CN111396136A - 具有无死点排气换向机构的气动马达 - Google Patents

具有无死点排气换向机构的气动马达 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有无死点排气换向机构的气动马达，包括气缸、活塞及无死点排气换向机构，所述活塞位于气缸内并将气缸分为上腔室、下腔室及设置于换向活塞一端的防死点器，所述先无死点排气换向机构用于切换气缸的进气通道及排气通道。本发明公开的一种具有无死点排气换向机构的气动马达，通过增加合理结构的换向机构，提升了气动马达的换向能力，并且在实现正反转的过程中有效减小冲击，不需卸载负荷，延长了气动马达的续航时间，增加了排气消音器有效降低噪音，增加了防结冰配气块有效防止快速排气时排气道结冰，换向可靠性大大提高。

Description

具有无死点排气换向机构的气动马达
技术领域
本发明涉及气动喷涂设备领域，具体涉及一种具有无死点排气换向机构的气动马达。
背景技术
喷涂用气动马达作为喷涂设备中不可缺少的动力来源，在喷涂生产中应用非常广泛，为了实现气动马达输出轴的正转和反转，并可以瞬时换向，在正反向转换时，冲击力小，工程师们付出了不懈的努力。气动马达换向工作的个主要优点在于它具有几乎在瞬时可升到全速的能力，利用操纵机构改变进气方向，实现正反转，具有实现正反转的时间短速度快冲击性小而且不需卸载负荷的优点。
现有的用于改变气动马达进气方向的操纵机构结构复杂，精度低，噪音大，易结冰，排气不畅易产生死点，续航时间短，工作可靠性差，特别是在正反转换向时极易产生卡死的位置，导致气动马达换向不成功。
因此，为解决以上问题，需要一种具有无死点排气换向机构的气动马达，能够有效降低噪音，排气顺畅无死点，防结冰，续航时间长，且换向可靠性高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供具有无死点排气换向机构的气动马达，能够有效降低噪音，排气顺畅无死点，防结冰，续航时间长，且换向可靠性高。
本发明的具有无死点排气换向机构的气动马达，包括气缸、活塞及无死点排气换向机构，所述活塞位于气缸内并将气缸分为上腔室和下腔室；
所述无死点排气换向机构用于切换气缸的进气通道及排气通道，包括设置于气缸外侧壁上的换向气缸、换向活塞、上先导阀、下先导阀及设置于换向活塞一端的防死点器，所述换向活塞将换向气缸从上到下依次分割成上腔、进气腔和下腔，所述换向气缸上开设有与进气腔连通的马达进气口，所述马达进气口通过上先导阀进气道连通至上先导阀再通过上先导阀排气道连通至所述上腔形成一个由上先导阀控制的气流通路，所述上腔顶部设置有观察螺丝用于在所述上腔压强过大时排放上腔内的压缩气体；所述马达进气口通过下先导阀进气道连通至下先导阀再通过下先导阀排气道连通至所述下腔形成一个由下先导阀控制的气流通路，所述下腔底部设置有观察螺丝用于在所述下腔压强过大时排放下腔内的压缩气体；所述进气腔通过上气道与所述上腔室连通，所述进气腔通过下气道与所述下腔室连通，所述进气腔通过排气道与马达排气口连通，所述进气腔内设置有用于切换排气道与上气道及下气道连通状态的滑块，上先导阀进气道、下先导阀进气道与压缩空气常通，上先导阀与下先导阀为同样的先导阀，该先导阀里密封垫与先导阀下盖锥度密封，当先导阀受力被开启时，该先导阀内部连通反之则关闭。换向气缸的上腔及下腔还通过观察螺丝与大气连接，由于上先导阀排气道与下先导阀排气道的孔径远大于观察螺丝的孔径，所以压缩空气进入换向气缸上腔或下腔的速度远大于压缩空气从观察螺丝排出的速度，从而推动换向活塞运动，且当换向活塞往一向运动时，该方向的换向气缸空腔里面多余的空气会从观察螺丝排出大气，保证了气动马达换向的顺畅，所述防死点器包括设置于所述换向活塞一端的弹簧座、弹簧、钢球及开设于换向活塞上的上斜面与下斜面，所述弹簧安装于所述弹簧座内，所述钢球固定连接于弹簧末端与换向活塞接触，并与上斜面或下斜面配合对换向活塞进行径向限位，由于弹簧和钢球的力的作用，当换向气缸的上腔或下腔的进气量较小时，换向活塞是无法被推动的，只有当推动的力达到一定程度时才能使换向活塞尾部的上斜面或下斜面推出钢球位置，且由于作用于换向活塞尾部上的竖直分力消失，所以换向活塞将在惯性作用下加速向上极限位置或下极限位置移动，不会停在中间死点位置。
