CN111779721A - 一种顺序伸缩油缸及其组合 - Google Patents

Abstract

一种顺序伸缩油缸及其组合。本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种顺序伸缩油缸及其组合。提供了一种液压系统压力稳定、运行效率高的一种顺序伸缩油缸及其组合。本发明着力消除了现有技术顺序伸缩油缸在动作上或结构上存在的技术缺陷，通过油缸体底部设置的这种特殊结构浮座式单向阀，及活塞杆头设置的行程阀，能稳定可靠的实现多级油缸的顺序伸缩控制。本发明具有结构紧凑合理、液压系统压力稳定、运行效率高等特点。

Description

一种顺序伸缩油缸及其组合

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种顺序伸缩油缸及其组合。

背景技术

折臂起重机臂架伸缩的核心元部件之一是其臂架顺序伸缩油缸。由于折臂起重机不同伸缩臂的截面不一样（即抗弯截面模量不一样），为提高整个起重臂的吊载性能，实际工况中客观要求折臂起重机的多级臂架要能实现顺序伸缩功能，因此，相关臂架伸缩驱动油缸可靠的顺序伸缩控制，有其迫切的现实需求。

折臂起重机臂架油缸顺序伸缩控制常规方法是在各级油缸连接油路中采用顺序阀串接，通过设置好各级油缸间油路上串接的顺序阀开启压力，来实现各油缸的顺序工作。在折臂起重机这种产品的系统应用中，由于是多节臂架（一般六级臂架及以上），各级油缸间顺序阀设置的开启压力，将造成很大的系统压力损失，甚至在伸最后一级油缸时，系统压力飙升但油缸还是难以伸出，系统压力很大一部分损失在顺序阀的开启压力上了。同时，这种技术只实现了多油缸的顺序伸功能、难以在折臂起重机上实现多油缸的顺序缩功能。

现有专利文献中，如国家知识产权局2016年05月25日公开的一篇名称为“一种多油缸顺序伸缩机构及工程机械”，专利号为201610143635.6的发明专利，公开了其在第一油缸和第二油缸上均设置有导油管路，其中，所述导油管路包括外管和内管，所述外管的M端与活塞杆相连，所述内管的N端与缸筒相连。通过内管上的通油口位置实现下一油缸中无杆腔油路的通断，也就是只有上油缸的活塞杆完全伸出后，内管上的通油口脱离外管的封堵进入无杆腔中，从而使得无杆腔中的油液能够进入下一油缸的无杆腔，使得下一油缸的缸筒伸出。但是此种结构油缸，其较细的中心导油管上需开设较大的通油孔（需满足下级油缸无杆腔进油的流量要求），现有的密封技术难以满足这种过孔要求，结果是实际上只装了导向环，此处密封能力不足有一定的泄漏，造成一定工况下多油缸间的伸缩乱序，可靠性较差等问题。

现有专利文献中，2020年1月3日授权公开的一篇名称为“一种内部实现顺序阀功能的伸缩油缸”，申请号为201911012545.3的发明专利，公开了通过在油缸内、活塞上安装单向阀，使下一级油缸的有杆腔能单向进油，但有杆腔反向回油则受单向阀隔断、需待本一级油缸行程至全伸位置方可回油，由此仅能实现了多级油缸的顺序伸功能。由于此技术控制了有杆腔的顺序回油，当多油缸顺序伸动作时，各级油缸无杆腔均同时进油，不动作的油缸小腔均存在憋压现象，在各级油缸实际存在大小腔面积比的作用下，各级油缸顺序伸动作时，如系统压力较高，未运动油缸小腔普遍存在超高压现象，有造成缸筒结构膨胀变形、密封件老化等失效风险，严重影响油缸的使用寿命与起重机整机工作可靠性。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种液压系统压力稳定、运行效率高的一种顺序伸缩油缸及其组合。

