CN105874218A - 高输出液压缸和活塞结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及往复移动安装到力传递元件上的输出杆的方法,其包括:对第一活塞和缸装置施加液压力,以使第一活塞和缸装置以挤压模式操作来使力传递元件在第一方向上移动;对第二活塞和缸装置施加液压力,以使第二活塞和缸装置以挤压模式操作来使力传递元件在相反的第二方向上移动;在对第一活塞和缸装置施加液压力的同时,不对第二活塞和缸装置施加拉力;和,在对第二活塞和缸装置施加液压力的同时,不对第一活塞和缸装置施加拉力。

Description

高输出液压缸和活塞结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请作为PCT国际专利申请在2014年11月5日提交并且要求提交日为2013年11月5日的印度专利申请序列号N0.1260/K0L/2013的优先权,其内容通过引用的方式而整体地并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体涉及活塞和缸结构。
背景技术
[0004 ] 在很多应用中液压活塞和缸结构用于机械致动。一般的液压活塞和缸结构包括安装在缸体内的活塞。活塞一般包括连接到活塞头的活塞杆。加压液压流体被引入或引出缸体,从而引起活塞杆相对于缸体伸出或缩回。在高输出活塞和缸组件领域,改进的性能是特别希望的。
发明内容
[0005]本发明大体涉及一种活塞和缸组件,其具有构造成仅以挤压模式操作的活塞和缸装置。在某些示例中,活塞和缸组件构造成输出相对较大力到输出杆,输出杆构造成与机器或设备的部件(例如压缩机)连接。在某些示例中,输出杆可包括主轴和与主轴一体的至少一个端部法兰。在某些示例中,端部法兰可通过多个螺纹紧固件(例如螺栓)连接到输出构件(例如,机器或设备的部件,或者适于提供与设备或机器的部件连接的适配件或配件)。每一紧固件被充分地施以转矩以具有适于防止疲劳的希望的预载荷水平。在某些实施例中,活塞和缸结构可包括多对活塞和缸装置,该装置通过居间力传递结构传递力到输出杆,居间力传递结构连接到活塞和缸结构的所有活塞和缸装置。
[0006]本发明的另一个方面涉及消除了相对较大的螺纹接头的使用的活塞和缸结构。该较大的螺纹接头的消除是有利的,因为当承受重复拉伸和压缩循环时,如果没有提供合适量的预载荷,该较大的螺纹接头可能疲劳。由于与将合适的预载荷施加到这种较大的螺纹接头相关的难度,这可能会造成困难。
[0007]本发明的另一个方面涉及具有超过1500万牛顿的输出容量的高输出线性致动器。在某些示例中,线性制动器的输出杆没有任何难于施加预载荷的相对较大螺纹接头。替代地,输出杆包括主轴和一体的端部法兰。端部法兰可包括用于接收多个螺纹紧固件(例如螺栓)的多个紧固件开口,螺纹紧固件可用于将输出杆连接到另一结构。在某些示例中,螺纹紧固件具有显著小于主轴的外径的直径。在某些示例中,螺纹紧固件的尺寸被设置,以易于带着所希望的预载荷量地安装。
[0008]本发明的另一个方面涉及一种使安装到液压活塞和缸结构的力传递元件上的输出杆往复移动的方法。该方法包括:对第一活塞和缸装置施加液压力以使第一活塞和缸装置以挤压模式操作,从而使力传递元件在第一方向上移动;对第二活塞和缸装置施加液压力以使第二活塞和缸装置以挤压模式操作,从而使力传递元件在相反的第二方向上移动;在对第一活塞和缸装置施加液压力时不对第二活塞和缸装置施加拉力(拉伸力,张拉力);和在对第二活塞和缸装置施加液压力时不对第一活塞和缸装置施加拉力。
[0009]在某些实施方式中,通过穿过在输出杆的端部法兰中限定的孔拧上多个紧固件来将输出构件连接到输出杆。
