CN108999833B - 一种气缸结构及机车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气缸结构及机车，具体属于气动技术领域。第一气缸和第二气缸，所述第一气缸内设置有第一活塞组件，所述第二气缸内部设置有第二活塞组件，所述第一活塞组件与所述第二活塞组件之间联动，所述第一气缸设置有第一进气口以及第一排气节流阀，所述第二气缸上设置有第二排气节流阀；缓冲阀，与所述第一进气口连接，所述第一进气口上联通有气源，从所述第一进气口流入的气体分为两路，第一路进入所述第一气缸中，第二路进入所述缓冲阀中；本发明克服现有技术中的摆动气缸在瞬控操作方式下常规的进排气节流无法实现气缸缓冲功能的缺陷。

Description

一种气缸结构及机车

技术领域

本发明涉及一种气缸结构及机车，具体属于气动技术领域。

背景技术

摆动气缸作为一种在一定角度范围内往复旋转运动的机构，在机车车辆上通常用来驱动高压接地开关或同类设备分合闸动作。由于安装空间和结构的限制，现有机车车辆上使用的摆动气缸，其气缸容积和活塞行程普遍偏小。因此，在瞬控操作方式下，常规的进排气节流无法实现气缸缓冲功能，导致在分合闸操作过程给高压接地开关等外部装置带来了额外的冲击，使装置出现损坏，影响机车车辆安全运营。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的摆动气缸在瞬控操作方式下常规的进排气节流无法实现气缸缓冲功能的缺陷，从而提供一种可以实现缓冲功能的气缸结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气缸结构，包括：

第一气缸和第二气缸，所述第一气缸内设置有第一活塞组件，所述第二气缸内部设置有第二活塞组件，所述第一活塞组件与所述第二活塞组件之间联动，所述第一气缸设置有第一进气口以及第一排气节流阀，所述第二气缸上设置有第二排气节流阀；

缓冲阀，与所述第一进气口连接，所述第一进气口上联通有气源，从所述第一进气口流入的气体分为两路，第一路进入所述第一气缸中，第二路进入所述缓冲阀中；

所述缓冲阀具有在所述第一活塞组件和/或所述第二活塞组件作用下，使其内部的气体流入所述第一气缸的第一位置，以及流入第二气缸中的第二位置；所述缓冲阀从第一位置运动至第二位置时，气流从所述缓冲阀中流出分别进入所述第二气缸和所述第二排气节流阀中；所述缓冲阀从第二位置运动至第一位置时，气流从所述缓冲阀中流出分别进入所述第一气缸和所述第一排气节流阀中。

进一步，所述缓冲阀包括：与第一路或第二路联通的缓冲阀进气口；以及第一出气口，所述缓冲阀处于第一位置时与所述第一气缸联通；和第二出气口，所述缓冲阀处于第二位置时与所述第二气缸联通。

进一步，所述缓冲阀还包括：活动块，用以带动所述第一出气口和所述第二出气口；阀芯，可滑动的设置在所述第一气缸和所述第二气缸之间，用以带动所述活动块使所述第一出气口和所述第二出气口相对所述缓冲阀进气口发生运动。

