环面上还设有导向环安装区，该导向环安装区相对于所述活塞密封件安装区更靠近所述活塞部的活塞端面，所述导向环安装区与所述活塞密封件安装区沿轴向间隔布置，所述导向环安装区与所述活塞密封件安装区之间的所述活塞环面上还设有通流环槽，该通流环槽与所述无杆腔之间通过绕过所述导向环安装区的连通槽连通；

其中，在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述导向环安装区的轴向跨度和所述活塞密封件安装区的轴向跨度均不大于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔的轴向跨度，下一级内套缸上的所述导向环安装区与所述活塞密封件安装区之间的轴向间距不小于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔的轴向跨度。

优选地，在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述导向环安装区的轴向跨度和所述活塞密封件安装区的轴向跨度均等于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔之间的轴向跨度，并且下一级内套缸上的所述导向环安装区与所述活塞密封件安装区之间的轴向间距等于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔之间的轴向跨度。

优选地，所述内套缸包括轴向连续的所述活塞部、中间台阶部和活塞杆部，所述有杆腔油路通流孔贯穿设置在所述中间台阶部上，所述中间台阶部的外径大于所述活塞杆部的外径，且所述中间台阶部与所述活塞杆部之间形成有限位台阶面，在下一级内套缸的所述活塞杆部伸出到顶时，所述环形台阶面抵靠在上一级内套缸的顶端固定设置的导向端盖上。

更优选地，所述中间台阶部的外径小于所述活塞部的外径。

优选地，所述连通槽为沿所述活塞部的周向间隔设置的多个直槽，该直槽从所述导向环安装区安装的导向环的底部下方穿过并沿轴向直线延伸至所述通流环槽。

优选地，所述导向环安装区安装有覆盖该导向环安装区的一个导向环，所述活塞密封件安装区安装有覆盖该活塞密封件安装区的一个活塞密封件；

或者，所述导向环安装区安装有多个导向环，该导向环安装区的轴向跨度为最外侧的两个导向环的各自外边缘之间的最大轴向距离；所述活塞密封件安装区安装有多个活塞密封件，该活塞密封件安装区的轴向跨度为最外侧的两个活塞密封件的各自外边缘之间的最大轴向距离。

优选地，所述第N级内套缸的伸出端设有所述有杆腔油口和无杆腔油口，所述多级油缸还包括油管，该油管设置在所述第N级内套缸的所述套缸内腔中且两端分别连通所述无杆腔油口与所述无杆腔。

优选地，所述无杆腔中的液压油分别作用于所述N级内套缸的各自活塞部的活塞端面上，从所述第一级内套缸至所述第N级内套缸，各自所述活塞端面上的液压油有效作用面积逐级递减。

优选地，上述外套缸以及除所述第N级内套缸以外的所述内套缸均包括缸筒本体和导向端盖，下一级套缸的所述缸筒本体从上一级套缸的所述导向端盖中伸出，并且下一级套缸的所述缸筒本体的外壁与上一级套缸的所述导向端盖的内壁之间嵌设有环形骨架密封圈，该环形骨架密封圈通过弹簧箍弹性预紧地套设在下一级套缸的所述缸筒本体的外壁上。

优选地，所述环形骨架密封圈安装于所述导向端盖内，该导向端盖内还嵌设有挡圈，该挡圈挡靠在所述环形骨架密封圈的外侧。

通过上述技术方案，由于本发明的多级油缸中对各级内套缸的活塞部和有杆腔油路通流孔进行了特别设计，即活塞部的活塞环面上分别设有沿轴向间隔布置的导向环安装区和活塞密封件安装区，活塞密封件安装区的另一侧设有沿轴向间隔开的多组有杆腔油路通流孔，对导向环安装区、活塞密封件安装区和多组有杆腔油路通流孔的各自轴向跨度和轴向间距进行了具体限定，而且在导向环安装区与活塞密封件安装区之间设置了通流环槽以及通流环槽与无杆腔之间的连通槽，这样就使得既不影响多级油缸的逐级伸出或回缩，而且即使在多级油缸的非逐级伸出时，上一级内套管的多组有杆腔油路通流孔也不会被下一级内套管上的导向环或活塞密封件全部堵死，使得在非逐级伸出时，各级有杆腔中的液压油始终能够排出回油，而不会产生增压和涨缸。