[0010]本发明的另一个方面涉及一种液压活塞和缸结构,包括:力传递元件;连接到力传递元件以与力传递元件一起移动的输出杆;连接到力传递元件的第一活塞和缸装置;以及连接到力传递元件的第二活塞和缸装置。第一及第二活塞和缸装置构造成仅以挤压模式操作。第一活塞和缸装置构造成当第一活塞和缸装置以挤压模式操作时使力传递元件在第一方向上移动,从而使输出杆在第一方向上移动。第二活塞和缸装置构造成当第二活塞和缸装置以挤压模式操作时使力传递元件在第二方向上移动,从而使输出杆在第二方向上移动。
[0011]各种另外的方面将在下面的说明书中阐述。这些方面涉及独立的特征和结合的特征。可以理解的是前述的总体描述和下面的详细描述仅仅是说明性的,并不限制以这里所公开的示例为基础的广泛创造性方面。
附图说明
[0012]图1示出了根据本发明的原理的第一示例高输出线性致动器;
[0013]图2示出了根据本发明的原理的第二示例高输出线性致动器;和
[0014]图3示出了根据本发明的原理的第三示例高输出线性致动器。
具体实施方式
[0015]液压杆和缸结构,包括:力传递元件;连接到力传递元件以与力传递元件一起移动的输出杆;连接到力传递元件的第一活塞和缸装置;和连接到力传递元件的第二活塞和缸装置。第一活塞和缸装置及第二活塞和缸装置构造成仅以挤压模式(in compress1n)操作。第一活塞和缸装置构造成当第一活塞和缸装置以挤压模式操作时使力传递元件在第一方向上移动,从而使输出杆在第一方向上移动。第二活塞和缸装置构造成当第二活塞和缸装置以挤压模式操作时使力传递元件在第二方向上移动,从而使输出杆在第二方向上移动。
[0016]每一活塞和缸装置均包括通过缸体的杆端部往复移动的活塞。在某些实施方式中,每一活塞和缸装置构造成仅在各自缸体的盖端部处接收液压力,而不在各自缸体的杆端部处接收液压力。
[0017]在某些实施方式中,缸体的盖端部安装到框架,使得力传递元件构造成相对于该框架移动。在一个示例中,框架包括两个空间分开的框架元件,框架元件通过横向构件连接在一起,力传递元件构造成当被在第一方向和第二方向上移动时沿着横向构件滑动。在另一示例中,力传递元件包括通过横向构件连接在一起的两个空间分开的法兰,框架设置在法兰之间。
[0018]在使用中,输出杆的往复移动如此实现:对第一活塞和缸装置施加液压力,以使第一活塞和缸装置以挤压模式操作,使力传递元件在第一方向上移动,从而使输出杆在第一方向上移动;和在对第一活塞和缸装置施加液压力的同时避免对第二活塞和缸装置施加拉力。然后对第二活塞和缸装置施加液压力以使第二活塞和缸装置以挤压模式操作,使力传递元件在相反的第二方向上移动;和在对第二活塞和缸装置施加液压力的同时,不对第一活塞和缸装置施加拉力。
[0019]在某些实施方式中,多个第一活塞和缸装置连接到力传递元件的第一侧,且多个第二活塞和缸装置安装到力传递元件的第二侧。第一活塞和缸装置构造成当第一活塞和缸装置以挤压模式操作时,使力传递元件在第一方向上移动。第二活塞和缸装置构造成当第二活塞和缸装置以挤压模式操作时使力传递元件在第二方向上移动。在一个示例中,力传递元件的第一侧背离力传递元件的第二侧。在另一示例中,力传递元件的第一侧朝向力传递元件的第二侧。
[0020]在某些实施方式中,输出构件通过穿过在输出杆的端部中限定的孔拧上紧固件而连接到输出杆。在一个示例中,输出杆包括主轴和与主轴成一整体的至少一个端部法兰。端部法兰限定出紧固件开口,通过该紧固件开口插入螺纹紧固件以将端部法兰连接到输出构件。在某些示例中,输出杆的主轴在所述主轴的与端部法兰相反的端部处包括与主轴成一整体的第二端部法兰。在一个示例中,第二端部法兰构造成使用螺纹紧固件连接到力传递元件。
[0021]在某些实施方式中,第二输出杆连接到力传递元件以和力传递元件一起移动。在一个示例中,相对于输出杆而言,第二输出杆连接到力传递元件的相反侧。在一个示例中,第二输出杆在与输出杆相反的方向上与输出杆同轴地延伸。另一输出构件可以通过穿过在第二输出杆的端部(例如,一体的端部法兰)中限定的孔拧上紧固件而被连接到第二输出杆。