进一步，所述第一进气口与第二进气口分别与梭阀连接。

进一步，所述第一活塞组件与所述第二活塞组件之间设置有连杆，所述阀芯的长度是所述连杆长度的1/2-5/6。

进一步，所述阀芯的长度是所述连杆长度的2/3。

进一步，还包括：第二进气口，同时与所述第二气缸及所述缓冲阀相连接。

进一步，所述第一进气口和所述第二进气口上分别连接有单向节流阀。

进一步，还包括：齿条，连接在所述连杆上；齿轮，与所述齿条相配合，所述齿轮上连接有输出轴。

本发明还提供一种机车，包括所述的气缸结构。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的气缸结构，给第一进气口持续充入压缩气体，压缩气体推动第一活塞组件，直至第一活塞组件触碰到缓冲阀，此时的第一活塞组件推动缓冲阀，缓冲阀由第一位置切换为第二位置，压缩空气从缓冲阀第二位置流出进入第二气缸，进入第二气缸的压缩气体作用在第二活塞组件，提供与运动方向相反的作用力，使第一活塞组件和第二活塞组件由匀速运动开始逐渐减速，直至接触到气缸壁停止运动。第一活塞组件、第二活塞组件减速直至最后的停止运动的过程，即为气缸结构的缓冲过程。同理，给第二进气口持续充入压缩气体时，调节第二进气节流阀，使得进入第二气缸内的压缩气体匀速进入，压缩气体推动第二活塞组件，直至第二活塞组件触碰到缓冲阀，此时的第二活塞组件推动缓冲阀，缓冲阀由第二位置切换为第一位置，压缩空气从缓冲阀第一位置流出进入第一气缸，进入第一气缸的压缩气体作用在第一活塞组件，提供与运动方向相反的作用力，使第一活塞组件和第二活塞组件由匀速运动开始逐渐减速，直至接触到气缸端盖停止运动。常规的进排气节流，只能控制第一活塞组件和第二活塞组件的匀速运动速度大小，无法实现减速的过程，因此也没有缓冲功能。通过加入缓冲阀，实现了第一活塞组件和第二活塞组件在行程末段触碰气缸端盖前减速的过程，减小活塞组件触碰气缸端盖的冲击作用力，也解决了在分合闸操作过程给高压接地开关等外部装置带来的额外冲击，降低装置出现损坏的几率，保证机车车辆可以安全运营。

2.本发明提供的气缸结构，所述第一进气口与第二进气口分别与梭阀连接。增加梭阀的作用就是防止第一进气口与第二进气口之间串联。

3.本发明提供的气缸结构，所述缓冲阀还包括：活动块，用以带动所述第一出气口和所述第二出气口；阀芯，可滑动的设置在所述第一气缸和所述第二气缸之间，用以带动所述活动块使所述第一出气口和所述第二出气口相对所述缓冲阀进气口发生运动。阀芯带动活动块将缓冲阀进气口与第一出气口联通换为与缓冲阀进气口与第二出气口联通，从而实现气体在气缸结构内的换向。

4.本发明提供的气缸结构，所述第一活塞组件与所述第二活塞组件之间设置有连杆，所述阀芯的长度是所述连杆长度的1/2-5/6。连杆起到连接第一活塞组件与第二活塞组件的作用，阀芯的长度是所述连杆长度的1/2-5/6，是因为需要第一活塞组件或第二活塞组件运动一段时间后才推动缓冲阀的阀芯，给第一活塞组件或第二活塞组件在第一气缸或第二气缸内运动一个缓冲的过程。

5.本发明提供的气缸结构，所述阀芯的长度是所述连杆长度的2/3。由于第一活塞组件或第二活塞组件在第一气缸或第二气缸内运动的时间不能太长，需要限制连杆与阀芯的长度，避免瞬控操作下不能实现缓冲功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的气缸结构的原理图；

图2为本发明提供的气缸结构的立体图；

图3为本发明提供的气缸的主视图；

图4为本发明提供的气缸的俯视图；

图5为图3的A向视图；

图6为本发明提供的气缸的缓冲阀剖视图；

图7为本发明提供的气缸的B向视图。

附图标记说明：

1-第一气缸；111-第一活塞组件；2-第二气缸；21-第二活塞组件；

211-O型密封圈；212-活塞环；213-密封垫圈；

3-齿轮；4-输出轴；5-齿条，连杆；6-缓冲阀；61-阀芯；62-第一出气口；

63-第二出气口；64-保持架；65-异形密封圈；66-止档架；

67-弹性挡圈；68-阀体；69-缓冲阀进气口；

7-梭阀；8-排气节流阀；81-第一排气节流阀；

82-第二排气节流阀；9-进气节流阀；91-第一进气节流阀；

92-第二进气节流阀；10-端盖；11-气缸体；12-凸轮块；13-螺钉；

14-第一进气口；15-第二进气口；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的一种气缸结构的一种具体的实施方式，包括：

