CN114278637A - 一种油气两用缸及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气两用缸及其控制系统,属于液压技术领域,它解决了现有技术中热熔道需要设置一个气缸一个液压缸的问题。本油气两用缸,包括缸体和缸盖,缸体与缸盖之间形成密封的腔体,缸体内设有活塞,缸体上设有与腔体相通的介质入口和介质出口,活塞包括活塞头和活塞柱,活塞头与缸体内壁之间设有第一密封圈,活塞柱与缸盖之间设有可随介质压力大小变化改变自身与活塞柱接触应力的自密封圈。气缸的场景中,气体的压力较小,第一密封圈可以单独实现对气体的单独密封;液压缸的场景中,由于液体介质的压力较大,第一密封圈往往不能单独实现密封,设置自密封圈协助实现密封,由于自身的特性,在气缸状态下不会产生过大的摩擦力。
Description
技术领域
本发明属于液压技术领域,特别涉及一种油气两用缸及其控制系统。
背景技术
热流道根据热嘴的浇口形式可以分为开放式与针阀式。所谓的开放式即浇口内部无主动关闭用于封料的阀针,其浇口的关闭主要是依靠前端浇口在注塑完成后,产生一小段冷料塞以此堵住后端熔融状态的塑料流出,以此完成一个注塑周期;针阀式,顾名思义其内部有设置用于封料的阀针,阀针的运动与注塑机的工作相匹配根据不同的注塑信号实现往复运动,即可以实现阀针的开启与关闭。目前用于驱动针阀式热嘴内阀针的驱动件分为气动缸与液压缸,气动缸响应速度快、驱动介质洁净,可用于无尘车间,其缺点在于输出力量小、噪声大;液压缸有高输出力量,可实现无级调速,故其可以用于伺服系统,主要缺点是热流道的高温特殊工况会导致液压油的粘度降低,可能最终造成液压缸的外泄漏或内泄漏。两类驱动缸均有各自的优缺点,目前两款缸体之间没有互换性,需单独加工并分开备货。
公开号为CN208180144U发明专利公开了一种用于热流道模具的复合油气两用缸,包括缸体,所述缸体内设有至少一组成对设置的活塞件,所述缸体上接设有气嘴,该每个气嘴通过气管与一对成组中的活塞件连接,该成组的活塞件的输出端共接有拉力连接件,该拉力连接件上接设有阀针。上述现有技术中,并没有对两用缸所需要的密封件进行创新,仍存在密封性不佳的隐患。
公开号为CN104197001A的发明专利公开了一种油缸缓冲结构,包括活塞和导向套,活塞包括活塞本体和设于活塞本体端部的缓冲套,活塞本体与缓冲套同轴设置,缓冲套的外径小于活塞本体的外径。上述现有技术通过缓冲套与活塞本体进行缓冲,但缓冲套是有寿命的,所以给与发明人利用液体进行缓冲的启发。
目前,针阀式系统中分为普通针阀系统(阀针同时开启)与时序控制针阀(阀针按设定的时间依次开启)。在应用于普通针阀系统时因为所有阀针(浇口)同时打开,流道内的压力不会聚集,所以注塑过程顺畅,制品不易出现缺陷。而当应用于时序控制针阀系统时,因为阀针的开启有先后顺序之分,这就导致除第一个常开的阀针以外,其他阀针浇口处均聚集了高压,这使得熔体在针阀开启的瞬间,因为阀针的快速打开而爆炸性的喷射出来。产品成型后浇口的对面可能产生一圈与其他周围颜色异样的瑕疵。多年的经验验证,该瑕疵的产生与集聚的压力及快速打开的阀针有关。
