CN108119429B - 单作用液压油缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单作用液压油缸，为解决现有单作用液压油缸的容易锈蚀的问题；提供一种单作用液压油缸，包括活塞杆和将缸体内腔分隔成无杆腔和有杆腔的活塞，无杆腔与缸体上的进油口连通；在活塞杆内设置有内腔，在活塞杆的下端设置有连通活塞杆内腔与有杆腔的腔间油道，在活塞杆的上端设置连通内腔的气门，在缸体的上端设置有补油口，补油口中安装有可拆卸的堵头，在有杆腔内充满油液，活塞杆内腔充有惰性气体，有杆腔容积最大值与最小值的差值等于活塞杆内腔中惰性气体容积最大值与最小值的差值。本发明可避免外部湿气进入到有杆腔对缸筒内壁产生锈蚀，提高油缸的使用寿命，同时能够在活塞移动到活塞杆伸出行程终点时起到缓冲作用。

Description

单作用液压油缸

技术领域

本发明涉及一种油缸，更具体地说，涉及一种单作用液压油缸。

背景技术

单作用液压油缸主要由缸体和活塞组件构成，缸体由缸筒和位于缸筒两端的缸盖和缸头组成，活塞组件包括位于缸体内的活塞和一端与活塞固定连接另一端从缸体的缸盖处伸出的活塞杆，活塞将缸体内腔分隔成有杆腔和无杆腔。单作用液压油缸一般是无杆腔与控制阀连接，通过压力油做功实现其伸出功能，有杆腔内没有油液，通过油管外部相通，实现其有杆腔的排气功能。在长时间不工作时，有杆腔缸体内壁裸露在潮湿的空气中，容易生锈。在活塞杆组件往复运动的过程中，缸体内表面作为活塞杆组件运动和密封的承载面，在液压力或外力的作用下，活塞动密封与缸体内表面会产生很大的滑动摩擦力，若有杆腔表面存在有铁锈，将会使活塞动密封损伤而产生内泄漏，同时也会拉伤缸体内壁，使油缸丧失其功能。

