CN106429944B - 一种用于挖掘机的气体举升器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于挖掘机的气体举升器，它涉及挖掘机技术领域,缸体内设有活塞杆和活塞，活塞杆一端与活塞连接，另一端在缸体一端伸出，伸出的一端设置有第一吊环，连接在挖掘机的转盘大架上，缸体的上部与缸头相连，缸盖将缸头固定在缸体内，缸体的另一端设置有第二吊环，连接在挖掘机的大臂上；活塞将缸体内部分隔为两个腔体，一个腔体中设置有活塞杆为有杆腔,另一个腔体内没有活塞杆为无杆腔，有杆腔与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管连接，无杆腔与高压气瓶连通，活塞与缸体之间设置有第一密封结构，活塞杆与缸头之间设置有第二密封结构，无杆腔内使用高压氮气工作，有杆腔使用液压油工作，节省发动机的输出功率，增加了工作装置的举升力。

Description

一种用于挖掘机的气体举升器

技术领域

本发明涉及一种用于挖掘机的气体举升器，属于挖掘机技术领域。

背景技术

液压挖掘机由于使用范围广，数量多，耗油量大，排放尾气多的特点，研究液压挖掘机的高效、节能有着非常重要的意义和价值。挖掘机的油缸是利用液压泵输入的油液压力能转换的机械能进行工作，而液压泵则需要通过联轴器与发动机飞轮外壳连接，依靠发动机输出的功率，带动液压泵工作。液压挖掘机的油缸采用的双作用式液压缸，双作用式液压缸活塞两个方向的运动则通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成。机械举升时，靠液压力使缸实现单方向运动，反方向运动（即机械下降动作）则无法依靠机械自重来实现，需要依靠发动机输出的动力来完成反方向运动。反方向运动（即机械下降动作）需要的液压力是不必要的，浪费了发动机输出的资源。

液压挖掘机在工作过程中，利用发动机的动力来举升工作装置，工作装置被举升到高空再下落时，不仅没有把工作装置在此位置的巨大势能利用起来，还要靠发动机的动力来控制其下落，白白耗费了能源。其工作装置的重量占挖掘机本身重量的1/4，挖掘机每次工作时，因举升工作装置的重量需要消耗很多能量，挖掘机要在克服此能量损耗的情况下进行工作，大大减小了施工的效率。许多液压挖掘机通过安装加长臂、伸缩臂、拆楼臂、打桩臂、加大挖斗容量等方法扩大挖掘机的工作范围及效率，可挖掘机大臂油缸的设计无法承受其负荷重量，每次举升工作装置时非常困难，例如加长臂和伸缩臂重量增加，挖掘机举升时负荷大；打桩臂在拔钢板桩时，拔不动或向上困难。目前有一种氮气辅助缸，其无杆腔和有杆腔均为氮气，两腔之间设置有密封装置，密封圈工作时需要油液润滑，设计人员将密封处的活塞设置了贯通孔；其缺点在于设计人员未在有杆腔设置排气孔，有杆腔的气体只能通过贯通孔进入无杆腔；贯通孔不仅流通油液，还可流通氮气，导致无杆腔和有杆腔的氮气互相串通，以致辅助缸的能量减小并形成了减震器的作用。

还有一种混合动力挖掘机，利用氮气和液压油共同举升机械工作装置。其缺点在于，此装置需要与挖掘机液压系统、控制阀等核心部件连接，已出厂的旧挖掘机不便于安装；另外，其原理结构导致挖掘机大臂降落时增加阻力，有时挖掘机工作中需要支撑机械本身，此阻力导致挖掘机下压工作装置时受阻无法支撑车辆。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种用于挖掘机的气体举升器。