本发明的其它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

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：

图1是现有技术中的一种多级油缸的剖视结构示意图；

图2～图4为图1所示的多级油缸逐级伸出时的各状态示意图；

图5为图1所示的多级油缸的第二级内套缸先于第一级内套缸伸出后，第一级内套缸继续伸出时的状态示意图；

图6为根据本发明的优选实施方式的多级油缸的剖视结构示意图，该多级油缸为具有三级内套缸的三级油缸，并且三级内套缸均处于完全回缩的初始状态；

图7为图6所示的多级油缸中的外套缸的结构示意图；

图8为图6所示的多级油缸中的第一级内套缸的结构示意图；

图9为图6所示的多级油缸中的第二级内套缸的结构示意图；

图10为图6所示的多级油缸中的第三级内套缸的结构示意图；

图11～图13为图6所示的多级油缸逐级伸出的状态示意图；

图14～图19为图6所示的多级油缸中的第二级内套缸先于第一级内套缸伸出后，第一级内套缸继续伸出时的过程示意图，其中示出了第一级内套缸的伸出过程的多个连续状态；

图20为图6中的方框部分的放大示意图；

图21为图20中的椭圆部分的进一步放大示意图。

附图标记说明

1外套缸2第一级内套缸

3第二级内套缸4第三级内套缸

5一级内套缸有杆腔油路通流孔7一级内套缸有杆腔

6二级内套缸有杆腔油路通流孔8二级内套缸有杆腔

9三级内套缸有杆腔10套缸内腔

11有杆腔油口12无杆腔油口

13油管15无杆腔

14三级内套缸有杆腔油路通流孔24环形间隙

16二级内套缸导向环安装区17二级内套缸活塞密封件安装区

18二级内套缸连通槽19二级内套缸通流环槽

20三级内套缸导向环安装区21三级内套缸活塞密封件安装区

22三级内套缸连通槽23三级内套缸通流环槽

25环形骨架密封圈26弹簧箍

27挡圈28底端盖

29导向端盖30缸筒本体

31活塞部32中间台阶部

33活塞杆部

具体实施方式

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。

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。需要特别指出的是，图示的多级油缸的底端显示在左侧，多级油缸的顶端(即伸出端或导向套端)显示在右侧。

为解决多级油缸在非逐级伸出时因油路堵塞、回油困难而造成的涨缸问题，本发明提供了一种新型多级油缸。如图6至图11所示，以三级油缸为例，根据本发明的多级油缸包括外套缸1、N级内套缸2～4、有杆腔油口11、无杆腔油口12和无杆腔15，N级内套缸2～4包括从外向内逐级嵌套的第一级内套缸2至第N级内套缸，N为不小于2的整数，第一级内套缸2与外套缸1嵌套配合并形成有一级内套缸有杆腔7和一级内套缸无杆腔，N级内套缸2～4内还形成有从外至内的N-1级内套缸有杆腔8,9和N-1级内套缸无杆腔，有杆腔油口11形成在第N级内套缸上并与该第N级内套缸的套缸内腔10相连，除第N级内套缸以外的内套缸上分别设置有相应的有杆腔油路通流孔5,6,14以连通各级内套缸有杆腔7～9、套缸内腔10和有杆腔油口11，一级内套缸无杆腔、N-1级内套缸无杆腔以及无杆腔15相互连通，与无杆腔油口12连通的无杆腔15中的液压油同时作用于各级内套缸的各自活塞部31上，其中：

