CN112247149A - 一种热等静压机塞体升降装置和升降方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热等静压机塞体升降装置和升降方法，属于热等静压设备技术领域，解决了现有的塞体升降装置提升力小、升降精度低、塞体密封圈进出筒体时容易损坏，造成使用寿命短的问题。本发明的热等静压机塞体升降装置，包括等速油缸、塞体铰座、三位四通电磁换向阀和液控单向阀；所述等速油缸活塞杆下端与所述塞体铰座铰接，多个所述塞体铰座沿热等静压机塞体的周向分布。本发明通过四支等速油缸同步提升塞体，塞体升降对中精度高，塞体密封圈进出筒体时不易受到损坏，有效降低对筒体密封区划伤危险，延长密封圈使用寿命。塞体通过四支等速油缸带动，同步升降，塞体升降装置具有良好的受力情况，运行平稳，工作安全可靠。

Description

一种热等静压机塞体升降装置和升降方法

技术领域

本发明涉及热等静压设备技术领域，尤其涉及一种热等静压机塞体升降装置和升降方法。

背景技术

热等静压机是在密闭容器中，由惰性气体(氮气、氩气等)均匀的传递压力作用于制品表面，在高温和高压共同作用下对制品施加各向同等的压力，将制品进行压制烧结处理的装备。随着科技和材料工业飞速发展，热等静压机已成为现代工业的重大工业装备，尤其是大规格、高性能的热等静压机在实际生产中有着重要的应用价值。

热等静压机作为多学科结合的高技术装备，设备价格相对较为昂贵，使用维护成本较高，而大型热等静压机的出现，显著降低了工件热等静压加工工艺处理的成本，同时也为大尺寸工件热等静压工艺处理提供了可能。随着热等静压机有效工作尺寸的增大，热等静压机塞体重量也随之大幅增加，传统塞体提升装置在大规格热等静压机应用中的不足逐渐凸显。目前热等静压机塞体通常采用拨叉提升装置，如图1所示，利用油缸在压力油的作用下，油缸活塞杆带动叉板轴和拨叉板运动，实现塞体上升、下降和扭转运动。但由于提升装置加工制造误差及结构中滚动体与螺旋导向槽之间存在一定间隙，滚动体在塞体上升和下降过程中，运动路径不能完全重合，致使塞体升降过程与筒体中心不重合，对中产生偏差，进而影响密封圈在密封区的密封效果，甚至破坏密封圈，造成筒体密封区的划伤。同时大型热等静压机塞体尺寸和重量相对较大，拨叉提升装置为悬臂结构，塞体重心与叉板轴(或油缸)轴线距离较远，拨叉板承受较大弯矩，在使用过程中拨叉板变形严重，引起塞体偏斜，容易造成塞体在开启和关闭过程中卡死，无法上升和下降，难以在大型设备上应用。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种热等静压机塞体升降装置和升降方法，以解决现有的塞体升降装置提升力小，升降精度低、塞体密封圈进出筒体时容易损坏，导致使用寿命短的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种热等静压机塞体升降装置，包括等速油缸、塞体铰座、三位四通电磁换向阀和液控单向阀；

所述等速油缸活塞杆下端与所述塞体铰座铰接，所述塞体铰座沿热等静压机塞体的周向分布。

进一步地，所述等速油缸包括第一等速油缸、第二等速油缸、第三等速油缸和第四等速油缸；第一等速油缸的出油口与第三等速油缸的进油口连通，形成第一串联油腔；第四等速油缸的出油口与第二等速油缸的进油口连通，形成第二串联油腔。

进一步地，所述三位四通电磁换向阀包括J型三位四通电磁换向阀、第一Y型三位四通电磁换向阀和第二Y型三位四通电磁换向阀。

进一步地，所述J型三位四通电磁换向阀、第一Y型三位四通电磁换向阀和第二Y型三位四通电磁换向阀均包括P、T、A和B四个油口，所述P油口表示进油口，T油口表示回油口，A油口和B油口表示工作油口；所述J型三位四通电磁换向阀的P油口与液压泵相连，T油口与油箱相连。

进一步地，所述A油口出口的油路分为A1、A2支路，B油口出口的油路分为B1、B2支路；所述A1支路连接第一等速油缸的进油口，A2支路连接第四等速油缸的进油口；所述B1支路连接第三等速油缸的出油口，B2支路连接第二等速油缸的出油口。

