CN109654084A - 一种防爆型伺服液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防爆型伺服液压缸，包括缸体，缸体前端内设置有堵头，缸体中装配有可在缸体中沿轴向滑动的活塞杆，活塞杆的外壁上设置有活塞；所述的连接部上、缸体上对称设置有连接端面并分别设置油口，缸体的后方设置有位移传感器；所述的位移传感器的波导管并伸入到位于活塞杆内的位移腔中；在活塞杆上环绕所述波导管设置有导磁环；所述的位移传感器的外部设置有防爆盖，防爆盖上设置有防爆夹，所述的位移传感器的线缆穿过接线管和防爆夹。本发明结构上采用了防爆结构设计，具有较好的防爆性能和较高的防护等级；液压缸和位移传感器集成设计，油口均采用双口对称结构，油口不采用管路，直接采用平端面连接结构形式，结构紧凑，体积小。

Description

一种防爆型伺服液压缸
技术领域
本发明涉及一种防爆型伺服液压缸，特别适用于各类液压系统的执行机构，具有结构紧凑，防爆性能好，环境适应性强等优点。
背景技术
智能电液执行器作为一种动力装置，广泛的应用于各种阀门的驱动、控制中，同时被更多的应用在几乎任何需要动力驱动的部位。液压缸作为执行机构，是智能电液执行器的关键组件之一。
智能电液执行器的国产化研制对伺服液压缸提出了更高的需求，而目前市场上的伺服液压缸没有防爆要求，因此未按照相关标准进行防爆设计，故防爆性能和环境适应性不好，且油口一般用管路连接，体积较大，不能满足智能电液执行器的使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、防爆性能好、环境适应性强的防爆型伺服液压缸。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种防爆型伺服液压缸，包括缸体，所述的缸体包括同轴设置的第一缸筒和第二缸筒，第一缸筒、第二缸筒之间通过连接部连接；
所述的第二缸筒的前端内可拆卸地设置有堵头，堵头与所述的连接部之间形成液压油腔；所述的缸体中装配有可在缸体中沿轴向滑动的活塞杆，活塞杆的后端位于第一缸筒内部，前端依次穿过连接部、堵头并伸出缸体；活塞杆的外壁上设置有活塞，活塞位于所述的液压油腔内；
所述的连接部上对称设置有第一连接端面，第一连接端面上加工有与所述液压油腔后端连通的油口A；所述的第二缸筒后端对称设置有第二连接端面，第二连接端面上加工有与所述液压油腔前端连通的油口B；
所述的第一缸筒的后端为密封端，第一缸筒的后方设置有位移传感器；所述的活塞杆的后端面上开设有固定腔，固定腔中沿活塞杆轴向开设有位移腔，所述的位移传感器的波导管穿过所述的密封端、固定腔并伸入到所述的位移腔中；位于所述固定腔底部环绕波导管设置有隔磁垫块，隔磁垫块的后侧通过压紧螺母固定有导磁环；
所述的位移传感器的外部设置有防爆盖，防爆盖上设置有防爆夹，所述的位移传感器的线缆穿过防爆夹。
进一步地，所述的活塞杆与连接部之间、活塞杆与堵头之间以及活塞与第二缸筒内壁之间均为滑动密封。
进一步地，所述的连接部的两侧均设置有分别伸入所述第一缸筒、第二缸筒内的凸起部，其中在伸入第二缸体内的凸起部上沿圆周方向加工有圆弧状的第一导流槽，所述的油口A与第一导流槽连通；所述的堵头后端沿圆周方向加工有圆弧状的第二导流槽，所述的油口B与第二导流槽连通。
进一步地，所述的第一连接端面、第二连接端面均为平面。
进一步地，所述的液压油腔的内径D与活塞杆的直径d存在以下设计关系：
上式中，F为活塞杆沿轴向输出的力，P1为油口A中液压油的压力；P2为油口B中的液压油的压力。
本发明具有以下技术特点：
1.本发明结构上采用了防爆结构设计，防爆夹和防爆盖的设计使得液压缸具有较好的防爆性能和较高的防护等级。
2.本发明采用液压缸和位移传感器集成设计，将导磁环和活塞固定在一起，可以实时反馈液压缸的位置信号；
3.本发明活塞两端的油口均采用双口对称结构，油口不采用管路，直接采用平端面连接结构形式，结构紧凑，体积小。
附图说明
图1为本发明整体结构的轴向剖视示意图；
图2为第一连接端面、第二连接端面部分的俯视结构示意图；
图3为防爆盖的轴向剖示意图。