除第N级内套缸以外的内套缸上分别形成有沿轴向间隔开的多组有杆腔油路通流孔5,6，N级内套缸的活塞部31的活塞环面上设有活塞密封件安装区17,21，多组有杆腔油路通流孔5,6位于内套缸的活塞密封件安装区17,21靠近有杆腔的一侧；在任意相邻的两个内套缸上，下一级内套缸上的活塞密封件安装区17,21的轴向跨度不大于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6的轴向跨度，以使上一级内套缸相对于下一级内套缸伸出至预设位置时，上一级内套缸有杆腔中的油液通过有杆腔油路通流孔5,6与下一级内套缸无杆腔连通。

作为总的发明主旨，在本发明的多级油缸中，对各级内套缸上的密封件和有杆腔油路通流孔的相互安装位置、个(组)数以及轴向跨度和轴向间距等尺寸等进行了如上所述的优化设计，使得各级内套缸上的有杆腔油路通流孔在伸出过程的各个状态中均不被全部堵塞，以确保各级有杆腔中的液压油的回油油路始终畅通，从而避免非逐级伸出时的增压、涨缸的情况发生。

在活塞部31的强度足够而不设置导向套时，仅有活塞密封件对有杆腔油路通流孔产生堵塞，因而在下一级内套缸上的活塞密封件安装区17,21的轴向跨度不大于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6的轴向跨度的情况下，多组有杆腔油路通流孔5,6中的至少一组通流孔是不能被堵塞的。

大部分的内套缸的活塞部31是安装有导向套的，此时，除第一级内套缸2以外的内套缸的活塞部31的活塞环面上还设有导向环安装区16,20，该导向环安装区16,20相对于活塞密封件安装区17,21更靠近活塞部31的活塞端面，导向环安装区16,20与活塞密封件安装区17,21沿轴向间隔布置，导向环安装区16,20与活塞密封件安装区17,21之间的活塞环面上还设有通流环槽19,23，该通流环槽与无杆腔15之间通过绕过导向环安装区16,20的连通槽18,22连通,当上一级内套缸相对于下一级内套缸伸出至预设位置时，上一级内套缸有杆腔中的油液通过有杆腔油路通流孔5,6、通流环槽19,23以及连通槽18,22与下一级内套缸无杆腔连通；其中，在任意相邻的两个内套缸上，下一级内套缸上的导向环安装区16,20的轴向跨度和活塞密封件安装区17,21的轴向跨度均不大于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6的轴向跨度，下一级内套缸上的导向环安装区16,20与活塞密封件安装区17,21之间的轴向间距不小于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6的轴向跨度。

需要说明的是，内套缸行设置的有杆腔油路通流孔5,6的多组是沿轴向间隔排布的，每组有杆腔油路通流孔通常为沿活塞环面的周向上间隔布置的多个通流孔，但也可以是一个，换言之，内套缸的轴向同一位置上沿周向即使只设置一个通流孔也称为一组。多组有杆腔油路通流孔的轴向跨度指的是最外侧的两组有杆腔油路通流孔之间的轴向间距。导向环安装区16,20用于安装导向环，导向环可以是一个或多个。在设置一个导向环时，该导向环覆盖导向环安装区16,20，导向环两侧的轴向宽度即该导向环安装区16,20的轴向跨度。在具有多个导向环时，最外侧的两个导向环的各自外边缘之间的最大轴向距离即该导向环安装区16,20的轴向跨度。同理，活塞密封件安装区17,21的轴向跨度也是相同定义，例如图10中的三级内套缸活塞密封件安装区21中安装的最外侧的两个活塞密封件的各自外边缘之间的最大轴向距离即该三级内套缸活塞密封件安装区21的轴向跨度。活塞密封件安装区17,21中设置的活塞密封件的个数也可以是一个，但通常为两个或两个以上，以形成沿轴向的多层次油液密封效果。其中，导向环用于配合导向作用，活塞密封件起到油液密封作用，本领域技术人员能够理解的是，用于安装导向环的导向环安装区16,20通常设置在活塞密封件安装区17,21的靠近无杆腔15的一侧以使得导向环具有更优良的导向和支撑作用，另一侧则设置所述有杆腔油路通流孔5,6,14。如图9和图10所示。有杆腔油路通流孔5,6,14与导向环安装区16,20或活塞密封件安装区17,21之间的位置关系和轴向间距等也可做适应性调整。甚至在极端情况下，活塞密封件安装区17,21内也可在最外侧的两个活塞密封件之间插装导向环，但此时仍视为活塞密封件安装区。同样地，导向环安装区16,20内的最外侧的两个导向环之间也可夹设活塞密封件，以增强油液密封效果。

