CN108916152B - 一种高可靠联动气缸 - Google Patents

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Abstract

一种高可靠联动气缸，包括气缸主体(1)、进气阀(2)、排气阀(3)、联动活门(4)；进气阀(2)与气缸主体(1)进气口A连接，排气阀(3)安装在进气口A处用于在气缸主体(1)中的活塞杆(1‑2)复位时，排出无杆腔C气体；联动活门(4)安装在活塞杆的行程末端；在联动活门未工作时，在弹簧力和进气口气压力的作用下，阀芯组件(4‑4)压紧在联动活门壳体(4‑1)上并隔断进气口G与出气口H；当活塞杆(1‑2)运动到行程末端时，在活塞杆(1‑2)的作用下将顶针(4‑6)和推杆(4‑5)顶起，在推杆(4‑5)的作用下，阀芯组件(4‑4)被顶起，从而连通进气口G与出气口H，实现为下游用气单元供气。

Description

一种高可靠联动气缸
技术领域
本发明涉及一种高可靠带联动功能的气缸。可适用于无人机或其他空间飞行器以及工业用途气动系统联动。
背景技术
随着航空航天、兵器、船舶以及工业的高速发展，对于气动系统的可靠性、集成度以及防差错提出了更高的要求。对于某些系统而言，需要执行气缸在执行完动作的同时气动下一动作，而且对执行气缸提出余度需求。为提高气动系统气路逻辑可靠性，减少电源负载，在执行气缸完成动作时，不需要额外电磁阀而是通过机械触发实现气路逻辑的开启。目前对于此类高可靠带联动装置的气缸研究较少，且存在结构复杂，可靠性较差，误动作率高的问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的上述缺陷，发明了一种高可靠联动气缸。
本发明的技术解决方案是：一种高可靠联动气缸包括气缸主体、进气阀、排气阀、联动活门；
进气阀与气缸主体进气口A连接，排气阀安装在进气口A处用于在气缸主体中的活塞杆复位时，排出无杆腔C气体；联动活门安装在活塞杆的行程末端；
所述联动活门包括联动活门壳体、调节螺母、弹簧、阀芯组件、推杆、顶针；
联动活门壳体上设置进气口G，出气口H；进气口G连接上游气源，出气口H连接下游用气单元；阀芯组件、弹簧以及调节螺母依次放置在联动活门壳体的上腔中，通过调节螺母调节弹簧的弹簧力；推杆放置在联动活门壳体的下腔中并与顶针浮动连接；
在联动活门未工作时，在弹簧力和进气口气压力的作用下，阀芯组件压紧在联动活门壳体上并隔断进气口G与出气口H；当活塞杆运动到行程末端时，在活塞杆的作用下将顶针和推杆顶起，在推杆的作用下，阀芯组件被顶起，从而连通进气口G与出气口H，实现为下游用气单元供气。
进一步的，所述的进气阀通过设有两个进气口实现气缸的双余度进气。
进一步的，所述的进气阀包括选择进气阀壳体、第一进气嘴、弹簧、阀芯、第二进气嘴；
弹簧套在阀芯上并置于选择进气阀壳体内腔中，该内腔轴向两侧分别联通第一进气嘴、第二进气嘴、该内腔径向一侧作为整个进气阀的出气孔K；当气体从其中一个进气嘴进入时，另一进气嘴气路被阀芯切断，所述的出气孔不被阀芯遮挡。
进一步的，还包括第一进气嘴锁紧螺母、第二进气嘴锁紧螺母，第一进气嘴、第二进气嘴方向可调，调整后分别通过第一进气嘴锁紧螺母、第二进气嘴锁紧螺母进行锁紧。