图中标号说明：1缸体，101第一缸筒，102第二缸筒，2活塞杆，3隔磁垫块，4压紧螺母，5导磁环，6位移传感器，7O形橡胶圈，8防爆盖，9防爆夹，10线缆，11连接部，12活塞，13堵头，14第一连接端面，15第二连接端面，16凸起部，17第一导流槽，18固定腔，19波导管，20位移腔，21螺钉，22接线管。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明公开了一种防爆型伺服液压缸，包括缸体1，所述的缸体1包括同轴设置的第一缸筒101和第二缸筒102，第一缸筒101、第二缸筒102之间通过连接部11连接；本方案中，第一缸筒101、第二缸筒102均为空心圆柱形结构，采用不锈钢材质制成，本实施例中，第一缸筒101内径小于第二缸筒102内径。所述的连接部11，用于连接第一缸筒101的前端和第二缸筒102的后端，同时进行两个缸筒内部的分隔。
所述的第二缸筒102的前端内可拆卸地设置有堵头13，堵头13与所述的连接部11之间形成液压油腔；如图1所示，堵头13伸入第二缸筒102前端的内部，可采用法兰固定或螺纹固定的连接方式；所述的缸体1中装配有可在缸体1中沿轴向滑动的圆柱形活塞杆2，活塞杆2由不锈钢加工而成，活塞杆2的后端位于第一缸筒101内部，前端依次穿过连接部11、堵头13并伸出缸体1；活塞杆2的外壁上设置有活塞12，活塞12位于所述的液压油腔内。
即，本方案中液压油腔为第二缸筒102内部的腔体，该腔体与第一缸筒101内部的腔体通过所述的连接部11分隔而相互独立。活塞杆2沿轴向运动时，带动活塞12在液压油腔内运动。所述的活塞杆2与连接部11之间、活塞杆2与堵头13之间以及活塞12与第二缸筒102内壁之间均为滑动密封；具体地，在连接部11上穿过活塞杆2的通孔中、堵头13上穿过活塞杆2的通孔中、活塞12外壁上均设置有滑动密封机构，例如多层O型密封圈或迷宫密封圈，在保证活塞杆2、活塞12可沿轴向移动的同时避免内部液压油的泄露。
如图1所示，所述的连接部11上对称设置有一对第一连接端面14，第一连接端面14上加工有与所述液压油腔后端连通的油口A；所述的第二缸筒102后端对称设置有一对第二连接端面15，第二连接端面15上加工有与所述液压油腔前端连通的油口B；如图2所示，优选地，第一连接端面14、第二连接端面15均为平面，可采用平面板结构，通过螺钉21固定在连接部11、第二缸筒102上。具体地，在本方案中：
连接部11为圆柱形结构，所述的连接部11的两侧均设置有分别伸入所述第一缸筒101、第二缸筒102内的圆柱状凸起部16，其中在伸入第二缸体1内的凸起部16上沿圆周方向加工有圆弧状的第一导流槽17，所述的油口A与第一导流槽17连通；所述的堵头13后端沿圆周方向加工有圆弧状的第二导流槽，所述的油口B与第二导流槽连通。所述的第一导流槽17、第二导流槽的横截面圆弧对应的圆心角度数为30°～60°，优选为45°。油口A为进油口，液压油进入后，通过第一导流槽17作用在活塞12端面上，推动活塞12运动。采用第一导流槽17、第二导流槽这样的设计结构，可使活塞12运动至与连接部11或堵头13接触，从而有效增大活塞12的运动行程；同时所设计的弧度能使液压油更好地推动活塞12，以带动活塞杆2运动输出动力。当伺服液压缸需要输出动力时，高压油从油口A进入，推动活塞12带动活塞杆2向前部运动；当活塞杆2需要缩回时，则高压油从油口B进入，以推动活塞杆2复位。
为了使本发明的伺服液压缸具有更好的实际使用性能，经发明人大量试验验证和研究，所述的液压油腔的内径D与活塞杆2的直径d存在以下设计关系：
上式中，F为活塞杆2沿轴向输出的力，P1为油口A(进油口)中液压油的压力；P2为油口B(排油口)中的液压油的压力。
通过上述公式，设计人员可根据伺服液压缸的动力输出需求对液压油腔、活塞杆2的尺寸、以及系统液压油的压力进行设定，从而使结构设计更加严谨，也便于各个部件的选型。
如图1所示，所述的第一缸筒101的后端为密封端，第一缸筒101的后方设置有位移传感器6；所述的活塞杆2的前端面上开设有圆形的固定腔18，固定腔18中沿活塞杆2轴向开设有位移腔20，位移腔20、固定腔18、活塞杆2同轴设置；所述的位移传感器6的波导管19穿过所述的密封端、固定腔18并伸入到所述的位移腔20中；位于所述固定腔18底部环绕波导管19设置有隔磁垫块3，隔磁垫块3的后侧通过压紧螺母4固定有导磁环5；具体地，压紧螺母4与所述的固定腔18内壁之间为螺纹配合的连接方式，通过旋动压紧螺母4，可以使导磁环5被牢牢压固在隔磁垫块3上；所述的压紧螺母4采用不锈钢材质，作用是固定导磁环5，使导磁环5随着活塞杆2的移动而移动，实时反馈活塞杆2的位置信号。
