CN112128152B - 一种超高压慢速率升压的往复增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高压慢速率升压的往复增压器，包括安装筒，安装筒内部轴向安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上配合安装有与安装筒转动配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母连接有动力机构，所述安装筒内安装有限制丝杠螺母轴向运动的限位机构；所述滚珠丝杠左、右两端分别沿轴向安装有左缸柱塞、右缸柱塞；所述安装筒左、右两端分别沿轴向安装有左增压油缸、右增压油缸，所述左增压油缸一端与左缸柱塞密封滑动配合，左增压油缸另一端设有左通油口，所述右增压油缸一端与右缸柱塞密封滑动配合，右增压油缸另一端设有右通油口；本发明具有增压油缸尺寸小、性价比高的特点，可实现可精密控制的、具有极慢升压速率同时可长时间保压补压的超高压动力源。
Description
技术领域
本发明涉及液压传动技术领域，特别涉及一种超高压慢速率升压的往复增压器。
背景技术
目前，能够提供油压达100MPa以上的超高压装置有各种结构的超高压油泵、利用面积比增压的单行程增压油缸、液压驱动往复增压油缸以及国外率先采用的丝杠驱动单行程增压缸等。
采用面积比原理做成的增压油缸（简称增压器）通常可实现较大排量超高压液压油输出，由于受目前低压供油油泵最小排量和转速要求的限制，增压器难以实现极小排量精密供油，需要液压系统比例阀控制及大量溢流实现稳定小供给，而且保压补压波动精度较难控制。例如一个工作缸径φ200油缸，需要≤1MPa/min的超压速率，采用传统增压器就较难实现，所需的微量补压的压力波动精度也不能满足要求。
国外采用的利用滚珠丝杠精密进给，推动油缸活塞加压的增压装置可实现缓慢增压，但对于要求长时间不间断增压和保压的工况，需要采用加长增压油缸行程来满足高压油长时间的供给，结构见图1所示；图1为丝杠单向驱动增压缸装置结构图，其中a1为滚珠丝杠；a2为增压油缸柱塞；要完成工作缸径φ200油缸的≤1MPa/min的超压速率、最短4小时保压时间工艺，设计装置总高约2880mm。
随着新材料研发需求，在一些有特殊要求的封闭场合或需频繁搬运情况下，这样的大尺寸装置很不适合。另外需要行程尺寸更大的丝杆和增压缸才能满足长时间工况需求的设计原理，给滚珠丝杠和超高压增压缸的制造提出更高要求并使制造成本增加。
本发明的目的就是要实现可精密控制的、具有极慢升压速率同时可长时间保压补压的超高压动力源，还要求具有增压油缸尺寸小、性价比高的特点。
中国发明为一种带有电机增压的取芯器主动补压结构及方法，公布号为CN110748312 A，公布日为2020.02.04，本发明涉及一种带有电机增压的取芯器主动补压结构及方法，包括压力舱、柱塞泵、电机和传动机构，所述柱塞泵的缸体与压力舱内部相通，所述传动机构用于将电机的旋转运动转化为柱塞与缸体的相对直线运动；所述传动机构为丝杠传动滑台，丝杠传动滑台的丝杠与电机连接，丝杠传动滑台的滑块与柱塞泵的缸体连接，柱塞泵的柱塞与基座连接。本发明能对压力舱进行主动补压，能实现反馈调节，利于保证保压效果，对深海沉积物保压取芯具有重要意义；上述技术方案中采用丝杠传动滑台为传动机构，实现对压力舱进行主动补压，实现反馈调节，利于保证保压效果；但是没有涉及实现极小排量精密供油，且保压补压波动精度较难控制问题。
中国实用新型为一种增压油箱装置，公告号为CN 209164210 U，公告日为2019.07.26，本实用新型属于液压传动技术领域，具体为一种增压油箱装置，包括油箱筒和油箱盖，所述油箱盖上设有电机，所述电机连接丝杠螺母的上端，所述丝杠螺母的下端连接丝杆的上端，所述丝杠螺母和丝杆设置在油箱筒内，所述丝杆的下端与活塞的上表面之间设有导杆，所述导杆内设有第一弹簧，所述活塞的下表面与油箱筒内腔底部之间设有第二弹簧，所述油箱筒的底部设有吸油口、回油口和压力传感器，所述压力传感器和电机连接控制器；本实用新型能够根据需要自动调整增压油箱的压力，改善液压泵的工作条件，保证油液供给，避免出现因油液供应不足而产生的脉动、气蚀现象；上述技术方案根据需要自动调整增压油箱的压力，改善液压泵的工作条件，保证油液供给，避免出现因油液供应不足而产生的脉动、气蚀现象；但是没有涉及实现极小排量精密供油，且保压补压波动精度较难控制的问题。