公开号为CN102562691A的发明专利公开了一种机械手臂用液压溢流节流联合缓冲回路,包括液压缸和油箱,所述液压缸出口与控制阀连通,所述控制阀一的A口与液压缸无杆腔连通,所述液压缸有杆腔与控制阀一的B口连通,所述液压缸顶出杆端部安装有机械手臂,所述液压缸出口与油箱之间设置有溢流阀一,所述控制阀一的P口与油箱之间并接有溢流阀二、控制阀二和节流阀。上述现有技术中,解决了液压缓冲的问题,但仍存在驱动缸开启和关闭初始阶段速度过快的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种油气两用且活塞具有缓冲功能和缓冲油路的驱动缸。
为了实现创新本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种油气两用缸,包括缸体和缸盖,所述的缸体与缸盖之间形成密封的腔体,所述的缸体内设有活塞,所述的缸体上设有与腔体相通的介质入口和介质出口,所述的活塞包括活塞头和活塞柱,所述的活塞头与缸体内壁之间设有第一密封圈,所述的活塞柱与缸盖之间设有可随介质压力大小变化改变自身与活塞柱接触应力的自密封圈。
介质包含液体介质和气体介质,即油气两用缸可以当气缸用也可以当液压缸用;在油气两用缸是气缸的场景中,气体行程的压力较小,第一密封圈可以单独实现对气体的单独密封;当油气两用缸是液压缸的场景中,由于液体介质的压力较大,第一密封圈往往不能单独实现密封,所以设置自密封圈协助实现密封,由于自密封圈可随介质压力大小变化改变密封圈与活塞柱接触应力的特性,使得自密封圈在气缸状态下不会产生过大的摩擦力,在液压缸状态下就会产生较大的摩擦力进而产生较大的密封性。
在上述的一种油气两用缸中,所述的自密封圈包括内唇边和外唇边,所述的内唇边向活塞柱一侧倾斜,所述的内唇边与外唇边之间设有压力腔。当无内压时,靠内唇边与活塞柱的接触提供密封,当内压增大时,压力腔内形成压力,对内唇边形成周向方向的压力,以提升内唇边与活塞柱的应力,从而提高密封性能。
在上述的一种油气两用缸中,所述的缸盖内壁设有用于防止自密封圈的环形凹槽,所述的外唇边外侧贴合环形凹槽内壁,所述的外唇边上端紧贴环形凹槽的上壁,所述的内唇边高度低于外唇边。外唇边的作用在于将介质密封于环形凹槽内,内唇边高度低于外唇边的作用在于当缸体内压力过大时,介质可从内唇边与环形凹槽之间的间隙内进入压力腔,并利用介质自身压力,给内唇边周向方向施加压力,以提高内唇边与活塞柱的应力,从而增强密封效果。
在上述的一种油气两用缸中,所述的自密封圈内侧与活塞柱之间设有第一避让空间,所述的自密封圈外侧与环形凹槽之间设有第二避让空间。第一避让空间和第二避让空间使得缸体内压力较小的情况下,内唇边与活塞柱的接触面较小,外唇边与环形凹槽的接触面积也较小,从而不会给活塞的动作带来较大的摩擦力,当缸体内压力较大时,在压力腔的作用下,内唇边和外唇边均向两侧挤压,此时内唇边和活塞柱的接触面积变大,外唇边与环形凹槽的接触面积变大,即可提供符合介质压力大小所需的密封效果。
在上述的一种油气两用缸中,所述的缸盖上部设有缓冲台阶,所述的活塞柱上还设有缓冲块,所述的缓冲台阶会在介质注入后暂存介质,通过介质与缓冲块的摩擦进而实现对活塞柱中后段行程的缓冲。
在上述的一种油气两用缸中,所述的第一密封圈为X型密封圈,所述的X密封圈包含上唇边和下唇边,所述的上唇边和下唇边之间还设有缓冲腔。X密封圈具有更小的摩擦系数因此滑动阻力小且不会翻滚,并且利用上下唇边之间的缓冲腔实现活塞上下运动时X密封圈产生形变的缓冲。