[0022]现在参照附图,图1示出了根据本发明的原理的示例性高输出线性致动器20。线性致动器20包括两个输出杆22,两个输出杆22通过活塞和缸结构26沿轴线24来回彳主复移动。活塞和缸结构26包括具有空间分开的框架元件30的框架28,输出杆22延伸穿过框架元件30,并且输出杆22相对于该框架元件30沿着轴线24移动。框架元件30通过在框架元件30之间延伸的连接杆32而连接在一起。在一个示例中,连接杆32彼此平行。连接杆32可包括通过多个螺纹紧固件36(例如螺栓)而紧固到框架元件30上的整体式法兰34。
[0023]活塞和缸结构26还包括安装成在连接杆32上滑动的力传递元件38。连接杆32沿着与轴线24平行的轴线40对齐排列。活塞和缸结构26还包括配置成使力传递元件38沿轴线24移动的多个活塞和缸装置42。第一组44a的活塞和缸装置42安装在框架元件30的第一框架元件30a和力传递元件38之间。第二组44b的活塞和缸装置42安装在框架元件30的第二框架元件30b和力传递元件38之间。活塞和缸装置42沿与轴线24平行的轴线46对齐排列。
[0024]仍然参照图1,活塞和缸装置42配置为用于使力传递元件38在第一和第二框架元件30a、30b之间沿轴线24来回移动。每个活塞和缸装置42均包括具有杆端部50和盖端部52的缸体48。每个活塞和缸装置42还包括安装在缸体48的盖端部52上的盖子54,和相对于缸体48沿轴线46滑动的活塞56。活塞56包括捕获在缸体48内的活塞头58和从缸体48的杆端部50向外突出的活塞杆60。
[0025]如在图1中示出的,第一组44a的活塞和缸装置42的缸体48连接到第一框架元件30a,并且第一组44a的活塞和缸装置42的活塞杆60的外端部连接到力传递元件38。第二组44b的活塞和缸装置42的缸体48连接到第二框架元件30b,并且第二组44b的活塞和缸装置42的活塞杆60的外端部连接到力传递元件38。
[0026]线性致动器20的每一输出杆22均包括主轴62和与所述主轴62—体地形成的端部法兰64。在输出杆62的外端部处的端部法兰64通过螺纹紧固件68(例如螺栓)紧固到构件66(例如,设备、机器、或适于在端部法兰64和设备或机器之间提供居间接口的附件或适配件)。螺纹紧固件68可以延伸通过在端部法兰64中限定的开口并且能螺纹连接到构件66中。由端部法兰64所提供的表面区域足够大以提供足够数量的螺纹紧固件68来使构件66可靠地附接到输出杆22。螺纹紧固件68足够小以能够以精确的预载荷水平安装。在输出杆22的内端部处的端部法兰64以类似的方式附接到力传递元件38。
[0027] 第一组44a的活塞和缸装置42配置成沿轴线24在第一方向70上驱动力传递元件38并从而驱动输出杆22。第二组44b的活塞和缸装置42配置成沿轴线24在第二方向72上驱动力传递元件38并从而驱动输出杆22。第一和第二方向70、72相对于彼此相反。活塞和缸装置42配置成当致动时通过力传递元件38形式的公共元件或结构动作。因此,力传递元件38起到将力从一个或多个活塞和缸装置42传递到输出杆22的作用。
[0028]活塞和缸装置42配置成仅以挤压模式操作。例如,液压力(例如,加压液压流体)仅仅提供到缸体48的盖端部52,并且不提供到缸体48的杆端部50。在某些例子中,缸体48的杆端部50可以通过例如呼吸阀的结构而通向大气。因此,在该示例中,在缸体48内在缸体48的活塞头58和杆端部50之间的区域提供空气。在其他示例中,跨过或通过活塞头58,可设置流体连通,使得活塞56相对于缸体48的移动引起缸体48内的液压流体从活塞头58的一侧流向活塞头的相反侧。
[0029]在线性致动器20的使用中,第一及第二组44a、44b的活塞和缸装置42被交替地致动/加压以沿轴线24来回驱动输出杆22。第一组44a的活塞和缸装置42由向缸体48的盖端部52提供液压力来致动,从而引起活塞56相对于缸体48在第一方向70上移动。活塞56在第一方向70上的移动引起力传递元件38及因此附接在力传递元件38上的输出杆22沿轴线24在第一方向70上移动。