进一步地，所述热等静压机塞体升降装置还包括行程开关，所述行程开关包括上行程开关和下行程开关，分别设置在等速油缸行程的上、下端点。

进一步地，等速油缸的活塞杆的上端装设有限位环，等速油缸活塞杆运行至行程端点时所述限位环能够触发行程开关。

进一步地，所述第一Y型三位四通电磁换向阀位于第一串联油腔支路，所述第二Y型三位四通电磁换向阀位于第二串联油腔支路。

进一步地，所述液控单向阀包括第一液控单向阀和第二液控单向阀。

进一步地，所述第一液控单向阀位于第一串联油腔支路，所述第二液控单向阀位于第二串联油腔支路。

一种上述技术方案所述的热等静压机塞体升降装置的升降方法，其特征在于，包括塞体的上升和下降。

进一步地，所述塞体上升包括以下步骤：

步骤1、第一等速油缸和第四等速油缸的活塞杆向上运动；

步骤2、第三等速油缸和第二等速油缸的活塞杆向上运动；

步骤3、第三等速油缸上腔和第二等速油缸上腔内的液压油流回油箱，塞体在等速油缸的带动下上升。

进一步地，所述塞体下降包括以下步骤：

步骤1、第三等速油缸和第二等速油缸的活塞杆向下运动；

步骤2、第一等速油缸和第四等速油缸的活塞杆向下运动；

步骤3、第一等速油缸下腔和第四等速油缸下腔内的液压油流回油箱，塞体在等速油缸的带动下下降。

进一步地，串联回路中一个等速油缸达到行程端点后，触发行程开关，使得回路中的三位四通电磁换向阀的线圈得电，压力油经过三位四通电磁换向阀向串联回路进行补油和排油，能够实现串联回路液压油的预充和串联等速油缸位置误差的消除。

本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明设有等速油缸累计误差消除装置，在回路中一支等速油缸达到行程端点后，向串联油腔进行补油和排油，以消除误差，从而使得塞体升降中精度高，塞体密封圈进出筒体时不易受到损坏，有效降低划伤筒体密封区的危险。

(2)本发明的塞体通过四支等速油缸带动，同步升降，塞体升降装置具有良好的受力情况，运行平稳，工作安全可靠。

(3)本发明相对的两个等速油缸组成一个串联回路，一个等速油缸在升降过程中同时驱动同一回路中的另一油缸升降，相对的两个等速油缸同步升降，保证塞体受力情况的稳定。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为现有技术的塞体升降装置；

图2为本发明实施例的塞体升降装置的主视图；

图3为本发明实施例的塞体升降装置的轴测图；

图4为本发明实施例的塞体升降装置的液压原理图。

附图标记：

1-限位环，2-等速油缸，21-第一等速油缸，22-第二等速油缸，23-第三等速油缸，24-第四等速油缸，3-机架，4-塞体铰座，5-销轴，6-塞体，7-筒体，8-J型三位四通电磁换向阀，9-第一Y型三位四通电磁换向阀，10-第二Y型三位四通电磁换向阀，11-第一单向调速阀，12-第二单向调速阀，13-第一液控单向阀，14-第二液控单向阀，S-1-第一上行程开关，S-1’-第一下行程开关，S-2-第二上行程开关，S-2’-第二下行程开关，S-3-第三上行程开关，S-3’-第三下行程开关，S-4-第四上行程开关，S-4’-第四下行程开关。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于说明，等速油缸如图4布置时，设定等速油缸的上部为上腔，下部为下腔。

实施例1

本发明的一个实施例，如图2至图4所示，公开了一种热等静压机塞体升降装置，包括等速油缸2、塞体铰座4、三位四通电磁换向阀、单向调速阀和液控单向阀，等速油缸2的缸体由连接螺栓固定在热等静压机机架3上，等速油缸2的活塞杆的上端装设有限位环1，用于等速油缸活塞杆运行至行程端点时触发行程开关，活塞杆下端与塞体铰座4通过圆柱销轴5进行铰接，塞体铰座4沿塞体周向分布，塞体铰座4通过连接螺栓与热等静压机塞体6固定连接，等速油缸2的数量与塞体铰座4的数量相同，均多于一个，优选地，本实施例设有四个等速油缸2和四个塞体铰座4，相间塞体铰座4的连线与塞体6的直径重合，从而使得塞体6在上升和下降的过程中受力均匀，避免由于塞体6的倾斜而导致塞体6进出筒体7时划伤筒体密封区。

