CN213017041U - 一种自动往复气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动往复气缸，包括缸体和控制阀，控制阀包括阀芯和阀体，阀体上设有进气通道和排气通道，阀芯两端外均与阀体之间形成用于控制阀芯往复运动的腔体，该腔体连通进气通道和排气通道，阀体和阀芯之间设有转换腔，转换腔连通进气通道和排气通道，转换腔连通后腔和前腔，阀芯通过往复运动控制转换腔切换后腔和前腔的进气排气状态。本实用新型可靠性高，对加工精度要求较低；实现缸体前腔后腔的进气排气状态的切换，实现气缸的自动往复运动；安装方便，对气缸结构影响较小；结构简单，维修成本低；结构紧凑，充分利用空间；控制方法简单有效，当工作阻力过大时可自动停止工作并保持压力。

Description

一种自动往复气缸

技术领域

本实用新型涉及气缸技术领域，尤其涉及一种自动往复气缸。

背景技术

自动往复气缸是现代气动系统中常用的执行元件，常应用到各行业机械设备上，例如通过与油泵连接，实现油泵的吸油和压油。现有自动往复气缸通常通过在气缸外部设置带有弹性元件等构件的控制阀实现气缸的自动管路切换来实现气缸的高频自动往复，或者通过对气缸整体结构进行改进，在气缸内实现自动管路切换，这些结构存在着控制阀和气缸结构复杂、控制管路复杂的缺陷，且由于结构的过于复杂，各零件之间的配合关系也过于复杂，设备易出现漏气等故障，同时维修难度较高，使用成本也会相应提高很多。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种一体式自动往复气缸装置”，其公告号CN206943121U，包括相互连接的左侧缸体和右侧缸体，左侧缸体内设置有活塞腔，活塞腔内滑动设置有活塞，活塞的左端连接有向外伸出左侧缸体的活塞杆，右侧缸体内设置有阀芯腔，阀芯腔内滑动设置有换向阀芯，换向阀芯在阀芯腔内设置有左右两个工位，换向阀芯与活塞之间相互连接。其不足之处是，该实用新型通过在换向阀芯上设置定位机构对换向阀芯进行定位，在换向阀芯高频的往复运动中，定位机构中的弹性元件极易损坏；换向阀芯的往复运动通过推拉杆实现，对精度要求高，加工难度大；且由于整体换向结构设置在气缸内，一旦出现故障维修难度较高，因此气缸成本也会相应大幅提升。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术的结构复杂，零件损坏率高，维修难度大，成本较高的问题，提供一种自动往复气缸，结构简单，可靠性好，维修方便，成本较低，适用范围广。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种自动往复气缸，包括缸体，缸体中设有活塞，活塞将缸体分隔为后腔和前腔，活塞上设有活塞杆，所述活塞杆外设有控制阀，所述控制阀包括阀芯和阀体，所述阀体上设有进气通道和排气通道，阀芯两端外均与阀体之间形成用于控制阀芯往复运动的腔体，该腔体连通进气通道和排气通道，阀体和阀芯之间设有转换腔，转换腔连通进气通道和排气通道，转换腔连通后腔和前腔，阀芯通过往复运动控制转换腔切换后腔和前腔的进气排气状态。

本实用新型的特点在于控制阀设置在活塞杆外侧，无需对气缸结构进行大幅改动，适用性强；且通过压缩空气进气气路在阀芯后前腔体的来回转换实现阀芯的往复运动，通过阀芯的往复运动实现转换腔与进气通道和排气通道连通状态，从而实现对气缸缸体内后腔和前腔进气排气状态的切换，阀芯的换向以及活塞的往复运动均通过气路的转换实现，可靠性强，对精度要求较低；同时，控制阀仅包括阀体和阀芯两个构件，结构简单，且其中可移动构件仅为阀芯，故障率大大降低，同时维修方便，成本较低。

作为优选，所述转换腔包括均互相连通且设置在阀体内壁的进气环槽、第一通气环槽、第二通气环槽、第一排气环槽和第二排气环槽，所述进气环槽与进气通道连通，所述第一通气环槽与前腔连通，所述第二通气环槽与后腔连通，第一排气环槽和第二排气环槽分别与排气通道连通；所述阀芯周向设有若干密封圈，密封圈包括第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈，当阀芯移动至靠近缸体的后端时，所述第一密封圈隔断第一排气环槽与第一通气环槽，所述第二密封圈使得第一通气环槽与进气环槽连通，所述第三密封圈隔断第二通气环槽与进气环槽，所述第四密封圈使得第二通气环槽与第二排气环槽连通；当阀芯移动至远离缸体的前端时，所述第一密封圈使得第一排气环槽与第一通气环槽连通，所述第二密封圈隔断第一通气环槽与进气环槽连通，所述第三密封圈使得第二通气环槽与进气环槽连通，所述第四密封圈隔断第二通气环槽（33）与第二排气环槽。

