CN111779729A - 一体式节能气缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一体式节能气缸，包括气缸安装底板、节能控制模块、先导控制模块以及气动执行气缸，节能控制模块包括阀体，阀体内设置两个换向阀和两个节能阀，两个节能阀对称地设置于对应的换向阀的下方，节能阀的进气口与换向阀的工作口相连；先导控制模块包括壳体，该壳体内设置有电气线路板和两个用于控制换向阀运动的先导阀，电气线路板上连接有电气接口和接线端子；气动执行气缸包括气缸筒、前端盖和后端盖，气缸筒的中心轴向设置有活塞杆，活塞杆的后端固定有活塞，活塞杆的前端伸出前端盖，气缸筒内在活塞两侧分别形成工作腔；先导阀与对应的节能阀之间设置有单向阀。其优点在于：采用一体化结构，结构合理、紧凑，现场安装效率高。

Description

一体式节能气缸

技术领域

本发明涉及气动控制技术领域，尤其涉及气动控制系统中的一体式节能气缸。

背景技术

普通的气动控制系统一般由气源处理件、控制阀、气动执行器三大件以及连接这些元件的附件组成，他们广泛应用于生产自动化等领域。现有的气动系统中，气源三联件中的减压阀提供系统的一次控制压力，电磁阀控制气缸运动方向，而安装在气缸进出气口上的节流阀用来控制气缸活塞运动的速度。

除非特别考虑，一般的气动系统只提供一次压力，它由系统中最高使用压力的气缸决定；而在一个系统中，气缸的数量是没有限制的，由于负载不一样，各个气缸实际所需的压力也是不同的。这样，在普通的气动控制系统中，不管气缸实际负载所需的压力如何，所有气缸的压力一律上升到系统设定的压力；超过负载实际使用的压力部分，最终作用在气缸的端盖上，这部分无用的压力所对应的压缩空气，就是徒然浪费的，因为在气缸反向运动时，压力会释放到零。

电磁阀一般被安装在一块气路板上，但是，气缸一般随运动机构而安装在设备的不同的地方，用气管将两者联系起来，这样阀和气缸在空间上是分离的。当气缸换向时，这部分连接气管中的空气也一起被排到大气中去。许多时候，连接气管的容积要比气缸工作腔的容积还要大。

因此，在普通的气动系统中，有两部分压缩空气是白白浪费掉的，一部分是超过实际使用压力的那部分，另一部分，是连接气缸和气阀的气管中的那部分。经过测算，这两部分浪费的压缩空气，在一个系统中可达20%以上。考虑到气动系统应用的广泛性，如果把这部分压缩空气能够节约下来，是十分很有意义的。

另外，这些用标准的气动元器件组成的系统，在生产现场安装时，会花费不少的时间，安装成本比较高；相对应的，设备的交货周期也相应比较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构合理、紧凑，现场安装效率高的一体式节能气缸。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一体式节能气缸，包括有气缸安装底板，该气缸安装底板上设置有进气接口，一体式节能气缸还包括有节能控制模块、先导控制模块以及气动执行气缸，

节能控制模块包括有阀体，阀体内设置有两个换向阀和两个节能阀，两个节能阀对称地设置于对应的换向阀的下方，节能阀的进气口与对应的换向阀的工作口相连，一个节能阀的出气口与气动执行气缸一侧的工作腔相连，另一个节能阀的出气口与气动执行气缸另一侧的工作腔相连；

先导控制模块包括有壳体，该壳体内设置有电气线路板和两个用于控制换向阀运动的先导阀，电气线路板上连接有电气接口和接线端子；

气动执行气缸包括有气缸筒、前端盖和后端盖，气缸筒的中心轴向设置有活塞杆，活塞杆的后端固定有活塞，活塞杆的前端伸出前端盖，气缸筒内在活塞两侧分别形成工作腔；

先导阀与对应的节能阀之间设置有单向阀。

优化的技术措施还包括：

上述的节能阀包括有阀套、节能阀阀芯以及节能阀弹簧；阀套轴向装配于阀体内，节能阀阀芯与节能阀弹簧相抵配合，并轴向装配于阀套内。

上述的换向阀的外侧设置有换向阀端盖。

上述的节能阀的外侧设置有节能阀端盖。

上述的先导阀的接口处设置有密封垫。

上述的壳体的上表面设置有上防水垫。

上述的壳体的下表面设置有下防水垫。

上述的活塞的前侧设置有前缓冲套，活塞的后侧设置有后缓冲套。

上述的活塞杆的前部与前端盖之间设置有轴承套，该轴承套的外侧设置有防尘密封圈。

上述的活塞的外周与所述气缸筒内壁之间设置有活塞密封圈。

本发明的一体式节能气缸，结构合理，用一体化结构，将控制阀做成一个模块并且集成到气缸上面，这样将连接气缸和控制气阀的容积降到最低；并且，在节能控制模块，设计有节能阀来限制超出气缸实际使用压力的压缩空气进入到气缸内，这样把原来浪费的压缩空气就节约下来了。