本发明的技术方案是：包括缸体、活塞、活塞杆和活塞杆头；还包括中心芯管和设置在所述缸体底部的浮座式单向阀；

所述浮座式单向阀包括螺套、定位隔套、阀芯支撑套、单向阀芯、阀芯限位螺母、阀芯复位弹簧、单向阀座和复位弹簧；

所述螺套与缸体固定连接；

所述定位隔套通过所述螺套固定设置在所述缸体内；

所述阀芯支撑套固定连接在所述螺套内，位于所述定位隔套的侧部；

所述单向阀芯的一端位于所述定位隔套内，与所述中心芯管相适配；另一端从所述阀芯支撑套内伸出，通过所述阀芯限位螺母滑动限设在所述阀芯支撑套内；

所述单向阀芯通过所述阀芯复位弹簧，使单向阀芯与所述中心芯管密封连接；

所述单向阀座与所述中心芯管固定连接；通过所述单向阀座和复位弹簧滑动限设在所述缸体内；

所述螺套上设有油口A；所述油口A通过弹簧座板上油口与阀芯弹簧腔连通；

所述阀芯支撑套上设有与所述阀芯弹簧腔连通的支撑套油口；所述支撑套油口依次通过定位隔套油道、环型油槽和油道一与油缸大腔连通；

所述活塞杆的中部设有贯通的与所述中心芯管适配的油道A；

所述中心芯管与所述活塞滑动密封连接，一端呈T型，位于所述油道A内，另一端与所述单向阀座固定连接；所述中心芯管的中心设有贯通的中心油道；

所述中心油道与所述活塞杆头上油口AA连通；

所述中心芯管与所述活塞滑动密封连接，与所述油道A的内侧壁之间设有环形油道B；

所述活塞杆上设有贯通的环形油道C；

所述缸体上设有与油缸小腔连通的油口B；

所述油口B依次通过油缸小腔、油孔A和环形油道C与所述活塞杆头上油口BB连通。

所述活塞杆包括外侧芯管和第二芯管；

所述第二芯管一端与所述活塞固定连接，另一端与所述活塞杆头固定连接；

所述外侧芯管套设在所述第二芯管上，一端与所述述活塞固定连接，另一端与所述活塞杆头固定连接。

还包括第一芯管；

所述第一芯管位于外侧芯管与第二芯管之间；

所述第一芯管的一端与所述活塞固定连接，另一端与所述活塞杆头固定连接；

所述第一芯管与所述外侧芯管形成环形油道C；

所述第一芯管与所述第二芯管形成环形油道A。

所述活塞杆头上设有与所述油口AA连通的行程阀；

所述油缸大腔通过所述活塞上油道五与所述环形油道A连通；

所述环形油道A通过活塞杆头上杆头油道A与所述行程阀连通。

所述油道一通过依次连通的通用单向阀和油道三与所述油缸大腔连通。

还包括末级油缸；

所述末级油缸的末级油口A与所述顺序伸缩油缸的油口AA连通；

所述末级油缸的末级油口B与所述顺序伸缩油缸的油口BB连通。

所述顺序伸缩油缸包括第一级顺序伸缩油缸和第二级顺序伸缩油缸；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口AA与所述第二级顺序伸缩油缸的油口A连通；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口BB与所述第二级顺序伸缩油缸的油口B连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口AA与所述末级油缸的油口A连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口BB与所述末级油缸的油口B连通。

本发明中包括缸体、套装在缸体内的三级芯管活塞杆、固定在活塞杆端部且与缸体配合的活塞。在缸体底部设置有一只浮座式单向阀，其阀座与活塞杆内套装的中心芯管螺纹固连，中心芯管在油缸行程末段位置能提动浮座式单向阀的阀座并打开该浮座式单向阀、实现从浮座式单向阀处向中心芯管的液压油流向；在油缸行程的其它位置，只能通过顶开单向阀阀芯方式来打开浮座式单向阀，实现中心芯管向单向阀的单向液压流向；在缸体底部还设置了一只通用单向阀，以保证缸体底部油口A向缸内大腔的单向供油；活塞杆头部安装了行程阀，下一级油缸相应位置设置了触发装置，在下一级油缸回缩行程的末段，行程阀将被触发打开，且通过活塞杆内套芯结构油道，使油缸大腔液压油通过行程阀流向活塞杆内中心芯管。本发明着力消除了现有技术顺序伸缩油缸在动作上或结构上存在的技术缺陷，通过油缸体底部设置的这种特殊结构浮座式单向阀，及活塞杆头设置的行程阀，能稳定可靠的实现多级油缸的顺序伸缩控制。本发明具有结构紧凑合理、液压系统压力稳定、运行效率高等特点。

