CN114576230B - 一种液压加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压加载装置。液压加载装置包括外壳、活塞、活塞杆及压缩结构，外壳内形成液密腔体，并设有加载孔、回缩孔和传动轴孔；活塞设于液密腔体内，其周缘与液密腔体内壁具有间隙；活塞杆与活塞固定连接；压缩结构内设有第一流体介质，其周缘与液密腔体内壁具有间隙，包括骨架和蒙皮，骨架可活动套设于活塞杆上，蒙皮包裹活塞和骨架，将液密腔体分隔成第一腔体和第二腔体，骨架设有连通孔；由加载孔向第二腔体内注入比第一流体介质压力大的第二流体介质时，可驱动活塞杆朝外移动，并驱动骨架间距缩小及压缩结构压缩，将第一流体介质由连通孔和回缩孔排出。本发明有效减少内部构件之间的磨损，从而延长加载装置的使用寿命。

Description

一种液压加载装置

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种液压加载装置。

背景技术

液压加载装置是将流体能量转化为机械能的装置，如千斤顶、液压油缸、起重器以及桩基承载力自平衡检测的加载装置等，该装置构造简单、工作可靠、重量轻、体积小，被广泛应用在加载系统中。然而，传统液压加载装置由于活塞与腔壁的紧密接触(如图1和图2所示)，在滑动过程中会产生较大的摩擦阻力，造成能量转换效率较低，在压力较小时有明显的阻滞现象；而且，易造成活塞和腔壁磨损，减少装置使用寿命。此外，在工作过程中由于活塞的往复运动，易发生流体泄露等问题。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压加载装置，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压加载装置，所述液压加载装置包括：

外壳，所述外壳内形成有液密腔体，所述外壳设置有连通所述液密腔体的加载孔、回缩孔和传动轴孔；

活塞，所述活塞设置于所述液密腔体内，且所述活塞的周缘与所述液密腔体的内壁具有间隙；

活塞杆，所述活塞杆可活动地插设于所述传动轴孔内，且所述活塞杆位于所述液密腔体内的一端与所述活塞固定连接；

压缩结构，所述压缩结构可伸缩地设置于所述液密腔体内，所述压缩结构内设置有第一流体介质，且所述压缩结构的周缘与所述液密腔体的内壁具有间隙，所述压缩结构包括骨架和蒙皮，所述骨架可活动地套设于所述活塞杆上，所述蒙皮包裹所述活塞和所述骨架，并连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，所述蒙皮将所述液密腔体分隔成第一腔体和第二腔体，所述骨架和所述第一流体介质位于所述第一腔体内，所述加载孔连通于所述第二腔体，所述回缩孔连通于所述第一腔体；

所述骨架设置有连通孔，所述连通孔连通于所述第一腔体和所述回缩孔；

由所述加载孔向所述第二腔体内注入比所述第一流体介质压力大的第二流体介质时，所述活塞和所述蒙皮在第二流体介质的作用下，驱动所述活塞杆朝外移动，并驱动所述骨架间距缩小及所述压缩结构压缩，将所述第一流体介质由所述连通孔和所述回缩孔排出。

可选地，所述活塞设置有活塞贯穿孔，所述骨架设置有骨架贯穿孔，所述活塞贯穿孔与所述骨架贯穿孔的连线平行于所述活塞杆的轴线；所述蒙皮包括外层蒙皮和内层蒙皮，所述外层蒙皮包裹所述活塞和所述骨架，并连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，所述外层蒙皮对应所述活塞贯穿孔处设置有让位孔，所述内层蒙皮连接于所述骨架、所述活塞和所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，并共同形成第三腔体，所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔均连通所述第三腔体，且所述第三腔体通过所述活塞贯穿孔与所述第二腔体连通，所述第一流体介质位于所述第一腔体内，并通过所述内层蒙皮与所述第三腔体隔离开，所述连通孔位于所述内层蒙皮与外层蒙皮之间；经由所述加载孔向所述第二腔体内注入第二流体介质时，所述第二流体介质由所述活塞贯穿孔流入所述第三腔体内，所述活塞、所述外层蒙皮和所述内层蒙皮在所述第二流体介质的作用下，驱动所述活塞杆朝外移动，并驱动所述骨架间距缩小及所述压缩结构压缩，将所述第一流体介质由所述连通孔和所述回缩孔排出。

可选地，所述骨架包括多个圆盘，多个所述圆盘可活动地套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，每个所述圆盘均设置有所述骨架贯穿孔和所述连通孔，所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔为尺寸相同的圆形孔，所述外层蒙皮包裹所述活塞和多个所述圆盘；所述内层蒙皮为一端开口且另一端封闭的圆筒状，所述内层蒙皮的外径与所述活塞贯穿孔的内径相适配，所述内层蒙皮穿设固定于多个所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔内，且所述内层蒙皮的封闭端连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，开口端连接于所述活塞贯穿孔的内壁。

可选地，所述活塞为圆盘状，所述活塞与所述圆盘的直径相同，且多个所述圆盘和所述活塞等间距分布，每一个所述圆盘的圆心位置均设有骨架中心孔，所述活塞杆可活动地穿设于所述骨架中心孔内；所述外层蒙皮为圆筒状，其一端连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，另一端包裹所述活塞，所述回缩孔位于所述外层蒙皮和所述内层蒙皮之间，所述让位孔设置于所述外层蒙皮包裹所述活塞的一端，并连通所述活塞贯穿孔。