进一步的，所述的阀芯沿内腔轴向方向两端面均为锥面，通过锥面与进气嘴气路端面密封，防止两个进气嘴气路由于压差产生倒灌现象。
进一步的，在所述的内腔径向一侧安装排气阀且排气阀不被阀芯遮挡。
进一步的，所述的联动活门壳体上设有密封唇边，阀芯组件与密封唇边对应的端面开有燕尾槽并进行压胶密封，阀芯组件的侧面开有导流槽。
进一步的，所述的的密封唇边顶部通过圆角保证光滑。圆角R为0.3～0.5mm。为保证密封比压，同时又保证压胶面寿命，唇边高度M为0.2～0.4mm。
进一步的，所述的进气阀与气缸主体的轴线方向可调整，调整完毕后，通过锁紧螺母进行锁紧。
进一步的，所述的进气口G位于联动活门壳体上腔且置于阀芯组件的上方，出气口H位于阀芯组件的下方。
进一步的，所述的排气阀包括排气阀壳体、阀口密封垫、排气阀阀芯、复位弹簧、调整座；
排气阀壳体采用中空结构，空腔内依次装有阀口密封垫、排气阀阀芯、复位弹簧、调整座；
排气阀阀芯与阀口密封垫棱边接触密封；排气阀阀芯上设有排气顶针；推动排气顶针使阀芯脱离阀口密封垫进行排气；当排气顶针释放时，排气阀阀芯在复位弹簧作用下复位。
进一步的，所述的气缸主体中的活塞杆内设空腔E，堵头与活塞杆相连，使E变为密闭空腔；E腔通过开在活塞杆侧壁上的阻尼孔F与气缸有杆腔D相通，在活塞杆伸出过程中，活塞杆压缩有杆腔气体通过阻尼孔F进入E腔。
进一步的，在气缸主体的有杆腔充部分液压油，液压油的体积小于E腔的容积。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)、本发明通过在气缸入口设计选择阀，使气缸具有双余度，其可以使用冷气气源也可使用燃气发生器推动，双余度可靠性更高；选择阀阀芯通过双锥面与两端面密封，密封可靠性高，可防止第一进气口和第二进气口由于压差产生倒灌现象；
(2)、进气选择阀的气源进气口与选择进气阀壳体之间，选择进气阀与气缸都使用了锁紧螺母固定，使得进气口相对选择阀以及选择阀相对气缸都能随意调整安装的朝向；
(3)、选择阀上集成了排气阀，在气缸工作完成后，可使用工装简单按压排气阀即可将气缸内高压气体排出，排气阀除可排出气缸内气体，也可将两路进气残留气体全部排净。排气阀操作方便，提高了后期维护安全性；
(4)、排气阀结构简单，体积小，通过弹簧提供预压力关闭，当气缸内充有高压气体时，其高压气体利于阀门关闭，提高了阀门可靠性；
(5)、本发明增加了液压缓冲功能，活塞杆内设空腔，活塞杆上设有阻尼孔，其有杆腔保持大气压或充有部分缓冲液压油。当活塞杆向右移动时，有杆腔外侧气体或缓冲液压油将进入活塞杆内设空腔，实现缓冲效果，缓冲结构简单，设计巧妙；
(6)、高压气体进入作动腔后，将推动活塞向右移动，此时协调活门处于关闭状态，当活塞移动到行程末端后将碰撞撞针，开启联动活门，从而使下游气路连通，依靠联动活门，气缸就可以和下位机构产生联动，可靠性高，防差错性能好。
(7)、本发明协调活门密封结构可靠，体积小，结构巧妙；
(8)、协调活门上端为进气口，连接上游高压气源，下端为出气口，连接下游用气单元，阀芯在弹簧力和气源压力的作用下使阀芯压紧在壳体密封唇边上，实现可靠密封，可防止阀芯误开启，提高了联动活门可靠性。
附图说明
图1为本发明高可靠联动气缸外形图；
图2为本发明高可靠联动气缸剖面图
图3为本发明进气选择阀结构示意图；