附图说明

图1为本发明顺序伸缩油缸的结构示意图；

图2为图1中浮座式单向阀结构示意局部放大图；

图3为图1中中心芯管右侧T型结构示意局部放大图；

图4为本发明一种顺序伸缩油缸功能简化版结构示意图；

图5为本发明多级油缸顺序伸缩机构的结构示意图；

图6为本发明功能简化版多级油缸顺序伸缩机构的结构示意图；

图中1是油道一、2是单向阀、3是油道三、4是油缸大腔、5是油道五、6是油孔A、7是环形油道A、8是环形油道C、9是小腔、10是油口B、11是油道A、12是油道十二、13是油道C、14是活塞杆头、15是行程阀顶杆、16是行程阀、17是杆头油道A、18是活塞杆、19是缸体、20是环形油道B、21是第一芯管、22是第二芯管、23是中心芯管、24是活塞、25是中心油道、26是复位弹簧、27是单向阀座、28是环型油槽、29是定位隔套油道、30是单向阀座定位隔套、31是阀芯支撑套、32是支撑套油口、33是螺套、34是单向阀芯复位弹簧座板、35是单向阀芯复位弹簧、36是单向阀芯、37是阀芯弹簧腔、38是单向阀芯上油道、39是弹簧座板上油口、40是浮动阀座上通油孔、41是浮动阀座复位弹簧腔、42是阀芯限位螺母、43是中心芯管T型端环形间隙油道，44是挡块。

具体实施方式

本发明如图1-6所示，包括缸体19、活塞24、活塞杆18和活塞杆头14；其特征在于，还包括中心芯管23和设置在所述缸体19底部的浮座式单向阀；

所述浮座式单向阀包括螺套33、定位隔套30、阀芯支撑套31、单向阀芯36、阀芯限位螺母42、阀芯复位弹簧35、单向阀座27和复位弹簧26；

所述螺套33通过螺纹与缸体19固定连接；

所述定位隔套30通过所述螺套33固定设置在所述缸体19内；参见附图2，浮座式单向阀的定位隔套30装配在缸体19内，通过螺套33与缸体19的螺纹连接，与缸体19、螺套33固定一体；

所述阀芯支撑套31固定连接在所述螺套33内，位于所述定位隔套30的侧部；

所述单向阀芯36的一端位于所述定位隔套30内，与所述中心芯管23相适配（正常状态时，密封连接）；另一端从所述阀芯支撑套31内伸出，通过所述阀芯限位螺母42滑动限设在所述阀芯支撑套31内；单向阀芯36安装在阀芯支撑套31上、且能相对于支撑套31左右移动，单向阀芯36的尾部安装了阀芯限位螺母42；

所述单向阀芯36通过所述阀芯复位弹簧35，使单向阀芯36正常状态时与所述中心芯管23密封连接；

阀芯复位弹簧35的一端伸入单向阀芯36内，另一端限设在单向阀芯复位弹簧座板34上，单向阀芯复位弹簧座板34固定设置在螺套33内；单向阀芯复位弹簧35是压簧，其左侧作用于座板34、右侧作用于阀芯36；

所述单向阀座27与所述中心芯管23通过螺纹固定连接；所述单向阀座27并通过所述单向阀座27和复位弹簧26滑动限设在所述缸体19内；单向阀座27与中心芯管23的左端螺纹固连一体、安装在缸体19内，并能在缸体19内左右相对移动，但单向阀座27及中心芯管23向左侧的运动，由单向阀座定位隔套30限位；浮动阀座复位弹簧26是压簧、安装在浮动阀座复位弹簧腔41内，弹簧26左侧作用于单向阀座27、右侧作用于缸体19。

