CN105889153A - 双向作动气驱伺服液压增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在岩石力学试验中实现长时间恒定高压加载的双向作动气驱伺服液压增压装置。其特征是利用大小活塞截面积的成比例增压原理，采用气体驱动液体的方法实现整个装置的恒定高液压输出；采用气体伺服阀实现气压的高精度调节，解决了恒定高液压的调节问题；采用气流推动气体导向阀产生往复快速移动，解决了气流在双向气路中的调节问题；采用气体驱动活塞双向作动实现液压增压，解决了恒定高液压的连续输出问题。双向作动气驱伺服液压增压装置可以在液压压力不足的情况下自动启动并及时补足压力，输出液压的压力达到预定值后也会自动停止运行，从而实现液压的长时间恒定输出。

Description

双向作动气驱伺服液压增压装置

技术领域 岩石力学试验技术与设备领域

背景技术 当前岩石力学试验设备主要通过伺服阀控制高压油源来实现岩石试样的加载，伺服阀控制高压油源来实现伺服加载已经是目前一项较为成熟的技术，这种技术对于实现岩石试样的长时间恒定高压加载非常困难，主要在于以下问题难以解决：首先由于需要高压油源，所以必须实现持续高压供油，而大功率设备运行的能耗和噪音都很大；其次大功率电机运行造成液压油温度升高很快，会直接导致液压油碳化；另外高精度电液伺服阀在持续高压作用下连续工作而极易发生故障。岩石力学试验过程中，要想在大尺度岩石试样中模拟真实地层应力，必须实现岩石试样的长时间恒定高压加载，而上述三个问题导致伺服阀控制高压油源的加载方式很难实施岩石试样的长时间恒压加载。

发明内容 本发明提供一种能够在岩石力学试验中实现长时间恒定高压加载的双向作动气驱伺服液压增压装置。其特征是利用大小活塞截面积的成比例增压原理，采用气体驱动液体的方法实现整个装置的恒定高液压输出；采用气体伺服阀实现气压的高精度调节，解决了恒定高液压的调节问题；采用气流推动气体导向阀产生往复快速移动，解决了气流在双向气路中的调节问题；采用气体驱动活塞双向作动实现液压增压，解决了恒定高液压的连续输出问题。双向作动气驱伺服液压增压装置可以在液压压力不足的情况下自动启动并及时补足压力，输出液压的压力达到预定值后也会自动停止运行，从而实现液压的长时间恒定输出。

双向作动气驱伺服液压增压装置，由双路伺服气压驱动部分以及双向作动液压增压部分这两大部分构成，所述双路伺服气压驱动部分由高压气进口1，气压伺服阀2，伺服阀连接块3，密封气体导向阀4，气压活塞15，右侧消音器连接块17，右侧气体消音器18，左侧消音器连接块19，左侧气体消音器20，上侧顶压式气体阀门21，下侧顶压式气体阀门22，刚性外壳23组成；所述双向作动液压增压部分由上侧低压液进口5，上侧进口单向阀6，上侧出口单向阀7，上侧高压液出口8，上侧液压连接块9，下侧低压液进口10，下侧进口单向阀11，下侧出口单向阀12，下侧高压液出口13，下侧液压连接块14，液压活塞16组成。

基本原理与技术：根据输入高压气可任意调节压力的需求，采用高精度气体伺服阀实现输入气压的高精度伺服控制；根据伺服气压作用于气压活塞实现双向作动的需求，采用气体导向阀在行程两端所形成的气流通道对气压活塞下部和上部面交替作用气压，气体导向阀的往复运动通过气压活塞在行程两端作用于顶压式气体阀门后改变气流方向来实现的，高压气体驱动作动器过程中排出的空气通过左右两侧的气体消音器排出并有效抑制产生的噪音；气压活塞在气体驱动作用下带动液压活塞产生往复运动，由于气压活塞和液压活塞截面积的大比例从而在液体中形成很高的压力，从而实现液压的增压；液压活塞在进行往复运动时可以通过上下侧进口单向阀将低压液体吸入，液压活塞实施增压后高压液体由出口单向阀排出用于给岩石试样加载。

双向作动气驱伺服液压增压装置，由双路伺服气压驱动部分以及双向作动液压增压部分这两大部分构成。

双路伺服气压驱动部分由高压气进口1，气压伺服阀2，伺服阀连接块3，密封气体导向阀4，气压活塞15，右侧消音器连接块17，右侧气体消音器18，左侧消音器连接块19，左侧气体消音器20，上侧顶压式气体阀门21，下侧顶压式气体阀门22，刚性外壳23组成。气压伺服阀2通过伺服阀连接块3与装置主体连接，连接部位应保证可靠的密封性能，气压伺服阀2可以实现气体压力的精准伺服，密封气体导向阀4安装有多道密封圈以保证气流导向的精准，密封气体导向阀4依靠上侧顶压式气体阀门21和下侧顶压式气体阀门22改变气流方向来实现上下往复运动来形成气流通道，高压气体驱动作动器过程中排出的空气通过右侧气体消音器18和左侧气体消音器20释放以抑制噪音，刚性外壳23由高强高硬刚制成以保证装置的安全性。