可选地，所述活塞贯穿孔设置有多个，多个所述活塞贯穿孔间隔分布在所述活塞圆心的四周，每个所述圆盘上，所述骨架贯穿孔相应设置有多个，多个所述骨架贯穿孔对应多个所述活塞贯穿孔设置；所述内层蒙皮设置有多个，多个所述内层蒙皮分别穿设固定于对应的所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔内。

可选地，多个所述活塞贯穿孔均匀分布在以所述活塞轴心为圆心的圆弧上。

可选地，所述液压加载装置还包括多个弹簧，多个所述弹簧套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，并间隔设置于所述活塞与所述圆盘之间、相邻两个所述圆盘之间、所述圆盘与所述外壳设有所述传动轴孔的内壁之间。

可选地，所述骨架包括多个圆盘，多个所述圆盘可活动地套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，每个所述圆盘均设置有所述骨架贯穿孔，且所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔均为尺寸相同的圆形孔，所述外层蒙皮包裹并连接于所述活塞和多个所述圆盘；所述内层蒙皮包括多个第一内层蒙皮和多个第二内层蒙皮，所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮均为两端开口的圆筒状，且所述第一内层蒙皮套设于所述第二内层蒙皮的外围，所述活塞与所述圆盘之间、相邻两个所述圆盘之间、所述圆盘与所述外壳设有所述传动轴孔的内壁之间均设置有相互套设的所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮，且所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔位于所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮之间，所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮的两开口端均与所述活塞、所述圆盘及所述外壳设有所述传动轴孔的内壁密封固定连接，相套设的所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮共同形成所述第三腔体；所述连通孔包括外连通孔和内连通孔，每一个所述圆盘上均设置有所述外连通孔和所述内连通孔，所述外连通孔位于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮之间，所述内连通孔位于所述第二内层蒙皮与所述骨架中心孔之间；所述回缩孔设置有两个，两个所述回缩孔均位于所述外壳设有所述传动轴孔的端部，且其中一个所述回缩孔连通于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮共同形成的腔体，并连通于所述外连通孔，另一个所述回缩孔连通于所述第二内层蒙皮与所述骨架中心孔之间的腔体，并连通于所述内连通孔。

可选地，所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔均设置多个，多个所述活塞贯穿孔和多个所述骨架贯穿孔均沿周向间隔分布于所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮之间。

可选地，每一个所述圆盘上，所述外连通孔和所述内连通孔分别设置有两个，两个所述外连通孔均位于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮之间，两个所述内连通孔均位于所述第二内层蒙皮和所述骨架中心孔之间，且相应的两个所述外连通孔和相应的两个所述内连通孔分别关于所述圆盘的圆心对称分布。

有益效果：

本发明的液压加载装置中，通过增设蒙皮与骨架组合的压缩结构，将液密腔体分隔成两个腔体，能够将流体介质分离开，提高了结构的密封性能，减少了液体泄漏的风险。并且，由于活塞和压缩结构均与液密腔体的内壁具有间隙(也即未接触)，在液压加载装置工作过程中，活塞、压缩结构与液密腔体内壁之间的摩擦阻力可以忽略。因此，相较于传统的液压加载装置，本发明具有更高的功率和能量转换效率，有效地减少了内部构件之间的磨损，从而延长了加载装置的使用寿命。

同时，本发明的液压加载装置中，压缩结构产生的输出力不仅来源于第二流体介质对活塞表面的压力Δp×A(A为活塞的面积，Δp为第二流体介质和第一流体介质的压力差)，还来源于流体介质压力差引起蒙皮弯曲产生的张力分力T，所以本发明的液压加载装置在工作时产生的输出力为：F＝Δp×A+T，而传统液压加载装置工作时则只能产生F＝Δp×A-f(f为活塞与液密腔体内壁之间的摩擦阻力)大小的力。因此在相同的Δp作用下，本发明的液压加载装置可以输出比传统液压加载装置更大的力；同时，本发明的液压加载装置对压力的变化十分敏感，不存在截断压力，在较低的压力作用下仍具有较好的能量转换效率。

因此，本发明的液压加载装置具有广阔的应用前景，可以用作将流体压力转换为输出力的设备，比如桩基承载力自平衡检测的加载装置、千斤顶、液压油缸以及起重器等。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为传统液压加载装置的结构示意图；

图2为图1所示传统液压加载装置活塞杆伸出时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液压加载装置的结构示意图；