一种油气两用缸的控制系统,用于当油气两用缸中的介质为液体时进行控制,所述的控制系统包括依次连接的油箱、动力泵,二位四通换向阀,以及相互并联的节流阀和二位二通阀,最终连接至介质为液体的液压缸,所述的节流阀和二位二通阀用于控制油气两用缸的速度,所述的二位二通阀开启时液压缸为第一流量状态;所述的二位二通阀关闭时介质仅通过节流阀时液压缸为第二流量状态,第一流量速度大于第二流量速度;当所述的活塞柱处于伸出状态待收回时,控制系统控制二位二通阀关闭,油气两用缸利用第一流量驱动,所述的活塞柱缓慢回收;所述的活塞柱收回一定距离后,二位二通阀开启,油气两用缸则利用第二流量驱动,所述的活塞柱快速收回;且当所述的油气两用缸的活塞需要伸出时,油路从二位四通换向阀经节流阀进入缸体。
在上述的一种油气两用缸的控制系统中,所述的控制系统还包含第一伸出流量和第二伸出流量,还包含并联的第二节流阀和第二二位二通阀,所述的并联的第二节流阀和第二二位二通阀与二位四通换向阀连接;且当油气两用缸的活塞在回收状态待伸出时,控制系统控制第二二位二通阀关闭,油气两用缸利用第一伸出流量驱动,所述的活塞柱缓慢伸出;所述的活塞柱伸出一定距离后,第二二位二通阀开启,油气两用缸则利用第二伸出流量驱动,所述的活塞柱快速伸出。
在上述的一种油气两用缸的控制系统中,所述的液压缸的活塞柱上设有阀针。阀针通过活塞柱驱动,所以控制活塞柱的行程就能控制好阀针的行程,进而能实现对阀针位置和阀针中的注射量的控制。
在上述的一种油气两用缸的控制系统中,所述的控制系统还包含油路清洁装置。油路清洁装置用于清洁油路中产生的杂质,保持油路的干净,避免对管道的干扰。所述的油路清洁装置包含磁性过滤器,为液压辅件,用于保证液压回路中液压油的清洁度。
与现有技术相比,本发明设置第一密封圈和自密封圈,实现对气缸状态的密封和液压缸状态的密封,实现油气两用,具有更好的实用性和互通性;设置油路控制系统,通过并联的节流阀和二位二通阀控制液压缸的活塞的先缓慢收回在快速收回,具有更好更稳定的驱动效果。
附图说明
图1是本发明油气两用缸的爆炸结构示意图;
图2是本发明油气两用缸的剖视结构示意图;
图3是本发明油气两用缸的字密封圈的放大示意图;
图4是本控制系统的工作完毕结构示意图;
图5是本控制系统的第二流量状态下的油路示意图;
图6是本控制系统的第一流量状态下的油路示意图;
图7是本控制系统的流量速度示意图;
图8是本控制系统的第一伸出流量状态下的油路示意图;
图9是本控制系统的伸出流量速度示意图。
图中,1、缸体;2、缸盖;21、缓冲台阶;22、缓冲块;3、活塞;31、活塞头;32、活塞柱;4、介质入口;41、介质出口;5、第一密封圈;6、自密封圈;61、内唇边;62、外唇边;63、压力腔;64、第一避让空间;65、第二避让空间;7、二位四通换向阀;71、节流阀;72、二位二通阀;8、第二节流阀;81、第二二位二通阀;9、阀针。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
具体实施例1如图1-3所示:一种油气两用缸,包括缸体1和缸盖2,所述的缸体1与缸盖2之间形成密封的腔体,所述的缸体1内设有活塞3,所述的缸体1上设有与腔体相通的介质入口4和介质出口41,所述的活塞3包括活塞头31和活塞柱32,所述的活塞头31与缸体1内壁之间设有第一密封圈5,所述的活塞柱32与缸盖2之间设有可随介质压力大小变化改变自身与活塞柱32接触应力的自密封圈6。介质包含液体介质和气体介质,即油气两用缸可以当气缸用也可以当液压缸用;在油气两用缸是气缸的场景中,气体行程的压力较小,第一密封圈5可以单独实现对气体的单独密封;当油气两用缸是液压缸的场景中,由于液体介质的压力较大,第一密封圈5往往不能单独实现密封,所以设置自密封圈6协助实现密封,由于自密封圈6可随介质压力大小变化改变密封圈与活塞柱32接触应力的特性,使得自密封圈6在气缸状态下不会产生过大的摩擦力,在液压缸状态下就会产生较大的摩擦力进而产生较大的密封性。