图2中，等速油缸2的出油口位于缸体的上部，进油口位于缸体的下部。等速油缸2包括第一等速油缸21、第二等速油缸22、第三等速油缸23和第四等速油缸24。

等速油缸2的液压控制油路连接如图4所示，三位四通电磁换向阀包括J型三位四通电磁换向阀8、第一Y型三位四通电磁换向阀9和第二Y型三位四通电磁换向阀10；单向调速阀包括第一单向调速阀11和第二单向调速阀12；液控单向阀包括第一液控单向阀13和第二液控单向阀14。三位四通电磁换向阀的P油口表示进油口，T油口表示回油口，A油口和B油口表示工作油口。J型三位四通电磁换向阀8的1Y、第一Y型三位四通电磁换向阀9的3Y和第二Y型三位四通电磁换向阀10的5Y表示左线圈，2Y、4Y和6Y表示右线圈。J型三位四通电磁换向阀8的中位机能为J型，换向阀处于中位时，P油口和A油口封闭，另一工作油口B与回油口T相连。第一Y型三位四通电磁换向阀9的3Y和第二Y型三位四通电磁换向阀10的中位机能为Y型，换向阀处于中位时，P油口关闭，A油口、B油口与回油口T相通。

J型三位四通电磁换向阀8的P油口与液压泵相连，T油口与油箱相连。A油口出口的油路分为A1、A2支路，A1支路连接第一等速油缸21的进油口，A2支路连接第四等速油缸24的进油口；B油口出口的油路分为B1、B2支路，B1支路连接第三等速油缸23的出油口，B2支路连接第二等速油缸22的出油口。第一单向调速阀11位于第一等速油缸21的进油支路A1，第二单向调速阀12位于第三等速油缸23的出油支路B1，单向调速阀用于塞体升降过程中的调速。第一等速油缸21的出油口与第三等速油缸23的进油口连通，形成第一串联油腔，使得第一等速油缸21和第三等速油缸23能够同步提升，第一串联油腔经第一Y型三位四通电磁换向阀9和第一液控单向阀13与液压泵出油口相连；第四等速油缸24的出油口与第二等速油缸22的进油口连通，形成第二串联油腔，使得第二等速油缸22和第四等速油缸24能够同步提升。第二串联油腔经第二Y型三位四通电磁换向阀10和第二液控单向阀14与液压泵出油口相连，第一Y型三位四通电磁换向阀9和第二Y型三位四通电磁换向阀10用于等速油缸累计误差消除和调试阶段串联回路预充液压油。

进一步地，第一等速油缸21行程的上下端点分别设有第一上行程开关S-1和第一下行程开关S-1’；第二等速油缸22行程的上下端点分别设有第二上行程开关S-2和第二下行程开关S-2’；第三等速油缸23行程的上下端点分别设有第三上行程开关S-3和第三下行程开关S-3’；第四等速油缸24行程的上下端点分别设有第四上行程开关S-4和第四下行程开关S-4’。行程开关用于控制Y型三位四通电磁换向阀的通断电，等速油缸2运行至行程端点后，触发行程开关，行程开关使得三位四通电磁换向阀相应的线圈得电，改变压力油的流向，从而实现同步误差的消除。

需要说明的是，以上塞体升降装置实施例的描述是基于热等静压机的上塞体，本实施例的塞体升降装置同样适用于热等静压机的下塞体。当升降装置应用于下塞体时，等速油缸与筒体连接。

实施例2

本发明的一个实施例，公开了采用实施例1的一种热等静压机塞体升降装置的升降方法。

具体地，上升步骤包括：

步骤1、第一等速油缸21和第四等速油缸24的活塞杆向上运动：

J型三位四通电磁换向阀8的线圈1Y通电，A油口和P油口联通，压力油从P油口进入A油口，通过A油口后，分为A1支路和A2支路。A1支路的压力油经第一单向调速阀11进入第一等速油缸21的下腔，第一等速油缸21的活塞杆向上运动；与此同时，A2支路压力油进入第四等速油缸24的下腔，第四等速油缸24的活塞杆向上运动。

步骤2、第三等速油缸23和第二等速油缸22的活塞杆向上运动：

随着第一等速油缸21的活塞杆向上运动，第一等速油缸21的上腔压力升高，液压油由第一等速油缸21的出油口压入第三等速油缸23的下腔，第三等速油缸23的活塞杆向上运动。同时，随着第四等速油缸24的活塞杆向上运动，第四等速油缸24的上腔压力升高，液压油由第四等速油缸24的出油口压入第二等速油缸22的下腔，第二等速油缸22的活塞杆向上运动。

