CN107237783A - 一种蓄能增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓄能增压装置。蓄能增压装置包括：缸体，限定有蓄能腔推杆插孔；高压仓体，具有高压油腔；活塞推杆，活塞推杆具有活塞和推杆；活塞设置于蓄能腔内，将蓄能腔分割成第一间室和第二间室，第二间室设置于第一间室与推杆插孔之间；推杆的一端设置于活塞，另一端插入推杆插孔；和弹性蓄能装置，设置于第一间室，以在第二间室接收气体使活塞移动时，被活塞压缩进行蓄能，进而在第一间室接收气体时与进入第一间室的气体共同推动活塞，从而使推杆移动，将高压油腔内的液压油推出高压油腔。蓄能增压装置实现了体积减小，对于气流量的需求也随之减小，降低了气体填充时间及能耗，提升了反应速度。

Description

一种蓄能增压装置

技术领域

本发明涉及气压增压装置技术领域，特别是一种蓄能增压装置。

背景技术

液压机械是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。其不仅可用于锻压成形，也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等，因此，液压成形工艺在汽车、航空、航天和管道等行业有着广泛的应用。众所周知，液压机械所用的液压缸特点是作用力大，但动作速度慢，如果要加快其速度，则必须使用大容量的油泵，或采用多组油泵并联的方式以提高对液压机械的液压缸的单位时间供油量，但这样往往造成成本的大幅提高。因此，增压器应运而生，可利用大面积活塞的低气压产生小面积活塞的高液压，仅需要将工作系统内压缩空气作为气源即可。目前，传统的气压增压装置单一的利用气压产生的推力来实现设备的增压功能，具体地，首先气体进入第一间室，产生推力使活塞向第二间室移动，同时是固定在活塞上的活塞杆高压油腔移动，将所述高压油腔内的液压油推出所述高压油腔，从而实现气压设备的增压功能。这种动作方式，其气体产生的推力与气体压强以及受力面积成正比例关系，传统的增压装置为了保证一定的稳定的气体推力值，采取了增加活塞面积的方法。这种方法的缺点是所述设备体积大、成本高、能耗大、反应速度慢。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种蓄能增压装置，采用该装置可以克服述设备体积大、成本高、能耗大、反应速度慢的缺点。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案，包括

缸体，缸体限定有蓄能腔，以及设置于蓄能腔的一端的推杆插孔；

高压仓体，安装于推杆插孔，且具有与推杆插孔同轴设置的高压油腔；

活塞推杆，活塞推杆具有活塞和推杆；活塞可滑动地设置于蓄能腔内，以将蓄能腔分割成处于活塞两侧的第一间室和第二间室，第二间室设置于第一间室与推杆插孔之间；推杆的一端设置于活塞，另一端插入推杆插孔；和

弹性蓄能装置，弹性蓄能装置设置于第一间室，以在第二间室接收气体使活塞移动时，被活塞压缩进行蓄能，进而在第一间室接收气体时与进入第一间室的气体共同推动活塞，从而使推杆移动，将高压油腔内的液压油推出高压油腔；或弹性蓄能装置设置于第二间室，以在第二间室接收气体使活塞移动时，被活塞拉伸进行蓄能。

进一步地，缸体还限定有：

补油腔，推杆插孔位于补油腔和蓄能腔之间；和

补油通道，设置于蓄能腔与补油腔之间，配置成连通补油腔和推杆插孔；且补油通道的一个端口形成于推杆插孔的周壁上，以使推杆在移动的过程中导通或阻断补油通道。

进一步地，补油腔配置成储存液压油，以及接收气体，以在补油通道导通时使补油腔内的液压油进入高压油腔。

进一步地，缸体包括第一端盖、第二端盖、中间端盖、第一气缸套和第二气缸套；

第一气缸套设置于第一端盖和中间端盖之间，以限定出蓄能腔；第二气缸套设置于第二端盖和中间端盖之间，以限定出补油腔；

第一端盖内设置有第一气体通道；中间端盖内设置有第二气体通道、推杆插孔和补油通道；第二端盖内设置有第三气体通道。

进一步地，弹性蓄能装置与第一间室的周壁之间设置有垫套。

进一步地，活塞的周壁上安装有塞环和两个导向带，两个导向带设置于塞环的两侧。

进一步地，高压仓体的远离活塞推杆的一端设置有高压油管接头。

进一步地，还包括电磁换向阀，其两个阀口分别经由管路与第一间室和第二间室连通。

进一步地，弹性蓄能装置为弹性元件。

本发明提供的蓄能增压装置因为具有弹性蓄能装置，其能够将能量储存在弹簧之中，作为液压机械动作时的动力来源之一，使活塞推杆的活塞受到的推力等于弹性蓄能装置的推力与进入第一间室气体的推力之和，可减小了约1/2的活塞面积及增压器的体积，实现了体积小、反应速度快的优点。也就是说，本发明的蓄能增压装置实现了体积减小，对于气流量的需求也随之减小，降低了气体填充时间及能耗，提升了反应速度，与此同时，原材料成本投入与加工成本投入也随蓄能增压装置体积减小而降低。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的蓄能增压装置的结构图。

