CN1759254A - 具有外部负载支承件的执行器 - Google Patents

Abstract

提供一种支承负载的液压执行器。该执行器包括油缸，被底座封闭的下端，和连接底座和上壁之间的环形侧壁。活塞部分地设置在油缸内部，并包括延伸通过油缸上端的活塞杆，和与底座一起限定液压室的活塞头。油缸液压室设置在底座和活塞头之间，并且与流体源和返回通路连通以便相应地延伸和退缩活塞。支承件连接在油缸壁上，并且可以在活塞已经延伸以后升高而支承活塞杆和负载之间的倾侧鞍座。

Description

具有外部负载支承件的执行器

有关申请的交叉引用

本申请要求对登记于2003年3月10日的美国临时申请序列编号No.60/453,234的优先权，其披露内容如同整体在此提出并综合在此作为参考。

关于联邦赞助研究和开发的声明

技术领域

本发明一般涉及机械提升系统，并且具体涉及一种在延伸状态下固定液压油缸的位置而同时避免维持高油压的方法和器械。

背景技术

参照图1A，传统的提升系统包括一个或多个液压执行器20，各具有包括环形侧壁41和在其下端用底座32封闭的油缸22，而其上端用上壁40封闭。油缸22容纳可移动并且从上壁40中形成的小孔中延伸的活塞26。活塞26包括活塞头28，它在环形壁41的内表面上滑动并密封而限定一个设置在油缸22底座32和活塞头之间的液压室30。

在单作用执行器中，高压流体通过连接于流体源(未示)的孔口34输送到液压室30。作用在活塞头28下表面上的压力向上偏压活塞26和所支承的负载(未示)。当要求缩回活塞26时，液压流体可以从室30通过小孔34返回到油箱(未示)。

由于活塞26长时间维持在延伸位置，压力源所输送的液体压力趋向下降，或者流体趋向泄漏，而负载的重量开始强迫在延伸位置上的活塞26向下。因此希望提供一种外部件，可以当活塞一旦达到其要求的延伸位置时，支承活塞26，从而减少或消除对于油缸的室30继续输送液压的需要。

传统系统采用环形自锁螺帽46，具有配合油缸22外螺蚊50的内螺蚊48。螺蚊48和50具有如此的螺距，使自锁螺帽46的旋转移动螺帽沿活塞26上下。相应地，当活塞26延伸时，自锁螺帽46可以升高到螺帽上表面直接接合负载下表面的位置。活塞26然后降低而负载整个地由自锁螺帽46支承。不过，如果在负载和自锁螺帽46之间存在微小的角度错位，负载的重量将不能均匀地分布在自锁螺帽的整个上表面。相反，大部分重量将支承在自锁螺帽小部分上，从而使负载下表面随同自锁螺帽46的边缘承受在高负荷下潜在损坏危险。

相应地，参照图1B，传统执行器可以采用具有半球形下表面的倾侧鞍座49，接合形成在活塞26上表面上的球窝活节。执行器20还包括一个具有圆柱形螺蚊内孔的自锁螺帽46，在上壁40和倾侧鞍座49之间的位置上，其螺纹内孔48与活塞26外表面上对应螺纹50配合。相应地，自锁螺帽46可以通过相对于活塞26的旋转升高或降低。

在操作中，当活塞26延伸时，自锁螺帽46可以降低到依靠在油缸22的上壁40以便建立可以防止活塞26退缩的干涉，即使当液压流体从室30返回油箱时。当活塞26退缩时，自锁螺帽46沿活塞向上螺旋转动。一旦活塞26延伸到接合负载的下表面时，倾侧鞍座49摆动而补偿在负载和底座32或执行器支承的基础之间的小角度错位。

倾侧鞍座/自锁螺帽的组合适合于具有单作用油缸的执行器，但由于螺蚊活塞杆将妨碍在离开油缸处的填料管设置密封件而不适合于双作用油缸。双作用油缸适合于使活塞用动力缩回。

发明内容

按照本发明的一方面，执行器设置为可支承负载。执行器包括具有限定其上端的环形侧壁和其下端用底座封闭的油缸。活塞包括活塞头和通过形成在上壁的开口而从活塞头向上延伸的活塞杆。油缸室设置在底座和活塞座之间，并且有选择地与流体源和流体返回管路连通以便相应地使活塞延伸和退缩。倾侧鞍座件具有支承负载的上表面。倾侧鞍座件具有一个倾侧鞍座，它可以响应对负载的角度错位而相对于活塞摆动。连接在油缸上的支承件可以相对于油缸升高，以便当活塞延伸时，接触和支持倾侧鞍座件。