发明内容
本发明目的是为解决上述问题所采取的技术方案是：
一种超高压慢速率升压的往复增压器，包括安装筒，所述安装筒内部轴向安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上配合安装有与安装筒转动配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母连接有动力机构，所述安装筒内安装有限制丝杠螺母轴向运动的限位机构；
所述滚珠丝杠左、右两端分别沿轴向安装有左缸柱塞、右缸柱塞；所述安装筒左、右两端分别沿轴向安装有左增压油缸、右增压油缸，所述左增压油缸一端与左缸柱塞密封滑动配合，左增压油缸另一端设有左通油口，所述右增压油缸一端与右缸柱塞密封滑动配合，右增压油缸另一端设有右通油口；
所述左通油口、右通油口分别通过左高压油管、右高压油管与压力油出口连通，所述左高压油管、右高压油管上分别安装有左出口单向阀、右出口单向阀，所述左出口单向阀由左通油口至压力油出口流向导通，所述右出口单向阀由右通油口至压力油出口流向导通；
所述进油口分别通过左低压油管、右低压油管与左高压油管、右高压油管连通，所述左低压油管与左高压油管连通处位于左通油口和左单向阀之间，右低压油管与右高压油管连通处位于右通油口和右单向阀之间，所述左低压油管、右低压油管上分别安装有左进口单向阀、右进口单向阀，所述左进口单向阀由进油口至左通油口流向导通，所述右进口单向阀由进油口至右通油口流向导通。
进一步，所述动力机构包括电机，所述电机的动力输出端连接有蜗杆，所述丝杠螺母的动力输入端连接有与蜗杆配合使用的蜗轮。
进一步，所述丝杠螺母一端与蜗轮一端通过螺钉连接为一体。
进一步，所述丝杠螺母与蜗轮一体化设计。
进一步，所述进油口安装有电磁换向阀。
进一步，所述左缸柱塞上与左增压油缸配合处安装有密封圈，所述右缸柱塞上与右增压油缸配合处安装有密封圈。
进一步，所述左增压油缸上与左缸柱塞配合处安装有密封圈，所述右增压油缸上与右缸柱塞配合处安装有密封圈。
进一步，所述限位机构包括限位圈，所述限位圈一端顶装在安装筒内，所述限位圈与安装筒之间安装有轴承，限位圈另一端套装丝杠螺母端部，所述蜗轮背向丝杠螺母一端与安装筒顶装，所述蜗轮与安装筒之间安装有轴承。
本发明所具有的有益效果为：
本发明为一种超高压慢速率升压的往复增压器，具有增压油缸尺寸小、性价比高的特点，依据伺服电机驱动丝杠螺母正反向旋转，使得滚珠丝杠可往复输出μ级的直线位移，本发明在滚珠丝杠两端安装左缸柱塞、右缸柱塞，柱塞与增压缸筒无泄漏配合，左缸柱塞、右缸柱塞通过滚珠丝杠带动交替往复供出压力油Pc，使外部执行设备油缸的油压不断升高，直到外部执行装置油缸的油压升到所需压力，达到长时间为液压装置提供超高压油的目的，从而实现可精密控制的、具有极慢升压速率同时可长时间保压补压的超高压动力源。
附图说明
图1为现有丝杠单向驱动增压缸装置结构图；
图2 为本发明结构示意图。
具体实施方式
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图2所示，本发明为一种超高压慢速率升压的往复增压器，包括安装筒20，所述安装筒20内部轴向安装有滚珠丝杠4，所述滚珠丝杠4上配合安装有与安装筒20转动配合的丝杠螺母5，所述丝杠螺母5连接有动力机构，优选地，本实施例中，所述动力机构包括电机，本实施例中电机为伺服电机，所述电机的动力输出端连接有蜗杆6，所述丝杠螺母5动力输入端连接有与蜗杆6配合使用的蜗轮7；所述安装筒20内安装有限制丝杠螺母5轴向运动的限位机构。
如图2所示，所述滚珠丝杠4左、右两端分别沿轴向安装有左缸柱塞3、右缸柱塞9；所述安装筒20左、右两端分别沿轴向安装有左增压油缸2、右增压油缸8，所述左增压油缸2一端与左缸柱塞3密封滑动配合，左增压油缸2另一端设有左通油口，所述右增压油缸8一端与右缸柱塞9密封滑动配合，右增压油缸8另一端设有右通油口。