目前常用的防锈结构是将有杆腔的排气管与液压油箱连接，液压系统在工作过程中，导致油箱中油液温度上升，油液里面的水分将会呼出，进入到油箱油液上空的空气中，油液温度越高，呼出的水分越多，油箱里面的空气含水量越高，因油箱的空气与有杆腔相通，这些水分将会进入有杆腔，使得有杆腔空气中的含水量很高，当整机停机时间较长时，有杆腔缸体内壁容易生锈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有单作用液压油缸容易锈蚀的问题，而提供一种单作用液压油缸，该液压油缸能够对其有杆腔进行良好的润滑而达到防锈蚀的作用。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种单作用液压油缸，包括缸体和活塞杆组件，缸体主要由缸筒和固定连接在缸筒顶端的缸盖和固定连接在缸筒底端的缸头构成。所述活塞杆组件包括位于缸体内的活塞和活塞杆，所述活塞杆的下端与活塞连接，活塞杆的上端从缸体上端的缸盖伸出，所述活塞将缸体内腔分隔成无杆腔和有杆腔，所述无杆腔与缸体上的进油口连通；其特征在于在活塞杆内设置有内腔，在活塞杆的下端设置有连通活塞杆内腔与有杆腔的腔间油道，在活塞杆的上端设置连通内腔的气门，在缸体的上端设置有补油口，所述补油口中安装有可拆卸的堵头，在有杆腔内充满油液，活塞杆内腔充有惰性气体，所述有杆腔容积最大值与最小值的差值等于活塞杆内腔中惰性气体容积最大值与最小值的差值。在本发明中，该液压油缸装配完成后，通过补油口向有杆腔内充入一定量的油液，使得活塞处于最底端时油液仍能充满有杆腔，向有杆腔充入一定油液后，使用可拆卸堵头将补油口封闭，然后通过气门向活塞杆内腔充入一定量的惰性气体后关闭气门。当活塞杆回缩，活塞处于底部时，有杆腔内的容积最大，活塞杆内腔的气体将油液压入到有杆腔，使有杆腔内充满油液，当活塞杆伸出，活塞处于顶部是行程终点位置时，此时有杆腔的容积最小，有杆腔内的油液在活塞的推送下经活塞杆下端的腔间油道进入到活塞杆内腔，占据活塞杆内腔容积，压缩活塞杆内腔中的气体。在活塞处于最底部时活塞杆内腔中的气体容积最大，活塞处于最顶部是活塞杆内腔中的气体容积最小，活塞杆内腔中气体容积的最大值和最小值之间的差值等于有杆腔容积的最大值与最小值之间的差值。为了使得活塞能够移动到最顶端(活塞杆伸出行程的终点位置)，在有杆腔内充入的油液量和活塞杆内腔内充入的气体量根据有杆腔的容积和活塞杆内腔的容积来确定，但在有杆腔内充入的油液量要大于有杆腔容积的最大值，使得活塞处于最低端时，有杆腔内充满油液，并且活塞杆内腔的底部也有部分油液浸没腔间油路，防止活塞杆内的气体进入到有杆腔内。活塞杆内腔内的气体不宜过多，也不宜过少，当活塞处于最底部时，活塞杆内腔中的气压应大于外部大气压，防止活塞移动到缸体内腔底部时有杆腔和活塞杆内腔出现负压，从而避免外部潮湿的空气通过缸盖与活塞杆之间的间隙渗透进有杆腔内，增加有杆腔内的湿度而造成油缸锈蚀。同样，有杆腔内的充入的气体也不宜太多，也即活塞处于缸体内腔底部时，活塞杆内腔内的压力不宜太高，从而避免活塞移动到顶部终点时，有杆腔内油液进入到活塞杆内腔并压缩气体产生更高的压强，增加活塞杆伸出的阻力。在使用过程中，若活塞杆内腔内气体和有杆腔内油液有损耗时，可以通过气门和补油分别对活塞杆内腔补气和对有杆腔补油。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述活塞杆内腔呈圆柱状，在内腔设置有可在内腔中滑动的隔离塞，所述隔离塞将所述活塞杆内腔分隔成互不连通的充气腔和充液腔，充气腔位于上部与气门连接，充液腔位于下部与有杆腔连通。在活塞杆内腔设置隔离塞后，可将气体与油液分开，进一步防止气体通过腔间油路进入到有杆腔，设置隔离塞后，液压油缸可以竖直使用，也可以横置使用。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述活塞位于缸体内腔最底部时，所述隔离塞位于所述活塞杆内腔的底部，此举使得活塞杆内腔中气体压力最小，容积最大，其他被压缩时，其形成的气弹簧刚度小，容易被压缩。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述活塞位于缸体内腔最底部时，所述活塞杆内腔的气体压力略大于外部大气压。此举可以使得有杆腔和活塞杆内腔内压力处于大于外部大气压的正压状态，避免外部空气通过活塞杆与缸盖之间渗透进入到有杆腔内，同时由于活塞杆内腔中的气压较小，其容易被压缩，因此在活塞杆伸出时降低了活塞推动油液压缩活塞杆内腔中气体时所产生的阻力。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述腔间油道为设置在所述活塞杆下端将活塞杆内腔底部与有杆腔连通的一个或两个以上的径向油孔。进一步地，在所述活塞上还设置有连通有杆腔和活塞杆内腔底部的缓冲油道，所述缓冲油道上设置有阻尼孔，所述缓冲油道在有杆腔内的出口位于所述径向油孔的下方。当活塞杆伸出快接近行程终点时，活塞杆下端的径向油孔被缸盖或缓冲套封闭，油液不能通过径向油孔进入到活塞杆内腔，只能通过开口位于径向油口下方的缓冲油路进入到活塞杆内腔，由于缓冲油路中设置有阻尼孔，可以降低有杆腔内油液进入到活塞杆内腔中的流速，也即降低活塞的移动速度，实现活塞杆伸出行程终点的缓冲。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述隔离塞外圆周面上设置有支撑环和密封圈。设置支撑环，使得隔离塞在活塞杆内腔中更好的移动，设置密封圈更好地将活塞杆内腔中的充气腔与充油腔分隔开。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述隔离塞面朝活塞的端面上设置有凸起的圆台，隔离塞移动到活塞杆内腔底部时，隔离塞端面的圆台与活塞端面接触，但在圆台周围仍存在与腔间油路连通的间隙，在活塞杆伸出时，更有利于有杆腔内油液进入到充液腔。