压缩空气从马达进气口进入气动马达，此时气动马达中的活塞运动到上极限位置，上先导阀的控制端被活塞推动进而使得上先导阀被开启，压缩空气通过上导阀进气道、上先导阀内部、上先导阀排气道进入换向气缸的上腔，上腔内压缩空气增多压强增大进而推动换向活塞及滑块达到下极限位置，即马达进气口通过进气腔、上气道与上腔室连通，使得上腔室内压缩空气增多压强增大进而推动活塞下行；与此同时下腔室通过下气道、滑块的通路、排气道与马达排气口连通，在活塞下行时将下腔室内的压缩空气排出至排气消音器中进行消音处理。当活塞运动到下极限位置时，下先导阀的控制端被活塞推动进而使得下先导阀被开启，压缩空气通过下导阀进气道、下先导阀内部、下先导阀排气道进入换向气缸的下腔，下腔内压缩空气增多压强增大进而推动换向活塞及滑块到达上极限位置，即马达进气口通过进气腔、下气道与下腔室连通，使得下腔室内压缩空气增多压强增大进而推动活塞上行；与此同时上腔室通过上气道、滑块的通路、排气道与马达排气口连通，在活塞上行时将上腔室内的压缩空气排出至排气消音器中进行消音处理。这个过程不断重复，从而实现了气动马达的连续往复运动。
进一步，所述上先导阀的控制端延伸至所述上腔室内可被活塞运动至上极限位置时开启，所述下先导阀的控制端延伸至下腔室内可被活塞运动至下极限位置时开启。
进一步，所述上气道、排气道及下气道从上到下依次布置，所述滑块固定于所述换向活塞上随换向活塞而上下运动，所述滑块上开设有用于连通气缸排气通道的通路，在滑块上下运动时改变排气道与上气道或下气道的连通状态。
进一步，所述气缸与所述换向气缸之间设置有防结冰配气块，所述防结冰配气块包括外配气块及内配气块，所述外配气块采用热传导率低的复合材料制成，可有效隔绝排气造成的低温传递给换向机构，使换向活塞处于一个相对稳定的环境中，减少能耗，所述内配气块上设置有用于增大热交换面积的翅片，内配气块采用铸铝制作，由于排气过程中内配气块上容易产生局部温度降低(理想气体定律)，所以使用翅片增大换热面积。
进一步，所述内配气块内部还开设有与马达进气口连通的除冰气道，所述除冰气道上设置有用于调节通气量的锥阀，除冰气道可有效中和排气造成的冷空气聚集(文丘里效应)，从而延缓结冰，延长气动马达的续航时间，减少能耗。
进一步，还包括设置于气缸外的引流件及排气消音器，所述引流件用于连通马达排气口与排气消音器，所述排气消音器包括消音棉、微孔板，大排气口及外壳，所述外壳固定安装于气缸外，所述外壳内部安装微孔板，所述外壳与微孔板之间设置有消音棉，所述大排气口用于排放经微孔板及消音棉消音处理后的气体，引流件作为消音器的两个进气口连接在马达排气口位置，排气时，引导气流沿布满微孔板、消音棉的空腔形式的环形流道流动，最终从大排气口进入大气。该消音器结合阻性消音器(消音棉)、微穿孔板消音器(微孔板)增大消音效果；且大排气口直接与大气连通，可以防止冰堵的发生，也延长了气动马达的续航时间，减少能耗。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种具有无死点排气换向机构的气动马达，通过增加合理结构的换向机构，提升了气动马达的换向能力，并且在实现正反转的过程中有效减小冲击，不需卸载负荷，延长了气动马达的续航时间，增加了排气消音器有效降低噪音，增加了防结冰配气块有效防止快速排气时排气道结冰，换向可靠性大大提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的防结冰配气块在状态一时的结构示意图；
图4为本发明的防结冰配气块在状态二时的结构示意图；
图5为本发明的先导阀在状态一时的结构示意图；
图6为本发明的先导阀在状态二时的结构示意图；
图7为本发明的防死点器在状态一时的结构示意图；
图8为本发明的防死点器在状态二时的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为本发明的防结冰配气块在状态一时的结构示意图，图4为本发明的防结冰配气块在状态二时的结构示意图，图5为本发明的先导阀在状态一时的结构示意图，图6为本发明的先导阀在状态二时的结构示意图，图7为本发明的防死点器在状态一时的结构示意图，图8为本发明的防死点器在状态二时的结构示意图，如图所示，本实施例中的具有无死点排气换向机构的气动马达包括气缸1、活塞11及无死点排气换向机构，所述活塞11位于气缸1内并将气缸1分为上腔室12和下腔室13；
