CN201382042Y - 一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于液压驱动领域，提供了一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置，主要由一个整体式阶梯形缸筒8、分段式活塞(前活塞4、中间活塞16、后活塞19)、特殊的密封导向系统及特殊的气体防护系统组成。作为伺服控制运动的液压缸装置，位移传感器21、压力传感器22、电液伺服阀等控制检测元件和液压缸集成为一个整体，实现液压伺服运动；作为传动液压缸装置，电磁换向阀和液压缸集成为一个整体，实现液压往复运动。本实用新型提供的液压缸具有多种安装方式，结构简单，使用零件少，没有常规的活塞杆和活塞杆密封，不存在活塞杆的磨损，有着良好工作性能和长久的使用寿命，在温度较高有粉尘和蒸汽的环境中能长期稳定的工作。

Description

一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置

技术领域

本实用新型属于液压驱动领域，尤其涉及一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置。

背景技术

液压缸装置通常由以下几部分组成：装在圆柱形缸筒内部的活塞、伸出缸体外部的活塞杆、前后缸盖以及密封件。密封件有动密封和静密封。静密封防止液体从缸盖处向外泄漏，活塞动密封防止液压缸两个油腔之间的泄漏，活塞杆动密封防止液体从活塞杆处向外泄漏。往复运动的活塞杆和密封件会产生摩檫磨损，这种摩檫磨损随着压力波动和使用时间的延长而加剧。液压缸活塞杆短行程快速往复运动时，一般是活塞杆先磨损，动密封先失效。液体从活塞杆处向外泄漏，液压缸不能继续使用。缸盖处的静密封也会因密封处间隙过大密封件在交变冲击压力下被挤出沟槽而损坏，长期使用也会因密封件老化变质而损坏，造成液体向外泄漏。液体的外泄使周围环境污染，资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置，旨在解决现有的液压缸装置的活塞杆及其动密封的摩檫磨损易造成动密封的失效，带来液压缸装置使用寿命短、不可靠的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置，包括缸筒、装在缸筒内的活塞，分别装在缸筒前后端的前缸盖(2)和后缸盖(13)，所述缸筒为整体式阶梯形缸筒(8)；所述活塞为由前活塞(4)、中间活塞(16)、后活塞(19)组成的分段式活塞，所述中间活塞(16)装于所述缸筒(8)内直径最小的一段腔体内；所述装置还包括由前活塞导向环(6)、前活塞主密封(7)、前活塞副密封(5)、中间活塞导向环(18)、中间活塞密封(17)、后活塞导向环(10)、后活塞主密封(11)、后活塞副密封(12)及O形密封圈(3)组成的密封导向系统，装于所述缸筒(8)上的控制阀门(9)，设于所述控制阀门(9)上的进油接头(23)和回油接头(24)，所述缸筒(8)和分段式活塞及其密封形成前封闭油腔(A)和后封闭油腔(B)，所述控制阀门(9)交替控制所述进油接头(23)的进油口(P)和回油接头(24)的回油口(T)与所述油腔(A)和油腔(B)相通。

所述装置还包括由进气口(CA)、进气接头(14)、前气腔(A1)、后气腔(B1)及连通所述前气腔(A1)和后气腔(B1)的通气孔(20)组成的气体防护系统，所述进气接头(14)设于所述缸筒(8)上，所述前气腔(A1)位于前活塞(4)的左端面与前缸盖(2)的右端面之间，所述后气腔(B1)位于后活塞(19)的右端面与后缸盖(13)的左端面之间。

所述控制阀门(9)为电液伺服阀，所述装置还包括装在所述装置尾部用于检测活塞位移的位移传感器(21)，以及设在所述缸筒(8)上分别用于检测油腔(A)和油腔(B)的压力的前压力传感器(22)和后压力传感器(24)，以使所述装置可以作为电液伺服阀控制运动的伺服液压缸装置。

所述控制阀门(9)为电磁换向阀，以使所述装置可以作为电磁换向阀控制的传动液压缸装置。

所述中间活塞(16)和后活塞(19)做成一个整体，所述前活塞(4)和中间活塞(16)用螺纹付(15)连接。

所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径均大于中间活塞(16)。

所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径相等，以使所述装置可以作为双作用对称液压缸。

所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径不相等，以使所述装置可以作为双作用差动液压缸。

本实用新型的突出优点是：本实用新型通过采用分段式活塞和整体式阶梯形缸筒，仅应用了活塞动密封和相应的活塞导向环，取消了活塞杆，不存在活塞杆动密封，避免了活塞杆和活塞杆动密封的摩檫磨损，也避免了活塞杆动密封的失效，可以有效的防止液压缸活塞杆处液体的泄漏，提高液压缸的可靠性和灵敏度，延长液压缸的使用寿命。