进一步地，上述单作用液压油缸中，所述活塞杆内腔下端与所述活塞相套接，活塞杆与活塞之间为间隙配合，在相互配合的面之间设置有弹性挡圈。在本发明中，液压油缸是单作用油缸，活塞杆与活塞之间只存在相互的顶推作用，没有相背的拉扯作用，因此在活塞杆与活塞之间采用可拆卸的连接，方便活塞杆与活塞的装配。

在本发明中，活塞位于缸体内腔最底部或底部时是指活塞位于活塞杆回缩行程终点位置或终点位置附近；同样活塞位于缸体内腔最顶部或顶部时是指活塞位于活塞杆伸出行程终点位置或终点位置附近；隔离塞位于活塞杆内腔底部是指隔离塞靠近活塞的位置，隔离塞与活塞接触或者隔离塞与活塞之间有一定间隙距离。

本发明与现有技术相比，本发明中，液压油缸的有杆腔和无杆腔都充满油液，对缸筒内壁起到润滑作用，而且避免外部含有湿气的气体进入到有杆腔内，因此能有效避免缸筒内壁被锈蚀，提高油缸的使用寿命，同时，活塞杆内腔中封闭的气体起到气弹簧的作用，能够在活塞移动到活塞杆伸出行程终点时起到缓冲作用。

附图说明

图1是本发明单作用液压油缸总体结构示意图。

图2是本发明中活塞示意图。

图3是本发明中隔离塞示意图。

图4是本发明中缸盖示意图。

图5是本发明中活塞杆示意图。

图6是本发明中活塞杆局部放大示意图。

图中零部件名称及序号：

气门1、缸盖2、补油口21、堵头3、活塞杆4、径向油孔41、气门安装孔42、充气腔43、充油腔44、阻尼孔45、隔离塞5、支承环槽51、密封圈槽52、圆台53、支承环6、密封圈7、缸筒8、有杆腔81、无杆腔82、缸头83、进油口84、弹性挡圈9、活塞10、缓冲油道11、径向油道12、轴向油道13、弹性挡圈槽14。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本实施例中的单作用液压油缸包括缸体和活塞杆组件，缸体主要由缸筒8和固定连接在缸筒8顶端的缸盖2和固定连接在缸筒8底端的缸头83构成。活塞杆组件包括位于缸体内的活塞10和活塞杆4，活塞杆4的下端与活塞10连接，活塞杆4的上端从缸体上端的缸盖2伸出，活塞10将缸体内腔分隔成无杆腔82和有杆腔81，无杆腔82与缸头83上设置的进油口84连通。如图1图4所示，在缸盖2上设置有连通有杆腔的补油口21，在补油口21中设置有可拆卸的堵头3。

如图5所示，在活塞杆4内设置有内腔，活塞杆内腔呈圆柱状，在活塞杆内腔中设置有可在活塞杆内腔中滑动的隔离塞5。隔离塞5的结构如图3所示，在隔离塞5外圆周面上设置有支承环槽51和密封圈槽52，在支承环槽51和密封圈槽52中对应安装支撑环6和密封圈7，隔离塞5的直径为d2，活塞杆内腔的直径为D2，隔离塞5与活塞杆内腔壁面之间为间隙配合，使得隔离塞5在活塞杆内腔中滑动。