图4为本发明联动活门结构示意图；
图5为本发明联动活门阀芯结构示意图。
图6为本发明密封唇边结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作详细说明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1-5所示为本发明双余度高可靠联动气缸外形图，由图可知双余度高可靠联动气缸，包括气缸主体1、进气选择阀2、排气阀3、联动活门4。其中进气阀2通过螺纹连接与气缸主体1进气口A连接，进气阀2与气缸主体1的轴线方向可调整，调整完毕后，可通过锁紧螺母5进行锁紧。排气阀3安装在进气口A处用于在气缸主体1中的活塞杆1-2复位时，排出无杆腔C气体；联动活门4设置在活塞杆2行程末端，通过两个螺栓6与气缸主体1相连接。
活塞杆1-2穿过端盖1-4并置于缸筒1-1内。可调支耳1-5通过螺纹与活塞杆1-2端部连接，锁紧螺母1-6用于在可调支耳调整完成后锁紧。气缸主体1中的活塞杆1-2内设空腔E，堵头1-3与活塞杆相连，使E变为密闭空腔；E腔通过开在活塞杆侧壁上的阻尼孔F与气缸有杆腔D相通，在活塞杆1-2伸出过程中，活塞杆1-2压缩有杆腔气体通过阻尼孔F进入E腔。
进气选择阀2主要由选择进气阀壳体2-1、第一进气嘴2-2、第一进气嘴锁紧螺母2-3、弹簧2-4、阀芯2-5、第二进气嘴2-6、第二进气嘴锁紧螺母2-7组成。弹簧2-4套在阀芯2-5上并置于选择进气阀壳体2-1内腔中，该内腔轴向两侧分别联通第一进气嘴2-2、第二进气嘴2-6、该内腔径向一侧作为整个进气阀的出气孔H；当气体从其中一个进气嘴进入时，另一进气嘴气路被阀芯2-5切断，所述的出气孔不被阀芯遮挡。第一进气嘴2-2、第二进气嘴2-6方向可调，调整后分别通过第一进气嘴锁紧螺母2-3、第二进气嘴锁紧螺母2-7进行锁紧。上述进气选择阀2的第一进气嘴2-2和第二进气嘴2-6与选择进气阀壳体2-1之间，选择进气阀2与气缸1都使用了锁紧螺母2-3、2-7或5进行锁紧固定，使得进气口相对进气选择选择阀以及选择阀相对气缸都能随意调整安装的方向。
阀芯2-5沿内腔轴向方向两端面均为锥面，通过锥面与进气嘴气路端面密封，防止两个进气嘴气路由于压差产生倒灌现象。
进气阀2上集成了排气阀3，在气缸工作完成后，可使用工装简单按压排气阀3即可将气缸内高压气体排出，排气阀除可排出气缸内气体，也可将两路进气残留气体全部排净。排气阀操作方便，提高了后期维护安全性。
排气阀3主要由排气阀壳体3-1、阀口密封垫3-2、阀芯3-3、复位弹簧3-4、调整座3-5组成。排气阀壳体3-1采用中空结构，空腔内依次装有阀口密封垫3-2、排气阀阀芯3-3、复位弹簧3-4、调整座3-5；排气阀阀芯3-3与阀口密封垫3-2棱边接触密封；排气阀阀芯上设有排气顶针；推动排气顶针使阀芯脱离阀口密封垫进行排气；当排气顶针释放时，排气阀阀芯在复位弹簧作用下复位。
联动活门4主要包括联动活门壳体4-1、调节螺母4-2、弹簧4-3、阀芯组件4-4、推杆4-5、顶针4-6、第一双道密封圈4-7、第二双道密封圈4-8。第一双道密封圈4-7用于联动活门壳体4-1和缸筒1-1之间的密封。