图4为图3所示液压加载装置活塞杆伸出时的结构示意图；

图5为本发明第一实施例的液压加载装置的结构示意图；

图6为本发明第一实施例的液压加载装置活塞杆伸出时的结构示意图；

图7为本发明第一实施例的液压加载装置与传统液压加载装置之间驱动力的对比图；

图8为本发明第二实施例的液压加载装置的结构示意图；

图9为本发明第一实施例和第二实施列中圆盘的剖面示意图；

图10为本发明第一实施例和第二实施例中压缩结构的剖面示意图；

图11为本发明第三实施例的液压加载装置的结构示意图；

图12为本发明第三实施例中圆盘的剖面示意图；

图13为本发明第三实施例中压缩结构的剖面示意图；

图14为本发明实施例提供的液压加载装置中活塞的剖面示意图。

图中：1-外壳；11-液密腔体；11a-第一腔体；11b-第二腔体；11c-第三腔体；12-腔盖；13-腔底；14-传动轴孔；15-加载孔；16-回缩孔；2-活塞；21-活塞贯穿孔；3-活塞杆；4-骨架；41-骨架中心孔；42-骨架贯穿孔；43-连通孔；43a-外连通孔；43b-内连通孔；5-蒙皮；51-外层蒙皮；52-内层蒙皮；52a-第一内层蒙皮；52b-第二内层蒙皮；6-弹簧；10-第二流体介质；20-第一流体介质。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，传统的液压加载装置包括外壳1、活塞2和活塞杆3，外壳1内形成有液密腔体11，并设有连通液密腔体11的加载孔15、回缩孔16和传动轴孔14，活塞2设于液密腔体11内，且活塞2与液密腔体11的腔壁紧密接触，活塞杆3可活动地穿设于传动轴孔14内并连接于活塞2。由于活塞2与腔壁的紧密接触，在活塞杆3和活塞2滑动过程中会产生较大的摩擦阻力，造成液压加载装置的能量转换效率低下；且在压力较小时具有明显的阻滞现象；此外，活塞2和腔壁之间的磨损，降低了液压加载装置的使用寿命；同时在工作过程中由于活塞2的往复运动，在活塞两侧的腔体之间易发生流体泄露问题。

针对传统液压加载装置存在的上述问题，本发明提出了一种液压加载装置。

如图3和图4所示，本发明一实施例的液压加载装置包括：外壳1、活塞2、活塞杆3和压缩结构，外壳1内形成有液密腔体11，外壳1设置有连通液密腔体11的加载孔15、回缩孔16和传动轴孔14；活塞2设置于液密腔体11内，且活塞2的周缘与液密腔体11的内壁具有间隙(也即未接触)；活塞杆3可活动地插设于传动轴孔14内，且活塞杆3位于液密腔体11内的一端与活塞2固定连接；压缩结构可伸缩地设置于液密腔体11内，压缩结构内设置有第一流体介质20，且压缩结构的周缘与液密腔体11的内壁具有间隙(也即未接触)，压缩结构包括骨架4和蒙皮5，骨架4可活动地套设于活塞杆3上，蒙皮5包裹活塞2和骨架4，并连接于外壳1设有传动轴孔14的内壁，蒙皮5将液密腔体11分隔成第一腔体11a和第二腔体11b，骨架4和第一流体介质20位于第一腔体11a内，加载孔15连通于第二腔体11b，回缩孔16连通于第一腔体11a；骨架4设置有连通孔43，连通孔43连通于第一腔体11a和回缩孔16(也即是，连通孔43沿活塞杆3的轴线方向贯穿骨架4设置)；由加载孔15向第二腔体11b内注入第二流体介质10时，活塞2和蒙皮5在第二流体介质10的作用下，驱动活塞杆3朝外移动，并驱动骨架4间距缩小及压缩结构压缩，并将压缩结构内部的第一流体介质20由连通孔43和回缩孔16排出。

需要说明的是，外壳1采用高强度高刚度材料，比如金属等，以承受内部流体介质的压力。蒙皮5采用高强度软弹性材料，比如热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplasticpolyurethanes，简称TPU)，具有较高强度，在受到外力作用时能够产生拉伸张力。第二流体介质10的压力和第一流体介质20的压力可根据工作要求进行设计，只要满足第二流体介质10和第一流体介质20的压力差引起蒙皮5弯曲、驱动活塞2移动即可，第一流体介质20可采用空气，当然也可以采用一些其它低压流体，第二流体介质10可选为液压油，如GB/T7631.2-87分类中的HL液压油，当然也可以采用一些其他高压流体，在此不作限制，均在本发明的保护范围之内。

在液压加载装置工作过程中，通过加载孔15向第二腔体11b(也即是未设置骨架4的腔体)内注入第二流体介质10，第二流体介质10与活塞2接触，并对活塞2表面产生压力Δp×A，以驱动活塞2和活塞杆3朝着压缩结构的压缩方向运动，运动过程中，压缩结构内部(也即是第一腔体11a)的第一流体介质20从连通孔43和回缩孔16中流出。此过程中，第二流体介质10会在蒙皮5上产生张力，张力在压缩方向上的分力T驱动活塞2沿活塞杆3朝压缩方向运动，获得更大的输出力和更高的能量转化效率。当压缩结构被压缩至最小收缩状态时，运动将停止，后续可以通过回缩孔16加压并降低第二流体介质10的压力使得压缩结构恢复至原状，当然地，也可以采用其他作用力来使得压缩结构恢复至原状，在此不再限制，均在本发明的保护范围之内。

可以理解的，本发明的液压加载装置中，通过增设蒙皮5与骨架4组合的压缩结构，将液密腔体11分隔成两个腔体，能够将流体分离开，提高了结构的密封性能，减少了液体泄漏的风险。并且，由于活塞2和压缩结构均与液密腔体11的内壁具有间隙(也即未接触)，在液压加载装置工作过程中，活塞2、压缩结构与液密腔体11的内壁之间的摩擦阻力可以忽略，因此，相较于传统的液压加载装置，本发明的液压加载装置具有更好的能量转换效率，并有效地减少了内部构件之间的磨损，从而延长了液压加载装置的使用寿命。