本发明用于挖掘机的气体举升器, 它包含举升器缸体1、活塞2、活塞杆3、缸头4、缸盖5、有杆腔6、无杆腔7、储油室8、高压气瓶9、进出气孔10、进出油孔11、第一吊环12、第二吊环13、第一格莱圈14、YA形密封圈15、导向带16、防尘封17、第二格莱圈18、缓冲封19、导向套20、导向套卡簧21、O型密封圈22、气压表23、截止阀24、充气装置25、高压气体安全阀26、挖掘机大臂油缸27和挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28，缸体1设计为圆桶状，在缸体1内设有活塞杆3和活塞2，活塞杆3的一端与活塞2连接，另一端在缸体1的一端伸出，伸出的一端设置有第一吊环12，连接在挖掘机的转盘大架上，缸体1的上部与缸头4相连，缸盖5将缸头4固定在缸体1内，缸体1的另一端设置有第二吊环13，连接在挖掘机的大臂上，活塞2将缸体1内部分隔为两个腔体，其中一个腔体中设置有活塞杆3，为有杆腔6,另一个腔体内没有活塞杆，为无杆腔7，有杆腔6与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，流通介质为液压油，无杆腔7与高压气瓶9连通，流通介质为氮气，活塞2与缸体1之间设置有第一密封结构C，用于隔离有杆腔6与无杆腔7，活塞杆3与缸头4之间设置有第二密封结构D，用于防止漏油，活塞2的上部设置有储油室8，用于润滑第一密封结构C，有杆腔6内的液压油对第一密封结构C和第二密封结构D进行强制润滑，以延长密封圈使用寿命，有杆腔6的缸体1外壁，近临缸头4的位置设置有进出油孔11，与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，用于液压油的进入与排出；挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28通过挖掘机分配器与挖掘机液压油箱连接；无杆腔7的缸体的外壁顶端设置有进出气孔10，与高压气瓶9连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔10与高压气瓶9的连接管路上，设置有截止阀24，当无杆腔7需要关闭氮气时，打开截止阀24，用于阻止高压气瓶9与无杆腔7的氮气流通，高压气瓶9设置有充气装置，用于向高压气瓶内补充氮气，高压气瓶9存有高压氮气，作为能量供给气体举升器，高压气瓶9上设置有气压表23，用于测量高压气瓶9和无杆腔的实时压力，以便调试出该挖掘机最佳的合适压力；在高压气瓶9与进出气孔10之间安装高压气体安全阀26，在氮气压力超出额定值时，高压气体安全阀26自动释放部分氮气，保障气体举升器的最佳效果和安全性，当挖掘机的工作装置下落时，自重降落产生的能量转换为压力将无杆腔7的氮气储存于高压气瓶9中，有杆腔6由挖掘机的大臂油缸的有杆腔油管28进入液压油，气体举升器缩回；当挖掘机的工作装置举升时，高压气瓶9中储存的氮气供给无杆腔7高压氮气，有杆腔6的液压油由挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28回到挖掘机液压油箱，举升器提起。

作为优选，所述的第一密封结构C包括第一格莱圈14、两个YA形密封圈15和两个导向带16，第一格莱圈14设置在活塞2的中间槽内，两个YA形密封圈15设置在第一格莱圈14的两侧，两个导向带16设置在YA形密封圈的两侧。

作为优选，所述的第二密封结构D包括第二格莱圈18、缓冲封19、导向套20、导向套卡簧21、O型密封圈22，第二格莱圈18设置在缸头4远离活塞2的一侧，缓冲封19设置在第二格莱圈18和导向套20之间，导向套20设置在近临活塞2的一侧，导向套20下方设置有导向套卡簧21，其中，所述的导向套20的数量可以是一个，也可以是多个，所述的第一格莱圈14和第二格莱圈18可根据密封结构选择适合的材质。

作为优选,所述的挖掘机大臂油缸27数量为两个，气体举升器的进出油孔11可以与一个或两个挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接；

作为优选,所述的有杆腔6的缸体的外壁设置有进出油孔11与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，进出油孔11也可与挖掘机分配器控制大臂动作的油管连接。

作为优选,所述的无杆腔7的缸体的外壁顶端设置有进出气孔10，与高压气瓶9连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔10的大小及形状根据气弹簧的容积进行设计，位置可以在左侧或右侧，根据机械的结构进行设置。