如图5所示，活塞杆内腔下端的内径为D1，如图2所示活塞10的活塞杆连接端的外径为d1，活塞杆4的下端套接在活塞10的活塞杆连接端上，它们之间为间隙配合，在配合面上设置有弹性挡圈槽14，在弹性挡圈槽14内安装有弹性挡圈9将活塞杆4与活塞10连接。

如图1所示，隔离塞5将活塞杆内腔分隔成互不连通的充气腔43和充液腔44，充气腔43位于上部，充液腔44位于下部。如图5所示，在活塞杆4的顶部设置有与充气腔43连通的气门安装孔42，在气门安装孔42内安装有气门1，可通过气门1向充气腔43内充气。

如图1图5所示，在活塞杆4的下端设置有径向油孔41作为腔间油道将充液腔44与有杆腔81连通，径向油孔41的数量可以是一个或者两个以上，其设计要求满足活塞10在缸体内移动时有杆腔81与充液腔44之间的油液快速流动。

如图1所示，在充液腔44与有杆腔81之间还设置有缓冲油道11。如图2图6所示，缓冲油道11由设置在活塞上的轴向油道13和径向油道12、和活塞杆4上径向阻尼孔45组成，活塞杆4上的阻尼孔45与活塞10上的径向油道12连通，径向油道12与活塞上的轴向油道13连通，轴向油道13与充液腔44连通，阻尼孔45的入口位于活塞杆4上径向油孔41的下方，阻尼孔45的出口始终与有杆腔81连通，活塞10移动到活塞杆伸出行程终端时，径向油孔41被缸盖封闭，但阻尼孔45仍保持与有杆腔81连通。缓冲油道11在活塞10移动到活塞杆伸出行程终端时起到缓冲作用。

在本实施例中，该液压油缸装配完成后，通过补油口21向有杆腔内充入一定量的油液使用可拆卸的堵头3封堵补油口，在通过气门1向充气腔43内充入一定量的惰性气体。在本生实施例中，惰性气体是指不含水分、不含有腐蚀成分、不含有与有杆腔内油液起化学反应成分的气体，该气体在有杆腔中所充油液中的溶解度较小，可以是一种成分例如氮气、或元素周期表中的惰性气体，或多种上述气体的混合气体。

在本实施例的液压油缸中，当活塞杆4回缩到行程终点时，活塞10处于底部时，有杆腔81的容积最大，活塞杆内腔43的气体将油液压入到有杆腔81，使有杆腔内充满油液，此时充气腔的容积达到最大。当活塞杆4伸出，活塞10处于顶部的行程终点位置时，此时有杆腔81的容积最小，有杆腔81内的油液在活塞10的推送下经活塞杆4下端的腔间油道进入到充液腔，并推动隔离塞压缩充气腔内的气体，此时充气腔的容积最小。充气腔中气体容积的最大值和最小值之间的差值等于有杆腔容积的最大值与最小值之间的差值。为了使得活塞能够移动到最顶端(活塞杆伸出行程的终点位置)，在有杆腔内充入的油液量和活塞杆内腔内充入的气体量根据有杆腔的容积和活塞杆内腔的容积来确定，但较优的技术方案是在有杆腔内充入的油液量要大于有杆腔容积的最大值，使得活塞处于最低端时，有杆腔内充满油液，并且充液腔内油液浸没腔间油路，防止活塞杆内的气体进入到有杆腔内。活塞杆内腔内的气体不宜过多，也不宜过少，当活塞处于最底部时，活塞杆内腔中的气压应大于外部大气压，防止活塞移动到缸体内腔底部时有杆腔和活塞杆内腔出现负压，从而避免外部潮湿的空气通过缸盖与活塞杆之间的间隙渗透进有杆腔内，增加有杆腔内的湿度而造成油缸锈蚀。有杆腔内的充入的气体也不宜太多，也即活塞处于缸体内腔底部时，活塞杆内腔内的压力不宜太高，从而避免活塞移动到顶部终点时，有杆腔内油液进入到活塞杆内腔并压缩气体产生更高的压强，增加活塞杆伸出的阻力。