同时，本发明的液压加载装置中，压缩结构产生的输出力不仅来源于活塞2表面的压力Δp×A(A为活塞2的面积，Δp为第二流体介质10和第一流体介质20的压力差)，还来源于流体介质压力差引起蒙皮5弯曲产生的张力分力T，所以本发明的液压加载装置在工作时产生的输出力为：F＝Δp×A+T；而传统液压加载装置工作时产生的输出力为：F＝Δp×A-f(f为活塞2与液密腔体11的内壁之间的摩擦阻力)。因此在相同的Δp作用下，本发明的液压加载装置可以输出比传统液压加载装置更大的力，同时本发明的液压加载装置对压力的变化十分敏感，不存在截断压力，在较低的压力作用下仍具有较好的能量转换效率。

此外，本发明的液压加载装置具有广阔的应用前景，可以用作将流体压力转换为力设备，比如桩基承载力自平衡检测的加载装置、千斤顶、液压油缸以及起重器等。

本发明可选实施例中，如图5至图14，活塞2设置有活塞贯穿孔21，骨架4设置有骨架贯穿孔42，活塞贯穿孔21与骨架贯穿孔42的连线平行于活塞杆3的轴线(也即活塞贯穿孔21与骨架贯穿孔42对应设置)；蒙皮5包括外层蒙皮51和内层蒙皮52，外层蒙皮51包裹活塞2和骨架4，并连接于外壳1设有传动轴孔14的内壁，外层蒙皮51对应活塞贯穿孔21处设置有让位孔(未标示，让位孔与活塞贯穿孔21连通，可选地，让位孔与活塞贯穿孔21尺寸相同)，内层蒙皮52连接于骨架4、活塞2和外壳1设有传动轴孔14的内壁，并共同形成第三腔体11c，活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42使得第三腔体11c贯通，且第三腔体11c通过活塞贯穿孔21与第二腔体11b连通，第一流体介质20位于第一腔体11a内，并通过内层蒙皮52与第三腔体11c隔离开，连通孔43位于内层蒙皮52与外层蒙皮51之间，经由加载孔15向第二腔体11b内注入第二流体介质10时，第二流体介质10由活塞贯穿孔21流入第三腔体11c内，活塞2、外层蒙皮51和内层蒙皮52在第二流体介质10的作用下，驱动活塞杆3朝外移动，并驱动骨架4间距缩小及压缩结构压缩，将第一流体介质20由连通孔43和回缩孔16排出。

需要说明的是，外层蒙皮51为一体结构，骨架4和活塞2固定连接于外层蒙皮51的内表面，外层蒙皮51的外表面与液密腔体1的内壁具有间隙(即不接触)。内层蒙皮52可以为一体结构，也可以为分体结构，在此不再限制，只要内层蒙皮52形成的第三腔体11c与骨架贯穿孔42和活塞贯穿孔21连通，且第三腔体11c通过活塞贯穿孔21与第二腔体11b连通即可。活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42的尺寸不宜过大，其尺寸选择不会影响液压加载装置在工作时产生的输出力大小即可。

可以理解的，第三腔体11c只是连通第二腔体11b，而不连通于第一腔体11a，也即是第三腔体11c为一端开口的腔体，且其开口连通第二腔体11b。如此的设置，在经由加载孔15向第二腔体11b内注入第二流体介质10时，第二流体介质10充满第二腔体11b，并通过活塞贯穿孔21进入并充满第三腔体11c，进而外层蒙皮51与液密腔体11内壁间隙中的第二流体介质10、内层蒙皮52形成的第三腔体11c内的第二流体介质10将会同时挤压蒙皮5(包括外层蒙皮51和内层蒙皮52)，在蒙皮5上产生的张力在压缩方向上的分力T驱动活塞2沿活塞杆3朝压缩方向运动，获得更大的输出力和更高的能量转化效率。

下面通过具体实施例对本发明的液压加载装置进行详细说明。

第一实施例

如图5、图6、图7、图9、图10和图14所示(其中，图5为图10中沿A-A线的剖视结构示意图)，在本发明的第一实施例中，外壳1为两端封闭的圆筒状，活塞杆3位于液密腔体11内的一端与活塞2的中部固定连接；骨架4包括多个圆盘，多个圆盘可活动地套设于活塞杆3位于液密腔体11内的部分，每个圆盘均设置有骨架贯穿孔42，且骨架贯穿孔42与活塞贯穿孔21为尺寸相同的圆形孔，外层蒙皮51包裹活塞2和多个圆盘(也即是，活塞2和多个圆盘固定连接于外层蒙皮51的内表面)。内层蒙皮52为一端开口且另一端封闭的圆筒状(即内层蒙皮52为一体结构，相应地，第三腔体11c在未工作时为一端开口且另一端封闭的圆筒状)，内层蒙皮52的外径与活塞贯穿孔21的内径相适配，内层蒙皮52穿设固定于多个骨架贯穿孔42和活塞贯穿孔21内(也即，多个骨架贯穿孔42和活塞贯穿孔21的内壁固定连接于内层蒙皮52的外表面)，且内层蒙皮的封闭端连接于外壳1设有传动轴孔14的内壁，开口端连接于活塞贯穿孔21的内壁。如此的设置，内层蒙皮52形成的圆筒状的第三腔体11c通过活塞贯穿孔21与第二腔体11b连通。