将普通气动系统的控制阀集成到一个模块内部，在工厂内便可以完成装配，同时，省去了大量的气管连接元件(管接头)，省时又省料；气缸在现场安装时，只需将气管与进气接口相连接即可，极大地提高了现场的安装效率，为用户节约大量安装成本，能够有效缩短设备制造商的交货期。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是图1中节能控制模块的剖视结构图；

图3是图1中先导控制模块的立体结构图；

图4是图1中先导控制模块另一视角的立体结构图；

图5是图1中气动执行气缸的剖视结构图；

图6是图5中A部放大图；

图7是本发明的控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图7所示为本发明的结构示意图，

其中的附图标记为：气缸安装底板1、进气接口1a、节能控制模块2、阀体21、换向阀22、换向阀端盖22a、节能阀23、阀套23a、节能阀阀芯23b、节能阀弹簧23c、节能阀端盖23d、先导控制模块3、壳体31、上防水垫31a、下防水垫31b、电气线路板32、电气接口32a、接线端子32b、先导阀33、密封垫33a、气动执行气缸4、气缸筒41、前端盖42、后端盖43、活塞杆44、活塞45、活塞密封圈45a、前缓冲套46a、后缓冲套46b、轴承套47、防尘密封圈48、单向阀5。

如图1至图7所示，

一体式节能气缸，包括有气缸安装底板1，该气缸安装底板1上设置有进气接口1a，一体式节能气缸还包括有节能控制模块2、先导控制模块3以及气动执行气缸4，

节能控制模块2包括有阀体21，阀体21内设置有两个换向阀22和两个节能阀23，两个节能阀23对称地设置于对应的换向阀22的下方，节能阀23的进气口与对应的换向阀22的工作口相连，一个节能阀23的出气口与气动执行气缸4一侧的工作腔相连，另一个节能阀23的出气口与气动执行气缸4另一侧的工作腔相连；

先导控制模块3包括有壳体31，该壳体31内设置有电气线路板32和两个用于控制换向阀22运动的先导阀33，电气线路板32上连接有电气接口32a和接线端子32b；

气动执行气缸4包括有气缸筒41、前端盖42和后端盖43，气缸筒41的中心轴向设置有活塞杆44，活塞杆44的后端固定有活塞45，活塞杆44的前端伸出前端盖42，气缸筒41内在活塞45两侧分别形成工作腔；

先导阀33与对应的节能阀23之间设置有单向阀5。

实施例中，节能阀23包括有阀套23a、节能阀阀芯23b以及节能阀弹簧23c；阀套23a轴向装配于阀体21内，节能阀阀芯23b与节能阀弹簧23c相抵配合，并轴向装配于阀套23a内。

实施例中，换向阀22的外侧设置有换向阀端盖22a。

实施例中，节能阀23的外侧设置有节能阀端盖23d。

实施例中，先导阀33的接口处设置有密封垫33a。

实施例中，壳体31的上表面设置有上防水垫31a。

实施例中，壳体31的下表面设置有下防水垫31b。

实施例中，活塞45的前侧设置有前缓冲套46a，活塞45的后侧设置有后缓冲套46b。前缓冲套46a和后缓冲套46b在活塞45运动过程中起到保护作用，能够提高活塞45的使用寿命。

实施例中，活塞杆44的前部与前端盖42之间设置有轴承套47，该轴承套47的外侧设置有防尘密封圈48。

实施例中，活塞45的外周与所述气缸筒41内壁之间设置有活塞密封圈45a。

工作原理：

本发明的一体式节能气缸，由气缸安装底板1、节能控制模块2、先导控制模块3以及气动执行气缸4构成。先导控制模块3中的先导阀33用于控制节能控制模块2中的换向阀22运动，先导控制模块3中的接线端子32b共有4个接线端口，其中两个连接安装在气动执行气缸4上的两个磁性开关，另两个分别连接两个先导阀33。先导控制模块3的电气线路板32上连接有电气接口32a，电气接口32a采用M12的通用电气接头，该电气接口32a连接上位控制器。节能控制模块2中，节能阀23的进气口与对应的换向阀22的工作口相连，一个节能阀23的出气口与气动执行气缸4一侧的工作腔相连，另一个节能阀23的出气口与气动执行气缸4另一侧的工作腔相连。当气动执行气缸4的后腔进气，前腔排气时，活塞杆44带动活塞45向前运动；反之，当前腔进气，后腔排气时，活塞杆44带动活塞45向后运动。

