CN1070988C

CN1070988C - 靠压力介质运转的往复式活塞马达

Info

Publication number: CN1070988C
Application number: CN95100794A
Authority: CN
Inventors: J·诺德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2001-09-12
Anticipated expiration: 2015-02-23
Also published as: NL192395B; US5540136A; DE19506184A1; CN1118405A; NL192395C; NL9400281A

Abstract

一种往复式活塞马达，包括一在一端封闭的缸体；一在缸体内滑动的活塞，它与该缸体封闭端一起形成压力腔；一动力传动件。还包括二个装在活塞内的第一阀和第二阀，前者在连通位置把活塞两侧的缸体空间连通；后者在连通位置把活塞内的压力介质通道与活塞一侧的缸体空间连通；把活塞推向缸体封闭端的弹性件；与阀连接的驱动件，当它与压力腔的止动件接触时，第一阀封闭而第二阀连通，当它与缸体内另一端的止动件接触时，则反之。

Description

靠压力介质运转的往复式活塞马达

本发明涉及一种靠压力介质如压缩空气运转的往复式活塞马达。

本发明的往复式活塞马达例如可用于驱动液压柱塞泵。在已有技术的实施例中，装在缸体外面的伺服阀通常用于压缩空气的进入和送出。该伺服阀由处在端部位置的活塞驱动的控制阀加以控制。

本发明的目的在于提供一种前述型式但结构更为简单、因而造价低廉的往复式活塞马达。本发明的目的由权利要求1特征部分所述的往复式活塞马达加以实现。

由于阀件装在活塞的本体之内、并且靠与活塞冲程的两端的止动件接触的驱动装置直接驱动，所以，本发明的活塞马达只需由很少的几个部件组成而且制造成本较低。

本发明的活塞马达的一种特别适用于驱动高压柱塞泵的实施例，其特征如权利要求2所述。在此应用中的缸体可以简单地在压力腔的相对端以封闭的形式实施，此外，通过把压力腔与供应压力介质的连接部分直接连接起来，压力介质通道的密封设计步骤就可以降到最少。

活塞中的压力介质通道可以与外部例如通过一个在动力传送件如活塞杆或泵柱塞内的一个通道与压力介质的进出口连接。

另一个改进实施例其特征如权利要求3所述。其中，连接部分很短因而不产生密封问题。

本发明的活塞马达的部件的数目还可进一步通过权利要求4所述的方法加以减少。

通过权利要求5所述的方法还可以再进一步减少部件的数目。采用这个方法后只需要一个单独的部件即一个阀件就可以控制活塞的往复运动。

另一个改进部份其特征如权利要求6所述。其中，该阀件可以从一个位置快速转换到另一个位置。从而，此阀总是以可靠方式位于两个位置中的一个，由此得到可靠的转换。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的单缸活塞马达在工作冲程中的简图。

图2是图1的马达在回程中的简图。

图3是本发明较佳实施例的一个活塞马达的部份剖面立体图。

图4和图5是图3的马达阀在两个不同工作位置时的简图。

图1的马达包括一个在底端4封闭的缸体2；一个在缸体2内滑动的活塞3。在活塞3和封闭端4之间形成了一个压力腔5，压力介质能以下面将要说明的方式进入此压力腔5，以便把活塞3在工作冲程内往上压。一个延伸到缸体2外面的活塞杆6与活塞3相连接，由此活塞能够作功。

在简图1和2中示出的圆柱件形式的第一阀10装于活塞3内，此圆柱件在活塞3的圆柱内孔中可以作轴向滑动。圆柱件的中部有一个槽20。由此槽20形成的一个腔通过一个横向孔21和一个纵向孔22而与压力腔5相连通。图1所示的第一阀在关闭位置，而图2所示的第一阀在连通位置。在图2的连通位置，一侧道11把活塞3两侧的缸体空间通过在阀体内的孔21和22连接起来。

第二阀12具有与第一阀10相同的形状。在图1所示的连通位置中，第二阀12通过在其阀体内的孔把在活塞3内形成的压力介质通道13与压力腔5连接起来。该压力介质通道13通过一个在活塞杆内的轴向通道与一诸如供应压缩空气的压力介质的连接部分14连接起来。

马达1还包括安装在活塞杆6周围的弹簧15，此弹簧15一侧支承在活塞3上、另一侧靠着与缸体2固定连接的马达的一个部分。因而，弹簧15以朝着缸体封闭端4的方向推动活塞3。