整体式阶梯形缸筒两端分别装有缸盖，缸盖不承受油液的压力，只承受很低的气体压力。缸盖静密封也只承受很低的气压。活塞运动到两端极限位置不和缸盖接触，而是和整体式阶梯形缸筒的内端面接触，形成内力，避免了因缸盖及其静密封的损坏引起液压缸的失效。

液压缸正常工作时两封闭气腔保持正气压，防止外部灰尘、蒸汽等污物进入液压缸内部。不采用常规的接触式防尘圈，避免了防尘圈和活塞杆的摩檫磨损。

附图说明

图1是本实用新型提供的分段式活塞双作用短行程液压缸装置结构的主视示意图；

图2是图1的俯视图；

图中：1、连接杆；2、前缸盖；3、O形密封圈；4、前活塞；5、前活塞副密封；6、前活塞导向环；7、前活塞主密封；8、阶梯形缸筒；9、控制阀门；10、后活塞导向环；11、后活塞主密封；12、后活塞副密封；13、后缸盖；14、进气接头；15、螺纹付；16、中间活塞；17、中间活塞密封；18、中间活塞导向环；19、后活塞；20、通气孔；21、位移传感器；22、前压力传感器；23、进油接头；24、后压力传感器；25、回油接头；A、前油腔；A1、前气腔；B、后油腔；B1、后气腔；CA、进气口；P、进油口；T、回油口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型提供的分段式活塞双作用短行程液压缸装置包括有整体式阶梯形缸筒8；由前活塞4、中间活塞16、后活塞19组成的分段式活塞；由前活塞导向环6、前活塞主密封7、前活塞副密封5、中间活塞导向环18、中间活塞密封17、后活塞导向环10、后活塞主密封11、后活塞副密封12及O形密封圈3组成的密封导向系统；由进气口CA、前气腔A1、后气腔B1、通气孔20组成的气体防护系统。

整体式阶梯形缸筒8内部分为三段，分别装有前活塞4、中间活塞16和后活塞19。三段活塞串联排列，中间活塞直径小，两端活塞直径大，两个大活塞直径相等则为双作用对称缸，两个大活塞直径不等则为双作用差动缸。中间活塞16和后活塞19做成一个整体，前活塞4和中间活塞16用螺纹付15连接。前活塞4前端的连接杆1与外部被驱动的机械部件连接。整体式阶梯形缸筒8和分段式活塞及其密封形成前封闭油腔A和后封闭油腔B。控制阀门9交替控制进油口P和回油口T与油腔A和B相通，实现活塞和机械部件的往复运动。液压油可以作为液体介质通过进油接头23和回油接头25进出控制阀门。

密封导向系统中的主密封、副密封和活塞之间预置了初始压缩量，可以使之产生合适的初始接触应力，而导向环则采用非金属耐磨材料制成，从而既能使密封阻止流体的泄漏，又可避免过大的摩擦损失和过快的磨损。这种密封系统可以使液压缸具有无泄漏、摩擦力低、可靠性高、寿命长的特点。

当所述分段式活塞双作用短行程液压缸装置作为电液伺服阀控制运动的伺服液压缸装置时，所述控制阀门9即为电液伺服阀，所述装置还装有位移传感器21，其装在液压缸尾部，用于检测活塞的位移，以及装在缸筒8上的压力传感器22和24，分别检测油腔A和B的压力；而当作为电磁换向阀控制的传动液压缸装置时，则没有这两种电气仪表元件，且所述控制阀门9为电磁换向阀。

当分段式活塞运动到后极限位，前活塞4的右端面和阶梯形缸筒8的内左端面接触，形成内力，而后缸盖13并不和后活塞19接触。当分段式活塞运动到前极限位，后活塞19的左端面和阶梯形缸筒8的内右端面接触，形成内力，而前缸盖并不和前活塞4接触。避免了因缸盖及其静密封的损坏引起液压缸的失效。

前活塞4的左端面与前缸盖2的右端面之间形成封闭前气腔A1。后活塞19的右端面与后缸盖13的左端面之间形成封闭后气腔B1。封闭前气腔A1和封闭后气腔B1由通气孔20连通。有压气体通过进气接头14的进气口CA进入前气腔A1和后气腔B1。前气腔A1和后气腔B1充满正压气体，并不断有气体从连接杆1和前缸盖2的配合间隙中逸出，灰尘等污物被吹扫到液压缸外部。所述有压气体可以是压缩空气或氮气。

