CN1069459C - 无杆缸体装置 - Google Patents

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Abstract

在一个无杆缸体装置中，一个内移动部件(7)可移动地插入一个缸体(2)中，而一个外移动部件(9)可移动地插在缸体上，该内移动部件和外移动部件被磁连接。在内移动部件(7)的两对置端有内滑动导向环(8)，而内磁装置(5A)配置于其间。一个密封环或衬垫(22)以这样的方式在内磁性装置(5A)和一个内滑动导向环(8)之间，使得润滑脂保存空间(23)形成在该衬垫和内滑动导向环(8)之间。当外移动部件(9)在两移动部件之间的磁连接力的作用下，随着内移动部件移动，衬垫(22)由润滑脂保存空间(23)提供的润滑脂润滑，从而使无杆缸体的润滑性能得到改进。

Description

无杆缸体装置
本发明涉及一种无杆缸体装置，它有一个在缸体中可轴向运动的内移动部件和一个与内移动部件磁连接并由缸体的外圆周表面对其运动进行导向的外移动部件。
一种属于已有技术的、与本发明有关类型的、由授给Kurt Stoll的美国专利4,354,125所揭示的无杆缸体装置包括一个缸体；一个带有内磁性装置的内移动部件(活塞)；配置在该内磁性装置的轴向对置端外侧的滑动导向环；配置在该滑动导向环轴向外侧的用于流体密封的衬垫；一个外移动部件，它被可轴向移动地放在该缸体的外圆周表面并带有一个与内磁性装置磁性连接的外移动装置。内移动装置由一种供给缸体的油或液态工作介质如水和油的混合物所推动，并利用磁力拉着外移动装置运动。
另一个于1991年2月13日发布的专利JP-U(实用新型)3-14302所揭示的属于已有技术的无杆缸体有类似于上述无杆缸体的结构，并有水平Y型槽活塞衬垫(密封环)，在内移动部件的横向对置端该衬垫具有沿轴向向外的唇部，而且滑动导向环配置在其轴向内侧。这种无杆缸体装置采用压缩空气作为工作介质来推动内移动部件。
由于在美国专利中揭示的无杆缸体装置采用含油液体作为工作介质，缸体的内圆周表面(缸体孔的内圆周表面)用油来连续润滑，而内移动部件的衬垫是与该内圆周表面密封地接触并沿其滑动的，所以该无杆缸体装置不需要任何特殊的润滑护理。当压缩空气被用作工作介质，就象JP-U3-14302所揭示的无杆缸体装置那样，为控制无杆缸体装置作业，而从转换阀排入大气中的含润滑油的压缩空气必须被限制到最小量，以防止环境污染，而且为了降低成本，还必须避免采用给压缩空气提供润滑油的润滑器，因此，预先将润滑脂密封在缸体中，使润滑脂保留在处于活塞衬垫的外唇后面的外圆周表面与缸体的内圆周表面之间的一个空间中，从而不必从外面进行润滑并且该无杆缸体可在没有被润滑的条件下操作。然而，在JP-U3-14302中所揭示的无杆缸体装置的内移动部件中，在缸体孔中以字母Y的形状张开的活塞衬垫的前部不能保持住润滑脂，并且与缸体孔的内圆周表面密封地接触的唇部不能被来自该唇的侧面之后的润滑脂令人满意地润滑。结果，在一个连续的操作期间，可能无法确保活塞衬垫的密封功作用。
因此，本发明的目的是提供一个这种类型的无杆缸体装置，它包括一个缸体，一个可滑动地安装在缸体孔中的内移动部件；一个外移动部件，它被安装在缸体上以便通过磁装置由内移动部件来拖动；该装置能够改进与内移动部件连接的衬垫的润滑模式，延长衬垫的寿命并使内移动部件更平滑地移动。
根据本发明，无杆缸体驱动器包括一个缸体；一个轴向可滑动地安装在该缸体中的内移动部件；一个安装在缸体上并与内移动部件磁连接的外移动部件；一组与内移动部件结合以便与缸体内圆周表面滑动接触的滑动导向环；还有至少一个用来防止工作介质泄漏且包括在内移动部件中的密封环。密封环被配置在滑动导向环的轴向内侧，以便在密封环和滑动导向环之间形成一个润滑脂保存空间。
更具体一点，例如，内移动部件在内移动装置的轴向对置的外侧有滑动导向环，一个能够防止工作流体泄漏的密封环被配置在一个滑动导向环和内磁装置之间，以便在此密封环和滑动导向环之间形成一个润滑脂保存空间，工作流体从内移动部件的轴向对置侧向其施加压力。在另一个构造中，一个能够防止工作流体泄漏的密封环被配置在一个滑动导向环和内磁装置之间，以便在此密封环的背面和对应的滑动导向环之间形成一个润滑脂腔，工作流体从内移动部件的轴向对置侧向其施加压力。