因此充气腔内充入的气体量和油缸腔内充入的油液量的合适量满足以下条件是最佳：在活塞位于缸体容腔底部时，有杆腔和充液腔内充满油液，隔离塞位于活塞杆内腔的下部，隔离塞靠近(但不接触)活塞；充气腔内的气压略大于外部大气压，这样可以使得有活塞杆回缩长期不使用时，有杆腔内的压力略大于外部压力，外部含有湿气的空气不能通过活塞杆与缸盖配合处渗透进有杆腔中，有杆腔内的油液通过活塞与缸筒的配合面处的间隙泄漏量也很少。随着液压油缸的使用，即使充气腔的气体和有杆腔内的油液有损耗，可以通过气门和补油口分别补充。

液压油缸的有杆腔和无杆腔都充满油液，对缸筒内壁起到润滑作用，而且避免外部含有湿气的气体进入到有杆腔内，因此能有效避免缸筒内壁被锈蚀，提高油缸的使用寿命，同时，活塞杆内腔中封闭的气体起到气弹簧的作用，能够在活塞移动到活塞杆伸出行程终点时起到缓冲作用。

Claims (6)

1.一种单作用液压油缸，包括缸体和活塞杆组件，所述活塞杆组件包括位于缸体内的活塞和活塞杆，所述活塞杆的下端与活塞连接，活塞杆的上端从缸体上端的缸盖伸出，所述活塞将缸体内腔分隔成互不相通的无杆腔和有杆腔，所述无杆腔与缸体上的进油口连通；其特征在于在活塞杆内设置有内腔，在活塞杆的下端设置有连通活塞杆内腔与有杆腔的腔间油道，在活塞杆的上端设置连通内腔的气门，在缸体的上端设置有补油口，所述补油口中安装有可拆卸的堵头，在有杆腔内充满油液，活塞杆内腔充有惰性气体，所述有杆腔容积最大值与最小值的差值等于活塞杆内腔中惰性气体容积最大值与最小值的差值；所述腔间油道为设置在所述活塞杆下端将活塞杆内腔底部与有杆腔连通的一个或两个以上的径向油孔,所述活塞上还设置有连通有杆腔和活塞杆内腔底部的缓冲油道，所述缓冲油道上设置有阻尼孔，所述缓冲油道在有杆腔内的出口位于所述径向油孔的下方；阻尼孔的出口始终与有杆腔连通；

所述活塞杆内腔呈圆柱状，在活塞杆内腔设置有可在内腔中滑动的隔离塞，所述隔离塞将所述活塞杆内腔分隔成互不连通的充气腔和充液腔，充气腔位于上部与气门连接，充液腔位于下部经腔间油道 与有杆腔连通；所述隔离塞面朝活塞的端面上设置有凸起的圆台；隔离塞移动到活塞杆内腔底部时，隔离塞端面的圆台与活塞端面接触，圆台周围的间隙与腔间油道 连通。

2.根据权利要求1所述的单作用液压油缸，其特征在于所述活塞位于缸体内腔最底部时，所述隔离塞位于所述活塞杆内腔的底部。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的单作用液压油缸，其特征在于所述活塞位于缸体内腔最底部时，所述活塞杆内腔的气体压力略大于外部大气压。

4.根据权利要求1所述的单作用液压油缸，其特征在于所述隔离塞外圆周面上设置有支撑环。

5.根据权利要求1所述的单作用液压油缸，其特征在于所述隔离塞外圆周面上设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的单作用液压油缸，其特征在于所述活塞杆内腔下端与所述活塞相套接，活塞杆与活塞之间为间隙配合，在相互配合的面之间设置有弹性挡圈。

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