自密封圈6包括内唇边61和外唇边62,所述的内唇边61向活塞柱32一侧倾斜,所述的内唇边61与外唇边62之间设有压力腔63。当无内压时,靠内唇边61与活塞柱32的接触提供密封,当内压增大时,压力腔63内形成压力,对内唇边61形成周向方向的压力,以提升内唇边61与活塞柱32的应力,从而提高密封性能。缸盖2内壁设有用于防止自密封圈6的环形凹槽,所述的外唇边62外侧贴合环形凹槽内壁,所述的外唇边62上端紧贴环形凹槽的上壁,所述的内唇边61高度低于外唇边62。外唇边62的作用在于将介质密封于环形凹槽内,内唇边61高度低于外唇边62的作用在于当缸体1内压力过大时,介质可从内唇边61与环形凹槽之间的间隙内进入压力腔63,并利用介质自身压力,给内唇边61周向方向施加压力,以提高内唇边61与活塞柱32的应力,从而增强密封效果。自密封圈6内侧与活塞柱32之间设有第一避让空间64,所述的自密封圈6外侧与环形凹槽之间设有第二避让空间65。第一避让空间64和第二避让空间65使得缸体1内压力较小的情况下,内唇边61与活塞柱32的接触面较小,外唇边62与环形凹槽的接触面积也较小,从而不会给活塞3的动作带来较大的摩擦力,当缸体1内压力较大时,在压力腔63的作用下,内唇边61和外唇边62均向两侧挤压,此时内唇边61和活塞柱32的接触面积变大,外唇边62与环形凹槽的接触面积变大,即可提供符合介质压力大小所需的密封效果。
缸盖2上部设有缓冲台阶21,所述的活塞柱32上还设有缓冲块22,所述的缓冲台阶21会在介质注入后暂存介质,通过介质与缓冲块22的摩擦进而实现对活塞柱32中后段行程的缓冲。
第一密封圈5为X型密封圈,所述的X密封圈包含上唇边和下唇边,所述的上唇边和下唇边之间还设有缓冲腔。X密封圈具有更小的摩擦系数因此滑动阻力小且不会翻滚,并且利用上下唇边之间的缓冲腔实现活塞3上下运动时X密封圈产生形变的缓冲。
具体实施例2如图4-7所示:一种油气两用缸的控制系统,用于当油气两用缸中的介质为液体时进行控制,所述的控制系统包括依次连接的油箱、动力泵,二位四通换向阀7,以及相互并联的节流阀71和二位二通阀72,最终连接至介质为液体的液压缸,所述的节流阀71和二位二通阀72用于控制油气两用缸的速度,所述的二位二通阀72开启时液压缸为第一流量状态;所述的二位二通阀72关闭时介质仅通过节流阀71时液压缸为第二流量状态,第一流量速度大于第二流量速度;当所述的活塞柱32处于伸出状态待收回时,控制系统控制二位二通阀72关闭,油气两用缸利用第一流量驱动,所述的活塞柱32缓慢回收;所述的活塞柱32收回一定距离后,二位二通阀72开启,油气两用缸则利用第二流量驱动,所述的活塞柱32快速收回;且当所述的油气两用缸的活塞3需要伸出时,油路从二位四通换向阀7经节流阀71进入缸体1。
液压缸的活塞柱32上设有阀针9。阀针9通过活塞柱32驱动,所以控制活塞柱32的行程就能控制好阀针9的行程,进而能实现对阀针9位置和阀针9中的注射量的控制。还包含油路清洁装置。油路清洁装置用于清洁油路中产生的杂质,保持油路的干净,避免对管道的干扰。