如图2所示，所述左通油口、右通油口分别通过左高压油管18、右高压油管10与压力油出口19连通，所述左高压油管18、右高压油管10上分别安装有左出口单向阀1、右出口单向阀11，所述左出口单向阀1由左通油口至压力油出口19流向导通，所述右出口单向阀11由右通油口至压力油出口19流向导通。
如图2所示，所述进油口15分别通过左低压油管16、右低压油管13与左高压油管18、右高压油管10连通，所述左低压油管16与左高压油管18连通处位于左通油口和左单向阀之间，右低压油管13与右高压油管10连通处位于右通油口和右单向阀之间，所述左低压油管16、右低压油管13上分别安装有左进口单向阀17、右进口单向阀12，所述左进口单向阀17由进油口15至左通油口流向导通，所述右进口单向阀12由进油口15至右通油口流向导通。
如图2所示，为了实现蜗轮7带动丝杠螺母5一起进行转动，所述丝杠螺母5一端与蜗轮7一端通过螺钉连接为一体，或者在加工时将丝杠螺母5与蜗轮7一体化设计加工为整体，本实施例中，丝杠螺母5一端与蜗轮7一端通过螺钉连接，工作中蜗轮7转动带动丝杠螺母5一起回转。
如图2所示，为了实现控制进油口15分别向左低压油管16、右低压油管13进行输油，所述进油口15安装有电磁换向阀14，电磁换向阀14的YV1电磁铁通电时，进油口15向右低压油管13输送低压油，由进油口15至右通油口流向导通；电磁换向阀14的YV2电磁铁通电时，进油口15向左低压油管16输送低压油，由进油口15至左通油口流向导通
如图2所示，为了实现左增压油缸2一端与左缸柱塞3密封配合，右增压油缸8一端与右缸柱塞9密封配合，所述左缸柱塞3上与左增压油缸2配合处安装有密封圈，所述右缸柱塞9上与右增压油缸8配合处安装有密封圈；或者所述左增压油缸2上与左缸柱塞3配合处安装有密封圈，所述右增压油缸8上与右缸柱塞9配合处安装有密封圈；通过密封配合使得左增压油缸2与左缸柱塞3无泄漏配合，右增压油缸8与右缸柱塞9无泄漏配合。
如图2所示，为了限制丝杠螺母5轴向运动，保证丝杠螺母5在安装筒20内转动来带动滚珠丝杠4沿着丝杠螺母5轴向运动，实现滚珠丝杠4可左、右往复输出μ级的直线位移推动左缸柱塞3、右缸柱塞9将液压油输出，所述限位机构包括限位圈21，所述限位圈21一端顶装在安装筒20内，所述限位圈21与安装筒20之间安装有轴承，限位圈21另一端套装丝杠螺母5端部，限制丝杠螺母5左向位移，所述蜗轮7背向丝杠螺母5一端与安装筒20顶装，限制丝杠螺母5右向位移，所述蜗轮7与安装筒20之间安装有轴承；工作中，蜗轮7带动丝杠螺母5和限位圈21一起做回转运动，从而实现丝杠螺母5带动滚珠丝杠4可往复输出μ级的直线位移。
本发明的工作过程为：
如图2所示，电磁换向阀14的YV2电磁铁工作，由进油口15至左通油口流向导通，伺服电机通过蜗轮7蜗杆6机构驱动丝杠螺母5正向转动，丝杠螺母5带动滚珠丝杠4向右增压油缸8一侧运动，左增压油缸2内空间逐渐增大，左增压油缸2与左缸柱塞3密封配合形成储油腔Q，进油口15的低压油通过左低压油管16依次经左进口单向阀17、左通油口进入储油腔Q，左进口单向阀17由进油口15至左通油口流向导通；此时，丝杠螺母5推动右缸柱塞9在右增压油缸8内密封滑动，将右增压油缸8内的高压油通过右通油口挤出，高压油经过右出口单向阀11进入右高压油管10，此时右高压油管10的油压大于左高压油管18的油压，由于左出口单向阀1由左通油口至压力油出口19流向导通，压力油出口19至左通油口流向截止，因此高压油会通过压力油出口19排出，完成超高压动力源输出。
如图2所示，当右缸柱塞9在右增压油缸8内密封滑动至缸体行程终点处时，电磁换向阀14的YV1电磁铁通电，由进油口15至右通油口流向导通，通过控制系统控制（本实施例中，控制系统控制为现有技术，在此不再赘述）使伺服电机换向转动，伺服电机通过蜗轮7蜗杆6机构驱动丝杠螺母5反向转动，丝杠螺母5带动滚珠丝杠4向左增压油缸2一侧运动，右增压油缸8内空间逐渐增大，右增压油缸8与右缸柱塞9密封配合形成储油腔，进油口15的低压油通过右低压油管13依次经右进口单向阀12、右通油口进入储油腔，右进口单向阀12由进油口15至右通油口流向导通；此时，丝杠螺母5推动左缸柱塞3在左增压油缸2内密封滑动，将左增压油缸2内的高压油通过左通油口挤出，高压油经过左出口单向阀1进入左高压油管18，此时左高压油管18的油压大于右高压油管10的油压，由于右出口单向阀11由右通油口至压力油出口19流向导通，压力油出口19至右通油口流向截止，因此高压油会通过压力油出口19排出，使外部执行设备油缸的油压不断升高，实现为液压装置提供超高压油的功能。