所述的隔磁垫块3由不导磁的材料制成，其作用是隔离导磁环5与活塞12。导磁环5为环状结构，由磁性材料制成，其作用是，当活塞杆2运动时，导磁环5跟随活塞杆2一起运动而发生位置变化，通过位移传感器6的波导管19探测导磁环5的位置，波导管19将位置信号通过线缆10传输给上位机进行处理，从而可精密地得到活塞杆2当前的位置。本方案中将缸体1与位移传感器6集成设计，精简了结构设计，并且具有结构强度高、可靠性好的特点，很好地满足了高输出、高可靠性和防爆的要求。
如图1和图3所示，所述的位移传感器6的外部设置有防爆盖8，防爆盖8上设置有接线管22，接线管22上设置有防爆夹9，所述的位移传感器6的线缆10穿过接线管22和防爆夹9。本方案中，防爆盖8为不锈钢制成的桶状结构，其与缸体1之间采用平端面法兰连接形式，以对位移传感器6起到有效保护，并在连接处设置有O形橡胶圈7，O形橡胶圈7和防爆夹9的设置保证了位移传感器6在防爆盖8中的密封性。防爆盖8和缸体1之间的对接面的宽度、间隙的设计标准满足《爆炸性气体环境用电气设备》的要求，保证液压缸满足防爆设计和防护设计标准，达到较好的防爆性能和环境适应性。
本发明提供的防爆型伺服液压缸，工作压力达到21MPa，输出力大于50000N，防护等级达到IP67，具有较好的防爆性能，符合GB3836.1和CB3836.2的规定，防爆组别为Exd IIBT4。

Claims (5)

1.一种防爆型伺服液压缸，包括缸体(1)，其特征在于，所述的缸体(1)包括同轴设置的第一缸筒(101)和第二缸筒(102)，第一缸筒(101)、第二缸筒(102)之间通过连接部(11)连接；
所述的第二缸筒(102)的前端内可拆卸地设置有堵头(13)，堵头(13)与所述的连接部(11)之间形成液压油腔；所述的缸体(1)中装配有可在缸体(1)中沿轴向滑动的活塞杆(2)，活塞杆(2)的后端位于第一缸筒(101)内部，前端依次穿过连接部(11)、堵头(13)并伸出缸体(1)；活塞杆(2)的外壁上设置有活塞(12)，活塞(12)位于所述的液压油腔内；
所述的连接部(11)上对称设置有第一连接端面(14)，第一连接端面(14)上加工有与所述液压油腔后端连通的油口A；所述的第二缸筒(102)后端对称设置有第二连接端面(15)，第二连接端面(15)上加工有与所述液压油腔前端连通的油口B；
所述的第一缸筒(101)的后端为密封端，第一缸筒(101)的后方设置有位移传感器(6)；所述的活塞杆(2)的后端面上开设有固定腔(18)，固定腔(18)中沿活塞杆(2)轴向开设有位移腔(20)，所述的位移传感器(6)的波导管(19)穿过所述的密封端、固定腔(18)并伸入到所述的位移腔(20)中；位于所述固定腔(18)底部环绕波导管(19)设置有隔磁垫块(3)，隔磁垫块(3)的后侧通过压紧螺母(4)固定有导磁环(5)；
所述的位移传感器(6)的外部设置有防爆盖(8)，防爆盖(8)上设置防爆夹(9)，所述的位移传感器(6)的线缆(10)穿过防爆夹(9)。
2.如权利要求1所述的防爆型伺服液压缸，其特征在于，所述的活塞杆(2)与连接部(11)之间、活塞杆(2)与堵头(13)之间以及活塞(12)与第二缸筒(102)内壁之间均为滑动密封。
3.如权利要求1所述的防爆型伺服液压缸，其特征在于，所述的连接部(11)的两侧均设置有分别伸入所述第一缸筒(101)、第二缸筒(102)内的凸起部(16)，其中在伸入第二缸体(1)内的凸起部(16)上沿圆周方向加工有圆弧状的第一导流槽(17)，所述的油口A与第一导流槽(17)连通；所述的堵头(13)后端沿圆周方向加工有圆弧状的第二导流槽，所述的油口B与第二导流槽连通。
4.如权利要求1所述的防爆型伺服液压缸，其特征在于，所述的第一连接端面(14)、第二连接端面(15)均为平面。
5.如权利要求1所述的防爆型伺服液压缸，其特征在于，所述的液压油腔的内径D与活塞杆(2)的直径d存在以下设计关系：
上式中，F为活塞杆2沿轴向输出的力，P1为油口A中液压油的压力；P2为油口B中的液压油的压力。
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