实施例2的工作过程如下:如图4阀针9在完成一轮注塑工作后,控制系统中的动力泵通过二位四通换向阀7为液压缸的无杆腔输入压力油,有杆腔的压力油从单向调速阀的单向阀中流回油箱,此时活塞柱32上的阀针9进入关闭状态。
如图5,在将要开始下个注塑的时候,二位四通换向阀7得电完成P与T口的切换,使得压力油流向有杆腔,在这个过程中串联在有杆腔油路上的单向节流阀71按照设定好的节流口大小,限制进入有杆腔的压力油流量,以控制阀针9的打开速度,同时二位二通阀72处于关闭状态。
如图6,在完成前半段的缓慢开启,完成针阀浇口处压力的释放后。二位二通阀72得电,其流道与液压缸连通。这个时候压力油将不再从较小流道口的节流阀71通过,而是从二位二通阀72的较大流道孔通过,因为流道孔的增大,流量增加所以液压缸的开启速度得到大幅提升。液压缸会一直保持全速,直至阀针9完全打开。至此,阀针9的开启实现了开启前后双速的控制,解决了由于阀针9刚开启时速度过快造成的注塑缺陷,同时又不会因为速度一直处于缓慢状态而降低生产效率。
具体实施例3如图8-9所示:还包含第一伸出流量和第二伸出流量,还包含并联的第二节流阀8和第二二位二通阀81,所述的并联的第二节流阀8和第二二位二通阀81与二位四通换向阀7连接;且当油气两用缸的活塞3在回收状态待伸出时,控制系统控制第二二位二通阀81关闭,油气两用缸利用第一伸出流量驱动,所述的活塞柱32缓慢伸出;所述的活塞柱32伸出一定距离后,第二二位二通阀81开启,油气两用缸则利用第二伸出流量驱动,所述的活塞柱32快速伸出。
实施例3的工作过程如下:如图8,液压缸上的阀针9在完成一轮注塑工作后处于关闭状态后,准备进入工作状态,二位四通换向阀7处于不得电状态,油路经过第二节流阀8进入液压缸中的无杆腔中,有杆腔的压力油从单向节流阀71的单向阀中流回油箱,活塞柱32处于缓慢伸出状态;活塞柱32伸出到一定距离后,由于液压缸中的活塞头31处于缓冲段中,无需油路系统的保护,所以第二二位二通阀81得电,油路经过第二位二通进入液压缸中的无杆腔中,阀针9的伸出速度大幅度提升。
本发明的工作过程如下:二位四通换向阀7处于p状态中,驱动缸中的活塞柱32处于准备伸出状态,需要缓慢的第一伸出流量,第二二位二通阀81关闭,液体从第二节流阀8中经过,速度较慢;活塞柱32伸出一定距离后,驱动缸中的自密封圈6在液体的压力下开始紧贴活塞柱32,开始具有更好的密封性,同时活塞柱32中的缓冲快准备与活塞3腔体内的液体接触,逐渐开始缓冲,与此同时,第二二位二通阀81打开,进入第二伸出流量,活塞柱32伸出速度变快;活塞柱32伸出到头后,二位四通换向阀7切换到t状态,活塞柱32开始回收,一开始需要减慢的回收速度,二位二通阀72关闭,处于流量速度中,活塞柱32回收速度较慢;当活塞柱32回收到一定距离后,二位二通阀72得电打开,液体通过二位二通阀72关闭流入驱动缸内,活塞柱32全速回收,完成循环。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种油气两用缸,包括缸体(1)和缸盖(2),所述的缸体(1)与缸盖(2)之间形成密封的腔体,所述的缸体(1)内设有活塞(3),所述的缸体(1)上设有与腔体相通的介质入口(4)和介质出口(41),其特征在于,所述的活塞(3)包括活塞头(31)和活塞柱(32),所述的活塞头(31)与缸体(1)内壁之间设有第一密封圈(5),所述的活塞柱(32)与缸盖(2)之间设有可随介质压力大小变化改变自身与活塞柱(32)接触应力的自密封圈(6)。