步骤3、第三等速油缸23上腔和第二等速油缸22上腔内的液压油流回油箱，塞体6在等速油缸的带动下上升：

随着第三等速油缸23的活塞杆向上运动，第三等速油缸23的上腔内液压油由B1支路，经第二单向调速阀12流入J型三位四通电磁换向阀8的B油口，经T油口流回油箱，实现第一等速油缸21、第三等速油缸23同步上升运动；同时，随着第二等速油缸22的活塞杆向上运动，第二等速油缸22的上腔内的液压油由B2支路流入J型三位四通电磁换向阀8的B油口，经T油口流回油箱，实现第二等速油缸22、第四等速油缸24的同步上升运动。

进一步地，由于第一等速油缸21和第三等速油缸23的连线与塞体6的直径重合，第二等速油缸22和第四等速油缸24的连线与塞体6的直径重合，且等速油缸的活塞缸与塞体连接，从而使得第一等速油缸21、第三等速油缸23和第二等速油缸22、第四等速油缸24能够同步上升，进而带动塞体6平稳上升。

当需要塞体下降以关闭热等静压机时，下降步骤包括：

步骤1、第三等速油缸23和第二等速油缸22的活塞杆向下运动：

J型三位四通电磁换向阀8的线圈2Y得电，B油口与P油口连通，A油口与T油口连通。压力油进入J型三位四通电磁换向阀8的P油口进入B油口，压力油通过B油口后，分为B1支路和B2支路。B1支路压力油经第二单向调速阀12进入第三等速油缸23的上腔，第三等速油缸23的活塞杆向下运动；与此同时，B2支路压力油进入第二等速油缸22的上腔，第二等速油缸22的活塞杆向下运动。

步骤2、第一等速油缸21和第四等速油缸24的活塞杆向下运动：

随着第三等速油缸23的活塞杆向下运动，第三等速油缸23的下腔压力升高，液压油由第三等速油缸23的进油口压入第一等速油缸21的上腔，第一等速油缸21的活塞杆向下运动；同时，随着第二等速油缸22的活塞杆向下运动，第二等速油缸22的下腔压力升高，液压油由第二等速油缸22的进油口压入第四等速油缸24的上腔，第四等速油缸24的活塞杆向下运动。

步骤3、第一等速油缸21下腔和第四等速油缸24下腔内的液压油流回油箱，塞体6在等速油缸的带动下下降：

随着第一等速油缸21的活塞杆向下运动，第一等速油缸21下腔内的液压油由A1支路，经第一单向调速阀11流入J型三位四通电磁换向阀8的A油口，经T油口流回油箱，实现第一等速油缸21、第三等速油缸23同步下降运动；同时，随着第四等速油缸24的活塞杆向下运动，第四等速油缸24的下腔内的液压油由A2支路流入J型三位四通电磁换向阀8的A油口，经T油口流回油箱，实现第二等速油缸22、第四等速油缸24的同步下降运动。从而使得塞体6在第一等速油缸21、第三等速油缸23和第二等速油缸22、第四等速油缸24的带动下塞体平稳下降。

进一步地，为了方便系统调试以及装置长期使用过程中由于串联回路的泄漏(例如，等速油缸内泄、管道泄漏等情况)导致串联的两个等速油缸活塞杆同步误差的消除，本发明实施例在第一串联回路中设有第一Y型三位四通电磁换向阀9和第一液控单向阀13，在第二串联回路中设有第二Y型三位四通电磁换向阀10和第二液控单向阀14，在回路中一支等速油缸达到行程端点后，触发行程开关，使得Y型三位四通电磁换向阀的线圈得电，压力油经过Y型三位四通电磁换向阀向串联回路进行补油和排油，进而实现串联回路液压油的预充和串联等速油缸位置误差的消除。在等速油缸行程上下端点设置有行程开关，用以控制第一Y型三位四通电磁换向阀9和第二Y型三位四通电磁换向阀10的通断电。