所述无死点排气换向机构用于切换气缸1的进气通道及排气通道，包括设置于气缸1外侧壁上的换向气缸2、换向活塞21、上先导阀22、下先导阀23及及设置于换向活塞一端的防死点器，所述换向活塞21将换向气缸2从上到下依次分割成上腔24、进气腔25和下腔26，所述换向气缸2上开设有与进气腔25连通的马达进气口14，所述马达进气口14通过上先导阀进气道221连通至上先导阀22再通过上先导阀排气道222连通至所述上腔24形成一个由上先导阀22控制的气流通路，所述上腔24顶部设置有观察螺丝28用于在所述上腔24压强过大时排放上腔24内的压缩气体；所述马达进气口14通过下先导阀进气道231连通至下先导阀23再通过下先导阀排气道232连通至所述下腔26形成一个由下先导阀23控制的气流通路，所述下腔26底部设置有观察螺丝28用于在所述下腔26压强过大时排放下腔26内的压缩气体；所述进气腔25通过上气道16与所述上腔室12连通，所述进气腔25通过下气道17与所述下腔室13连通，所述进气腔25通过排气道18与马达排气口15连通，所述进气腔25内设置有用于切换排气道18与上气道16及下气道17连通状态的滑块27，上先导阀进气道221、下先导阀进气道231与压缩空气常通，上先导阀22与下先导阀23为同样的先导阀，该先导阀里密封垫201与先导阀下盖202锥度密封，当先导阀受力被开启时，该先导阀内部连通反之则关闭。换向气缸2的上腔24及下腔26还通过观察螺丝28与大气连接，由于上先导阀排气道222与下先导阀排气道232的孔径远大于观察螺丝28的孔径，所以压缩空气进入换向气缸2上腔24或下腔26的速度远大于压缩空气从观察螺丝28排出的速度，从而推动换向活塞21运动，且当换向活塞21往一向运动时，该方向的换向气缸2空腔里面多余的空气会从观察螺丝28排出大气，保证了气动马达换向的顺畅，所述防死点器包括设置于所述换向活塞21一端的弹簧座5、弹簧51、钢球52及开设于换向活塞21上的上斜面53与下斜面54，所述弹簧51安装于所述弹簧座5内，所述钢球52固定连接于弹簧51末端与换向活塞21接触，并与上斜面53或下斜面54配合对换向活塞21进行径向限位，由于弹簧51和钢球52的力的作用，当换向气缸2的上腔24或下腔26的进气量较小时，换向活塞21是无法被推动的，只有当推动的力达到一定程度时才能使换向活塞21尾部的上斜面53或下斜面54推出钢球52位置，且由于作用于换向活塞21尾部上的竖直分力消失，所以换向活塞21将在惯性作用下加速向上极限位置或下极限位置移动，不会停在中间死点位置。
压缩空气从马达进气口14进入气动马达，此时气动马达中的活塞11运动到上极限位置，上先导阀22的控制端被活塞11推动进而使得上先导阀22被开启，压缩空气通过上导阀进气道、上先导阀22内部、上先导阀排气道222进入换向气缸2的上腔24，上腔24内压缩空气增多压强增大进而推动换向活塞21及滑块27达到下极限位置，即马达进气口14通过进气腔25、上气道16与上腔室12连通，使得上腔室12内压缩空气增多压强增大进而推动活塞11下行；与此同时下腔室13通过下气道17、滑块27的通路、排气道18与马达排气口15连通，在活塞11下行时将下腔室13内的压缩空气排出至排气消音器4中进行消音处理。当活塞11运动到下极限位置时，下先导阀23的控制端被活塞11推动进而使得下先导阀23被开启，压缩空气通过下导阀进气道、下先导阀23内部、下先导阀排气道232进入换向气缸2的下腔26，下腔26内压缩空气增多压强增大进而推动换向活塞21及滑块27到达上极限位置，即马达进气口14通过进气腔25、下气道17与下腔室13连通，使得下腔室13内压缩空气增多压强增大进而推动活塞11上行；与此同时上腔室12通过上气道16、滑块27的通路、排气道18与马达排气口15连通，在活塞11上行时将上腔室12内的压缩空气排出至排气消音器4中进行消音处理。这个过程不断重复，从而实现了气动马达的连续往复运动。
本实施例中，所述上先导阀22的控制端延伸至所述上腔室12内可被活塞11运动至上极限位置时开启，所述下先导阀23的控制端延伸至下腔室13内可被活塞11运动至下极限位置时开启。
本实施例中，所述上气道16、排气道18及下气道17从上到下依次布置，所述滑块27固定于所述换向活塞21上随换向活塞21而上下运动，所述滑块27上开设有用于连通气缸1排气通道的通路，在滑块27上下运动时改变排气道18与上气道16或下气道17的连通状态。
本实施例中，所述气缸1与所述换向气缸2之间设置有防结冰配气块，所述防结冰配气块包括外配气块31及内配气块32，所述外配气块31采用热传导率低的复合材料制成，可有效隔绝排气造成的低温传递给换向机构，使换向活塞21处于一个相对稳定的环境中，减少能耗，所述内配气块32上设置有用于增大热交换面积的翅片321，内配气块32采用铸铝制作，由于排气过程中内配气块32上容易产生局部温度降低(理想气体定律)，所以使用翅片321增大换热面积。