可选地，内层蒙皮52与外层蒙皮51为一体结构，这样设置可以保证其结构具有较好的密封性。

进一步地，每个圆盘还对应设置有连通孔43，连通孔43位于内层蒙皮52与外层蒙皮51之间。如此的设置，位于第一腔体11a内的第一流体介质20可通过连通孔43和回缩孔16排出或流入。本发明可选实施例中，活塞2为圆盘状，活塞2与骨架4中圆盘的直径相同，且多个圆盘和活塞2等间距分布，每一个圆盘的圆心位置均设有骨架中心孔41，活塞杆3可活动地穿设于骨架中心孔41内；外层蒙皮51在未工作时为圆筒状，其一端连接于外壳1设有传动轴孔14的内壁，回缩孔16位于外层蒙皮51和内层蒙皮52之间，外层蒙皮51的另一端包裹活塞2并设置有让位孔，让位孔对应并连通于活塞贯穿孔21，内层蒙皮52的开口端连接于让位孔的孔壁。本实施例中，外层蒙皮51的内径与活塞2的外径相同，活塞2和圆盘的外周固定连接于外层蒙皮51的内表面，其固定连接方式可选为粘结固定，操作简单且有效。

进一步地，活塞贯穿孔21设置有多个，多个活塞贯穿孔21间隔分布在活塞2圆心的四周，骨架贯穿孔42相应设置有多个，多个骨架贯穿孔42对应多个活塞贯穿孔21设置；内层蒙皮52设置有多个，多个内层蒙皮52分别穿设固定于对应的活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42内。

进一步地，本发明可选实施例中，每个圆盘上的连通孔43设置有两个，两个连通孔43关于圆盘的圆心对称分布，如此的设置，有利于第一腔体11a内的第一流体介质20通过连通孔43和回缩孔16顺利且较为快速地排出或流入。

优选地，多个活塞贯穿孔21均匀分布在以活塞2轴心为圆心的圆弧上。如此的设置，可以保证多个内层蒙皮52均匀分布，从而保证活塞2面上受到的力较为均衡，有效保证活塞2和压缩结构移动过程的平稳性。

本发明可选实施例中，活塞杆3为圆杆状，骨架4由三个圆盘组成，每个圆盘的中心均设置有骨架中心孔41和中心对称分布的四个骨架贯穿孔42，骨架中心孔41和骨架贯穿孔42均呈圆形。相应的，活塞2上也设置有四个活塞贯穿孔21，四个活塞贯穿孔21分布在活塞2圆心的四周。活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42的内径均与内层蒙皮52的外径适配，内层蒙皮52的外表面固定连接于活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42的内壁。骨架中心孔41的直径略大于活塞杆3的直径，这样骨架4可以沿活塞杆3自由移动，如此可以有效减小摩擦阻力，同时可以有效增加活塞杆3的运动行程。并且，若第一流体介质20为空气时，在移动过程中，压缩结构内部(即第一腔体11a)的第一流体介质20也可以通过骨架中心孔41连通，进而由回缩孔16排出或流入。

需要说明的是，活塞2、骨架4和蒙皮5的外径均小于外壳1的内径，这样活塞2、骨架4和蒙皮5均与液密腔体11的内壁表面未接触，如此，活塞2、蒙皮5与液密腔体11内壁表面之间的摩擦阻力可以忽略，进一步提高了能量转换效率，减少了内部构件之间的磨损，延长了液压加载装置的使用寿命。

本发明可选实施例中，外壳1沿轴线方向具有相对的两端，回缩孔16和传动轴孔14设置于其中一端，加载孔15设置于另外一端。也即是，液密腔体11具有相对的腔盖12和腔底13，回缩孔16和传动轴孔14设置于腔盖12，加载孔15设置于腔底13。

本发明可选实施例中，活塞2朝向活塞杆3的表面设置有与活塞杆3相适配的螺孔，活塞杆3位于所述液密腔体11内的一端设置有外螺纹，活塞杆3的端部通过设置的外螺纹与活塞2上设置的螺孔螺纹连接。活塞杆3和活塞2采用可拆卸连接方式，便于后续维修或更换操作。

本发明第一实施例的工作原理如下：当液压加载装置工作时，第二流体介质10由加载孔15注入第二腔体11b(即未设置骨架4的腔体)内，由液密腔体11内部的流体传输压力，作用于活塞2上的压力Δp×A将使活塞杆3朝着腔盖12的方向移动，使压缩结构内部(即第一腔体11a)的第一流体介质20顺着连通孔43和回缩孔16排出，此过程中，外层蒙皮51与液密腔体11内壁间隙中的第二流体介质10将挤压外层蒙皮51，同时，第二流体介质10经由活塞贯穿孔21进入内层蒙皮52的第三腔体11c内，第三腔体11c内的第二流体介质10将同时挤压内层蒙皮52，在蒙皮5(包括外层蒙皮51和内层蒙皮52)上产生张力，蒙皮5张力沿压缩方向上的分力T驱动活塞2沿活塞杆3朝压缩方向运动，获得更大的输出力和更高的能量转化效率。此时，压缩结构受到的力为活塞2表面的压力Δp×A和蒙皮5弯曲产生的张力沿压缩方向的分力T，即为F＝Δp×A+T，相比传统液压加载装置输出的力F＝Δp×A-f而言，可以获得更大的输出力和更高的能量转化效率。

并且，移动过程中，活塞2、蒙皮5均与液密腔体11内壁表面无接触，这样活塞2、蒙皮5与液密腔体11内壁表面之间的摩擦阻力可以忽略，进一步提高了能量转换效率，减少了内部构件之间的磨损，延长了液压加载装置的使用寿命。当蒙皮5和骨架4被压缩到最小收缩状态时，运动将停止。由于蒙皮5与骨架4相互连接，可以通过增加压缩结构内部(即第一腔体11a)的第一流体介质20的压力使压缩结构恢复到原状。因此，本发明第一实施例的液压加载装置为双作用低阻高效率液压加载装置。