本发明的这些和其它方面并不打算限定本发明的范围，而应由权利要求规定其范围。在以下描述中将参考作为本文一部分的附图，其中通过说明，而不作为限制，显示本发明较佳实施例。这样的实施例也不限制发明的范围，为此目的必须参照权利要求。

附图说明

以下涉及附图，其中同样的参考数字对应于全文中同样的元件，其中：

图1A为按照传统工艺技术制造的单作用液压执行器的侧视剖面图；

图1B为按照传统工艺技术制造的单作用液压执行器的侧视剖面图；

图2A为按照本发明较佳实施例制造的具有支承螺帽的单作用液压执行器的侧视剖面图，其中油缸处于退缩位置；

图2B为图2A中阐明的液压执行器侧视剖面图，其中油缸处于延伸位置而支承螺帽在脱开位置；

图2C为相似于图2B的液压油缸侧视剖面图，但支承螺帽处于接合位置；

图3为在图2A-2C中阐明的倾侧鞍座放大侧视剖面图；

图4为按照本发明另一实施例制造的液压油缸侧视剖面图；

图5为按照本发明又另一实施例制造的双作用液压油缸侧视剖面图。

具体实施方式

参照图2A，直线液压执行器50包括沿中心轴线A-A方向垂直地延伸的油缸52。除非另外指出，执行器可以用本行业具有普通知识的人士认为适当的任何材料制造。油缸52包括环形侧壁54，其下端用底座58封闭，而上端用上端壁60封闭。圆柱形开口63延伸通过上端壁60。

应该理解名词“垂直”和“水平”用来在全文中涉及执行器50的方位说明。不过，本发明的执行器不限于所阐明方位，它能够采取任何方位支承适合于本发明支承件使用的负载。因此，除非另有规定，在本文范围内名词“垂直”与“轴向”同义而“水平”与名词“径向”同义。

活塞66限定沿轴线A-A延伸的圆柱形杆68。杆68具有大于侧壁54的高度，并且其直径基本上等于开口63的直径，使杆68在开口63内形成紧密滑动配合。杆68对于开口63的最小间隙使活塞66在运行时有足够引导。可替代地，或额外地，可以在杆68和上端壁60之间交界处设置填料管密封之类(未示)，如在本行业中众所周知，如果(例如)油缸52为双作用油缸则应设置密封件。

杆68在其下端整体地连接活塞头70，活塞头70外直径基本上等于环形侧壁54的内直径。因此在油缸52的底部和活塞头70之间轴向地形成液压室72，并且径向地由环形壁54的内表面所限定。活塞头70周边和侧壁54之间的交界进行密封以保证液压流体不从室72漏出。进口/出口孔74径向地从延伸通过油缸壁54的下端并且连接到一个阀门，它能够有选择地以通常方式连接室72到加压的液压流体供应源和油箱(未示)。

在运行中，如图2B所示，当活塞66延伸支承负载92时，加压的液压流体从供应源通过孔口74输送到室72。当活塞要退缩时，液压流体从室72通过孔口74返回到油箱。可选择地，应该理解供应源和油箱可以用一对专用孔口联结到室72。还应该理解，执行器可以用气动压力而不用液压运行。由于活塞66的移动用单独的液压室72控制，执行器50被称做“单作用”执行器。

还参照图3，执行器50还包括倾侧鞍座件71，该件具有可自动补偿负载92和底座58、上壁60或支承执行器50的基础之间的微小角度错位的倾侧鞍座82。倾侧鞍座82为圆碟形并且限定基本上平坦的上表面90，整体地连接在半球形的下表面84上。在运行中，上表面90支承负载的下表面，而下表面84与形成在杆68上表面的球窝80接界。具体地说，球窝80在杆68的上表面为向内的半球，并且限定与下表面84轮廓配合的轮廓。当底座84中心设置在球窝座80中时，上表面90水平地延伸。

倾侧鞍座82通过安装组件47装在球窝80中。具体地说，参照图3，在上表面90上形成埋头孔51，并且限定平行于表面80和84的半球形底座53。底座53提供螺钉57头部55的座位。头部55限定一个小于埋头孔51的直径，并且限定与底座53轮廓配合的半球形下表面。螺纹柄59从头部55向下延伸并且与延伸进入杆68的螺孔61配合。截头锥形孔65向下延伸，并径向地从底座53在从螺钉头55外边向内的位置上向外。孔65可任选地包括任何形状，诸如圆柱形，只要其可以提供足够间隙使倾侧鞍座82可以对于杆68倾侧。