实施例中，阀体内沿轴向依次设置第一排气环槽、第一通气环槽、进气环槽、第二通气环槽和第二排气环槽，阀芯外沿周向依次设置第一密封圈、第二密封圈第三密封圈和第四密封圈。通过阀芯的移动带动各密封圈位置改变，以改变各环形槽之间的连通与否：当阀芯移动至靠近气缸的最后端时，第一密封圈抵接在第一排气环槽和第一通气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第二密封圈移动至对应第一通气环槽的位置，保证第一通气环槽与进气环槽的连通，第三密封圈抵接在进气环槽和第二通气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第四密封圈移动至对应第二通气环槽的位置，保证第二通气环槽和第二排气环槽的连通，此时压缩气体从进气通道依次通过进气环槽、第一通气环槽进入前腔，将活塞从前端压至后端，后腔中的气体通过第二通气环槽、第二排气环槽进入排气通道排出；当阀芯移动至远离气缸的最前端时，第一密封圈移动至对应第一通气环槽的位置，保证第一通气环槽与第一排气环槽的连通，第二密封圈抵接在第一通气环槽与进气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第三密封圈移动至对应第二通气环槽的位置，保证第二通气环槽和进气环槽的连通，第四密封圈抵接在第二通气环槽和第二排气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，此时压缩气体从进气通道依次通过进气环槽、第二通气环槽进入后腔，将活塞从后端压至前端，前腔中的气体通过第一通气环槽、第一排气环槽进入排气通道排出。控制阀中只存在密封圈与其他构件的摩擦，只需通过适时更换密封圈就能保证控制阀的正常工作，维修难度小，成本低。

作为优选，所述密封圈还包括设在阀芯两端的端部密封圈。

阀芯端部密封圈用于对阀芯两端进行密封，防止气流从转换腔两侧流通至阀芯后前两端的腔体影响进气和排气，实施例中，端部密封圈外侧的阀芯上还设有环形槽，减少阀芯与阀体的接触面，减少装配精度要求，同时起到减重及节省材料的作用。

作为优选，所述腔体包括靠近缸体的第一腔体和远离缸体的第二腔体，所述阀芯与活塞杆之间形成间隙，第一腔体和第二腔体分别通过该间隙连通进气通道，所述活塞杆周向设有后O型圈和前O型圈，当活塞杆移动至靠近缸体的后端时，前O型圈隔断进气通道和第二腔体，当活塞杆移动至前端时，后O型圈隔断进气通道和第一腔体。

实施例中后O型圈和前O型圈各设有两个，保证密封性能。当活塞杆移动至最后端时，前O型圈与阀芯内壁抵接，位于前侧的间隙被前O型圈封堵，压缩空气只能进入后侧间隙并进入第一腔体，使得阀芯向前移动，完成换向；当活塞杆移动至最前端时，后O型圈与阀芯内壁抵接，位于后侧的间隙被后O型圈封堵，压缩空气只能进入前侧间隙并进入第二腔体，使得阀芯向后移动，完成换向，间隙与第一腔体、第二腔体连接处可设置圆角，方便压缩空气进入腔体。