需要说明的是，第一实施例中，内层蒙皮52(未工作时为一端开口的圆筒状)也可以为分体结构，即，内层蒙皮52是由多段两端开口的圆筒构成，多段圆筒间隔设置在活塞2与圆盘之间、相邻两个圆盘之间、圆盘与液密腔体11的内壁之间，且多段圆筒的两开口端相应固定于活塞贯穿孔21的内壁、骨架贯穿孔42的内壁和液密腔体11的内壁，如此，内层蒙皮52、活塞贯穿孔21的内壁、骨架贯穿孔42的内壁和液密腔体11的内壁共同形成第三腔体11c。

第二实施例

如图8、图9、图10和图14所示，本发明的第二实施例是在第一实施例的基础上做的改进，具体地，液压加载装置还包括多个弹簧6，多个弹簧6套设于活塞杆3位于第一腔体11a内的部分，并间隔设置于活塞2与圆盘之间、相邻两个圆盘之间、圆盘与液密腔体11的内壁之间，如此的设置，压缩结构在被压缩后可以利用弹簧6的弹力自动恢复原状。

第二实施例是在第一实施例的基础上增设多个弹簧6，由于第一实施例中圆盘的数量可选为三个，则第二实施例的弹簧6数量相应设置为四个，四个弹簧6间隔设置于活塞2与圆盘之间、相邻两个圆盘之间、圆盘与液密腔体11的内壁之间。

第二实施例的工作原理如下：当液压加载装置工作时，第二流体介质10由加载孔15注入第二腔体11b(未设置骨架4的腔体)内，由液密腔体11内部的流体传输压力，作用于活塞2上的压力Δp×A将使活塞杆3朝着腔盖12的方向移动，使压缩结构内部(即第一腔体11a)的第一流体介质20顺着回缩孔16排出，此过程中，外层蒙皮51与液密腔体11内壁间隙中的第二流体介质10将挤压外层蒙皮51，同时，第二流体介质10经由活塞贯穿孔21进入内层蒙皮52的第三腔体11c内，第三腔体11c内的第二流体介质10将同时挤压内层蒙皮52，在蒙皮5(包括外层蒙皮51和内层蒙皮52)上产生张力，张力沿压缩方向的分力T驱动活塞2沿活塞杆3朝压缩方向运动，此过程中弹簧6受压处于压缩状态。此时，压缩结构产生的输出力为活塞2的压力Δp×A、蒙皮5产生的张力的分力T和弹簧6的弹力f_t，即为F＝Δp×A+T-f_t。蒙皮5和骨架4被压缩到最小收缩状态时，运动将停止。加载完成并降低第二流体介质10的压力后，可以通过弹簧回复力使得压缩结构回复到原状。因此，本发明第二实施例的液压加载装置为单作用低阻高效率液压加载装置。

第三实施例

如图11、图12、图13和图14所示(其中，图11为图13中沿B-B线的剖视结构示意图)，本发明第三实施例是在第一实施例的基础上作了改进，具体地，与第一实施例的不同之处在于，本实施例中，内层蒙皮52包括多个第一内层蒙皮52a(即中间层蒙皮)和多个第二内层蒙皮52b(即最内层蒙皮)，第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b均为两端开口的圆筒状，且第一内层蒙皮52a套设于第二内层蒙皮52b的外围，活塞2与圆盘之间、相邻两个圆盘之间、圆盘与液密腔体11的内壁(即外壳1设有传动轴孔14的内壁)之间均设置有相互套设的第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b，且活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42位于第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b之间，第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b的两开口端均与活塞2、圆盘及液密腔体11的内壁密封固定连接，相套设的第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b共同形成第三腔体11c；连通孔43包括外连通孔43a和内连通孔43b，每一个圆盘上均设置有外连通孔43a和内连通孔43b，外连通孔43a位于第一内层蒙皮52a与外层蒙皮51之间，内连通孔43b位于第二内层蒙皮52b与骨架中心孔41之间；回缩孔16设置有两个，两个回缩孔16均位于外壳1设有传动轴孔14的端部(即设于腔盖12)，且其中一个回缩孔16连通于第一内层蒙皮52a与外层蒙皮51共同形成的腔体，并连通于外连通孔43a，另一个回缩孔16连通于第二内层蒙皮52b与骨架中心孔41之间的腔体，并连通于内连通孔43b。

本实施例中，外连通孔43a的设置，是为了在压缩结构的压缩过程中，将第一内层蒙皮52a与外层蒙皮51共同形成的腔体内的第一流体介质20经由外连通孔43a和相应的回缩孔16排出；内连通孔43b的设置是为了在压缩结构的压缩过程中，将第二内层蒙皮52b与骨架中心孔41之间的腔体内的第一流体介质20经由内连通孔43b和相应的回缩孔16排出。

由图10和图13对比可知，本发明第三实施例中第二流体介质10作用的蒙皮面积比第一实施例中第二流体介质10作用的蒙皮面积要大，则相应地，第三实施例中压缩结构的输出力要大于第一实施例中压缩结构的输出力。

可选地，多个圆盘上的外连通孔43a和内连通孔43b均为尺寸相同的圆形孔，且设置位置相对应，也即是，多个圆盘上的外连通孔43a的连线和内连通孔43b的连线均平行于活塞杆3的轴线，这样可以有效地保证第一流体介质20较为顺畅且快速的流通。