此外，可以在螺钉头55和底座53之间设置能够对螺钉提供附加支承的垫圈(未示)。改进的支承使孔65在螺钉头55紧接下面的位置限定较大的半径。

再参照图2A，执行器50还包括可以接合鞍座82下表面的支承螺帽94，以便支承负载并减少在其余执行器部件的磨损。支承螺帽94限定具有其内径大约等于环形壁54外径的垂直环形壁96。壁96的内表面98具有螺纹并且与设置在执行器油缸52侧壁54的径向外表面螺纹配合。螺纹100具有如此的节距，使支承螺帽94对于油缸52的旋转可移动支承螺帽94按照运行的需要向上或向下。环形壁96具有限定大约等于底座54曲率半径的曲率半径的上表面102。相应地，当支承负载时，支承螺帽94的上表面102配置为接合并支承倾侧鞍座82的底座84，不管倾侧鞍座的角度方位如何。

如图2A所示，当执行器处于退缩位置时，活塞头70底面和环形壁96二者均少许处于孔口74以上并且因此不干涉在执行器50运行中的液压流体流动。

现在参照图2B，当要求升高负载92时，执行器50如此定位在负载92下面，使上表面90径向地对准负载92的下表面91。负载92可以包括房屋、其它建筑、桥梁或其它结构。应该理解，所阐明的执行器50是为提供说明目的的简化装置。

一旦执行器50正确地定位以后，加压的液压流体104通过孔口74引入室72内以便提供升高活塞头70的力量，一直到倾侧鞍座82的上壁80接合负载92的下表面91为止。进一步在室72中引进液压流体继续强迫活塞66向上提升负载92到所要求的高度。执行器50容许的延伸程度(行程)等于孔口74和上壁60之间的垂直距离。对于其底表面91不平整或者不成水平的负载92，底表面91将接合倾侧鞍座82的上表面。底表面91将偏压上表面90到一个可对负载92提供最大支承量的位置。倾侧鞍座82沿活塞杆68半球形上表面80摆动而调整上表面90的方位。在大多数情况，将使用一个如以上图中显示类型的执行器50完全支承负载92。

现在参照图2C，通常希望长时间地维持负载92在其所要求的高度。环形壁96以顺时针方向围绕侧壁54旋转，以便相对于倾侧鞍座82和负载92提高支承螺帽94。支承螺帽94一直升高到上表面102支承接合倾侧鞍座82的底座84。有利地，因为支承螺帽94能够完全支承负载92，液压流体104可以通过孔口74返回油箱。相应地，供给泵和阀门可以关闭，从而节能量和减少泵部件的磨损。可选地，可能在室72中希望维持一些加压液压流体以减少支承螺帽94承受的应力。

当要求去除负载92的支承时，液压流体102按需要重新引入室72以便对负载92独立地提供足够的支承。其次，环形壁96围绕侧壁54逆时针方向旋转以便降低支承螺帽一直到其如图2B中所示完全退缩的位置，或者至少足够退缩而使其不致干涉降低负载92。液压流体102然后逐渐地通过孔口74返回油箱直至活塞66完全退缩为止。

现在参照图4，其中执行器150按照另一个实施例说明。应该理解，为清楚及方便起见，图4中元件用对应于相似图2A-C中实施例阐明元件参考数字加上100表示。

在图4的实施例中，如以上所述，倾侧鞍座部件171包括倾侧鞍座182，并还包括坐落在活塞166上表面180的倾侧鞍座板183。鞍座板183由大致圆柱体187形成，其中圆柱体具有向下延伸的环形凸缘195，从中部下表面189分隔径向地向外设置的外部下表面193。凸缘195具有少许大于活塞166直径的内径，使中部189为活塞166上表面180提供座位，而活塞在本实施例中是平坦而径向地(水平地)延伸。外表面193具有少许大于环形壁196厚度的径向厚度。相应地，外表面193接合环形壁196的上表面202，该表面按照本实施例也是平坦而水平地向外延伸。如此凸缘195在环形壁196和活塞166之间向下延伸。

倾侧鞍座182通过安装组件147支承在倾侧鞍座板183的半球形上表面185上，其构造显示在图3中。在操作中，倾侧鞍座板183容许鞍座182有限的活动，例如，在球形交界面上滑动，使鞍座182能够适应负载和底座或支承执行器的基础之间微小的角度错位。在操作中，一旦活塞166达到其要求的延伸程度，环形壁196顺时针方向旋转到环形壁196的上表面202接合鞍座板183的外表面193的位置。液压流体204然后可以按需要从室172排出。当负载92需要降低时，加压的液压流体供给到室172，并且支承螺帽194降低到其退缩位置。液压流体204然后逐渐地从室172排出以便降低活塞166和相应的负载92。

本发明如此提供直接支承倾侧鞍座的支承螺帽，如图2C中所示，或者可选地如图4所示间接地通过鞍座板支承倾侧鞍座。

现在参照图5，本发明认为倾侧鞍座可以与具有双作用油缸252的执行器250组合实施。应该理解，为清楚和方便起见，图5中元件采用对应于图4中阐明实施例相似元件的参考数字加上100表示。

