CN113530915A - 一种自锁式单作用液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自锁式单作用液压缸，有效的解决了液压缸高压保压容易发生泄露、损坏、裂缸、爆缸的问题；解决的技术方案包括缸体和支撑组件，支撑杆的侧壁上圆周均布开有多个竖槽，每个竖槽内装有一个竖杆，竖杆的下端铰接在竖槽底部，支撑组件的轴线处开有一个竖向的油道，支撑杆的上部开有多个圆周均布的径向孔，径向孔内端与油道连通，每个径向孔内装有一个柱塞杆，柱塞杆的外端伸入竖槽内与竖杆上端接触，油道内安装有一个密封组件，支撑杆顶住负载时，密封组件将径向孔的内端封闭；本发明能大大降低保压期间缸体内的压强，降低泄露、液压元件损坏、裂缸、爆缸等事故的风险。

Description

一种自锁式单作用液压缸
技术领域
本发明涉及液压设备领域，具体是一种自锁式单作用液压缸。
背景技术
单作用液压缸指推程由液压油驱动，回程靠复位弹簧、自重、外力或载荷将活塞推回的液压缸，主要用于对各种结构进行支撑支护作业；单作用液压缸顶升到目标位置后保压，对负载起支撑作用，目前的液压缸保压靠密封缸体内液压油的压力，缸体内在保压期间处于高压强状态，特别对于需要长时间支撑的工况，长时间的高压保压容易泄露、液压元件损坏等问题使支撑力会逐渐衰减，甚至会发生裂缸、爆缸，引发安全事故。
发明内容
为了解决单作用液压缸高压保压容易发生泄露、损坏、裂缸、爆缸等问题，本发明提供了一种自锁式单作用液压缸。
其解决的技术方案是，一种自锁式单作用液压缸，本发明包括缸体和支撑组件，缸体下端开有油孔，支撑组件安装在缸体内，支撑组件由活塞、安装在活塞上端的支撑杆、位于支撑杆上方的顶块组成，支撑杆上端伸出缸体外；支撑杆的侧壁上圆周均布开有多个竖槽，每个竖槽内装有一个竖杆，竖杆的下端铰接在竖槽底部，支撑组件的轴线处开有一个竖向的第一油道，支撑杆的上部开有多个圆周均布的径向孔，径向孔内端与第一油道连通，每个径向孔内装有一个柱塞杆，柱塞杆的外端伸入竖槽内与竖杆上端接触；第一油道内安装有一个密封组件，密封组件由一个上柱塞块和一个下柱塞块组成，上柱塞块经一根竖向的螺杆与顶块连接，上柱塞块下端面上开有一个盲孔，下柱塞块的上端设有一个柱状凸起，柱状凸起伸入盲孔内与盲孔内壁贴合，上柱塞块下端固定有一个向下穿透下柱塞块的滑杆，下柱塞块可沿滑杆上下滑动，上柱塞块与下柱塞块之间安装有弹簧，下柱塞块上开有竖向的通孔，当顶块与支撑杆上端接触，且下柱塞块与上柱塞块分离时，通孔与径向孔连通。
所述的滑杆下端设有限位轴肩。
所述的上柱塞块内开有与盲孔底部连通的排气孔，排气孔外端与大气连通。
所述的活塞侧壁上开有截面为锥形的环形槽，环形槽的槽口宽度小于槽底，环形槽内装有一个截面为锥形的锥形密封圈，活塞内开有第二油道，第二油道将环形槽底部与第一油道连通。
所述的活塞由上半部分和下半部分经螺纹连接组成，上半部分和下半部分的分割线位于环形槽的中线位置，环形槽被一分为二。
所述的活塞的侧壁上安装有多个分居在锥形密封圈上下两侧的O型密封圈。
所述的活塞的下端设有一个锥形凸起，缸体的底部开有一个与锥形凸起配合的锥形凹槽。
所述的竖杆的外侧面为与缸体的上端口曲率半径相同的弧面。
本发明能大大降低保压期间缸体内的压强，降低泄露、液压元件损坏、裂缸、爆缸等事故的风险。
附图说明
图1是初始状态主视剖视图。
图2是空载顶升时的主视剖视图。
图3是负载保压时的主视剖视图。
图4是支撑组件的主视图。
图5是图1中A位置的放大图。
图6是图2中B位置的放大图。
图7是图2中C位置的放大图。
图8是图3中D位置的放大图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明具体实施方式。