此外，由于第N级内套缸上的有杆腔油路通流孔不存在被下一级内套缸堵塞的情况，因而通流孔的组数不限，可以是一组也可以是多组。例如图10中的第三级内套缸4中的三级内套缸有杆腔油路通流孔14为大孔径流通孔，以便于液压油的快速通流。同理，由于外套缸1上没有设置有杆腔油路通流孔，不存在被第一级内套缸2上的导向环和活塞密封件堵塞的情形，因而第一级内套缸2上的导向环和活塞密封件的个数、安装位置不做上述的各种限制，可根据实际情况设定。

在本实施方式中，在任意相邻的两个内套缸上，下一级内套缸上的导向环安装区16,20的轴向跨度和活塞密封件安装区17,21的轴向跨度均等于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6之间的轴向跨度，并且下一级内套缸上的导向环安装区16,20与活塞密封件安装区17,21之间的轴向间距等于上一级内套缸上的多组有杆腔油路通流孔5,6之间的轴向跨度。如图8所示，第一级内套缸2上的两组一级内套缸有杆腔油路通流孔5的轴向跨度为L，图9中的二级内套缸导向环安装区16和二级内套缸活塞密封件安装区17的各自轴向跨度以及二者之间的轴向间距同为L，L可以是例如30～40mm。同样地，由于图10中的三级内套缸导向环安装区20和三级内套缸活塞密封件安装区21的各自轴向跨度以及二者之间的轴向间距均为M，因而图9中的两组二级内套缸有杆腔油路通流孔6的轴向跨度设定为M，M可大于、小于或等于L，根据相应内套缸及其伸出行程等工况具体设定。换言之，可根据下一级内套缸上的导向环、活塞密封件的轴向跨度来确定上一级内套缸的有杆腔油路通流孔的轴向跨度，这样可统一规格，以提高通用性，且方便于大规模制造和维护更新。

在本实施方式中，如图8所示，各级内套缸均可优选地包括轴向连续的活塞部31、中间台阶部32和活塞杆部33，有杆腔油路通流孔5,6,14贯穿设置在中间台阶部32上，中间台阶部32的外径大于活塞杆部33的外径，且中间台阶部32与活塞杆部33之间形成有限位台阶面，在下一级内套缸的活塞杆部33伸出到顶时，环形台阶面可抵靠在上一级内套缸的顶端固定设置的导向端盖29上起限位作用。此处，有杆腔油路通流孔统一设置在活塞部31与活塞杆部之间的过渡部分的中间台阶部32上。进一步，下一级内套缸的活塞部31的活塞环面与上一级内套缸的内壁之间还形成有环形间隙24，中间台阶部32的外径优选为小于活塞部31的外径，使得下一级内套缸的中间台阶部32与上一级内套缸的内壁之间的环形间隙显著大于活塞部31处的环形间隙24，从而有助于有杆腔中的油液更快流出或流入。通常，活塞部31处的环形间隙24的设计量与活塞密封件的类型、材料以及油缸压力有关，通常小于1mm，一般为0.3～0.4mm。但中间台阶部32与上一级内套缸的内壁之间的环形间隙则可达2mm甚至更大，根据具体工艺设定。