本发明的有益效果：它能克服现有技术的弊端结构设计合理新颖，简便易行，成本低，保养周期长，设置有无杆腔和有杆腔，无杆腔与高压气瓶连接，介质为氮气；有杆腔与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管连通，介质为液压油，无杆腔内使用高压氮气工作，有杆腔使用液压油工作，有杆腔设计为液压油可解决全氮气缸无法支撑车辆的缺点。无杆腔内将氮气进行蓄能，利用工作装置下落时自重产生的能量来举升工作装置，工作装置的重力势能造成的能量消耗得到最大程度的优化，不消耗额外的机械能。该发明循环利用氮气举升挖掘机工作装置，节省发动机的输出功率，增加了工作装置的举升力，进一步的可增加工作装置的长度及工作装置的重量，降低了工作成本，绿色能源降低了油耗，使得排放量减少，有效控制了污染物的排放，符合国家要求的节能减排政策。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中第一密封结构的结构示意图；

图3为本发明中第二密封结构的结构示意图。

附图标记：举升器缸体1、活塞2、活塞杆3、缸头4、缸盖5、有杆腔6、无杆腔7、储油室8、高压气瓶9、进出气孔10、进出油孔11、第一吊环12、第二吊环13、第一格莱圈14、YA形密封圈15、导向带16、防尘封17、第二格莱圈18、缓冲封19、导向套20、导向套卡簧21、O型密封圈22、气压表23、截止阀24、充气装置25、高压气体安全阀26、挖掘机大臂油缸27、挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28。

具体实施方式：

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含举升器缸体1、活塞2、活塞杆3、缸头4、缸盖5、有杆腔6、无杆腔7、储油室8、高压气瓶9、 进出气孔10、进出油孔11、第一吊环12、第二吊环13、第一格莱圈14、YA形密封圈15、导向带16、防尘封17、第二格莱圈18、缓冲封19、导向套20、导向套卡簧21、O型密封圈22、气压表23、截止阀24、充气装置25、高压气体安全阀26、挖掘机大臂油缸27和挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28，缸体1设计为圆桶状，在缸体1内设有活塞杆3和活塞2，活塞杆3的一端与活塞2连接，另一端在缸体1的一端伸出，伸出的一端设置有第一吊环12，连接在挖掘机的转盘大架上，缸体1的上部与缸头4相连，缸盖5将缸头4固定在缸体1内，缸体1的另一端设置有第二吊环13，连接在挖掘机的大臂上，活塞2将缸体1内部分隔为两个腔体，其中一个腔体中设置有活塞杆3，为有杆腔6,另一个腔体内没有活塞杆，为无杆腔7，有杆腔6与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，流通介质为液压油，无杆腔7与高压气瓶9连通，流通介质为氮气，活塞2与缸体1之间设置有第一密封结构C，用于隔离有杆腔6与无杆腔7，活塞杆3与缸头4之间设置有第二密封结构D，用于防止漏油，活塞2的上部设置有储油室8，用于润滑第一密封结构C，有杆腔6内的液压油对第一密封结构C和第二密封结构D进行强制润滑，以延长密封圈使用寿命，有杆腔6的缸体1外壁，近临缸头4的位置设置有进出油孔11，与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，用于液压油的进入与排出；挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28通过挖掘机分配器与挖掘机液压油箱连接；无杆腔7的缸体的外壁顶端设置有进出气孔10，与高压气瓶9连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔10与高压气瓶9的连接管路上，设置有截止阀24，当无杆腔7需要关闭氮气时，打开截止阀24，用于阻止高压气瓶9与无杆腔7的氮气流通，高压气瓶9设置有充气装置，用于向高压气瓶内补充氮气，高压气瓶9存有高压氮气，作为能量供给气体举升器，高压气瓶9上设置有气压表23，用于测量高压气瓶9和无杆腔的实时压力，以便调试出该挖掘机最佳的合适压力；在高压气瓶9与进出气孔10之间安装高压气体安全阀26，在氮气压力超出额定值时，高压气体安全阀26自动释放部分氮气，保障气体举升器的最佳效果和安全性，当挖掘机的工作装置下落时，自重降落产生的能量转换为压力将无杆腔7的氮气储存于高压气瓶9中，有杆腔6由挖掘机的大臂油缸的有杆腔油管28进入液压油，气体举升器缩回；当挖掘机的工作装置举升时，高压气瓶9中储存的氮气供给无杆腔7高压氮气，有杆腔6的液压油由挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28回到挖掘机液压油箱，举升器提起。