作为优选，所述缸体上设有分别与第一腔体和排气通道连通的第一排气管，阀体远离缸体的一端设有分别与第二腔体和排气通道连通的第二排气管。

第一腔体通过第一排气管排气，第二腔体通过第二排气管排气，实施例中阀体前端设有阀体前盖，第二排气管设置在阀体前盖内。

作为优选，所述排气通道上设有排气孔，所述排气孔中设有消音片。

装置内气体均通过排气通道上的排气孔向外排出，消音片用于对排气消音。

作为优选，所述阀芯上设有进气孔，所述进气孔连通进气通道和间隙。

进气孔起到将压缩空气引入阀芯内部，使压缩空气从间隙进入两端腔体内。

作为优选，所述阀芯内壁设有环形槽，所述环形槽连通进气孔和间隙。

环形槽用于衔接进气孔和间隙，扩大间隙入口的通量，使压缩空气顺利进入间隙。

作为优选，所述缸体外设有外通气管，所述外通气管一端与后腔连通，外通气管另一端延伸至阀体内并与第二通气环槽连通。

外通气管连通后腔与第二通气环槽，负责后腔的进气与排气，外通气管部分设置在阀体内，充分利用阀体空间。

作为优选，所述缸体内设有内通气管，所述内通气管一端与前腔连通，内通气管另一端延伸至阀体内并与第一通气环槽连通。

内通气管连通前腔与第一通气环槽，负责前腔的进气与排气，内通气管部分设置在阀体内，部分设置在缸体上，充分利用空间。

环形槽两侧连通间隙，进气孔设置在阀芯中部，进气孔两端连通环形槽和进气环槽

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）通过气路转换控制阀芯换向，可靠性高，对加工精度要求较低；（2）通过阀芯换向控制转换腔不同的气路连通状态，从而实现缸体前腔后腔的进气排气状态的切换，实现气缸的往复运动；（3）控制阀套设在活塞杆外，安装方便，对气缸结构影响较小；（4）结构简单，构件之间相对配合较为简单，更换密封圈方便，维修成本低；（5）结构紧凑，充分利用空间；（6）控制方法简单有效，当工作阻力过大时可自动停止工作并保持压力。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图2中A-A向的剖面图。

图4是图2中B-B向的剖面图。

图5是本实用新型的一种状态。

图6是本实用新型的另一种状态

图中：1、缸体，11、活塞，12、活塞杆，121、后O型圈，122、前O型圈，13、第一排气管，14、通气管安装块，15、外通气管，16、内通气管，2、控制阀，21、阀芯，211、进气孔，212、环形槽，22、阀体，221、排气孔，222、消音片，223、进气通道，224、排气通道，31、进气环槽，32、第一通气环槽，33、第二通气环槽，34、第一排气环槽，35、第二排气环槽，41、第一密封圈，42、第二密封圈，43、第三密封圈，44、第四密封圈，45、端部密封圈，5、阀体前盖，51、第二排气管，C、后腔，D、前腔，E、第一腔体，F、第二腔体。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例1中，一种自动往复气缸，包括缸体1、控制阀2和阀体前盖5，阀体前盖5固定在控制阀2前端，如图3所示，缸体1中设有活塞11，活塞11将缸体分隔为后腔C和前腔D，活塞11上设有活塞杆12，活塞杆12向缸体1外延伸，活塞杆12外、缸体1外后端设有控制阀2，控制阀2包括阀芯21和阀体22，阀芯21套设在活塞杆12外，阀芯21与活塞杆12间隙配合，阀芯21内壁中部周向设有环形槽212，阀体22套设在阀芯21外，阀体22上设有进气通道223和排气通道224，进气通道223平行于径向设置，排气通道224平行于轴向设置，排气通道224上设有排气孔221，排气孔221中设有消音片222；阀芯21两端外均与阀体22之间形成用于控制阀芯21往复运动的腔体，腔体包括靠近缸体1的第一腔体E和远离缸体1的第二腔体F，缸体1上设有分别与第一腔体E和排气通道连通的第一排气管13，阀体前盖5上设有分别与第二腔体F和排气通道连通的第二排气管51；

阀体22和阀芯21之间设有转换腔，转换腔连通进气通道223和排气通道224，转换腔连通后腔C和前腔D，阀芯21通过往复运动控制转换腔切换后腔C和前腔D的进气排气状态，阀芯21中部设有进气孔211，进气孔211两端分别连通环形槽212和转换腔，转换腔包括均互相连通且沿周向设置在阀体22内壁的五个环槽，该五个环槽自后向前依次为第一排气环槽34、第一通气环槽32、进气环槽31、第二通气环槽33和第二排气环槽35，进气环槽31与进气通道223连通；如图4所示，第一通气环槽32通过内通气管16与前腔D连通，内通气管16一部分设置在缸体1前端盖内并与前腔D连通，内通气管16另一部分向阀体22延伸并与第一通气环槽32连通；第二通气环槽33通过外通气管15与后腔C连通，外通气管15一部分设置在缸体1外侧并与后腔C连通，外通气管15另一部分向阀体22延伸并与第二通气环槽33连通；第一排气环槽34和第二排气环槽35分别与排气通道224连通；从图3和图4可知，外通气管15、内通气管16所处平面与进气通道223、排气通道224、第一排气管13和第二排气管51所处平面垂直，保证气路互不干扰，且结构紧凑，充分利用空间。