其中，连通槽的作用在于连通无杆腔15和通流环槽，在本实施方式中，二级内套缸连通槽18和三级内套缸连通槽22均优选为沿活塞部31的周向间隔设置的多个直槽，该直槽分别从二级内套缸导向环安装区16和三级内套缸导向环安装区20中安装的各自导向环的底部下方穿过并沿轴向直线延伸至二级内套缸通流环槽19或三级内套缸通流环槽23。多个直槽还可在活塞部31的周向上等间隔均匀布置，直槽的个数可根据通流量大小具体设计。

上述的多级油缸中，为实现各级内套缸的逐级伸出，由于无杆腔15中的液压油同时分别作用于N级内套缸的各自活塞部31的活塞端面上，因而从第一级内套缸2至第N级内套缸，各自活塞端面上的液压油有效作用面积应逐级递减，使得受到液压油推动力最大的第一级内套缸2率先伸出，第一级内套缸2伸出到位后依序为第二级内套缸3，第二级内套缸3伸出到位后才是无杆腔液压油推动第三级内套缸4伸出。其中，无杆腔油口12可设置在外套缸1上或者设置在第N级内套缸(即如图所示的第三级内套缸4)上，无杆腔油口12在内套缸伸出和回缩时均可连通无杆腔15即可。为实现各级内套缸的逐级回缩，即按照第三级内套缸4、第二级内套缸3和第一级内套缸2的顺序依次回缩，有杆腔油口11应设置在第三级内套缸4上。在本实施方式中，如图11所示，第三级内套缸4的伸出端设有所述有杆腔油口11和无杆腔油口12，第三级内套缸4的套缸内腔10内还设置有油管13，该油管13的两端分别连通无杆腔油口12与无杆腔15，第三级内套缸4的套缸内腔10还连通有杆腔油口11。

在上述结构的多级油缸的基础上，下面以三级油缸为例，结合图11至图19具体阐述该三级油缸的逐级伸出、逐级回缩和非逐级伸出的各个过程和状态。

图11至图13为三级油缸的逐级伸出的过程示意图。在图11中，通过向无杆腔油口12通入压力油，压力油经过油管13进入无杆腔15，正常情况下，压力油推动第一级内套缸2率先伸出，即从图6所示的完全缩回的初始状态过渡到图11所示状态，第一级内套缸2的活塞部与外套缸1的底端盖28之间的无杆腔空间逐级增大，一级内套缸有杆腔7的空间则逐级减小。一级内套缸有杆腔7中的液压油通过一级内套缸有杆腔油路通流孔5进入二级内套缸有杆腔8中，再通过二级内套缸有杆腔油路通流孔6进入三级内套缸有杆腔9，再通过三级内套缸有杆腔油路通流孔14进入第三级内套缸4的套缸内腔10中，最后从有杆腔油口11流出以回油到系统油箱。

如图12所示，当第一级内套缸2伸出到位，即第一级内套缸2的中间台阶部32的限位台阶面抵靠在外套缸1的导向端盖29上时，无杆腔15中的压力油推动第二级内套缸3开始伸出，二级内套缸有杆腔8中的液压油如前所述地回油到系统油箱。

同样地，如图13所示，当第二级内套缸3伸出到位后，无杆腔15中的压力油推动第三级内套缸4开始伸出，三级内套缸有杆腔9中的液压油如前所述地回油到系统油箱。

同理，当压力油从有杆腔油口11进入三级油缸的有杆腔时，三级油缸的第三级内套缸4、第二级内套缸3和第一级内套缸2按顺序依次回缩。如图13所示，压力油从有杆腔油口11经过第三级内套缸4的套缸内腔10，再通过三级内套缸有杆腔油路通流孔14进入三级内套缸有杆腔9。由于此时二级内套缸有杆腔油路通流孔6停留在活塞环面上，第三级内套缸4的活塞部与第二级内套缸3内壁之间的环形间隙24较小，通过二级内套缸有杆腔油路通流孔6流向二级内套缸有杆腔8的压力油的量相对较小，三级内套缸有杆腔9中的压力油将快速推动第三级内套缸4首先回缩，相应地，无杆腔15中的液压油则通过油管13，再通过无杆腔油口12回系统油箱。