润滑脂保存空间最好包括一个横截面为V形的环形沟槽，以便于润滑脂在润滑脂保存空间中的循环。一个可以吸收或包含润滑脂的润滑元件，如油毡环，可以放置在润滑脂保存空间中。该润滑脂保存空间可以带有循环槽和润滑元件，以加强该润滑脂保存空间的润滑脂保持能力。
本发明的优选实施将通过以下结合附图所作的详细描述而得到理解，其中：
图1是本发明的第一实施例的无杆缸体装置的纵向剖面图；图2是图1所示的无杆缸体装置中所采用的滑动导向环的前视图；图3是图1所示的无杆缸体装置中所采用的衬垫的剖面视图；图4是一个对图1所示的无杆缸体装置进行过改进的装置的局部半剖图，该装置带有一个润滑元件；图5是一个本发明的小直径无杆缸体装置的局部半剖图；
图6是一个带有具备Y形横截面唇的密封元件的无杆缸体装置的局部半剖图；
图7是本发明的第二实施例的无杆缸体的纵向剖面图。
参考图1，其中显示了一个在本发明的第一实施例中所采用的无杆缸体1；一个轴向可滑动地安装在缸体2的孔2a中的内移动部件7，该缸体有一个薄壁，由非磁材料如非磁性的不锈钢做成。内移动部件7的构造是将一个内磁性装置5A安装到活塞轴3上，并将一双活塞6拧到活塞轴3的对置端部，这样将内磁性装置5A压紧，其中内磁性装置5A是由一组环形的磁性材料，如铁做成的环形轭架4a和一组环形磁铁5a交替地层叠而形成的。该环形磁铁5a沿轴向磁化，使相邻的环形磁铁5a以相同的磁极互相面对。
内滑动导向环(内耐磨环)8被分别固定在圆形沟槽8a中，该沟槽分别形成于活塞6的轴向端部。该滑动导向环由摩擦系数在大约0.1到0.2范围内的合成树脂做成。每个滑动导向环8在8b处被切开，如图2所示使该滑动导向环在放入圆形沟槽8a中时可以膨胀。当内移动部件7被安装在缸体2的孔2a中时，滑动导向环8的外圆周表面与缸体2的内圆周表面滑动地相接触，而在对应的磁铁5a，轭架4a的外圆周表面与缸体2的内圆周表面之间有一个微小的间隙，如图1所示。
右边活塞6的左端有一个减小部分6a。在装配内移动部分7时，将一个衬垫22，如一个密封环，放在该减小部分6a上，以将其保持在衬垫沟槽21中，该沟槽由减小部分6a和内磁性装置5A的右端面限定。衬垫22作为一个抵抗工作流体压力的密封件而在对置的方向上沿轴向起作用。如图3的剖视图所示，衬垫22在其对置的端面上分别带有环表沟槽22a，这样该衬垫22就能够作为一个抵抗工作流体的压力的密封件，在对置的方向上轴向地令人满意地起作用。衬垫22是已知类型的。活塞6的直径小于滑动导向环8的外径，且在各个活塞6的外圆周表面与限定了孔2a的缸体2的内圆周表面之间有一个预定的间隙。
缸体2的内圆周表面，与位于滑动导向环8和衬垫22之间的右边活塞6的外圆周表面区域之间，保持有一个很小的间隙。因此，当内移动部件7被安装在孔2a中时，包含在润滑脂保存空间或润滑脂腔23内的润滑脂很难轴向地泄漏到滑动导向环8之外，而润滑脂保存空间或润滑脂腔23是滑动导向环8、衬垫22、右边活塞6的外圆周表面区域以及缸体2的内圆周表面所限定的。这样，润滑脂被密封在润滑脂腔23中。在活塞6的圆周表面对应着润滑脂腔23的区域上，形成了一个具有径向朝外扩张V形横截面的环形沟槽24。润滑脂腔23由衬垫22、磁铁及轭架4a的外圆周表面、缸体2的内圆周表面所限定，还由内磁性装置5A、左边活塞6的外圆周表面、左边活塞6上的滑动导向环8以及缸体2的内圆周表面所限定。左边活塞6在其外圆周表面对应于润滑脂腔23的区域上，有两个横截面为V形的环形沟槽24。
缸体2的对置端由端盖16所封闭。各端盖16带有一个工作流体进/出孔17，压缩空气通过该孔进入和排出孔2a。
外移动部件9的构造是将一个外磁性装置5B插入到一个空心的、用非磁性材料，如铝合金做成的滑块10中，将滑动导向环保持架11插入外磁性装置5B的对置的轴向外侧，并将刮擦器支架12柠入滑块10中，以压紧外磁性装置5B和滑动导向环保持架11，其中外磁性装置5B是由一组环形的磁性材料，如铁做成的轭架4和一组环形磁铁5交替地层叠而形成的，而空心滑块的内径大于缸体2的外径。