比较图1和图2可知：第一阀10和第二阀12是可滑动地装在缸体3内的。阀体的凸出端形成可以分别与压力腔5的止动件16和在缸体2相对端的止动件17共同作用的驱动件。

马达1的运转过程如下。

在如图1所示的第一阀10和第二阀12的位置，压力介质通过连接部分14和在活塞3内的压力介质通道13以及第二阀流到压力腔5。压力腔5中的压力介质克服弹簧15的力把活塞3以及与活塞杆6连接的被驱动装置往上压。

当活塞3在缸体2内向上运动一定的距离时，由阀10和12的凸出部份形成的驱动件与止动件17接触，阀10和12从图1所示的位置运动到图2所示的位置。此时第一阀10连通、第二阀12闭合。由于第二阀12闭合，压力介质不能再向压力腔5提供；由于第一阀10连通，压力介质通过侧道11流出压力腔5到活塞3上面的空间。因此，活塞3两侧的缸体空间的压力平衡。由于弹簧15对活塞3所施加的力，活塞向下运动。

当活塞3向下运动一定的距离后，由第一阀10和第二阀凸出在活塞3下面的部份形成的驱动件与止动件16接触，阀10和12重新回到图1所示的位置。由此，侧道11闭合，而压力介质通道13连通，压力介质再一次流进压力腔5，使活塞再向上运动。

因此，活塞3与活塞杆6以往复形式连续运动，此时，连接于活塞杆6的装置即可被驱动。

图3所示的马达30是经进一步改进的实施例。同样，马达30也是一个单缸马达，它的缸体31各自由底盖32和顶盖33所封闭。以已知的方式用四个拉紧螺栓把盖32和33相互拉紧，从而夹紧缸筒31。

活塞35可滑动地装在缸体31内。活塞35的厚度尺寸比活塞35能在缸体31内运行的冲程大。

在紧挨活塞的相对端处，用密封件36和37把活塞密封在缸体内。其中，活塞35在密封件36和37之间有一个较小的外径。在缸体31高度的中部、在其壁中安有一个压力介质出口孔40。由于前述的活塞35的厚度，当活塞35在两极端位置时，此出口孔40正好留在密封件36和37之内并与由较小直径形成的环腔连通起来。

相应于马达1的第一阀10和第二阀12的阀此时在马达30内相互组合成一连体件38。下部51形成第一阀，当它在连通位置时，把活塞35两侧的缸体空间相互连通起来；阀体38的上部形成第二阀52，当它在连通位置时，把压力介质通道49与活塞35上面的缸体空间相连。此种状况的马达30，压力腔也形成在缸体35的下侧。

一个供应压力介质的连接部分39、具体说是压缩空气连接部分39装在底盖32内，它使压力介质流向活塞35下面的压力腔。下面结合图4和5对阀38的运行作进一步的说明。连接活塞35的两相对侧的侧道连通部分闭合，使得通过连接部分39提供的压力介质把活塞35往上压。压力介质同时从活塞35上面的缸体空间通过压力介质通道和出口40排出。由于此实施例使用压缩空气，出口40能使压缩空气通过一个出气口消声器41直接流到四周。

当活塞35向上运动时，柱塞43被往上压。此柱塞43是高压泵44的一个柱塞。后者有一个具有吸入阀48的入口47，在相对端有一个具有排气阀46的出口45。当柱塞43往下运动，介质例如液体被吸入到柱塞的空间；而柱塞43在往上的冲程中，此介质通过出口45被压出。

在螺旋压缩弹簧42的影响下，活塞35与柱塞43一起开始回程。

如图3及图4所示，阀38包括一个把该第一阀51和第二阀52组合起来的阀体50。第一阀51有一个轴向密封面53。在阀体50内有一个使介质通过横向孔54流向密封面53的轴向孔55。在第一阀51的闭合位置，使活塞35两侧的缸体空间互不连通。

在如图5所示的第一阀51的连通位置则彼此连通。

图4中的第二阀52处于连通位置。在这个连通位置，第二阀在活塞35上面的缸体空间和活塞35中的压力介质通道49之间提供一个连通部分。通过此压力介质通道49，压力介质能从活塞35上面的缸体空间流到出口40。

在活塞35被往上压的工作冲程期间，处于活塞35上面的介质因而可以通过此通道49和出口40被排出。

在此工作冲程中，阀体50位于如图4所示的位置。因为，作用在活塞35下侧的压缩空气压力作用在轴向密封面53的较大的直径上，而外面空气的较低压力作用在密封面53的较小的直径上。所以，有一个使阀体50闭合的向上的合压力。

当活塞35到达它的工作冲程末端时，一个容纳在阀体50顶部的弹簧56与缸体的上壁接触。在缸体空间内安有一个缓和活塞35与缸体上壁冲撞的用缓冲材质做的圆盘58，以便降低噪声、延长活塞的使用寿命。