进一步地，活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42均设置多个，多个活塞贯穿孔21和多个骨架贯穿孔42均沿周向间隔分布于第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b之间。如此的设置，有利于第三腔体11c内的第二流体介质10流通，进而挤压第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b。

可选地，多个活塞贯穿孔21和多个骨架贯穿孔42均为尺寸相同的圆形孔，且相互对应设置，这样可以有效地保证第三腔体11c内的第二流体介质10较为顺畅且快速的流通。

需要说明的是，可选地，活塞贯穿孔21和骨架贯穿孔42的外径与第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b之间的间距相适配，如此可以更有效地保证第三腔体11c内的第二流体介质10较为顺畅且快速的流通。

本发明可选实施例中，每一个圆盘上，外连通孔43a和内连通孔43b分别设置有两个，两个外连通孔43a均位于第一内层蒙皮52a与外层蒙皮51之间，两个内连通孔43b均位于第二内层蒙皮52b和骨架中心孔41之间，且相应的两个外连通孔43a和相应的两个内连通孔43b分别关于圆盘的圆心对称分布。

如图12、图13和图14所示，本发明的可选实施例中，圆盘设置有一个骨架中心孔41、四个骨架贯穿孔42、两个外连通孔43a和两个内连通孔43b，活塞2上对应设置有四个活塞贯穿孔21，如此的设置，有利于第二流体介质10经由四个活塞贯穿孔21和四个骨架贯穿孔42流入并充满第三腔体11c，同时有利于外层蒙皮51与第一内层蒙皮52a之间腔体内的第一流体介质20经由外连通孔43a和相应的回缩孔16排出，且有利于第二内层蒙皮52b内部的第一流体介质20经由内连通孔43b和相应的回缩孔16排出。

本发明第三实施例工作原理如下：当液压加载装置工作时，第二流体介质10由加载孔15注入第二腔体11b(即未设置骨架4的腔体)内，作用于活塞2上的压力Δp×A将使活塞杆3朝着腔盖12的方向移动，使压缩结构内部(即第一腔体11a)的第一流体介质20顺着外连通孔43a、内连通孔43b和相应的回缩孔16排出，此过程中，经由活塞贯穿孔21流入第三腔体11c内的第二流体介质10将同时挤压第一内层蒙皮52a与第二内层蒙皮52b，外层蒙皮51与液密腔体11间隙中的第二流体介质10将挤压外层蒙皮51，在蒙皮5(包括外层蒙皮51、第一内层蒙皮52a和第二内层蒙皮52b)上产生张力，张力在压缩方向上的分力T驱动活塞2沿活塞杆3朝压缩方向运动，此过程中将增加作用在活塞2上的力，提高输出力和能量转化效率。此时，压缩结构受到的力为活塞2表面的压力Δp×A、蒙皮5产生的张力的分力T，即为F＝Δp×A+T，蒙皮5和骨架4被压缩到最小收缩状态时，运动将停止。由于蒙皮5与骨架4相互连接，可以通过增加第一腔体11a内第一流体介质20的压力使压缩结构恢复到原状。因此，本发明第三实施例的液压加载装置为双作用低阻高效率液压加载装置。

需要说明的是，在本发明第三实施例中，还可以增设多个弹簧6，多个弹簧6套设于活塞杆3位于第一腔体11a内的部分，并间隔设置于活塞2与圆盘之间、相邻两个圆盘之间、圆盘与液密腔体11的内壁之间，如此的设置，压缩结构在被压缩后可以利用弹簧6的弹力自动恢复原状，基于此，本发明第三实施例的液压加载装置也可为单作用低阻高效率液压加载装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压加载装置，其特征在于，所述液压加载装置包括：

外壳，所述外壳内形成有液密腔体，所述外壳设置有连通所述液密腔体的加载孔、回缩孔和传动轴孔；

活塞，所述活塞设置于所述液密腔体内，且所述活塞的周缘与所述液密腔体的内壁具有间隙；

活塞杆，所述活塞杆可活动地插设于所述传动轴孔内，且所述活塞杆位于所述液密腔体内的一端与所述活塞固定连接；

压缩结构，所述压缩结构可伸缩地设置于所述液密腔体内，所述压缩结构内设置有第一流体介质，且所述压缩结构的周缘与所述液密腔体的内壁具有间隙，所述压缩结构包括骨架和蒙皮，所述骨架可活动地套设于所述活塞杆上，所述蒙皮包裹所述活塞和所述骨架，并连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，所述蒙皮将所述液密腔体分隔成第一腔体和第二腔体，所述骨架和所述第一流体介质位于所述第一腔体内，所述加载孔连通于所述第二腔体，所述回缩孔连通于所述第一腔体；

所述骨架设置有连通孔，所述连通孔连通于所述第一腔体和所述回缩孔；

由所述加载孔向所述第二腔体内注入比所述第一流体介质压力大的第二流体介质时，所述活塞和所述蒙皮在第二流体介质的作用下，驱动所述活塞杆朝外移动，并驱动所述骨架间距缩小及所述压缩结构压缩，将所述第一流体介质由所述连通孔和所述回缩孔排出。