分段式活塞向前运动，前气腔A1的容积变小，气体被压缩经过通气孔20进入容积变大的后气腔B1。分段式活塞向后运动，后气腔B1的容积变小，气体被压缩经过通气孔20进入容积变大的前气腔A1。通过进气接头14的进气口CA不断补充从连接杆1和缸筒固定法兰2的配合间隙逸出的气体。保持前气腔A1和后气腔B1有一定压力，可以有效地防止外部环境的灰尘、蒸汽等污物进入液压缸内部。

液压缸的使用寿命决定于缸筒和密封接触表面的磨损程度。磨损主要有两种形式，一种是磨粒磨损，另一种是粘着磨损。前者由于特殊的气体防护系统使外部灰尘中的磨粒不能进入缸筒和密封接触表面。磨粒磨损来自液压介质中的微粒，可以通过液压系统精密过滤解决。如下所示的Holm粘着磨损公式表达了缸筒和密封接触表面微凸体接触时的粘着磨损程度：

式中

V-磨损体积；K-磨损系数；W-接触表面法向载荷；L-滑动距离；

H-表面硬度；S-冲程；N-往复次数

从上式可以看出，提高缸筒表面硬度H，降低接触表面法向载荷W是增加往复次数N即延长液压缸寿命的有效措施。

在本实用新型的一个实施例中，所述前缸盖2采用缸筒固定法兰实现，其固定在基础上，并和整体式阶梯形缸筒8用螺钉连接。

根据被驱动机械部件的运动方向，所述液压缸装置可水平安装、垂直安装或倾斜安装使用。

根据液压缸的受力状态，通过改变外部连接结构，能够实现以下各种连接方式：缸筒底部铰接式；缸筒底部法兰式；缸筒头部法兰式；缸筒中部耳轴式；缸筒底座式。根据被驱动机械部件的负载要求，前活塞与后活塞可以是等径的，也可以是异径的。

本实用新型提供的分段式活塞双作用短行程液压缸装置具有良好的工作性能和长久的使用寿命，可以用做普通往复运动的液压缸，也可以用做伺服控制运动的液压缸。此外，在温度较高、有粉尘和蒸汽的环境中也能长期稳定的工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分段式活塞双作用短行程液压缸装置，包括缸筒、装在缸筒内的活塞，分别装在缸筒前后端的前缸盖(2)和后缸盖(13)，其特征在于，所述缸筒为整体式阶梯形缸筒(8)；所述活塞为由前活塞(4)、中间活塞(16)、后活塞(19)组成的分段式活塞，所述中间活塞(16)装于所述缸筒(8)内直径最小的一段腔体内；所述装置还包括由前活塞导向环(6)、前活塞主密封(7)、前活塞副密封(5)、中间活塞导向环(18)、中间活塞密封(17)、后活塞导向环(10)、后活塞主密封(11)、后活塞副密封(12)及O形密封圈(3)组成的密封导向系统，装于所述缸筒(8)上的控制阀门(9)，设于所述控制阀门(9)上的进油接头(23)和回油接头(24)，所述缸筒(8)和分段式活塞及其密封形成前封闭油腔(A)和后封闭油腔(B)，所述控制阀门(9)交替控制所述进油接头(23)的进油口(P)和回油接头(24)的回油口(T)与所述油腔(A)和油腔(B)相通。

2.如权利要求1所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述装置还包括由进气口(CA)、进气接头(14)、前气腔(A1)、后气腔(B1)及连通所述前气腔(A1)和后气腔(B1)的通气孔(20)组成的气体防护系统，所述进气接头(14)设于所述缸筒(8)上，所述前气腔(A1)位于前活塞(4)的左端面与前缸盖(2)的右端面之间，所述后气腔(B1)位于后活塞(19)的右端面与后缸盖(13)的左端面之间。

3.如权利要求1所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述控制阀门(9)为电液伺服阀，所述装置还包括装在所述装置尾部用于检测活塞位移的位移传感器(21)，以及设在所述缸筒(8)上分别用于检测油腔(A)和油腔(B)的压力的前压力传感器(22)和后压力传感器(24)，以使所述装置可以作为电液伺服阀控制运动的伺服液压缸装置。

4.如权利要求1所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述控制阀门(9)为电磁换向阀，以使所述装置可以作为电磁换向阀控制的传动液压缸装置。

5.如权利要求1所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述中间活塞(16)和后活塞(19)做成一个整体，所述前活塞(4)和中间活塞(16)用螺纹付(15)连接。

6.如权利要求1所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径均大于中间活塞(16)。

7.如权利要求6所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径相等，以使所述装置可以作为双作用对称液压缸。

8.如权利要求6所述的分段式活塞双作用短行程液压缸装置，其特征在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直径不相等，以使所述装置可以作为双作用差动液压缸。

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