2.根据权利要求1所述的一种油气两用缸中,其特征在于:所述的自密封圈(6)包括内唇边(61)和外唇边(62),所述的内唇边(61)向活塞柱(32)一侧倾斜,所述的内唇边(61)与外唇边(62)之间设有压力腔(63)。
3.根据权利要求2所述的一种油气两用缸中,其特征在于:所述的缸盖(2)内壁设有用于防止自密封圈(6)的环形凹槽,所述的外唇边(62)外侧贴合环形凹槽内壁,所述的外唇边(62)上端紧贴环形凹槽的上壁,所述的内唇边(61)高度低于外唇边(62)。
4.根据权利要求1所述的一种油气两用缸中,其特征在于:所述的自密封圈(6)内侧与活塞柱(32)之间设有第一避让空间(64),所述的自密封圈(6)外侧与环形凹槽之间设有第二避让空间(65)。
5.根据权利要求1所述的一种油气两用缸中,其特征在于:所述的缸盖(2)上部设有缓冲台阶(21),所述的活塞柱(32)上还设有缓冲块(22),所述的缓冲台阶(21)会在介质注入后暂存介质,通过介质与缓冲块(22)的摩擦进而实现对活塞柱(32)中后段行程的缓冲。
6.根据权利要求1所述的一种油气两用缸中,其特征在于:所述的第一密封圈(5)为X型密封圈,所述的X密封圈包含上唇边和下唇边,所述的上唇边和下唇边之间还设有缓冲腔。
7.一种油气两用缸的控制系统,用于当油气两用缸中的介质为液体时进行控制,其特征在于:所述的控制系统包括依次连接的油箱、动力泵,二位四通换向阀(7),以及相互并联的节流阀(71)和二位二通阀(72),最终连接至介质为液体的液压缸,所述的节流阀(71)和二位二通阀(72)用于控制油气两用缸的速度,所述的二位二通阀(72)开启时液压缸为第一流量状态;所述的二位二通阀(72)关闭时介质仅通过节流阀(71)时液压缸为第二流量状态,第一流量速度大于第二流量速度;当所述的活塞柱(32)处于伸出状态待收回时,控制系统控制二位二通阀(72)关闭,油气两用缸利用第一流量驱动,所述的活塞柱(32)缓慢回收;所述的活塞柱(32)收回一定距离后,二位二通阀(72)开启,油气两用缸则利用第二流量驱动,所述的活塞柱(32)快速收回;且当所述的油气两用缸的活塞(3)需要伸出时,油路从二位四通换向阀(7)经节流阀(71)进入缸体(1)。
8.根据权利要求7所述的一种油气两用缸的控制系统,其特征在于:所述的控制系统还包含第一伸出流量和第二伸出流量,还包含并联的第二节流阀(8)和第二二位二通阀(81),所述的并联的第二节流阀(8)和第二二位二通阀(81)与二位四通换向阀(7)连接;且当油气两用缸的活塞(3)在回收状态待伸出时,控制系统控制第二二位二通阀(81)关闭,油气两用缸利用第一伸出流量驱动,所述的活塞柱(32)缓慢伸出;所述的活塞柱(32)伸出一定距离后,第二二位二通阀(81)开启,油气两用缸则利用第二伸出流量驱动,所述的活塞柱(32)快速伸出。
9.根据权利要求7所述的一种油气两用缸的控制系统,其特征在于:所述的液压缸的活塞柱(32)上设有阀针(9)。
10.根据权利要求7所述的一种油气两用缸的控制系统,其特征在于:所述的控制系统还包含油路清洁装置。
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