执行器250包括设置在活塞头270和上壁260下表面之间的上部液压流体室306。第二孔口308部分地延伸进入环形壁254，并且连接到垂直地延伸在壁254内的内部沟道310。沟道310在径向地延伸进入室306的小孔312中结束。孔口308可以通过适当的阀门连接到如孔口274的同一或者不同液压流体供应源。应该理解图5仅阐明双作用油缸多种可能配置之一，并且本发明不打算仅限于已经显示的实施例。相反，本发明范围可包括任何具有按照本发明原理构造的支承螺帽的双作用油缸。

在操作中，液压流体304，有选择地引导进入油室272和306，和从其中流出，以便按要求延伸或退缩活塞266，如在本行业众所周知。在杆268和开口263之间的交界面众所周知需要密封以便防止液压流体从上油室306中泄漏。有利地，与活塞266相反，由于支承螺帽294螺纹连接在油缸壁254上，与螺纹相比，杆268的径向周边是光滑的。结果，很容易利用传统技术获得在杆268和开口263之间的流体密封。

在图5显示的实施例中，倾侧鞍座282以图2C所阐明和描述的方式直接支承负载92。不过，应该理解，可以按照在此阐明和描述的任何实施例连同在此描述的可选方案构造双作用油缸252。相应地，支承螺帽294可以间接地通过参照以上图4中描述类型的支承板支承倾侧鞍座282。应该理解，按照本发明构造的支承螺帽打算广义地理解为由单作用或双作用油缸的缸壁54支承的支承件，它可以有选择地升高或降低而支承负载。

本发明已经连同当前认为是最现实和较佳的实施例进行描述。不过，本发明已经通过图解说明，但并不打算局限于已经披露的实施例。相应地，本行业熟练人士将认识到本发明打算包括在本发明精神和范围内的所有变型和可选布置，如同在所附权要求所提出者。

Claims (14)

1.一种支承负载的执行器，该执行器包括：

油缸，包括限定上端和由底座封闭的下端的环形壁；

活塞，包括活塞头和通过油缸上端从活塞头向上延伸的活塞杆，其中活塞杆限定上端；

油缸室，设置在底座和活塞头之间，有选择地与流体源和流体返回通路连通，以便相应地延伸和收缩活塞；以及

由活塞上端支承的倾侧鞍座部件，该倾侧鞍座部件具有支承负载的上表面，其中倾侧鞍座部件具有可响应负载的角度错位而相对于活塞摆动的倾侧鞍座；以及

连接在油缸上的支承部件，当活塞延伸时，可以相对于油缸升高而接触和支承倾侧鞍座。

2.如权利要求1所述的执行器，其特征在于，支承件为用螺纹连接在油缸侧壁上的螺帽，使螺帽的旋转可有选择地相对于油缸升高和降低螺帽。

3.如权利要求1所述的执行器，其特征在于，油缸为双作用油缸，包括设置在活塞头和油缸上端之间的第二液压室。

4.如权利要求3所述的执行器，其特征在于，活塞杆和油缸上端限定密封交界面。

5.如权利要求1所述的执行器，其特征在于，支承件直接接合倾侧鞍座的下表面。

6.如权利要求1所述的执行器，其特征在于，倾侧鞍座部件包括具有由活塞杆上端支承的下表面和支承倾侧鞍座的上表面的倾侧鞍座板。

7.如权利要求6所述的执行器，其特征在于，支承件接合鞍座板的下表面。

8.如权利要求1所述的执行器，其特征在于，流体为液压流体。

9.一种操作直线执行器的方法，该种类型的执行器具有：(A)油缸；具有延伸通过油缸并可操作地支承负载的上端和包括活塞头的下端的活塞；倾侧鞍座部件，其下表面由活塞上端支承而上表面配置成为支承负载；(B)液压室，设置在油缸和活塞头之间，其中液压室与流体源连通；以及(C)设置在油缸外的轴向可移动支承部件，该方法包括以下步骤：

(A)使活塞上端与将要支承的负载轴向对准；

(B)在液压室中引入加压流体而使活塞从油缸向外延伸以便移动负载；

(C)升高倾侧鞍座部件以便接合负载；以及

(D)升高支承部件以支承倾侧鞍座。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，支承件用螺纹附连在油缸上，和其中步骤(D)还包括旋转支承件。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在步骤(D)以后消除液压室内压力。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，升高步骤还包括用支承件直接支承倾侧鞍座部件的倾侧鞍座。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，倾侧鞍座部件的倾侧鞍座由活塞上端通过倾侧鞍座板支承，并且其中步骤(D)还包括用支承件接合倾侧鞍座板。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，油缸为双作用油缸。

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