具体实施方式

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

图1是根据本发明一个实施例的蓄能增压装置330的结构图。如图1所示，本发明实施例还提供了一种用于植入物400的植入成型方法的蓄能增压装置330。该蓄能增压装置330包括缸体20、高压仓体30和活塞推杆。缸体20限定有蓄能腔，以及设置于蓄能腔的一端的推杆插孔。高压仓体30可安装于推杆插孔，且具有与推杆插孔同轴设置的高压油腔。高压仓体30的远离活塞推杆的一端设置有高压油管接头60，以用于输出液压油。活塞推杆具有活塞41和推杆42；活塞41可滑动地设置于蓄能腔内，以将蓄能腔分割成处于活塞41两侧的第一间室21和第二间室22，第二间室22设置于第一间室21与推杆插孔之间；推杆42的一端设置于活塞41，另一端插入推杆插孔。

特别地，该蓄能增压装置330还包括弹性蓄能装置50。在一些实施方式中，弹性蓄能装置50设置于第一间室21，以在第二间室22接收气体使活塞41移动时，被活塞41压缩进行蓄能，进而在第一间室21接收气体时与进入第一间室21的气体共同推动活塞41，从而使推杆42移动，将高压油腔内的液压油推出高压油腔。在一些替代性实施方式中，弹性蓄能装置50设置于第二间室22，以在第二间室22接收气体使活塞41移动时，被活塞41拉伸进行蓄能。

为了使蓄能增压装置330的结构更加紧凑以及便于向高压油腔补充液压油，缸体20还限定有补油腔23和补油通道。推杆插孔位于补油腔23和蓄能腔之间。补油通道设置于蓄能腔与补油腔23之间，配置成连通补油腔23和推杆插孔。补油通道的一个端口形成于推杆插孔的周壁上，以使推杆42在移动的过程中导通或阻断补油通道。也就是说，推杆42此时可相当于一阀芯，可露出补油通道的上述一个端口或覆盖该端口，从而实现导通或阻断补油通道。

进一步地，补油腔23配置成储存液压油，以及接收气体，以在补油通道导通时使补油腔23内的液压油进入高压油腔。

在本发明的一些实施例中，缸体20包括第一端盖24、第二端盖25、中间端盖26、第一气缸套27和第二气缸套28。第一气缸套27设置于第一端盖24和中间端盖26之间，以限定出蓄能腔。第二气缸套28设置于第二端盖25和中间端盖26之间，以限定出补油腔23。第一端盖24内设置有第一气体通道；中间端盖26内设置有第二气体通道、推杆插孔和补油通道；第二端盖25内设置有第三气体通道。第一气体通道、第二气体通道、第三气体通道均也可被称为气孔。进一步地，弹性蓄能装置50与第一间室21的周壁之间设置有垫套51。第一端盖24和第一气缸套27之间可设置有密封圈，第一气缸套27和中间端盖26之间设置有密封圈。推杆插孔内设置有两个环形凹槽，两个环形凹槽处于补油通道的形成于推杆插孔的周壁的端口的两侧，每个环形凹槽内设置有密封圈。活塞41的周壁上安装有塞环和两个导向带，两个导向带设置于塞环的两侧。

在本发明的一些实施例中，蓄能增压装置330还包括电磁换向阀70，其两个阀口分别经由管路与第一间室21和第二间室22连通。电磁换向阀70可为控制气源进出第一间室21和/或第二间室22的时机。进一步地，弹性蓄能装置50为弹性元件，如弹簧，设置于第一间室21。

第一间室21也可被称为A腔，第二间室22也可被称为B腔，以便于描述。本发明实施例的蓄能增压装置330的工作原理可为：弹簧首先被预压在蓄能腔内，此时，弹簧存在一个弹力：F_N1＝K*N1，K为弹性系数，N1为弹簧形变量。进入蓄压补油状态，可通过进入第二间室22的气体产生的推力，继续预压弹簧，使能量储存的第一间室21的弹簧之中，此时，弹簧存在弹力：F_N2＝K*N2，N2为弹簧形变量。由于弹簧继续被预压的推力来自于第二间室22气体产生的推力，而气体的推力是一定的(活塞41面积与输入气压压力的大小决定气体产生的推力的大小)，所以，弹簧在被预压的过程中存在一个最大弹力，我们假定弹簧产生的最大弹力等于第二间室22气体产生的推力：F_N2max＝F_B推，F_N2max＝K*N2_max，N2_max为弹簧最大形变量，F_B推为第二间室22气体产生的推力。