第一气缸1和第二气缸2，所述第一气缸内设置有第一活塞组件111，所述第二气缸内部设置有第二活塞组件21，所述第一活塞组件111与所述第二活塞组件21之间联动，所述第一气缸1设置有第一进气口14以及第一排气节流阀81，所述第二气缸2设置有第二排气节流阀82；

缓冲阀6，与所述第一进气口14连接，所述第一进气口14上联通有气源，从所述第一进气口14流入的气体分为两路，第一路进入所述第一气缸1中，第二路进入所述缓冲阀6中；

所述缓冲阀6具有在所述第一活塞组件111和/或所述第二活塞组件21作用下，使其内部的气体流入所述第一气缸1的第一位置，以及流入第二气缸2中的第二位置；所述缓冲阀6从第一位置运动至第二位置时，气流从所述缓冲阀6中流出分别进入所述第二气缸2和所述第二排气节流阀82中；所述缓冲阀6从第二位置运动至第一位置时，气流从所述缓冲阀6中流出分别进入所述第一气缸1和所述第一排气节流阀81中。

上述气缸结构，给第一进气口14持续充入压缩气体，压缩气体推动第一活塞组件111，直至第一活塞组件111触碰到缓冲阀6，此时的第一活塞组111推动缓冲阀6，缓冲阀6由第一位置切换为第二位置，压缩气体从缓冲阀6第二位置流出进入第二气缸2中的第二位置作用在第二活塞组件21，提供与运动方向相反的作用力，使第一活塞组件111和第二活塞组件21由匀速运动开始减速，直至接触到气缸端盖10停止运动。第一活塞组件111、第二活塞组件21减速直至最后停止运动的过程，即为气缸结构的缓冲过程。常规的进排气节流，只能控制第一活塞组件和第二活塞组件的匀速运动速度大小，无法实现减速的过程，因此也没有缓冲功能。通过加入缓冲阀6，实现了第一活塞组件111和第二活塞组件21在行程末段触碰气缸端盖10前减速的过程，减小活塞组件触碰气缸端盖的冲击作用力，也解决了在分合闸操作过程给高压接地开关等外部装置带来的额外冲击，降低装置出现损坏的几率，保证机车车辆可以安全运营。

如图2所示，本发明提供的气缸结构设于气缸体11内，气缸体11的两端设有端盖10，通过螺钉13将端盖10固定在气缸体11上，在端盖10与气缸体之间设有起到密封功能的O型密封圈。

如图6所示，所述缓冲阀6包括：与第一路或第二路联通的缓冲阀进气口69；以及第一出气口62，所述缓冲阀6处于第一位置时与所述第一气缸联通；和第二出气口63，所述缓冲阀6处于第二位置时与所述第二气缸2联通。

具体地，所述缓冲阀6还包括：活动块，用以带动所述第一出气口62和所述第二出气口63；阀芯61，可滑动的设置在所述第一气缸1和所述第二气缸2之间，用以带动所述活动块使所述第一出气口62和所述第二出气口63相对所述缓冲阀进气口69发生运动。阀芯61带动活动块将缓冲阀进气口69与第一出气口62联通换为与缓冲阀进气口69与第二出气口63联通，从而实现气体在气缸结构内的换向。

所述缓冲阀6为二位三通换向形式，在缓冲阀6的阀体68中，依次安装有止档架66、保持架64、止档架66和弹性挡圈67，保持架64的数量根据阀芯61的行程适配，至少包括3组，优选4组或以上。阀芯61是由光滑的圆柱轴加工了两段一定长度的环槽形成，由第一活塞组件111或第二活塞组件21推动，阀芯61在缓冲阀6内停留的不同位置，实现缓冲阀6的缓冲阀进气口69与第一出气口62或第二出气口63连通。阀芯61的密封通过异形密封圈保证，在异形密封圈与保持架64与止档架66之间加入了弹性更佳的O型密封圈。保持架64、止档架66与阀体68的密封通过O型密封圈保证。

所述第一进气口14与第二进气口15分别与梭阀7连接。

所述梭阀7相当于由两个单向阀组成，作用相当于或门，当压缩气体由第一进气口14进入时，梭阀7与第二进气口15连接的进气口处于封闭状态，只允许一端充入压缩气体，增加梭阀7的作用就是防止第一进气口14与第二进气口15之间串联，避免在第一进气口14充入压缩气体时，直接由第二进气口15进入到第二气缸2，从而无法实现气缸的功能。