具体地，以第一串联回路为例(第二串联回路同理)说明，塞体下降时，如果第三等速油缸23先到达行程端点，触动第三下行程开关S-3’，使第一Y型三位四通电磁换向阀9的线圈3Y得电，压力油经第一Y型三位四通电磁换向阀9的P油口流入，A油口流出，第一液控单向阀13在压力油的作用下连通串联油腔，压力油进入第一等速油缸21的上腔，使第一等速油缸21继续下降到行程端点，触发第一下行程开关S-1’，第一Y型三位四通电磁换向阀9的3Y断电，实现同步误差的消除。如果第一等速油缸21先到达行程端点，触动第一下行程开关S-1’，使第一Y型三位四通电磁换向阀9的线圈4Y得电，压力油接通第一液控单向阀13的控制油路，使第一液控单向阀13反向导通串联油腔，第三等速油缸23下腔的液压油经第一液控单向阀13和第一Y型三位四通电磁换向阀9回油箱，使第三等速油缸23继续下降到行程端点，触发行程开关S-3’，第一Y型三位四通电磁换向阀9的4Y断电，从而消除累计误差。

综上所述，本发明实施例提供的一种热等静压机塞体升降装置和升降方法，升降装置采用四支等速油缸同步提升塞体，塞体升降对中精度高，塞体密封圈进出筒体时不易受到损坏，延长密封圈使用寿命，有效降低对筒体密封区划伤危险。塞体通过四支等速油缸带动，同步升降，塞体升降装置具有良好的受力情况，运行平稳，工作安全可靠。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热等静压机塞体升降装置，其特征在于，包括等速油缸(2)、塞体铰座(4)、三位四通电磁换向阀和液控单向阀；

所述等速油缸(2)活塞杆下端与所述塞体铰座(4)铰接，所述塞体铰座(4)沿热等静压机塞体的周向分布。

2.根据权利要求1所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，所述等速油缸(2)包括第一等速油缸(21)、第二等速油缸(22)、第三等速油缸(23)和第四等速油缸(24)；第一等速油缸(21)的出油口与第三等速油缸(23)的进油口连通，形成第一串联油腔；第四等速油缸(24)的出油口与第二等速油缸(22)的进油口连通，形成第二串联油腔。

3.根据权利要求2所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，所述三位四通电磁换向阀包括J型三位四通电磁换向阀(8)、第一Y型三位四通电磁换向阀(9)和第二Y型三位四通电磁换向阀(10)。

4.根据权利要求3所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，所述J型三位四通电磁换向阀(8)、第一Y型三位四通电磁换向阀(9)和第二Y型三位四通电磁换向阀(10)均包括P、T、A和B四个油口，所述P油口表示进油口，T油口表示回油口，A油口和B油口表示工作油口；所述J型三位四通电磁换向阀(8)的P油口与液压泵相连，T油口与油箱相连。

5.根据权利要求4所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，所述A油口出口的油路分为A1、A2支路，B油口出口的油路分为B1、B2支路；所述A1支路连接第一等速油缸(21)的进油口，A2支路连接第四等速油缸(24)的进油口；所述B1支路连接第三等速油缸(23)的出油口，B2支路连接第二等速油缸(22)的出油口。

6.根据权利要求5所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，所述热等静压机塞体升降装置还包括行程开关，所述行程开关包括上行程开关和下行程开关，分别设置在等速油缸行程的上、下端点。

7.根据权利要求6所述的热等静压机塞体升降装置，其特征在于，等速油缸(2)的活塞杆的上端装设有限位环(1)，等速油缸(2)活塞杆运行至行程端点时所述限位环(1)能够触发行程开关。

8.一种权利要求1-7所述的热等静压机塞体升降装置的升降方法，其特征在于，包括塞体的上升和下降。

9.根据权利要求8所述的热等静压机塞体升降装置的升降方法，其特征在于，所述塞体上升包括以下步骤：

步骤1、第一等速油缸(21)和第四等速油缸(24)的活塞杆向上运动；

步骤2、第三等速油缸(23)和第二等速油缸(22)的活塞杆向上运动；

步骤3、第三等速油缸(23)上腔和第二等速油缸(22)上腔内的液压油流回油箱，塞体(6)在等速油缸(2)的带动下上升。

10.根据权利要求8所述的热等静压机塞体升降装置的升降方法，其特征在于，所述塞体下降包括以下步骤：

步骤1、第三等速油缸(23)和第二等速油缸(22)的活塞杆向下运动；

步骤2、第一等速油缸(21)和第四等速油缸(24)的活塞杆向下运动；

步骤3、第一等速油缸(21)下腔和第四等速油缸(24)下腔内的液压油流回油箱，塞体(6)在等速油缸(2)的带动下下降。

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