联动活门壳体4-1上设置进气口G，出气口H；进气口G连接上游气源，出气口H连接下游用气单元；阀芯组件4-4、弹簧4-3以及调节螺母4-2依次放置在联动活门壳体4-1的上腔中，通过调节螺母4-2调节弹簧的弹簧力；推杆4-5放置在联动活门壳体4-1的下腔中并与顶针4-6浮动连接，推杆4-5与联动活门壳体4-1之间通过第二双道密封圈4-8密封；
联动活门壳体4-1上设有密封唇边，阀芯组件4-4与密封唇边对应的端面开有燕尾槽并进行压胶密封，阀芯组件4-4的侧面开有导流槽。如图6所示，所述的密封唇边顶部通过圆角保证光滑。圆角R为0.3～0.5mm，高度M为0.2～0.4mm。
推杆4-5和顶针4-6采用分体式设计，顶针4-6采用耐磨抗冲击材料，推杆4-5采用普通不锈钢即可。此设计降低了开启过程中，活塞杆2对推杆4-5的冲击，降低了推杆4-5和顶针4-6的同轴度要求，防止了阀芯卡滞。
气源通过第一进气嘴2-2或第二进气嘴2-6为气缸提供动力，实现双余度。默认状态下，阀芯2-5在弹簧2-4的作用下，位于第二进气嘴一侧，将其封闭。当遇紧急情况，第一进气嘴失压，则备份能源可从第二进气嘴进气，其可为冷气也可为燃气。在气体推动下，阀芯2-5克服弹簧力向第一进气嘴2-2并将其封死，第二进气嘴进入的气体进入气缸1而不会反灌入第一进气嘴。
当气缸工作时，气体推动活塞杆1-2伸出，在运动过程中压缩有杆腔D中的气体，使其经过阻尼孔F进入活塞杆内设空腔E，从而实现活塞杆的缓冲。为提高缓冲效果，有杆腔D内还可加入部分液压油1-7，液压油的体积小于E腔的容积。在行程末端压缩液压油更好的实现缓冲。
在联动活门未工作时，在弹簧力和进气口气压力的作用下，阀芯组件4-4压紧在联动活门壳体4-1设有密封唇边上，实现密封；并隔断进气口G与出气口H；当活塞杆1-2运动到行程末端时，在活塞杆1-2斜面J的作用下将顶针4-6和推杆4-5顶起，在推杆4-5的作用下，阀芯组件4-4被顶起，从而连通进气口G与出气口H，实现为下游用气单元供气。进气口G保证了阀芯上端压力比下端压力高，可提供一定密封比压，避免了在气缸缓冲过程中，由于有杆腔D压力过高，在有杆腔D高压作用下将联动活门开启，造成误动作。此设计提高了联动活门的可靠性。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (12)

1.一种高可靠联动气缸，其特征在于：包括气缸主体(1)、进气阀(2)、排气阀(3)、联动活门(4)；
进气阀(2)与气缸主体(1)进气口A连接，排气阀(3)安装在进气口A处用于在气缸主体(1)中的活塞杆(1-2)复位时，排出无杆腔C气体；联动活门(4)安装在活塞杆的行程末端；
所述联动活门(4)包括联动活门壳体(4-1)、调节螺母(4-2)、弹簧(4-3)、阀芯组件(4-4)、推杆(4-5)、顶针(4-6)；
联动活门壳体(4-1)上设置进气口G，出气口H；进气口G连接上游气源，出气口G连接下游用气单元；阀芯组件(4-4)、弹簧(4-3)以及调节螺母(4-2)依次放置在联动活门壳体(4-1)的上腔中，通过调节螺母(4-2)调节弹簧的弹簧力；推杆(4-5)放置在联动活门壳体(4-1)的下腔中并与顶针(4-6)浮动连接；