作为优选，所述的第一密封结构C包括第一格莱圈14、两个YA形密封圈15和两个导向带16，第一格莱圈14设置在活塞2的中间槽内，两个YA形密封圈15设置在第一格莱圈14的两侧，两个导向带16设置在YA形密封圈的两侧。

作为优选，所述的第二密封结构D包括第二格莱圈18、缓冲封19、导向套20、导向套卡簧21、O型密封圈22，第二格莱圈18设置在缸头4远离活塞2的一侧，缓冲封19设置在第二格莱圈18和导向套20之间，导向套20设置在近临活塞2的一侧，导向套20下方设置有导向套卡簧21，其中，所述的导向套20的数量可以是一个，也可以是多个，所述的第一格莱圈14和第二格莱圈18可根据密封结构选择适合的材质。

作为优选,所述的挖掘机大臂油缸27数量为两个，气体举升器的进出油孔11可以与一个或两个挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接；

作为优选,所述的有杆腔6的缸体的外壁设置有进出油孔11与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28连接，进出油孔11也可与挖掘机分配器控制大臂动作的油管连接。

作为优选,所述的无杆腔7的缸体的外壁顶端设置有进出气孔10，与高压气瓶9连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔10的大小及形状根据气弹簧的容积进行设计，位置可以在左侧或右侧，根据机械的结构进行设置。

本具体实施方式中气体举升器的上下端可以互换，其中，第一吊环12可设计为气体举升器的上部，与挖掘机大臂连接；第二吊环12为气体举升器的下部，与挖掘机转盘大架连接，气体举升器的数量一般设计为一个，也可以设计为多个，体积、长度、直径的尺寸根据挖掘机型号的不同，可以进行设置，高压气瓶9的体积形状与容积根据举升器的使用要求进行设置，可以为一个或多个，容量可以大也可以小； 气体举升器一端附加在挖掘机转盘大架上，另一端与挖掘机大臂连接，而非仅限于连接大臂或大架；气体举升器与挖掘机连接的部位，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接；连接的位置可以是挖掘机大臂的内部，也可以是大臂的底部，或者挖掘机大臂油缸的通用轴上，在高压气瓶9处，可以安装电子控制模块，用于更精确的控制氮气的释放，且高压气瓶9放置在挖掘机的配重铁上方，也可以放在配重与发动机之间；优选的实施方式为标准挖掘机使用固定架安装在配重铁上方，并配备气瓶罩盖；加长臂等特种挖掘机将配重铁后移，放置在配重铁与发动机之间，并配备护板。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种用于挖掘机的气体举升器,其特征在于：它包含举升器缸体(1)、活塞(2)、活塞杆(3)、缸头(4)、缸盖(5)、有杆腔(6)、无杆腔(7)、储油室(8)、高压气瓶(9)、进出气孔(10)、进出油孔(11)、第一吊环(12)、第二吊环(13)、第一格莱圈(14)、YA形密封圈(15)、导向带(16)、防尘封(17)、第二格莱圈(18)、缓冲封(19)、导向套(20)、导向套卡簧(21)、O型密封圈(22)、气压表(23)、截止阀(24)、充气装置(25)、高压气体安全阀(26)、挖掘机大臂油缸(27)和挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)，缸体(1)设计为圆桶状，在缸体(1)内设有活塞杆(3)和活塞(2)，活塞杆(3)的一端与活塞(2)连接，另一端在缸体(1)的一端伸出，伸出的一端设置有第一吊环(12)，连接在挖掘机的转盘大架上，缸体(1)的上部与缸头(4)相连，缸盖(5)将缸头(4)固定在缸体(1)内，缸体(1)的另一端设置有第二吊环(13)，连接在挖掘机的大臂上，活塞(2)将缸体(1)内部分隔为两个腔体，其中一个腔体中设置有活塞杆(3)，为有杆腔(6),另一个腔体内没有活塞杆(3)，为无杆腔(7)，有杆腔(6)与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)连接，流通介质为液压油，无杆腔(7)与高压气瓶(9)连通，流通介质为氮气，活塞(2)与缸体(1)之间设置有第一密封结构(C)，用于隔离有杆腔(6)与无杆腔(7)，活塞杆(3)与缸头(4)之间设置有第二密封结构(D)，用于防止漏油，活塞(2)的上部设置有储油室(8)，用于润滑第一密封结构(C)，有杆腔(6)内的液压油对第一密封结构(C)和第二密封结构(D)进行强制润滑，以延长密封圈使用寿命，有杆腔(6)的缸体(1)外壁，近临缸头(4)的位置设置有进出油孔(11)，与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)连接，用于液压油的进入与排出；挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)通过挖掘机分配器与挖掘机液压油箱连接；无杆腔7的缸体的外壁顶端设置有进出气孔(10)，与高压气瓶(9)连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔(10)与高压气瓶(9)的连接管路上，设置有截止阀(24)，当无杆腔(7)需要关闭氮气时，打开截止阀(24)，用于阻止高压气瓶(9)与无杆腔(7)的氮气流通，高压气瓶(9)设置有充气装置，用于向高压气瓶内补充氮气，高压气瓶(9)存有高压氮气，作为能量供给气体举升器，高压气瓶(9)上设置有气压表(23)，用于测量高压气瓶(9)和无杆腔的实时压力，以便调试出该挖掘机最佳的合适压力；在高压气瓶(9)与进出气孔(10)之间安装高压气体安全阀(26)，在氮气压力超出额定值时，高压气体安全阀(26)自动释放部分氮气，保障气体举升器的最佳效果和安全性，当挖掘机的工作装置下落时，自重降落产生的能量转换为压力将无杆腔(7)的氮气储存于高压气瓶(9)中，有杆腔(6)由挖掘机的大臂油缸的有杆腔油管(28)进入液压油，气体举升器缩回；当挖掘机的工作装置举升时，高压气瓶(9)中储存的氮气供给无杆腔(7)高压氮气，有杆腔(6)的液压油由挖掘机大臂油缸的有杆腔油管28回到挖掘机液压油箱，举升器提起。