单向阀座27上设有用于平衡左右压差（单向阀座定位隔套30内腔和浮动阀座复位弹簧腔41）的浮动阀座上通油孔40。

所述螺套33上设有油口A；所述油口A通过弹簧座板上油口39与阀芯弹簧腔37连通；

所述阀芯支撑套31上设有与所述阀芯弹簧腔37连通的支撑套油口32；所述支撑套油口32依次通过定位隔套油道29、环型油槽28和油道一1与油缸大腔4连通；

所述活塞杆18的中部设有贯通的与所述中心芯管23适配的油道A11；

所述中心芯管23与所述活塞24滑动密封连接，一端呈T型，位于所述油道A11内，与油道A11的内侧壁之间设有中心芯管T型端环形间隙油道43，另一端与所述单向阀座27固定连接；

所述中心芯管23的中心设有贯通的中心油道25；

所述中心油道25与所述活塞杆头14上油口AA连通；

所述中心芯管23与所述活塞24滑动密封连接，与所述油道A11的内侧壁之间设有环形油道B20；正常状态时中心芯管23与单向阀芯36密封连接；

所述活塞杆18上设有贯通的环形油道C8；

所述缸体19上设有与油缸小腔9连通的油口B10；

所述油口B10依次通过油缸小腔9、油孔A6和环形油道C8与所述活塞杆头14上通向下级油缸小腔的油口BB连通。

所述活塞杆18包括外侧芯管和第二芯管22；

所述第二芯管22一端与所述活塞24固定连接，另一端与所述活塞杆头14固定连接；

所述外侧芯管套设在所述第二芯管22上，一端与所述述活塞24固定连接，另一端与所述活塞杆头14固定连接。

还包括第一芯管21；

所述第一芯管21位于外侧芯管与第二芯管22之间；

所述第一芯管21的一端与所述活塞24固定连接，另一端与所述活塞杆头14固定连接；

所述第一芯管21与所述外侧芯管形成环形油道C8；

所述第一芯管21与所述第二芯管22形成环形油道A7。

采用第一芯管21和第二芯管22；这种结构不仅便于生产加工，而且可以进一步降低整体重量，提升折臂起重机臂架运行的稳定性。

所述活塞杆头14上设有与所述油口AA连通的行程阀16；

所述油缸大腔4通过所述活塞24上油道五5与所述环形油道A7连通；

所述环形油道A7通过活塞杆头14上杆头油道A17与所述行程阀16连通。

所述油道一1通过依次连通的通用单向阀2和油道三3与所述油缸大腔连通。

还包括末级油缸末级油缸为普通油缸；

所述末级油缸的末级油口A与所述顺序伸缩油缸的油口AA连通；

所述末级油缸的末级油口B与所述顺序伸缩油缸的油口BB连通。

所述顺序伸缩油缸包括第一级顺序伸缩油缸和第二级顺序伸缩油缸；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口AA与所述第二级顺序伸缩油缸的油口A连通；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口BB与所述第二级顺序伸缩油缸的油口B连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口AA与所述末级油缸的油口A连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口BB与所述末级油缸的油口B连通。

实际使用时，通常采用多级顺序伸缩油缸，应用于折臂起重机臂架油缸顺序伸缩控制；有两台以上含两台控制油缸，除末级油缸为普通油缸外，其余为本案中的顺序伸缩油缸。以三级油缸（两台本案中顺序伸缩油缸和一台末端的普通油缸为例：

第一级油缸第一级顺序伸缩油缸）活塞杆头上AA油口与第二级油缸（第二级顺序伸缩油缸）缸体尾油口A液压油路连接，第一级油缸活塞杆头油口BB与第二级油缸缸筒侧壁油口B液压油路连接；第二级油缸活塞杆头油口AA与第三级油缸缸体尾油口A液压油路连接，第二级油缸活塞杆头油口BB与第三级油缸缸筒侧壁油口B液压油路连接；以此类推。