如图12所示，当第三级内套缸4回缩位后，三级内套缸有杆腔9中的压力油通过中间台阶部32的较大的环形间隙和二级内套缸有杆腔油路通流孔6流向二级内套缸有杆腔8，压力油推动第三级内套缸4和第二级内套缸3一起回缩，无杆腔15中的液压油如前所述地回油。

如图11所示，当第三级内套缸4和第二级内套缸3均回缩到位后，二级内套缸有杆腔8中的压力油通过一级内套缸有杆腔油路通流孔5，进入一级内套缸有杆腔7，压力油推动第三级内套缸4、第二级内套缸3和第一级内套缸2一起回缩，无杆腔15中的液压油如前所述地回油。

图14～图19为三级油缸中的第二级内套缸3先于第一级内套缸2伸出后，第一级内套缸2继续伸出时的过程示意图，其中示出了第一级内套缸2的伸出过程的多个连续状态。

由于三级油缸的各级内套缸采用了图8至图10所示的结构设计，使得当各级内套缸的伸出顺序发生错误时，例如第二级内套缸3比第一级内套缸2提前伸出、第三级内套缸4比第二级内套缸3提前伸出时，在后续第一级内套缸2、第二级内套缸3的伸出过程中，一级内套缸有杆腔油路通流孔5和二级内套缸有杆腔油路通流孔6的各自两组通流孔不会被同时堵死，避免了增压和涨缸情况的发生，具体阐述如下：

如图14所示，在三级油缸的伸出过程中，受负载和油缸本身磨擦力的影响，各级内套缸的伸出顺序有时会发生错误，图示为第二级内套缸3比第一级内套缸2提前伸出的情况。此时，第二级内套缸3伸出到位，后续第一级内套缸2继续伸出，图示的二级内套缸导向环安装区16中安装的导向环堵塞了前端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5，但后端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5仍然连通一级内套缸有杆腔7和无杆腔15，因此不会发生增压作用导致一级内套缸有杆腔7内的压力异常升高。

如图15所示，第一级内套缸2继续伸出，图示的导向环堵死了后端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5，但此时前端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5已经连通第一级内套缸2的缸筒与第二级内套缸3的活塞部的环形间隙24，再通过二级内套缸通流环槽19、二级内套缸通流直槽18连通一级内套缸有杆腔7和无杆腔15，即一级内套缸有杆腔7内的液压油向无杆腔15回油，因此也不会发生增压作用导致一级内套缸有杆腔7内的压力异常升高。

图16至图18示出了在第一级内套缸2的继续伸出过程中的三个连续状态，其中两组一级内套缸有杆腔油路通流孔5中总是能保证至少有一组畅通，通过第一级内套缸2的缸筒与第二级内套缸3的活塞部的环形间隙24、二级内套缸通流环槽19、二级内套缸通流直槽18连通一级内套缸有杆腔7和无杆腔15，因此始终不会发生增压作用导致一级内套缸有杆腔7内的压力异常升高，其中一级内套缸有杆腔7的回油过程与前述雷同，在此不再一一细述。

如图19所示，第一级内套缸2继续伸出，图示的二级内套缸活塞密封件安装区17内设置的活塞密封件堵死了后端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5，但此时前端的一组一级内套缸有杆腔油路通流孔5已经连通环形间隙24，通过该环形间隙24连通一级内套缸有杆腔7和二级内套缸有杆腔8，一级内套缸有杆腔7中的液压油通过前述油路连接有杆腔油口11回液压油箱，至此，一级内套缸有杆腔7的回油油路恢复正常。

以上说明了如何避免增压作用导致一级内套缸有杆腔7内的压力异常升高的过程。同样地，避免增压作用导致二级内套缸有杆腔8内的压力异常升高的过程与此类似，也不再重复说明。另外，本实施方式中仅以三级油缸为例，但同样适用于二级油缸和三级以上油缸。