本发明包括缸体1和支撑组件，缸体1下端开有油孔2，支撑组件安装在缸体1内，支撑组件由活塞3、安装在活塞3上端的支撑杆4、位于支撑杆4上方的顶块5组成，支撑杆4上端伸出缸体1外；支撑杆4的侧壁上圆周均布开有多个竖槽6，每个竖槽6内装有一个竖杆7，竖杆7的下端铰接在竖槽6底部，支撑组件的轴线处开有一个竖向的第一油道8，支撑杆4的上部开有多个圆周均布的径向孔9，径向孔9内端与第一油道8连通，每个径向孔9内装有一个柱塞杆10，柱塞杆10的外端伸入竖槽6内与竖杆7上端接触；第一油道8内安装有一个密封组件，密封组件由一个上柱塞块11和一个下柱塞块12组成，上柱塞块11经一根竖向的螺杆13与顶块5连接，上柱塞块11下端面上开有一个盲孔14，下柱塞块12的上端设有一个柱状凸起15，柱状凸起15伸入盲孔14内与盲孔14内壁贴合，上柱塞块11下端固定有一个向下穿透下柱塞块12的滑杆16，下柱塞块12可沿滑杆16上下滑动，上柱塞块11与下柱塞块12之间安装有弹簧17，下柱塞块12上开有竖向的通孔18，当顶块5与支撑杆4上端接触，且下柱塞块12与上柱塞块11分离时，通孔18与径向孔9连通。
所述的滑杆16下端设有限位轴肩19，可避免下柱塞块12从滑杆16上滑脱。
所述的上柱塞块11内开有与盲孔14底部连通的排气孔20，排气孔20外端与大气连通，排气孔20可维持柱状凸起15底部的气压平衡。
所述的活塞3侧壁上开有截面为锥形的环形槽21，环形槽21的槽口宽度小于槽底，环形槽21内装有一个截面为锥形的锥形密封圈22，活塞3内开有第二油道23，第二油道23将环形槽21底部与第一油道8连通；缸体1内的高压液压油通过油道一和油道二作用在锥形密封圈22底部，将锥形密封圈22向外挤压，锥形密封圈22的侧壁与顶部分别与环形槽21的侧壁和缸体1侧壁接触并压紧实现密封；此密封结构缸体1内压强越大，密封效果越好，且在锥形密封圈22磨损后能自动补充，实现长久的有效密封。
所述的活塞3由上半部分和下半部分经螺纹连接组成，上半部分和下半部分的分割线位于环形槽21的中线位置，环形槽21被一分为二；此结构方便将锥形密封圈22安装在环形槽21内，具体的，将锥形密封圈22安装在活塞3的下半部分上的半个环形槽21内，然后将活塞3的上下两部分旋接在一起，锥形密封圈22被装在环形槽21内。
所述的活塞3的侧壁上安装有多个分居在锥形密封圈22上下两侧的O型密封圈24，进一步提高密封可靠性。
所述的活塞3的下端设有一个锥形凸起25，缸体1的底部开有一个与锥形凸起25配合的锥形凹槽26；支撑组件回程时，锥形凸起25进入锥形凹槽26内以后，缸体1的排液速度会越来越慢，从而起到缓冲作用，避免活塞3撞击缸体1底部。
所述的竖杆7的外侧面为与缸体1的上端口曲率半径相同的弧面，使竖杆7能与缸体1的上端口更紧密贴合，增大受力的稳定性。
本发明在初始状态时，顶块5在自重的作用下压在支撑杆4的上端，在弹簧17的作用下，下柱塞块12与上柱塞块11分离；在进行支撑工作时，经油孔2向缸体1内注入液压油，液压油通过活塞3推动支撑组件上升，同时，缸体1内的液压油通过第一油道8作用在密封组件的底部，将密封组件和顶板向上推动到最高位置，顶块5与支撑杆4分离，而且由于下柱塞块12下端面的液压油作用面积大于上端面的作用面积，因此，下柱塞块12会被液压油推动至与上柱塞块11压紧，弹簧17处于压缩状态，此时径向孔9位于密封组件的下方，第一油道8内的液压油进入径向孔9内，推动多个柱塞杆10向外顶出，柱塞杆10向外推动竖杆7的上端，使竖杆7绕下端铰接位置向外张开，竖杆7中部贴住缸体1上孔口，随着支撑组件的顶出，竖杆7持续向外张开，竖杆7与缸体1上孔口内壁始终保持接触，多个竖杆7张开形成一个大端朝上的锥形结构，且锥形结构位于缸体1外的部分直径均大于缸体1上端口直径。
当顶块5接触到负载后，顶块5不再上升，而支撑组件继续上升直到支撑杆4上端与顶块5接触，在此过程中，密封组件相对支撑杆4下降到最低位置，密封组件将多个径向孔9的内端封闭，径向孔9内的液压油被密封，因此柱塞杆10不能向内运动，因此，张开成锥形的多个竖杆7不能向中间收拢，多个竖杆7撑住缸体1上孔口从而使支撑组件不能下降，保压期间的负载大部分由多个竖杆7承载，而缸体1内只需保持使下柱塞块12不会下移的压力即可，因此可大幅度降低保压期间缸体1内的压强。
卸载时，将缸体1内进一步泄压，在弹簧17的作用下，下柱塞块12向下移动与上柱塞块11分离，下柱塞块12与上柱塞块11之间的缝隙与多个径向孔9的内端对应，多个径向孔9径此缝隙以及下柱塞块12上的通孔18与第一油道8接通，径向孔9内即泄压，多个竖杆7便可收拢，支撑组件便可向下运动，支撑组件便可持续下移到最低位置；支撑组件的回位可靠回位弹簧17，也可靠外力施压。