在活塞35进一步向上运动期间，弹簧56受压，就对阀体50产生一个向下的偏置压力。当活塞35向上运动了足够的一段距离时，阀体50的顶边与圆盘58接触，阀体50相对于活塞35被往下去。从而，密封面53的接触位置被打开。阀体50的顶端与圆盘58形成密封，所以在活塞35下面的压力能直接传送到孔55。从而，因压力不同而引起的上述向上的合力消失。随后，由于弹簧56中积聚的力的结果，阀体50以冲程方式运动到图5的位置。

在这个位置上，第二阀52的密封面57是闭合的，缸体上部空间与出口之间的连通被断开，而活塞35两侧的缸体空间之间则通过孔54和55而彼此连通。压力介质通过此连通部分可以从活塞下面往上流，从而使压力平衡。然后，弹簧42把活塞35往下压，其中压力介质流出压力腔到活塞35上面的缸体空间。外面空气的压力通过出口40作用在轴向密封面57的小直径上；通过连接部分39供应的压缩空气的压力作用在大直径上。这样，阀体50在图5所示的位置就有一个向下的力。

在向下冲程的末端，弹簧59首先再与缸体的底部接触并受压。当阀体50底面与缸体底部接触时，密封面57的接触位置被打开，由此，气体开始沿密封面57流到出口40。密封面57上的压力差逐渐变小，因而，作用于阀体50的向下压力下降，而累积在弹簧59的力必然把阀体50往上压。随着密封面57的进一步打开，压力差完全消失，因而，阀体50充分往上运动，直到密封面53再一次封闭。随后，压缩空气的压力再一次作用在密封面53的大直径上，而在活塞35上面缸体空间内较低压力作用在小直径上，因而产生了一个向上的力。

从上述内容可知：在每次转换时，阀体50以冲程方式快速地以一个位置转换到另一个位置而不拖延。因而，能起到预定的开关作用，避免了阀和活塞在冲程末端的振荡。

本发明的往复式活塞马达可用在许多应用场合。上面虽然用压缩空气作为压力介质，但也可用其它有压力的气体，例如可用来自压力缸的气体作为压力介质。本发明的活塞马达也可用压力下的液体作为压力介质，在此场合，阀的尺寸要适合液体的特性，特别是适合液体的粘滞性。

本发明除了特别适合于用作柱塞泵的驱动马达之外，还可用在许多其它应用中。往复运动能直接用作驱动运动，例如用于振动筛、打桩机、锯床等等，以及用于例如靠曲柄-连杆机构转换的旋转运动。由于只用很有限的几个部件就可以制造本发明活塞马达，因此本发明的这种活塞马达有一个很广的使用范围。

Claims

1．一种往复式活塞马达，它至少包括一个至少其一端封闭的缸体；一个能在缸体内滑动并能与缸体的封闭端形成一压力腔的活塞；一个与活塞耦合的动力传送件；一个装在活塞内、并在其连通位置把在活塞两侧的缸体空间相互连接起来的第一阀；一个装在活塞内、并在其连通位置把在活塞内形成的压力介质通道与活塞一侧的缸体空间连接起来的第二阀；一个把活塞推向缸体封闭端的弹性件；与阀连接的驱动件，当驱动件与在压力腔的止动件接触时，第一阀封闭，而第二阀连通，而当驱动件与缸体的另一端的止动件接触时，第一阀连通而第二阀闭合。

2．如权利要求1所述的活塞马达，其特征在于：

供应压力介质的连接部分连续与压力腔相连，缸体的另一端连续保持封闭。

3．如权利要求2所述的活塞马达，其特征在于：

该活塞通过一确定的冲程可往复运动，该活塞的厚度尺寸比此冲程大；活塞通过紧挨其两端的部位密封在缸体内；其中，在缸体壁中的其高度中部设置了与压力介质通道连接起来的连通机构。

4．如权利要求3所述的活塞马达，其特征在于：

第一阀和第二阀被相互连成一体。

5．如权利要求4所述的活塞马达，其特征在于：

所述第一阀和第二阀在活塞内轴向延伸，驱动件由所述阀的部分组成，后者能伸出活塞相应侧的外面。

6．如权利要求4所述的活塞马达，其特征在于：

驱动件能通过压力弹簧与止动件接触，该阀有轴向密封面，在封闭位置，压力介质的高压作用在密封面的大直径侧。

7．如权利要求5所述的活塞马达，其特征在于：

8．如上述权利要求中的任何一项所述的活塞马达，其特征在于：动力传送部件是一个与缸体连接的高压柱塞泵的柱塞，此柱塞与活塞同轴。

9．如权利要求1所述的活塞马达，其特征在于：动力传送件是一个延伸到缸体外面的活塞杆。