阀芯21周向设有若干密封圈，密封圈包括自后向前依次设置的端部密封圈45、第一密封圈41、第二密封圈42、第三密封圈43、第四密封圈44和端部密封圈45，当阀芯21移动至靠近缸体1的后端时，第一密封圈抵接在第一排气环槽和第一通气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第二密封圈移动至对应第一通气环槽的位置，保证第一通气环槽与进气环槽的连通，第三密封圈抵接在进气环槽和第二通气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第四密封圈移动至对应第二通气环槽的位置，保证第二通气环槽和第二排气环槽的连通；

如图5所示，当阀芯21移动至远离缸体1的前端时，第一密封圈移动至对应第一通气环槽的位置，保证第一通气环槽与第一排气环槽的连通，第二密封圈抵接在第一通气环槽与进气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽，第三密封圈移动至对应第二通气环槽的位置，保证第二通气环槽和进气环槽的连通，第四密封圈抵接在第二通气环槽和第二排气环槽之间的阀体内壁上以隔断两个环槽。端部密封圈45始终保持与阀体内壁的抵接。端部密封圈外侧的阀芯端部周向设有环槽。阀芯中心通孔两端可设有圆角，阀芯两端面可设有一定倾斜角度，方便压缩气体从阀芯两端外的缝隙进入第一腔体和第二腔体。

活塞杆12周向设有后O型圈121和前O型圈122，后O型圈121和前O型圈122各设有两个，如图5所示，当活塞杆12移动至靠近缸体1的后端时，后O型圈121均抵接在缸体前盖内壁上，前O型圈中更靠前的一个与阀芯内壁抵接，另一个前O型圈位于对应环形槽的位置，隔断进气通道223和第二腔体F；如图6所示，当活塞杆12移动至前端时，后O型圈121均抵接在阀芯内壁上，隔断进气通道223和第一腔体E，前O型圈122均抵接在阀体前盖5内壁上。

通过第一腔体、第二腔体的气路转换控制阀芯换向，可靠性高，对加工精度要求较低；通过阀芯换向控制转换腔中各环槽不同的气路连通状态，从而实现缸体前腔后腔的进气排气状态的切换，实现气缸的往复运动；控制阀套设在活塞杆外，安装方便，对气缸结构影响较小；结构简单，构件之间相对配合较为简单，主要磨损存在于密封圈，只需通过更换密封圈增加装置寿命，维修成本低；结构紧凑，充分利用空间。

气缸往复运动流程如下所示：

S1、如图3、图4所示，向进气通道持续通入压缩空气，活塞杆缩回至远离控制阀的后端，即活塞运动至后端时，由于前O型圈密封住进气通道前侧间隙，压缩空气依次通过进气通道、进气孔、阀芯与活塞杆间的间隙进入第一腔体，驱动阀芯向远离缸体方向移动，第二腔体压缩，并将其内空气依次通过第二排气管、排气通道、排气孔排出；

S2、如图5所示，当阀芯移动至远离缸体的前端时，压缩空气依次通过进气通道、进气孔、第二通气环槽、外通气管进入后腔，驱动活塞向前端运动，压缩前腔并将其内空气依次通过内通气管、第一通气环槽、第一排气环槽、排气通道、排气孔排出；

S3、如图6所示，当活塞运动至前端时，压缩空气依次通过进气通道、进气孔、间隙进入第二腔体，由于后O型圈密封住进气通道后侧间隙，驱动阀芯向靠近缸体方向移动，第一腔体压缩，并将其内空气依次通过第一排气管、排气通道、排气孔排出；

S4、当阀芯移动至靠近缸体的后端时，压缩空气依次通过进气通道、进气孔、第一通气环槽、内通气管进入前腔，驱动活塞向后端运动，压缩后腔并将其内空气依次通过外通气管、第二通气环槽、第二排气环槽、排气通道、排气孔排出，重新回到S1的状态，循环往复实现活塞的往复运动。

通过第一腔体、第二腔体的气路转换控制阀芯换向，可靠性高，对加工精度要求较低；通过阀芯换向控制转换腔中各环槽不同的气路连通状态，从而实现缸体前腔后腔的进气排气状态的切换，实现气缸的往复运动；控制阀套设在活塞杆外，安装方便，对气缸结构影响较小；结构简单，构件之间相对配合较为简单，主要磨损存在于密封圈，只需通过更换密封圈增加装置寿命，维修成本低；结构紧凑，充分利用空间。只需对进气通道持续通气，就能完成对气缸往复运动的自动控制；当工作阻力大于或等于工作气缸的推力时，气缸停止工作并保持压力。