与内滑动导向环8相似，外滑动导向环12由摩擦系数小的合成树脂做成，并且被保持在滑动导向环支架11上。外滑动导向环13的外圆周表面与缸体2的外圆周表面滑动的接触，而当外移动部件9放在缸体2上时，磁铁5和轭架4的内圆周表面对着缸体2的外圆周表面，它们之间有一个小间隙。用于将缸体2的外圆周表面上的灰尘擦去的刮擦器28被分别保持在在滑块10的内圆周表面上，在滑动导向环13的轴向外侧。该环形磁铁5轴向的极性化是这样安排的，即相邻的环形磁铁5以相同的磁极互相面对。磁铁5的极性的轴向配置与内磁性装置5A上的磁铁5a的极性的配置相反。
内磁性装置5A的磁铁5a与外磁性装置5B的磁铁5分别相互靠近，并在缸体2的薄壁的两侧相互径向对置。这样，通过磁铁5和5a之间的磁作用力，移动部件7和9磁性地连接。因此，当内移动部件7轴向移动时，外移动部件9被拉着沿缸体2的外圆周表面移动。
在装配该无杆缸体装置1时，将润滑脂加在内移动部件7的外圆周表面，使无杆缸体装置能够无润滑地作业，将涂有润滑脂的内移动部件7插入缸体2的孔2a中，外移动部件9可轴向滑动地安装在缸体2上，然后，将端盖16与缸体2的对置端连接。通过端盖16上的工作流体进/出孔17，压缩空气供入或排出缸体2。由于衬垫22防止了压缩空气的泄漏，使得内移动部件7滑动时一对滑动导向环8的外圆周表面与缸体2的内圆周表面滑动地接触。
由于衬垫22配置在右和左滑动导向环8之间，而润滑脂腔23分别形成于衬垫22的轴向对置侧，所以，比起已有技术中仅有一个润滑脂腔在衬垫后面的无杆缸体装置来说，当润滑脂包含在润滑脂腔中时，与缸体2内圆周表面滑动接触的一部分衬垫可以更令人满意地被润滑。因此，该衬垫22的寿命比已有技术的无杆缸体装置的衬垫的寿命长，并且内移动部件7能更平滑地移动。
因为内移动部件7这样移动，所以处于V形槽24的径向外部的润滑脂会沿着该V形槽的倾斜表面流到该V形槽的底部，从而强迫处于V形槽的径向内部的润滑脂朝径向外面流动。这样，可以容易地进行润滑脂的循环，从而润滑脂的润滑效果得到了加强。当内移动部件7轴向移动时，由内磁性装置5A和外磁性装置5B之间的磁场作用力，而使其与内移动部件9磁连接的外移动部件9沿缸体2的外圆周表面轴向滑动。
左活塞6可以带一个能够含润滑脂的润滑元件，如油毡环30，的润滑元件，用以取代一个V形槽24，如图4所示。该V形槽24与油毡环30协同的润滑脂保持功能进一步改善了润滑。
当本发明用于一种小直径的无杆缸体上时，即用方缸体内径小到10毫米或更小的缸体上时，内移动部件7较小而活塞6的轴向长度较短。如图5所示，当本发明用于这种小直径的无杆缸体装置上时，在内移动部件7上既没有V形槽，也没有油毡环，而有由位于滑动导向环8与衬垫22之间的那部分右活塞6的外圆周表面与缸体2的内圆周表面之间所形成的空间，以及在内磁性装置5A的磁铁5a和轭架4a的外圆周表面和对应的缸体内圆周表面的那一部分之间所形成的空间所形成的润滑脂腔23。由于图5所示的无杆缸体装置在衬垫22的轴向对置侧有润滑脂腔23，该衬垫能够被令人满意地润滑。图5所示的实施例的右滑动导向环8不象第一实施例的滑动导向环8，它不带有任何切口，具有一个完整的环形，该滑动导向环8被安装在右活塞6的减小部分6a上，该滑动导向环8由一个弹性挡圈29来阻挡不让它移出活塞6。
一个实现本发明的无杆缸体装置由图6所示，它采用了一个Y形槽或U形槽的衬垫22A。滑动导向环8分别放在一对活塞6A的轴向外端部分。活塞6A的轴向内端部分的直径被减小，以便形成减小的部分6Aa。一个内磁性装置5A被安装在活塞轴3上，而活塞6A拧在该活塞轴3的轴向对置端部，以便形成一个内移动部件7。衬垫22A放在衬垫沟槽21中，该沟槽分别形成于一个减小部分6Aa与内磁性装置5A的一个端面之间，以及另一个减小部分6Aa与内磁性装置5A的另一个端面之间。