本实施例中，通过丝杠螺母5正反两个方向旋转，使得滚珠丝杆两端的左缸柱塞3、右缸柱塞9在左增压油缸2内、右增压油缸8内交替往复供出压力油Pc，直到外部执行装置油缸的油压升到所需压力；且实现长时间的压力油供给；最高压力取决柱塞直径和丝杠可承受轴向载荷，对应微小排量工况，压力可达数百兆帕。
本发明为一种超高压慢速率升压的往复增压器，具有增压油缸尺寸小、性价比高的特点，依据伺服电机驱动丝杠螺母5正反向旋转，使得滚珠丝杠4可往复输出μ级的直线位移，本发明在滚珠丝杠4两端安装左缸柱塞3、右缸柱塞9，柱塞与增压缸筒无泄漏配合，左缸柱塞3、右缸柱塞9通过滚珠丝杠4带动交替往复供出压力油Pc，使外部执行设备油缸的油压不断升高，直到外部执行装置油缸的油压升到所需压力，达到长时间为液压装置提供超高压油的目的，从而实现可精密控制的、具有极慢升压速率同时可长时间保压补压的超高压动力源。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，包括安装筒，所述安装筒内部轴向安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上配合安装有与安装筒转动配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母连接有动力机构，所述安装筒内安装有限制丝杠螺母轴向运动的限位机构；
所述滚珠丝杠左、右两端分别沿轴向安装有左缸柱塞、右缸柱塞；所述安装筒左、右两端分别沿轴向安装有左增压油缸、右增压油缸，所述左增压油缸一端与左缸柱塞密封滑动配合，左增压油缸另一端设有左通油口，所述右增压油缸一端与右缸柱塞密封滑动配合，右增压油缸另一端设有右通油口；
所述左通油口、右通油口分别通过左高压油管、右高压油管与压力油出口连通，所述左高压油管、右高压油管上分别安装有左出口单向阀、右出口单向阀，所述左出口单向阀由左通油口至压力油出口流向导通，所述右出口单向阀由右通油口至压力油出口流向导通；
进油口分别通过左低压油管、右低压油管与左高压油管、右高压油管连通，所述左低压油管与左高压油管连通处位于左通油口和左单向阀之间，右低压油管与右高压油管连通处位于右通油口和右单向阀之间，所述左低压油管、右低压油管上分别安装有左进口单向阀、右进口单向阀，所述左进口单向阀由进油口至左通油口流向导通，所述右进口单向阀由进油口至右通油口流向导通；
所述动力机构包括电机，所述电机的动力输出端连接有蜗杆，所述丝杠螺母的动力输入端连接有与蜗杆配合使用的蜗轮；
所述限位机构包括限位圈，所述限位圈一端顶装在安装筒内，所述限位圈与安装筒之间安装有轴承，限位圈另一端套装丝杠螺母端部，所述蜗轮背向丝杠螺母一端与安装筒顶装，所述蜗轮与安装筒之间安装有轴承。
2.根据权利要求1所述的一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，所述丝杠螺母一端与蜗轮一端通过螺钉连接为一体。
3.根据权利要求1所述的一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，所述丝杠螺母与蜗轮一体化设计。
4.根据权利要求2或3任一项所述的一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，所述进油口安装有电磁换向阀。
5.根据权利要求4所述的一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，所述左缸柱塞上与左增压油缸配合处安装有密封圈，所述右缸柱塞上与右增压油缸配合处安装有密封圈。
6.根据权利要求4所述的一种超高压慢速率升压的往复增压器，其特征在于，所述左增压油缸上与左缸柱塞配合处安装有密封圈，所述右增压油缸上与右缸柱塞配合处安装有密封圈。
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