在联动活门未工作时，在弹簧力和进气口气压力的作用下，阀芯组件(4-4)压紧在联动活门壳体(4-1)上并隔断进气口G与出气口H；当活塞杆(1-2)运动到行程末端时，在活塞杆(1-2)的作用下将顶针(4-6)和推杆(4-5)顶起，在推杆(4-5)的作用下，阀芯组件(4-4)被顶起，从而连通进气口G与出气口H，实现为下游用气单元供气；
所述的气缸主体(1)中的活塞杆(1-2)内设空腔E，堵头(1-3)与活塞杆相连，使E变为密闭空腔；E腔通过开在活塞杆侧壁上的阻尼孔F与气缸有杆腔D相通，在活塞杆(1-2)伸出过程中，活塞杆(1-2)压缩有杆腔气体通过阻尼孔F进入E腔。
2.根据权利要求1所述的气缸，其特征在于：所述的进气阀(2)通过设有两个进气口实现气缸的双余度进气。
3.根据权利要求2所述的气缸，其特征在于：所述的进气阀(2)包括选择进气阀壳体(2-1)、第一进气嘴(2-2)、弹簧(2-4)、阀芯(2-5)、第二进气嘴(2-6)；
弹簧(2-4)套在阀芯(2-5)上并置于选择进气阀壳体(2-1)内腔中，该内腔轴向两侧分别连通第一进气嘴(2-2)、第二进气嘴(2-6)、该内腔径向一侧作为整个进气阀的出气孔K；当气体从其中一个进气嘴进入时，另一进气嘴气路被阀芯(2-5)切断，所述的出气孔不被阀芯遮挡。
4.根据权利要求3所述的气缸，其特征在于：还包括第一进气嘴锁紧螺母(2-3)、第二进气嘴锁紧螺母(2-7)，第一进气嘴(2-2)、第二进气嘴(2-6)方向可调，调整后分别通过第一进气嘴锁紧螺母(2-3)、第二进气嘴锁紧螺母(2-7)进行锁紧。
5.根据权利要求3或4所述的气缸，其特征在于：所述的阀芯(2-5)沿内腔轴向方向两端面均为锥面，通过锥面与进气嘴气路端面密封，防止两个进气嘴气路由于压差产生倒灌现象。
6.根据权利要求3或4所述的气缸，其特征在于：在所述的内腔径向一侧安装排气阀且排气阀不被阀芯遮挡。
7.根据权利要求1或2所述的气缸，其特征在于：所述的联动活门壳体(4-1)上设有密封唇边，阀芯组件(4-4)与密封唇边对应的端面开有燕尾槽并进行压胶密封，阀芯组件(4-4)的侧面开有导流槽。
8.根据权利要求7所述的气缸，其特征在于：所述的密封唇边顶部通过圆角保证光滑，圆角R为0.3～0.5mm，唇边高度M为0.2～0.4mm。
9.根据权利要求1或2所述的气缸，其特征在于：所述的进气阀(2)与气缸主体(1)的轴线方向可调整，调整完毕后，通过锁紧螺母(5)进行锁紧。
10.根据权利要求1或2所述的气缸，其特征在于：所述的进气口G位于联动活门壳体(4-1)上腔且置于阀芯组件(4-4)的上方，出气口H位于阀芯组件(4-4)的下方。
11.根据权利要求1或2所述的气缸，其特征在于：所述的排气阀包括排气阀壳体(3-1)、阀口密封垫(3-2)、排气阀阀芯(3-3)、复位弹簧(3-4)、调整座(3-5)；
排气阀壳体(3-1)采用中空结构，空腔内依次装有阀口密封垫(3-2)、排气阀阀芯(3-3)、复位弹簧(3-4)、调整座(3-5)；
排气阀阀芯(3-3)与阀口密封垫(3-2)棱边接触密封；排气阀阀芯上设有排气顶针；推动排气顶针使阀芯脱离阀口密封垫进行排气；当排气顶针释放时，排气阀阀芯在复位弹簧作用下复位。
12.根据权利要求1所述的气缸，其特征在于：在气缸主体的有杆腔充部分液压油(1-7)，液压油的体积小于E腔的容积。
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