每个衬垫22A都在其后表面上带有一个润滑脂保存沟槽22b。该润滑脂保存沟槽22b形成了润滑脂腔23。在衬垫22A与放在各活塞6A上的滑动导向环8之间的空间被用作为润滑脂腔23。这样，润滑脂腔23就形成在每个衬垫22A的对置侧，从而，衬垫22A能被令人满意地润滑。在图6所示的无杆缸体装置中，在衬垫沟槽21和滑动导向环8之间的那部分活塞6A可以带有一个V形槽，在衬垫沟槽21和滑动导向环8之间的那部分活塞6A可以带有一个可含润滑脂的润滑元件，如一个油毡环，或者在衬垫沟槽21和滑动导向环8之间的那部分活塞6A可以带有一个V形槽和一个可含润滑脂的润滑元件。每个衬垫22A可以带有一个矩形横截面的沟槽，而不是V形槽。当内移动部件有比较长且多于两个的滑动导向环时，例如，有三个滑动导向环被以预定的间隔配置在该内移动部件上时，可在两个相邻的滑动导向环之间配置一个密封环，以便在滑动导向环和密封环之间形成润滑脂腔。
图7显示了根据本发明的第二实施例的一个无杆缸体装置。在这个无杆缸体装置中，活塞6是以打桩的方式固定在活塞轴3的对置端而不是靠螺纹将活塞拧在活塞轴3上，从而将活塞6固定在内磁性装置5A的轴向对置端。这种将活塞6固定到活塞轴3上的方法减小了装配成本。一个安装在滑块10中的外磁性装置5B和支持架11由弹性挡圈12E保持其位置。这种将外磁性装置5b和支持架11限位的方法简化了加工工艺，并有利于无杆缸体装置的装配工作。
可以采用与上述实施例不同的、用来使内移动部件和外移动部件磁连接的磁路。例如，不带任何外磁性装置，而是带有一个磁性滑块的外移动部件，可以与带有一个内磁性装置的内移动部件磁连接，不带任何内磁性装置，而是带有一个或多个磁活塞的内移动部件可以与带有一个外磁性装置的外移动部件磁连接，内和外磁性装置的磁铁可以是径向极化的(在这种情况下，轭架由非磁材料做成，而外移动部件的滑块由磁性材料做成)，或者磁铁是径向极化的且外或内移动部件可以不带任何磁性装置，并且可以包括由磁性材料做成的元件。所以，各种改进的磁路都是可能的。

Claims (10)

1.一种无杆缸体装置包括：一个缸体(2)；一个轴向可滑动地安装在该缸体上的内移动部件(7)，它带有一组与该缸体的内圆周表面滑动接触的滑动导向环(8)；至少一个用来防止工作流体流出缸体的密封环(22)；一个轴向可滑动地安装在缸体上的外移动部件(9)；和用来使内移动部件与外移动部件磁连接的磁连接零件(4，5；4a，5a)，其特征在于：
密封环(22)配置在滑动导向环(8)的轴向内侧，这样在至少一个滑动环和密封环之间形成一个润滑脂保存空间(23)。
2.根据权利要求1所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说密封环(22)是用于在缸体的两个轴向方向上对工作流体进行密封的。
3.根据权利要求1所述的无杆缸体装置，其特征在于：为每个滑动导向环(8)配置所说密封环(22)，并用来在缸体的一个轴向方向上对工作流体进行密封。
4.根据权利要求1-3中的任何一项所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说润滑脂保存空间(23)中有一个在所说内移动部件(7)上的环形槽(24)。
5.根据权利要求4所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说环形槽(24)有V形的横截面。
6.根据权利要求4所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说环形槽(24)是形成在内移动部件(7)的活塞(6)中的。
7.根据权利要求1-3中的任何一项所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说润滑脂保存空间(23)中有一个具有吸收润滑剂性能的元件(30)。
8.根据权利要求7所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说元件(30)是一个油毡。
9.根据权利要求1-3中的任何一项所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说润滑脂保存空间(23)中有一个沟槽(21)和一个配置在该沟槽(21)中的润滑元件(22A)，并具有一个润滑剂保存零件。
10.根据权利要求7所述的无杆缸体装置，其特征在于：所说润滑元件(22A)是一个在其中有一条润滑脂保存沟槽(22b)的衬垫。
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