如图7所示，当左边的先导阀接受上位控制器传来的指令，通电后，左先导阀得电，左先导阀打开，控制气流进入左换向阀控制腔（但由于单向阀22的限制，气流不会进入左节能阀。）左换向阀切换后，气动执行气缸4后工作腔进气，推动活塞45前进运动，前工作腔通过右节能阀和换向阀排气，活塞杆44带动活塞45向前运动。当活塞45到达气缸顶端，气缸后工作腔继续进气，压力进一步升高，当压力高于左节能阀设定的压力时，左节能阀自动关闭，气缸后工作腔就停止供气。

当左边的先导阀失电，左边换向阀和节能阀的控制腔压力释放为零，在弹簧作用下，左边的换向阀和节能阀复位，气缸后工作腔的压力也释放为零，但活塞45保持在原来位置上不动。

当右边的先导阀接受上位控制器传来的指令，通电后，右先导阀得电，右先导阀打开，控制气流进入右换向阀控制腔(但由于单向阀的限制，气流也不会进入右节能阀。）右换向阀切换后，气缸前侧工作腔进气，推动活塞45活塞后退，后侧工作腔通过左边节能阀和换向阀排气，活塞45复位。当活塞45复位后，气缸前侧工作腔继续进气，压力进一步升高；当压力高于右节能阀设定的压力时，右节能阀自动关闭，气缸前侧工作腔就停止供气。

当右边先导阀失电，右边换向阀和节能阀的控制腔压力释放为零，在弹簧作用下，右边的换向阀和节能阀复位，气缸右边工作腔的压力也释放为零，同样地，活塞45保持在复位状态不动。

本节能气缸采用一体化结构，将控制阀做成一个模块并且集成到气缸上面，这样将连接气缸和控制气阀的容积降到最低；并且，在节能控制模块2中，设计有节能阀23来限制超出气缸实际使用压力的压缩空气进入到气缸内，这样把原来浪费的压缩空气就节约下来了。节能阀23实际就是一个限压阀。

气缸整体在工厂内便可以完成装配，其结构紧凑省去了大量的气管连接元件(管接头)，省时又省料；气缸在现场安装时，将气管接入进气接口1a即可，极大地提高了现场的安装效率，为用户节约大量安装成本，能够有效缩短设备制造商的交货期。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一体式节能气缸，包括有气缸安装底板(1)，该气缸安装底板(1)上设置有进气接口(1a)，其特征是：所述的一体式节能气缸还包括有节能控制模块(2)、先导控制模块(3)以及气动执行气缸(4)，

所述的节能控制模块(2)包括有阀体(21)，所述的阀体(21)内设置有两个换向阀(22)和两个节能阀(23)，两个节能阀(23)对称地设置于对应换向阀(22)的下方，节能阀(23)的进气口与对应的换向阀(22)的工作口相连，一个节能阀(23)的出气口与气动执行气缸(4)一侧的工作腔相连，另一个节能阀(23)的出气口与气动执行气缸(4)另一侧的工作腔相连；

所述的先导控制模块(3)包括有壳体(31)，该壳体(31)内设置有电气线路板(32)和两个用于控制换向阀(22)运动的先导阀(33)，所述的电气线路板(32)上连接有电气接口(32a)和接线端子(32b)；

所述的气动执行气缸(4)包括有气缸筒(41)、前端盖(42)和后端盖(43)，所述的气缸筒(41)的中心轴向设置有活塞杆(44)，所述的活塞杆(44)的后端固定有活塞(45)，活塞杆(44)的前端伸出前端盖(42)，气缸筒(41)内在活塞(45)两侧分别形成工作腔；

所述的先导阀(33)与对应的节能阀(23)之间设置有单向阀(5)。

2.根据权利要求1所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的节能阀(23)包括有阀套(23a)、节能阀阀芯(23b)以及节能阀弹簧(23c)；所述的阀套(23a)轴向装配于阀体(21)内，所述的节能阀阀芯(23b)与节能阀弹簧(23c)相抵配合，并轴向装配于阀套(23a)内。

3.根据权利要求2所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的换向阀(22)的外侧设置有换向阀端盖(22a)。

4.根据权利要求3所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的节能阀(23)的外侧设置有节能阀端盖(23d)。

5.根据权利要求4所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的先导阀(33)的接口处设置有密封垫(33a)。

6.根据权利要求5所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的壳体(31)的上表面设置有上防水垫(31a)。

7.根据权利要求6所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的壳体(31)的下表面设置有下防水垫(31b)。

8.根据权利要求7所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的活塞(45)的前侧设置有前缓冲套(46a)，所述的活塞(45)的后侧设置有后缓冲套(46b)。

9.根据权利要求8所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的活塞杆(44)的前部与前端盖(42)之间设置有轴承套(47)，该轴承套(47)的外侧设置有防尘密封圈(48)。

10.根据权利要求9所述的一体式节能气缸，其特征是：所述的活塞(45)的外周与所述气缸筒(41)内壁之间设置有活塞密封圈(45a)。

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