2.如权利要求1所述的液压加载装置，其特征在于，所述活塞设置有活塞贯穿孔，所述骨架设置有骨架贯穿孔，所述活塞贯穿孔与所述骨架贯穿孔的连线平行于所述活塞杆的轴线；

所述蒙皮包括外层蒙皮和内层蒙皮，所述外层蒙皮包裹所述活塞和所述骨架，并连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，所述外层蒙皮对应所述活塞贯穿孔处设置有让位孔，所述内层蒙皮连接于所述骨架、所述活塞和所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，并共同形成第三腔体，所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔均连通所述第三腔体，且所述第三腔体通过所述活塞贯穿孔与所述第二腔体连通，所述第一流体介质位于所述第一腔体内，并通过所述内层蒙皮与所述第三腔体隔离开，所述连通孔位于所述内层蒙皮与外层蒙皮之间；

经由所述加载孔向所述第二腔体内注入所述第二流体介质时，所述第二流体介质由所述活塞贯穿孔流入所述第三腔体内，所述活塞、所述外层蒙皮和所述内层蒙皮在所述第二流体介质的作用下，驱动所述活塞杆朝外移动，并驱动所述骨架间距缩小及所述压缩结构压缩，将所述第一流体介质由所述连通孔和所述回缩孔排出。

3.如权利要求2所述的液压加载装置，其特征在于，所述骨架包括多个圆盘，多个所述圆盘可活动地套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，每个所述圆盘均设置有所述骨架贯穿孔和所述连通孔，所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔为尺寸相同的圆形孔，所述外层蒙皮包裹所述活塞和多个所述圆盘；

所述内层蒙皮为一端开口且另一端封闭的圆筒状，所述内层蒙皮的外径与所述活塞贯穿孔的内径相适配，所述内层蒙皮穿设固定于多个所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔内，且所述内层蒙皮的封闭端连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，开口端连接于所述活塞贯穿孔的内壁。

4.如权利要求3所述的液压加载装置，其特征在于，所述活塞为圆盘状，所述活塞与所述圆盘的直径相同，且多个所述圆盘和所述活塞等间距分布，每一个所述圆盘的圆心位置均设有骨架中心孔，所述活塞杆可活动地穿设于所述骨架中心孔内；

所述外层蒙皮为圆筒状，其一端连接于所述外壳设有所述传动轴孔的内壁，另一端包裹所述活塞，所述回缩孔位于所述外层蒙皮和所述内层蒙皮之间，所述让位孔设置于所述外层蒙皮包裹所述活塞的一端，并连通所述活塞贯穿孔。

5.如权利要求3所述的液压加载装置，其特征在于，所述活塞贯穿孔设置有多个，多个所述活塞贯穿孔间隔分布在所述活塞圆心的四周，每个所述圆盘上，所述骨架贯穿孔相应设置有多个，多个所述骨架贯穿孔对应多个所述活塞贯穿孔设置；

所述内层蒙皮设置有多个，多个所述内层蒙皮分别穿设固定于对应的所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔内。

6.如权利要求5所述的液压加载装置，其特征在于，多个所述活塞贯穿孔均匀分布在以所述活塞轴心为圆心的圆弧上。

7.如权利要求3-6中任一项所述的液压加载装置，其特征在于，所述液压加载装置还包括多个弹簧，多个所述弹簧套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，并间隔设置于所述活塞与所述圆盘之间、相邻两个所述圆盘之间、所述圆盘与所述外壳设有所述传动轴孔的内壁之间。

8.如权利要求2所述的液压加载装置，其特征在于，所述骨架包括多个圆盘，多个所述圆盘可活动地套设于所述活塞杆位于所述液密腔体内的部分，每个所述圆盘均设置有所述骨架贯穿孔，且所述骨架贯穿孔和所述活塞贯穿孔均为尺寸相同的圆形孔，所述外层蒙皮包裹并连接于所述活塞和多个所述圆盘，每个所述圆盘的圆心位置均设有骨架中心孔；

所述内层蒙皮包括多个第一内层蒙皮和多个第二内层蒙皮，所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮均为两端开口的圆筒状，且所述第一内层蒙皮套设于所述第二内层蒙皮的外围，所述活塞与所述圆盘之间、相邻两个所述圆盘之间、所述圆盘与所述外壳设有所述传动轴孔的内壁之间均设置有相互套设的所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮，且所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔位于所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮之间，所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮的两开口端均与所述活塞、所述圆盘及所述外壳设有所述传动轴孔的内壁密封固定连接，相套设的所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮共同形成所述第三腔体；

所述连通孔包括外连通孔和内连通孔，每一个所述圆盘上均设置有所述外连通孔和所述内连通孔，所述外连通孔位于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮之间，所述内连通孔位于所述第二内层蒙皮与所述骨架中心孔之间；

所述回缩孔设置有两个，两个所述回缩孔均位于所述外壳设有所述传动轴孔的端部，且其中一个所述回缩孔连通于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮共同形成的腔体，并连通于所述外连通孔，另一个所述回缩孔连通于所述第二内层蒙皮与所述骨架中心孔之间的腔体，并连通于所述内连通孔。

9.如权利要求8所述的液压加载装置，其特征在于，所述活塞贯穿孔和所述骨架贯穿孔均设置多个，多个所述活塞贯穿孔和多个所述骨架贯穿孔均沿周向间隔分布于所述第一内层蒙皮和所述第二内层蒙皮之间。

10.如权利要求8所述的液压加载装置，其特征在于，每一个所述圆盘上，所述外连通孔和所述内连通孔分别设置有两个，两个所述外连通孔均位于所述第一内层蒙皮与所述外层蒙皮之间，两个所述内连通孔均位于所述第二内层蒙皮和所述骨架中心孔之间，且相应的两个所述外连通孔和相应的两个所述内连通孔分别关于所述圆盘的圆心对称分布。

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