所述第一活塞组件111与所述第二活塞组件21之间设置有连杆，所述阀芯61的长度是所述连杆5长度的1/2-5/6。连杆5起到连接第一活塞组件与111第二活塞组件21的作用，阀芯61的长度是所述连杆5长度的1/2-5/6，是因为需要第一活塞组件111或第二活塞组件21运动一段时间后才推动缓冲阀6的阀芯61，给第一活塞组件111或第二活塞组件21在第一气缸1或第二气缸2内运动一个缓冲的过程。

所述阀芯61的长度是所述连杆5长度的2/3。所述阀芯61的长度是所述连杆5长度的2/3。由于第一活塞组件111或第二活塞组件21在第一气缸1或第二气缸2内运动的时间不能太长，时间太长即不是瞬控操作，需要限制连杆1与阀芯61的长度，避免瞬控操作下不能实现气缸的缓冲功能。

如图5所示，第一活塞组件111或第二活塞组件21包括有O型密封圈211、活塞环212、螺钉、O型密封圈、密封垫圈213等部件。其中，O型密封圈211安装在活塞环212与气缸体11之间，O型密封圈安装在活塞环212与密封垫圈213之间，在齿条5的两端设置有螺纹孔，螺钉用于连接整个第一活塞组件111或第二活塞组件21与齿条5。

还包括：第二进气口15，同时与所述第二气缸2及所述缓冲阀6相连接。所述第一进气口14和所述第二进气口15上分别连接有单向节流阀。

作为一种具体的实施方式，单向节流阀为第一进气节流阀91、第二进气节流阀92和第一排气节流阀81和第二排气节流阀82。

如图7所示，缓冲阀6通过螺钉固定安装在气缸体11内预留的安装槽内，梭阀7、第一排气节流阀81、第二排气节流阀82、第一进气节流阀91和第二进气节流阀92以螺纹连接的方式安装在气缸体11内预留的螺纹孔内。气缸体11内部设置有空腔气道，用以联通进气口、单向节流阀、梭阀、缓冲阀等。

如图5所示，还包括：齿条5，连接在所述连杆上；齿轮3，与所述齿条5相配合，所述齿轮3上连接有输出轴4。

在齿轮3上安装有输出轴4，通过齿轮3和齿条5啮合传动来实现输出轴4的在一定范围的旋转运动，可以通过调整第一活塞组件111和第二活塞组件21的行程以及齿轮3和齿条5之间的传动比，在0～360°范围内任意调整。旋转方向为顺时针或逆时针旋转，转动角度根据实际需要，输出轴4的旋转角度为120°或180°为最佳。