[0030]当输出杆22在第一方向70上移动时,不对第二组44b的活塞和缸装置42的缸体48的杆端部50提供液压力。反而,由于通过第一组44a的活塞和缸装置42施加到力传递元件38上的力,第二组44b的活塞和缸装置42的活塞56在它们相应的缸体48内沿第一方向70上被动地移动。因此,第二组44b的活塞和缸装置42不对力传递元件38施加力以在第一方向70上主动牵拉力传递元件38。换言之,当力传递元件38和相应的输出杆22在第一方向70上移动时,第二组44b的活塞和缸装置42不以拉伸模式(in tens1n)操作。
[0031 ] 一旦力传递元件38和相应的输出杆22已经通过第一组44a的活塞和缸装置42在第一方向70上移动(到位),液压力从第一组44a的活塞和缸装置42的缸体48的盖端部52断开。液压力连接并且施加到第二组44b的活塞和缸装置42的缸体48的盖端部52。该液压力的应用引起第二组44b的活塞和缸装置42在第二方向72上推动力传递元件38和相应的输出杆22。因而,使得第二组44b的活塞和缸装置42以挤压模式操作。
[0032]当液压力被施加到第二组44b的活塞和缸装置42的缸体48的杆端部50时,不对第一组44a的活塞和缸装置42的缸体48的杆端部50施加液压力。反而,通过来自第二组44b的力,第一组44a的活塞56在它们相应的缸体48内被动地移动。第一组44a的活塞和缸装置42不以拉伸模式操作,并且不对力传递元件38施加用于使力传递元件在第二方向72上移动的力。可以理解的是,第一和第二组44a,44b可被交替地致动以使输出杆22沿轴线24来回往复移动。
[0033]图2示出了根据本发明的原理的另一示例性线性致动器120。线性致动器120具有固定的中心框架128。线性致动器120也包括前述类型的第一及第二组144a、144b的活塞和缸装置142。每一活塞和缸装置142具有杆端部150和盖端部152。第一及第二组144a、144b的活塞和缸装置142在固定的中心框架128和力传递元件138之间连接。在某些实施方式中,第一和第二组144a、144b安装在中心框架128的相对侧。例如,活塞和缸装置142的盖端部152可安装到中心框架128。
[0034]力传递元件138连接到沿轴线124对齐排列的输出杆122。力传递元件138构造成沿轴线124移动。在某些示例中,力传递元件138包括在空间分开的法兰138a、138b之间延伸的一个或多个杆139或其他横向构件。在某些示例中,中心框架128与第一及第二组144a、144b的活塞和缸装置142设置在法兰138a、138b之间。在一个示例中,第一组144a的活塞和缸装置142的缸体148连接到中心框架128的一侧,并且第一组144a的活塞和缸装置142的活塞杆的外端连接到力传递元件138的第一法兰138a。第二组144b的活塞和缸装置142的缸体148连接到中心框架128的另一侧,并且第二组144b的活塞和缸装置142的活塞杆的外端连接到力传递元件138的第二法兰138b。
[0035]使用时,第一及第二组144a、144b的活塞和缸装置142与力传递元件138协作,以使输出杆122沿轴线124线性来回往复移动。类似于前述实施例,没有活塞和缸装置142以拉伸模式操作是可取的。反而,第一及第二组144a、144b的活塞和缸装置142被交替地以挤压模式致动,以产生使力传递元件138沿轴线124来回移动的压缩冲程。例如,当第一组144a的活塞和缸装置142以挤压模式操作,力传递元件138沿轴线124在第一方向170上移动,从而引起输出杆122在第一方向170上移动。相反地,当第二组144b的活塞和缸装置142以挤压模式致动时,力传递元件138沿轴线124在第二方向172上被驱动,从而使输出杆122在第二方向172上移动。