此外，在工作环境较恶劣的多级油缸中，内套缸的活塞杆部容易粘附硬质污物，导致防尘圈不能有效刮除污物，且防尘圈易被硬质污物一同带出于缸体外，使得污物容易由此进入油缸内，造成油缸活塞杆的密封失效。

为解决此问题，本发明的多级油缸中在油缸顶部进行了针对性设计。结合图7、图9、图20和图21所示，外套缸1以及除第N级内套缸(图示的第三级内套缸4)以外的各个内套缸均优选地包括缸筒本体30，该缸筒本体30的两端分别设有底端盖28和导向端盖29，下一级套缸的缸筒本体30从上一级套缸的导向端盖29中伸出，并且下一级套缸的缸筒本体30的外壁与上一级套缸的导向端盖29的内壁之间嵌设有环形骨架密封圈25(即防尘圈)，该环形骨架密封圈25通过弹簧箍26弹性预紧地套设在下一级套缸的缸筒本体30的外壁上。此处，通过弹簧箍26弹性箍紧环形骨架密封圈25，使得密封圈更紧密地压紧于活塞杆部的外周面上，有效增强了密封圈的污物刮除能力。需要说明的是，此处的“上一级套缸”与前述的“上一级内套缸”的定义不同，前者还包括外套缸1，外套缸1相对于第一级内套缸2也是上一级套缸，“下一级套缸”同样如此。

参见图21，环形骨架密封圈25可优选地安装于导向端盖29内，例如安装环槽中，该安装环槽的外侧还可设置环槽以嵌装挡圈27，该挡圈27固定安装且径向向内凸出，越过环形骨架密封圈25的骨架，使得能够挡靠在环形骨架密封圈25的外侧以防止硬质污物将密封圈带出。

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。

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。

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 (11)

1.一种多级油缸，包括外套缸(1)、N级内套缸(2～4)、有杆腔油口(11)、无杆腔油口(12)和无杆腔(15)，所述N级内套缸(2～4)包括从外向内逐级嵌套的第一级内套缸(2)至第N级内套缸，所述N为不小于2的整数，所述第一级内套缸(2)与外套缸(1)嵌套配合并形成有一级内套缸有杆腔(7)和一级内套缸无杆腔，所述N级内套缸(2～4)内还形成有从外至内的N-1级内套缸有杆腔(8,9)和N-1级内套缸无杆腔，所述有杆腔油口(11)形成在所述第N级内套缸上并与该第N级内套缸的套缸内腔(10)相连，除所述第N级内套缸以外的所述内套缸上分别设置有相应的有杆腔油路通流孔(5,6,14)以连通各级内套缸有杆腔(7～9)、套缸内腔(10)和有杆腔油口(11)，所述一级内套缸无杆腔、N-1级内套缸无杆腔以及无杆腔(15)相互连通，与所述无杆腔油口(12)连通的所述无杆腔(15)中的液压油同时作用于各级内套缸的各自活塞部(31)上，其中：

除所述第N级内套缸以外的所述内套缸上分别形成有沿轴向间隔开的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)，所述N级内套缸的活塞部1的活塞环面上设有活塞密封件安装区(17,21)，多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)位于所述内套缸的所述活塞密封件安装区(17,21)靠近有杆腔的一侧；在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述活塞密封件安装区(17,21)的轴向跨度不大于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)的轴向跨度，以使上一级内套缸相对于下一级内套缸伸出至预设位置时，上一级内套缸有杆腔中的油液通过所述有杆腔油路通流孔(5,6)与下一级内套缸无杆腔连通。

2.根据权利要求1所述的多级油缸，其中，所述内套缸的活塞部(31)的活塞环面上还设有导向环安装区(16,20)，该导向环安装区(16,20)相对于所述活塞密封件安装区(17,21)更靠近所述活塞部(31)的活塞端面，所述导向环安装区(16,20)与所述活塞密封件安装区(17,21)沿轴向间隔布置，所述导向环安装区(16,20)与所述活塞密封件安装区(17,21)之间的所述活塞环面上还设有通流环槽(19,23)，该通流环槽与所述无杆腔(15)之间通过绕过所述导向环安装区(16,20)的连通槽(18,22)连通；