如图2-4所示，气缸结构还包括至少一组与外部器件构成联锁装置的凸轮块12，凸轮块12也为气缸结构传递扭矩，凸轮块12的摆动便于识别气缸结构处于工作状态。

本发明还提供了一种机车，包括所述的气缸结构。

本发明提供的一种气缸结构的具体工作过程：给第一进气口14充入压缩气体，打开与第二进气口15连通的第二排气阀82，压缩气体的压力保持恒定，压缩气体分为两路，一路进入第一进气节流阀91中，另一路经过梭阀7进入缓冲阀6中，由缓冲阀6的第一出气口62出去的压缩气体，与进入第一进气节流阀91的气体汇合，一同进入第一气缸1中，第一气缸1中的第一活塞组件111处于第一气缸1的最左端，调节第一进气节流阀91，使得进入第一气缸1内的压缩气体匀速进入，压缩气体推动第一活塞组件111向第一气缸1的右端做直线运动，用于连接第一气缸1内的第一活塞组件111与第二气缸内的第二活塞组件21的齿条5，与安装在输出轴4上的齿轮3啮合传动，压缩气体推动第一活塞组件111所走的行程即为输出轴4需要旋转的基本角度，直至第一活塞组件111触碰到缓冲阀6的阀芯61，此时的第一活塞组件111推动缓冲阀6的阀芯61，缓冲阀进气口69与第一出气口62连通切换为缓冲阀进气口69与第二出气口63连通，压缩气体由第二出气口63进入到第二气缸2内，作用在第二活塞组件21，提供与运动方向相反的作用力，使第一活塞组件111和第二活塞组件21由匀速运动开始减速，直至接触到气缸端盖10停止运动。第一活塞组件111和第二活塞组件21减速的过程，即为气缸结构的缓冲过程，此过程运动时间非常短暂，在0.1s左右。此运动过程，虽然第二活塞组件21运动的距离比较短，但是也相对于第二气缸2做了相对运动，输出轴4也旋转了一定的角度，此角度与第一气缸1内的第一活塞组件111向右运动时输出轴4旋转的角度相加，即为输出轴4需要完成的旋转角度，第二活塞组件21在第二气缸2内做匀速运动到减速直至最后的停止运动的过程，即为第二气缸2的缓冲过程，实现了第二气缸2的缓冲功能。以相反的方式，对第二进气口15持续充入气体，具体的操作过程与给第一进气口14持续充入气体相同，从而完成第一活塞组件111在第一气缸内实现缓冲功能，气体经过第一排气节流阀81由第一进气口14排出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种气缸结构，其特征在于，包括：

第一气缸（1）和第二气缸（2），所述第一气缸内设置有第一活塞组件（111），所述第二气缸内部设置有第二活塞组件（21），所述第一活塞组件（111）与所述第二活塞组件（21）之间联动，所述第一气缸（1）设置有第一进气口（14）以及第一排气节流阀（81），所述第二气缸（2）上设置有第二排气节流阀（82）；

缓冲阀(6)，与所述第一进气口（14）连接，所述第一进气口（14）上联通有气源，从所述第一进气口（14）流入的气体分为两路，第一路进入所述第一气缸（1）中，第二路进入所述缓冲阀（6）中；

所述缓冲阀(6)具有在所述第一活塞组件（111）和/或所述第二活塞组件（21）作用下，使其内部的气体流入所述第一气缸（1）的第一位置，以及流入第二气缸（2）中的第二位置；所述缓冲阀（6）从第一位置运动至第二位置时，气流从所述缓冲阀(6)中流出分别进入所述第二气缸（2）和所述第二排气节流阀（82）中；所述缓冲阀（6）从第二位置运动至第一位置时，气流从所述缓冲阀(6)中流出分别进入所述第一气缸（1）和所述第一排气节流阀（81）中；

所述缓冲阀（6）包括：与第一路或第二路联通的缓冲阀进气口（69）；以及第一出气口（62），所述缓冲阀（6）处于第一位置时与所述第一气缸（1）联通；和第二出气口（63），所述缓冲阀（6）处于第二位置时与所述第二气缸（2）联通；

所述缓冲阀（6）还包括：活动块，用以带动所述第一出气口（62）和所述第二出气口（63）；阀芯（61），可滑动的设置在所述第一气缸（1）和所述第二气缸（2）之间，用以带动所述活动块使所述第一出气口（62）和所述第二出气口（63）相对所述缓冲阀进气口（69）发生运动；

所述第一进气口（14）与第二进气口（15）分别与梭阀（7）连接；

还包括：

第二进气口（15），同时与所述第二气缸（2）及所述缓冲阀（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的气缸结构，其特征在于，所述第一活塞组件（111）与所述第二活塞组件（21）之间设置有连杆，所述阀芯（61）的长度是所述连杆长度的1/2-5/6。

3.根据权利要求2所述的气缸结构，其特征在于，所述阀芯（61）的长度是所述连杆长度的2/3。

4.根据权利要求1所述的气缸结构，其特征在于，所述第一进气口（14）和所述第二进气口（15）上分别连接有单向节流阀。

5.根据权利要求2所述的气缸结构，其特征在于，还包括：

齿条（5），连接在所述连杆上；

齿轮（3），与所述齿条（5）相配合，所述齿轮上连接有输出轴（4）。

6.一种机车，其特征在于，包括至少一个权利要求1-5中任一所述的气缸结构。