[0036]图3示出了根据本发明的原理的另一示例性线性致动器220。线性致动器220具有与在图2中示出的线性致动器120相同的总体构造,除了在固定的中心框架128的每一侧仅设置一个活塞和缸装置142。每一活塞和缸装置142的盖端部152连接到中心框架128。每一活塞和缸装置142的活塞156连接到力传递元件138的法兰138a,138b中的一个。
[0037]使用时,当处于中心框架128的第一侧的活塞和缸装置142以挤压模式操作时,力传递元件138沿轴线124在第一方向170上移动,从而引起输出杆122在第一方向170上移动。相反地,当处于中心框架128第二侧的活塞和缸装置142以挤压模式致动时,力传递元件138沿轴线124在第二方向172上被驱动,从而使输出杆122在第二方向172上移动。
[0038]在某些实施方式中,没有液压力施加到活塞和缸装置142的杆端部150。
[0039]在某些实施方式中,当位于中心框架128的第一侧的活塞和缸装置142操作时,没有液压流体施加到位于框架128的第二侧的活塞和缸装置142。当位于中心框架128的第二侧的活塞和缸装置142操作时,没有液压流体施加到框架128的第一侧的活塞和缸装置142。
[0040]上面的说明、示例和数据提供了本发明构成的制造和使用的完整说明。由于在不脱离本发明的精神和范围的前提下,可以得到本发明的很多实施例,本发明由随后所附的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种使连接到液压活塞和缸结构的力传递元件上的输出杆往复移动的方法,所述方法包括: 对第一活塞和缸装置施加液压力以使第一活塞和缸装置以挤压模式操作,来使力传递元件在第一方向上移动; 对第二活塞和缸装置施加液压力以使第二活塞和缸装置以挤压模式操作,来使力传递元件在相反的第二方向上移动; 在对第一活塞和缸装置施加液压力期间,不对第二活塞和缸装置施加拉力;和 在对第二活塞和缸装置施加液压力期间,不对第一活塞和缸装置施加拉力。
2.如权利要求1所述的方法,其中对每一活塞和缸装置施加液压力包括:仅对所述活塞和缸装置的第一端部施加液压力,且不对所述活塞和缸装置的相反的第二端部施加液压力。
3.如权利要求1所述的方法,还包括:通过穿过在输出杆的端部法兰中限定的孔拧上多个紧固件来将输出构件连接到输出杆。
4.如权利要求1所述的方法,还包括当力传递元件在第一和第二方向上移动时,使输出杆沿第一轴线滑动,所述第一轴线平行于所述第一及第二活塞和缸装置的纵向轴线。
5.如权利要求4所述的方法,其中当力传递元件被在第一和第二方向上移动时,力传递元件被沿框架的部分滑动,其中输出杆从框架向外延伸。
6.一种液压活塞和缸结构,包括: 力传递元件; 输出杆,其连接到所述力传递元件以和所述力传递元件一起移动; 连接到所述力传递元件的第一活塞和缸装置,所述第一活塞和缸装置构造成仅以挤压模式操作,且所述第一活塞和缸装置构造成当所述第一活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件在第一方向上移动,其中,所述输出杆和所述力传递元件一起移动;和 连接到所述力传递元件的第二活塞和缸装置,所述第二活塞和缸装置构造成仅以挤压模式操作,且所述第二活塞和缸装置构造成当所述第二活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件在相反的第二方向上移动,其中,所述输出杆和所述力传递元件一起移动。
7.如权利要求6所述的液压活塞和缸结构,其中,所述输出杆包括主轴和与所述主轴一体的至少一个端部法兰,所述端部法兰限定出多个紧固件开口,所述多个紧固件开口构造成用于接收多个螺纹紧固件以将所述端部法兰连接到输出构件。
8.如权利要求7所述的液压活塞和缸结构,其中,所述主轴在主轴的与所述端部法兰相反的端部处包括与所述主轴一体的第二端部法兰,所述第二端部法兰构造成连接到所述力传递元件。