支撑组件回程的最后阶段，锥形凸起25进入锥形凹槽26内以后，锥形凸起25与锥形凹槽26侧壁之间的间隙越来越小，缸体1的排液速度会越来越慢，因此支撑组件回程速度会越来越小，从而起到缓冲作用，避免活塞3撞击缸体1底部。
本发明在保压期间能够通过柱塞块实现多个竖杆7张开后的自锁，大部分负载由多个竖杆7承载，大大降低保压期间缸体1内的压强，降低泄露、液压元件损坏、裂缸、爆缸等事故的风险；柱塞杆10内端虽然仍然是高压，但是高压主要集中在小区域内，只作用与柱塞杆10和柱塞块上，如果柱塞杆10和柱塞块发生耗损，可很方便的更换，更换小零件成本很低，且高压区域位于支撑杆4内，而不是位于缸体1等薄壁结构内，该区域承压能力强，不会发生裂纹和爆缸事故；另外，通过缸体1内的油压压紧锥形密封圈22，油压越大，密封效果越好，避免了传统密封结构高压下容易泄露的问题，且能够自动对密封圈的磨损进行压力补充，实现长久有效的密封。

Claims (8)

1.一种自锁式单作用液压缸，包括缸体（1）和支撑组件，缸体（1）下端开有油孔（2），支撑组件安装在缸体（1）内，其特征在于，支撑组件由活塞（3）、安装在活塞（3）上端的支撑杆（4）、位于支撑杆（4）上方的顶块（5）组成，支撑杆（4）上端伸出缸体（1）外；支撑杆（4）的侧壁上圆周均布开有多个竖槽（6），每个竖槽（6）内装有一个竖杆（7），竖杆（7）的下端铰接在竖槽（6）底部，支撑组件的轴线处开有一个竖向的第一油道（8），支撑杆（4）的上部开有多个圆周均布的径向孔（9），径向孔（9）内端与第一油道（8）连通，每个径向孔（9）内装有一个柱塞杆（10），柱塞杆（10）的外端伸入竖槽（6）内与竖杆（7）上端接触；第一油道（8）内安装有一个密封组件，密封组件由一个上柱塞块（11）和一个下柱塞块（12）组成，上柱塞块（11）经一根竖向的螺杆（13）与顶块（5）连接，上柱塞块（11）下端面上开有一个盲孔（14），下柱塞块（12）的上端设有一个柱状凸起（15），柱状凸起（15）伸入盲孔（14）内与盲孔（14）内壁贴合，上柱塞块（11）下端固定有一个向下穿透下柱塞块（12）的滑杆（16），下柱塞块（12）可沿滑杆（16）上下滑动，上柱塞块（11）与下柱塞块（12）之间安装有弹簧（17），下柱塞块（12）上开有竖向的通孔（18），当顶块（5）与支撑杆（4）上端接触，且下柱塞块（12）与上柱塞块（11）分离时，通孔（18）与径向孔（9）连通。
2.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的滑杆（16）下端设有限位轴肩（19）。
3.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的上柱塞块（11）内开有与盲孔（14）底部连通的排气孔（20），排气孔（20）外端与大气连通。
4.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的活塞（3）侧壁上开有截面为锥形的环形槽（21），环形槽（21）的槽口宽度小于槽底，环形槽（21）内装有一个截面为锥形的锥形密封圈（22），活塞（3）内开有第二油道（23），第二油道（23）将环形槽（21）底部与第一油道（8）连通。
5.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的活塞（3）由上半部分和下半部分经螺纹连接组成，上半部分和下半部分的分割线位于环形槽（21）的中线位置，环形槽（21）被一分为二。
6.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的活塞（3）的侧壁上安装有多个分居在锥形密封圈（22）上下两侧的O型密封圈（24）。
7.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的活塞（3）的下端设有一个锥形凸起（25），缸体（1）的底部开有一个与锥形凸起（25）配合的锥形凹槽（26）。
8.根据权利要求1所述的一种自锁式单作用液压缸，其特征在于，所述的竖杆（7）的外侧面为与缸体（1）的上端口曲率半径相同的弧面。
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