Claims (10)

1.一种自动往复气缸，包括缸体（1），缸体（1）中设有活塞（11），活塞（11）将缸体分隔为后腔（C）和前腔（D），活塞（11）上设有活塞杆（12），其特征是，所述活塞杆（12）外设有控制阀（2），所述控制阀（2）包括阀芯（21）和阀体（22），所述阀体（22）上设有进气通道（223）和排气通道（224），阀芯（21）两端外均与阀体（22）之间形成用于控制阀芯（21）往复运动的腔体，该腔体连通进气通道（223）和排气通道（224），阀体（22）和阀芯（21）之间设有转换腔，转换腔连通进气通道（223）和排气通道（224），转换腔连通后腔（C）和前腔（D），阀芯（21）通过往复运动控制转换腔切换后腔（C）和前腔（D）的进气排气状态。

2.根据权利要求1所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述转换腔包括均互相连通且设置在阀体（22）内壁的进气环槽（31）、第一通气环槽（32）、第二通气环槽（33）、第一排气环槽（34）和第二排气环槽（35），所述进气环槽（31）与进气通道（223）连通，所述第一通气环槽（32）与前腔（D）连通，所述第二通气环槽（33）与后腔（C）连通，第一排气环槽（34）和第二排气环槽（35）分别与排气通道（224）连通；

所述阀芯（21）周向设有若干密封圈，密封圈包括第一密封圈（41）、第二密封圈（42）、第三密封圈（43）和第四密封圈（44），当阀芯（21）移动至靠近缸体（1）的后端时，所述第一密封圈（41）隔断第一排气环槽（34）与第一通气环槽（32），所述第二密封圈（42）使得第一通气环槽（32）与进气环槽（31）连通，所述第三密封圈（43）隔断第二通气环槽（33）与进气环槽（31），所述第四密封圈（44）使得第二通气环槽（33）与第二排气环槽（35）连通；

当阀芯（21）移动至远离缸体（1）的前端时，所述第一密封圈（41）使得第一排气环槽（34）与第一通气环槽（32）连通，所述第二密封圈（42）隔断第一通气环槽（32）与进气环槽（31）连通，所述第三密封圈（43）使得第二通气环槽（33）与进气环槽（31）连通，所述第四密封圈（44）隔断第二通气环槽（33）与第二排气环槽（35）。

3.根据权利要求2所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述密封圈还包括设在阀芯两端的端部密封圈（45）。

4.根据权利要求1所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述腔体包括靠近缸体（1）的第一腔体（E）和远离缸体（1）的第二腔体（F），所述阀芯（21）与活塞杆（12）之间形成间隙，第一腔体（E）和第二腔体（F）分别通过该间隙连通进气通道（223），所述活塞杆（12）周向设有后O型圈（121）和前O型圈（122），当活塞杆（12）移动至靠近缸体（1）的后端时，前O型圈（122）隔断进气通道（223）和第二腔体（F），当活塞杆（12）移动至前端时，后O型圈（121）隔断进气通道（223）和第一腔体（E）。

5.根据权利要求4所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述缸体（1）上设有分别与第一腔体（E）和排气通道（224）连通的第一排气管（13），阀体（22）远离缸体（1）的一端设有分别与第二腔体（F）和排气通道（224）连通的第二排气管（51）。

6.根据权利要求1所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述排气通道（224）上设有排气孔（221），所述排气孔（221）中设有消音片（222）。

7.根据权利要求4所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述阀芯（21）上设有进气孔（211），所述进气孔（211）连通进气通道（223）和间隙。

8.根据权利要求7所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述阀芯（21）内壁设有环形槽（212），所述环形槽（212）连通进气孔（211）和间隙。

9.根据权利要求4所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述缸体（1）外设有外通气管（15），所述外通气管（15）一端与后腔（C）连通，外通气管（15）另一端延伸至阀体（22）内并与第二通气环槽（33）连通。

10.根据权利要求4所述的一种自动往复气缸，其特征是，所述缸体（1）内设有内通气管（16），所述内通气管（16）一端与前腔（D）连通，内通气管（16）另一端延伸至阀体（22）内并与第一通气环槽（32）连通。

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