本实施例中，所述内配气块32内部还开设有与马达进气口14连通的除冰气道322，所述除冰气道322上设置有用于调节通气量的锥阀，除冰气道322可有效中和排气造成的冷空气聚集(文丘里效应)，从而延缓结冰，延长气动马达的续航时间，减少能耗。
本实施例中，还包括设置于气缸1外的引流件45及排气消音器4，所述引流件45用于连通马达排气口15与排气消音器4，所述排气消音器4包括消音棉41、微孔板42，大排气口43及外壳44，所述外壳44固定安装于气缸1外，所述外壳44内部安装微孔板42，所述外壳44与微孔板42之间设置有消音棉41，所述大排气口43用于排放经微孔板42及消音棉41消音处理后的气体，引流件45作为消音器的两个进气口连接在马达排气口15位置，排气时，引导气流沿布满微孔板42、消音棉41的空腔形式的环形流道流动，最终从大排气口43进入大气。该消音器结合阻性消音器(消音棉41)、微穿孔板消音器(微孔板42)增大消音效果；且大排气口43直接与大气连通，可以防止冰堵的发生，也延长了气动马达的续航时间，减少能耗。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：包括气缸、活塞及无死点排气换向机构，所述活塞位于气缸内并将气缸分为上腔室和下腔室；
所述无死点排气换向机构用于切换气缸的进气通道及排气通道，包括设置于气缸外侧壁上的换向气缸、换向活塞、上先导阀、下先导阀及设置于换向活塞一端的防死点器，所述换向活塞将换向气缸从上到下依次分割成上腔、进气腔和下腔，所述换向气缸上开设有与进气腔连通的马达进气口，所述马达进气口通过上先导阀进气道连通至上先导阀再通过上先导阀排气道连通至所述上腔形成一个由上先导阀控制的气流通路，所述上腔顶部设置有观察螺丝用于在所述上腔压强过大时排放上腔内的压缩气体；所述马达进气口通过下先导阀进气道连通至下先导阀再通过下先导阀排气道连通至所述下腔形成一个由下先导阀控制的气流通路，所述下腔底部设置有观察螺丝用于在所述下腔压强过大时排放下腔内的压缩气体；所述进气腔通过上气道与所述上腔室连通，所述进气腔通过下气道与所述下腔室连通，所述进气腔通过排气道与马达排气口连通，所述进气腔内设置有用于切换排气道与上气道及下气道连通状态的滑块；
所述防死点器包括设置于所述换向活塞一端的弹簧座、弹簧、钢球及开设于换向活塞上的上斜面与下斜面，所述弹簧安装于所述弹簧座内，所述钢球固定连接于弹簧末端与换向活塞接触，并与上斜面或下斜面配合对换向活塞进行径向限位。
2.根据权利要求1所述的具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：所述上先导阀的控制端延伸至所述上腔室内可被活塞运动至上极限位置时开启，所述下先导阀的控制端延伸至下腔室内可被活塞运动至下极限位置时开启。
3.根据权利要求2所述的具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：所述上气道、排气道及下气道从上到下依次布置，所述滑块固定于所述换向活塞上随换向活塞而上下运动，所述滑块上开设有用于连通气缸排气通道的通路，在滑块上下运动时改变排气道与上气道或下气道的连通状态。
4.根据权利要求1所述的具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：所述气缸与所述换向气缸之间设置有防结冰配气块，所述防结冰配气块包括外配气块及内配气块，所述外配气块采用热传导率低的复合材料制成，所述内配气块上设置有用于增大热交换面积的翅片。
5.根据权利要求4所述的具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：所述内配气块内部还开设有与马达进气口连通的除冰气道，所述除冰气道上设置有用于调节通气量的锥阀。
6.根据权利要求1所述的具有无死点排气换向机构的气动马达，其特征在于：还包括设置于气缸外的引流件及排气消音器，所述引流件用于连通马达排气口与排气消音器，所述排气消音器包括消音棉、微孔板，大排气口及外壳，所述外壳固定安装于气缸外，所述外壳内部安装微孔板，所述外壳与微孔板之间设置有消音棉，所述大排气口用于排放经微孔板及消音棉消音处理后的气体。
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