其中，在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述导向环安装区(16,20)的轴向跨度和所述活塞密封件安装区(17,21)的轴向跨度均不大于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)的轴向跨度，下一级内套缸上的所述导向环安装区(16,20)与所述活塞密封件安装区(17,21)之间的轴向间距不小于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)的轴向跨度。

3.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，在任意相邻的两个所述内套缸上，下一级内套缸上的所述导向环安装区(16,20)的轴向跨度和所述活塞密封件安装区(17,21)的轴向跨度均等于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)之间的轴向跨度，并且下一级内套缸上的所述导向环安装区(16,20)与所述活塞密封件安装区(17,21)之间的轴向间距等于上一级内套缸上的多组所述有杆腔油路通流孔(5,6)之间的轴向跨度。

4.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，所述内套缸包括轴向连续的所述活塞部(31)、中间台阶部(32)和活塞杆部(33)，所述有杆腔油路通流孔(5,6,14)贯穿设置在所述中间台阶部(32)上，所述中间台阶部(32)的外径大于所述活塞杆部(33)的外径，且所述中间台阶部(32)与所述活塞杆部(33)之间形成有限位台阶面，在下一级内套缸的所述活塞杆部(33)伸出到顶时，所述环形台阶面抵靠在上一级内套缸的顶端固定设置的导向端盖(29)上。

5.根据权利要求4所述的多级油缸，其中，所述中间台阶部(32)的外径小于所述活塞部(31)的外径。

6.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，所述连通槽(18,22)为沿所述活塞部(31)的周向间隔设置的多个直槽，该直槽从所述导向环安装区(16,20)安装的导向环的底部下方穿过并沿轴向直线延伸至所述通流环槽(19,23)。

7.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，所述导向环安装区(16,20)安装有覆盖该导向环安装区(16,20)的一个导向环，所述活塞密封件安装区(17,21)安装有覆盖该活塞密封件安装区(17,21)的一个活塞密封件；

或者，所述导向环安装区(16,20)安装有多个导向环，该导向环安装区(16,20)的轴向跨度为最外侧的两个导向环的各自外边缘之间的最大轴向距离；所述活塞密封件安装区(17,21)安装有多个活塞密封件，该活塞密封件安装区(17,21)的轴向跨度为最外侧的两个活塞密封件的各自外边缘之间的最大轴向距离。

8.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，所述第N级内套缸的伸出端设有所述有杆腔油口(11)和无杆腔油口(12)，所述多级油缸还包括油管(13)，该油管(13)设置在所述第N级内套缸的所述套缸内腔(10)中且两端分别连通所述无杆腔油口(12)与所述无杆腔(15)。

9.根据权利要求2所述的多级油缸，其中，所述无杆腔(15)中的液压油分别作用于所述N级内套缸的各自活塞部(31)的活塞端面上，从所述第一级内套缸(2)至所述第N级内套缸，各自所述活塞端面上的液压油有效作用面积逐级递减。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的多级油缸，其中，所述外套缸(1)以及除所述第N级内套缸以外的所述内套缸均包括缸筒本体(30)和导向端盖(29)，下一级套缸的所述缸筒本体(30)从上一级套缸的所述导向端盖(29)中伸出，并且下一级套缸的所述缸筒本体(30)的外壁与上一级套缸的所述导向端盖(29)的内壁之间嵌设有环形骨架密封圈(25)，该环形骨架密封圈(25)通过弹簧箍(26)弹性预紧地套设在下一级套缸的所述缸筒本体(30)的外壁上。

11.根据权利要求10所述的多级油缸，其中，所述环形骨架密封圈(25)安装于所述导向端盖(29)内，该导向端盖(29)内还嵌设有挡圈(27)，该挡圈(27)挡靠在所述环形骨架密封圈(25)的外侧。