考虑到其它因素：如摩擦力的存在等，经过试验，为了确保弹簧能够被预压到所需要的距离，实现设备的稳定性，在确定弹簧规格时，我们确定了一个力的安全值f_安，确保弹簧被预压能够达到我们的要求：F_B推＝FN_2max+f_安。进入增压状态，第二间室22泄压的同时，弹簧瞬间释放推力，推动活塞41向前，与此同时，进气填充第一间室21推动活塞41，此时，活塞41的推力等于弹簧推力与第一间室21气体推力的总和：F_活塞41推＝F_弹簧推+F_A推。

也就是说，在蓄能增压装置330增压过程中，弹性蓄能装置50释放蓄压的能量，承担一部分原本属于气压填充第一间室21产生的推力；更进一步地说，通过第二间室22气体产生的推力预压弹性蓄能装置50，使力先储存到第一间室21作为第一间室21作动时的推力来源之一，从而使第一间室21动作时的总推力为：第二间室22预压弹性蓄能装置50的推力加上第一间室21气压推动活塞41的推力两力之和。

第二间室22可通过电磁换向阀70控制气源进出时机，控制第二间室22气体填充时机，气体填充第二间室22，可供应4.5kg/cm²至6kg/cm²的压力，推动活塞41预压弹性蓄能装置50向第一间室21滑动，完成弹性蓄能装置50蓄压动作。第一间室21可通过电磁换向阀70控制气源进出时机，控制第一间室21气体填充时机，可供应4.5kg/cm²至6kg/cm²的压力，同时弹性蓄能装置50释放，产生推力，共同推动活塞41向第二间室22滑动。

补油腔23直接连接气源，可在活塞推杆运行过程中，一直保持与输出气压相等的压力，确保补油腔23容载的液压油可以在补油腔23中气压压力的挤压下，根据需要随时通过补油通道进入高压油腔。

当电磁换向阀70控制气源进入第二间室22，供应第二间室224.5kg/cm²至6kg/cm²的压力，推动活塞41向第一间室21滑动，利用活塞41预压弹簧，实现弹簧预压动作；与此同时，直接进入补油腔23的气源在推杆42滑动离开高压油腔后，挤压补油腔23中的液压油通过补油通道进入高压油腔，以完成补油动作。上述弹簧预压动作与补油动作完成时，电磁换向阀70气源转向，通过气管进入第一间室21，供应4.5kg/cm²至6kg/cm²的压力，与此同时，第二间室22内气体通过其进气管路泄压排气，同时，弹性蓄能装置50瞬间释放预压的能量，与第一间室21填充的气体产生的压力一起推动活塞41向第二间室22滑动，同时，推杆42进入高压油腔，实现增压动作。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种蓄能增压装置，其特征在于，包括：

缸体，所述缸体限定有蓄能腔，以及设置于所述蓄能腔的一端的推杆插孔；

高压仓体，安装于所述推杆插孔，且具有与所述推杆插孔同轴设置的高压油腔；

活塞推杆，所述活塞推杆具有活塞和推杆；所述活塞可滑动地设置于所述蓄能腔内，以将所述蓄能腔分割成处于所述活塞两侧的第一间室和第二间室，所述第二间室设置于所述第一间室与所述推杆插孔之间；所述推杆的一端设置于所述活塞，另一端插入所述推杆插孔；和

弹性蓄能装置，所述弹性蓄能装置设置于所述第一间室，以在所述第二间室接收气体使所述活塞移动时，被所述活塞压缩进行蓄能，进而在所述第一间室接收气体时与进入所述第一间室的气体共同推动所述活塞，从而使所述推杆移动，将所述高压油腔内的液压油推出所述高压油腔。

2.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述缸体还限定有：

补油腔，所述推杆插孔位于所述补油腔和所述蓄能腔之间；和

补油通道，设置于所述蓄能腔与所述补油腔之间，配置成连通所述补油腔和所述推杆插孔；且所述补油通道的一个端口形成于所述推杆插孔的周壁上，以使所述推杆在移动的过程中导通或阻断所述补油通道。

3.根据权利要求2所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述补油腔配置成储存液压油，以及接收气体，以在所述补油通道导通时使所述补油腔内的液压油进入所述高压油腔。

4.根据权利要求3所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述缸体包括第一端盖、第二端盖、中间端盖、第一气缸套和第二气缸套；

所述第一气缸套设置于所述第一端盖和所述中间端盖之间，以限定出所述蓄能腔；所述第二气缸套设置于所述第二端盖和所述中间端盖之间，以限定出所述补油腔；

所述第一端盖内设置有第一气体通道；所述中间端盖内设置有第二气体通道、所述推杆插孔和所述补油通道；所述第二端盖内设置有第三气体通道。

5.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述弹性蓄能装置与所述第一间室的周壁之间设置有垫套。

6.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述活塞的周壁上安装有塞环和两个导向带，两个所述导向带设置于所述塞环的两侧。

7.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述高压仓体的远离所述活塞推杆的一端设置有高压油管接头。

8.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，还包括电磁换向阀，其两个阀口分别经由管路与所述第一间室和所述第二间室连通。

9.根据权利要求1所述的蓄能增压装置，其特征在于，所述弹性蓄能装置为弹性元件。