双向作动液压增压部分由上侧低压液进口5，上侧进口单向阀6，上侧出口单向阀7，上侧高压液出口8，上侧液压连接块9，下侧低压液进口10，下侧进口单向阀11，下侧出口单向阀12，下侧高压液出口13，下侧液压连接块14，液压活塞16组成。上侧液压连接块9和下侧液压连接块14与装置主体的连接要严格保证密封性，液压活塞16与装置主体之间应设置密封圈以保证密封性，上侧高压液出口8和下侧高压液出口13应采用高强高硬刚内衬密封材料制成，以保证可靠的刚度和密封性。

附图说明

图1是双向作动气驱伺服液压增压装置三维外观图；图2是双向作动气驱伺服液压增压装置中高压气体作用于气压活塞下端面时A-A剖面图；图3是双向作动气驱伺服液压增压装置中高压气体作用于气压活塞上端面时A-A剖面图。

1：高压气进口；2：气压伺服阀；3：伺服阀连接块；4：密封气体导向阀；5：上侧低压液进口；6：上侧进口单向阀；7：上侧出口单向阀；8：上侧高压液出口；9：上侧液压连接块；10：下侧低压液进口；11：下侧进口单向阀；12：下侧出口单向阀；13：下侧高压液出口；14：下侧液压连接块；15：气压活塞；16：液压活塞；17：右侧消音器连接块；18：右侧气体消音器；19：左侧消音器连接块；20：左侧气体消音器；21：上侧顶压式气体阀门；22：下侧顶压式气体阀门；23：刚性外壳。

具体实施方式 1.首先高压气体通过高压进气口1进入伺服阀2来实现压力的伺服调整，伺服调整后的高压气作用于密封气体导向阀4向上运动到行程末端，此时高压气流通过形成的气流通道进入气压活塞15的下部空间并推动气压活塞15和液压活塞16产生向上运动，运动过程中气压活塞15上部空间的空气通过形成的气流通道进入右侧消音器连接块17并通过右侧气体消音器18排出，这样下侧进口单向阀11打开，低压液经由下侧低压液进口10进入增压装置，同时上侧出口单向阀7打开，由于气压活塞15和液压活塞16面积比而增压后的高压流体经由上侧出口单向阀7和上侧高压液出口8流出。

2.气压活塞15在气压作用下向上运动到极限位置后，气压活塞15作用于上侧顶压式气体阀门21，使之处于开启状态，这时气流作用于密封气体导向阀4并使之产生向下运动到形成末端，此时高压气流通过形成的气流通道进入气压活塞15的上部空间并推动气压活塞15和液压活塞16产生向下运动，运动过程中气压活塞15下部空间的空气通过形成的气流通道进入右侧消音器连接块19并通过右侧气体消音器20排出，这样上侧进口单向阀6打开，低压液经由上侧低压液进口5进入增压装置，同时下侧出口单向阀12打开，由于气压活塞15和液压活塞16面积比而增压后的高压流体经由下侧出口单向阀12和下侧高压液出口13流出。

Claims (1)

1.一种能够在岩石力学试验中实现长时间恒定高压加载的双向作动气驱伺服液压增压装置，由双路伺服气压驱动部分以及双向作动液压增压部分这两大部分构成，所述双路伺服气压驱动部分由高压气进口(1)，气压伺服阀(2)，伺服阀连接块(3)，密封气体导向阀(4)，气压活塞(15)，右侧消音器连接块(17)，右侧气体消音器(18)，左侧消音器连接块(19)，左侧气体消音器(20)，上侧顶压式气体阀门(21)，下侧顶压式气体阀门(22)，刚性外壳(23)组成，气压伺服阀(2)通过伺服阀连接块(3)与装置主体连接，连接部位应保证可靠的密封性能，气压伺服阀(2)可以实现气体压力的精准伺服，密封气体导向阀(4)安装有多道密封圈以保证气流导向的精准，密封气体导向阀(4)依靠上侧顶压式气体阀门(21)和下侧顶压式气体阀门(22)改变气流方向来实现上下往复运动来形成气流通道，高压气体驱动作动器过程中排出的空气通过右侧气体消音器(18)和左侧气体消音器(20)释放以抑制噪音，刚性外壳(23)由高强高硬刚制成以保证装置的安全性；所述双向作动液压增压部分部分由上侧低压液进口(5)，上侧进口单向阀(6)，上侧出口单向阀(7)，上侧高压液出口(8)，上侧液压连接块(9)，下侧低压液进口(10)，下侧进口单向阀(11)，下侧出口单向阀(12)，下侧高压液出口(13)，下侧液压连接块(14)，液压活塞(16)组成，上侧液压连接块(9)和下侧液压连接块(14)与装置主体的连接要严格保证密封性，液压活塞(16)与装置主体之间应设置密封圈以保证密封性，上侧高压液出口(8)和下侧高压液出口(13)应采用高强高硬刚内衬密封材料制成，以保证可靠的刚度和密封性。