9.如权利要求6所述的液压活塞和缸结构,其中,第一活塞和缸装置是第一组活塞和缸装置的一部分,所述第一组活塞和缸装置与所述力传递元件连接且构造成当第一组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件在第一方向上移动;和其中,第二活塞和缸装置是第二组活塞和缸装置的一部分,所述第二组活塞和缸装置与所述力传递元件连接且构造成当第二组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件在第二方向上移动。
10.如权利要求6所述的液压活塞和缸结构,其中所述第一活塞和缸装置包括第一缸体和第一活塞,其中所述第一活塞安装到所述力传递元件的第一侧;和其中,所述第二活塞和缸装置包括第二缸体和第二活塞,其中所述第二活塞安装到所述力传递元件的第二侧。
11.如权利要求10所述的液压活塞和缸结构,其中所述力传递元件的第一侧背离所述力传递元件的第二侧。
12.如权利要求10所述的液压活塞和缸结构,其中所述力传递元件的第一侧朝向所述力传递元件的第二侧。
13.如权利要求10所述的液压活塞和缸结构,其中每一活塞和缸装置均构造成在相应的缸体的仅盖端部处接受液压力。
14.如权利要求10所述的液压活塞和缸结构,还包括与第一和第二缸体的盖端部连接的框架,其中所述力传递元件构造成相对于所述框架移动。
15.如权利要求14所述的液压活塞和缸结构,其中所述框架包括通过横向构件连接在一起的两个空间分开的框架元件,其中,所述力传递元件设置在框架元件之间并且构造成沿至少一个所述横向构件滑动,其中,所述第一活塞和缸装置布置在所述力传递元件和框架元件中的第一框架元件之间,所述第二活塞和缸装置布置在所述力传递元件和框架元件中的第二框架元件之间。
16.如权利要求15所述的液压活塞和缸结构,其中,所述第一活塞和缸装置是第一组活塞和缸装置的一部分,所述第一组活塞和缸装置与所述力传递元件和所述第一框架元件连接,所述第一组活塞和缸装置构造成当第一组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件相对于框架在第一方向上移动;并且其中,所述第二活塞和缸装置是第二组活塞和缸装置的一部分,所述第二组活塞和缸装置与所述力传递元件和所述第二框架元件连接,所述第二组活塞和缸装置构造成当第二组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件相对于框架在第二方向上移动。
17.如权利要求14所述的液压活塞和缸结构,其中,所述力传递元件包括通过横向构件连接在一起的两个空间分开的法兰,其中框架设置在所述力传递元件的法兰之间,其中所述第一活塞和缸装置设置在框架和所述力传递元件的法兰中的第一法兰之间,并且其中,所述第二活塞和缸装置设置在框架和所述力传递元件的法兰中的第二法兰之间。
18.如权利要求17所述的液压活塞和缸结构,其中,所述第一活塞和缸装置是第一组活塞和缸装置的一部分,所述第一组活塞和缸装置与所述框架和所述力传递元件的第一法兰连接,所述第一组活塞和缸装置构造成当第一组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件相对于框架在第一方向上移动;并且其中,所述第二活塞和液压缸装置是第二组活塞和缸装置的一部分,所述第二组活塞和缸装置与所述框架和所述力传递元件的第二法兰连接,所述第二组活塞和缸装置构造成当第二组的活塞和缸装置以挤压模式操作时使所述力传递元件相对于框架在第二方向上移动。
19.如权利要求6所述的液压活塞和缸结构,其中,第一及第二活塞和缸装置沿平行于滑动轴线延伸的轴线对齐排列,所述输出杆和所述力传递元件一起沿着所述滑动轴线移动。
20.如权利要求6所述的液压活塞和缸结构,还包括连接到所述力传递元件以和所述力传递兀件一起移动的第二输出杆,所述第二输出杆与所述输出杆同轴地、在与所述输出杆相反的方向上延伸。
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