通过上述设置，参见图5、图1和图2所示，当高压液压油通过第一级油缸油口A、弹簧座板上油口39、进入弹簧腔37，然后再流经支撑套油口32或单向阀芯上油道38、流经定位隔套油道29，通过油道一1、通用单向阀2及油道三3，直接流入油缸大腔4，推动第一级油缸的活塞24、活塞杆18一起做伸出动作；第一级油缸的有杆腔9中液压油，通过缸体上油口B10回油。此状态下，浮座式单向阀在阀芯弹簧与阀座弹簧作用下呈关闭状态，高压液压油无法流入下一级油缸无杆腔使其伸出动作；行程阀16因第二级油缸上挡块44与第一级油缸行程阀顶杆15脱离接触而关闭。

第一级油缸伸出动作至油缸行程末段时，第一级油缸的活塞24将通过中心芯管23的右侧T型结构，带动中心芯管23右移，从而向右提动中心芯管23左侧与之螺纹固连的浮座式单向阀阀座27，浮座式单向阀因阀座27右移脱离与阀芯36的接触而打开，高压液压油将通过开启的浮座式单向阀进入中心芯管23的中心油道25中，并流经油道A11与活塞杆头14内油道C13，从第一级油缸油口AA流向第二级油缸的缸体油口A，进入第二级油缸无杆腔使其活塞杆外伸运动。依次类推，则实现了多级油缸的顺序伸的动作控制。

多级油缸全部伸出后回缩时第一级油缸的油口B进高压液压油，参见附图5，通过第一级油缸油口B10、油缸小腔9、油口A6、环形油道C8、油道十二12，由油口BB通过连接油路进入第二级油缸的油口B10、油缸小腔9、油口A6、环形油道C 8、油道十二12，再有第二级油缸油口BB通过连接油路进入第三级油缸（普通油缸）的油口B及有杆腔内。由此可知，回缩油缸时，所有多级缸有杆腔均同时进入了高压油，此时第一级、第二级油缸的大腔由于通用单向阀2的反向截止、及两者的行程阀16未触发油路的断开，使第一、二级油缸均不能回缩，只有第三级油缸的无杆腔液压油可由第三级油缸油口A，进入第二级油缸油口AA、油道C13、油道A11、中心油道25后，顶开第二级油缸浮座式单向阀阀芯36，再经过油孔39、油孔A进入第一级油缸的油口AA，依次类推，仅第三级油缸首先能实现活塞杆回缩。

当第三级油缸（即末级油缸）活塞杆回缩行程结束、第三级油缸活塞杆头上的挡块推动第二级油缸活塞杆头上的行程阀16、触发其油路打开后，第二级油缸大腔内液压油，通过油道五5、环形油道A7、杆头油道A17，及行程阀16和活塞杆头14内油道C13，进入第二级油缸中心芯管油道A11、中心油道25，液压油顶开第二级油缸的浮座式单向阀阀芯36，再经过第二级油缸的弹簧座板上油口39、油孔A进入第一级油缸的油口AA，依次类推可知，第三级油缸活塞杆回缩行程结束后第二级油缸活塞杆开始回缩。同理，第二级油缸活塞杆回缩行程结束后第一级油缸活塞杆可以回缩，由此实现了多级油缸的顺序缩的动作控制。

作为本发明功能简化版多级油缸顺序伸缩机构，如图6所示，实现了多级油缸活塞杆顺序伸的功能，其动作控制机理与图5机构中的多级油缸顺序伸的机理一致，该机构不具备多级油缸活塞杆顺序缩的功能，但结构相对简单紧凑，对于折臂起重机小型产品有一定的适用度。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种顺序伸缩油缸，包括缸体（19）、活塞（24）、活塞杆（18）和活塞杆头（14）；其特征在于，还包括中心芯管（23）和设置在所述缸体（19）底部的浮座式单向阀；

所述浮座式单向阀包括螺套（33）、定位隔套（30）、阀芯支撑套（31）、单向阀芯（36）、阀芯限位螺母（42）、阀芯复位弹簧（35）、单向阀座（27）和复位弹簧（26）；