2.按照权利要求1所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的第一密封结构(C)包括第一格莱圈(14)、两个YA形密封圈(15)和两个导向带(16)，第一格莱圈(14)设置在活塞(2)的中间槽内，两个YA形密封圈(15)设置在第一格莱圈(14)的两侧，两个导向带(16)设置在YA形密封圈(15)的两侧。

3.按照权利要求1所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的第二密封结构(D)包括第二格莱圈(18)、缓冲封(19)、导向套(20)、导向套卡簧(21)、O型密封圈(22)，第二格莱圈(18)设置在缸头(4)远离活塞(2)的一侧，缓冲封(19)设置在第二格莱圈(18)和导向套(20)之间，导向套(20)设置在近临活塞(2)的一侧，导向套(20)下方设置有导向套卡簧(21)，其中，所述的导向套(20)的数量为一个或多个，所述的第一格莱圈(14)和第二格莱圈(18)根据密封结构选择材质。

4.按照权利要求1所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的挖掘机大臂油缸(27)数量为两个，气体举升器的进出油孔(11)与一个挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)连接。

5.按照权利要求4所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的气体举升器的进出油孔(11)替换为与两个挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)连接。

6.按照权利要求1所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述有杆腔(6)的缸体的外壁设置有进出油孔(11)与挖掘机大臂油缸的有杆腔油管(28)连接。

7.按照权利要求6所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的进出油孔(11)替换为与挖掘机分配器控制大臂动作的油管连接。

8.按照权利要求1所述的一种用于挖掘机的气体举升器，其特征在于：所述的无杆腔(7)的缸体的外壁顶端设置有进出气孔(10)，与高压气瓶(9)连接，用于氮气的进入与排出；进出气孔(10)的大小及形状根据气弹簧的容积进行设计，位置在左侧或右侧，根据机械的结构进行设置。