所述螺套（33）与缸体（19）固定连接；

所述定位隔套（30）通过所述螺套（33）固定设置在所述缸体（19）内；

所述阀芯支撑套（31）固定连接在所述螺套（33）内，位于所述定位隔套（30）的侧部；

所述单向阀芯（36）的一端位于所述定位隔套（30）内，与所述中心芯管（23）相适配；另一端从所述阀芯支撑套（31）内伸出，通过所述阀芯限位螺母（42）滑动限设在所述阀芯支撑套（31）内；

所述单向阀芯（36）通过所述阀芯复位弹簧（35），使单向阀芯（36）与所述中心芯管（23）密封连接；

所述单向阀座（27）与所述中心芯管（23）固定连接；通过所述单向阀座（27）和复位弹簧（26）滑动限设在所述缸体（19）内；

所述螺套（33）上设有油口A；所述油口A通过弹簧座板上油口（39）与阀芯弹簧腔（37）连通；

所述阀芯支撑套（31）上设有与所述阀芯弹簧腔（37）连通的支撑套油口（32）；所述支撑套油口（32）依次通过定位隔套油道（29）、环型油槽（28）和油道一（1）与油缸大腔（4）连通；

所述活塞杆（18）的中部设有贯通的与所述中心芯管（23）适配的油道A（11）；

所述中心芯管（23）与所述活塞（24）滑动密封连接，一端呈T型，位于所述油道A（11）内，另一端与所述单向阀座（27）固定连接；

所述中心芯管（23）的中心设有贯通的中心油道（25）；

所述中心油道（25）与所述活塞杆头（14）上油口AA连通；

所述中心芯管（23）与所述活塞（24）滑动密封连接，与所述油道A（11）的内侧壁之间设有环形油道B（20）；

所述活塞杆（18）上设有贯通的环形油道C（8）；

所述缸体（19）上设有与油缸小腔（9）连通的油口B（10）；

所述油口B（10）依次通过油缸小腔（9）、油孔A（6）和环形油道C（8）与所述活塞杆头（14）上油口BB连通。

2.根据权利要求1所述的一种顺序伸缩油缸，其特征在于，所述活塞杆（18）包括外侧芯管和第二芯管（22）；

所述第二芯管（22）一端与所述活塞（24）固定连接，另一端与所述活塞杆头（14）固定连接；

所述外侧芯管套设在所述第二芯管（22）上，一端与所述述活塞（24）固定连接，另一端与所述活塞杆头（14）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种顺序伸缩油缸，其特征在于，还包括第一芯管（21）；

所述第一芯管（21）位于外侧芯管与第二芯管（22）之间；

所述第一芯管（21）的一端与所述活塞（24）固定连接，另一端与所述活塞杆头（14）固定连接；

所述第一芯管（21）与所述外侧芯管形成环形油道C（8）；

所述第一芯管（21）与所述第二芯管（22）形成环形油道A（7）。

4.根据权利要求3所述的一种顺序伸缩油缸，其特征在于，所述活塞杆头（14）上设有与所述油口AA连通的行程阀（16）；

所述油缸大腔（4）通过所述活塞（24）上油道五5与所述环形油道A（7）连通；

所述环形油道A（7）通过活塞杆头（14）上杆头油道A（17）与所述行程阀（16）连通。

5.根据权利要求1所述的一种顺序伸缩油缸，其特征在于，所述油道一（1）通过依次连通的通用单向阀（2）和油道三（3）与所述油缸大腔连通。

6.一种顺序伸缩油缸组合，包括顺序伸缩油缸，其特征在于，还包括末级油缸；

所述末级油缸的末级油口A与所述顺序伸缩油缸的油口AA连通；

所述末级油缸的末级油口B与所述顺序伸缩油缸的油口BB连通。

7.根据权利要求6所述的一种顺序伸缩油缸组合，其特征在于，所述顺序伸缩油缸包括第一级顺序伸缩油缸和第二级顺序伸缩油缸；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口AA与所述第二级顺序伸缩油缸的油口A连通；

所述第一级顺序伸缩油缸的油口BB与所述第二级顺序伸缩油缸的油口B连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口AA与所述末级油缸的油口A连通；

所述第二级顺序伸缩油缸的油口BB与所述末级油缸的油口B连通。

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