專利名稱：氣液轉換增壓缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣動-液壓(即動力轉換)元件，它通過用低壓力的壓縮空氣驅動、先后產生兩種不同壓力的液壓油(首先快速輸出低壓力的液壓油，經過一段時間后輸出高壓力的液壓油)的流體動力轉換器件。其特點是所占實際空間小、結構簡單、可靠，特別適用于航天、航空、軌道交通等對原器件的體積、品質、和可靠性要求很高的場合。如作為磁浮，低速磁浮列車的制動系統(tǒng)液壓動力源、本發(fā)明的氣液轉換增壓缸是最好的選擇。
背景技術：
氣液轉換增壓缸是一種不用液壓泵站而用低壓的壓縮空氣驅動產生高壓的液壓油的動力轉換元器件。氣液轉換增壓缸可廣泛應用于輕紡、電子、石化、軌道交通、航天、航空等需要間斷輸出高壓油的場合，目前國內外的氣液轉換增壓缸(見圖1)中的氣缸活塞復位動作均用一個中心彈簧或外來氣動復位來實現(xiàn)。
輸出不同壓力液壓油的順序動作通過外來的氣動或電氣控制來實現(xiàn)。同時，當用氣壓推動活塞運動時，必須外供潤滑油，因此，無法完成無給油潤油狀態(tài)下的長期工作，也無法依賴自身的特點來實現(xiàn)用低壓力的壓縮空氣驅動，并先后產生兩種不同壓力的液壓油。由于氣缸活塞的復位采用一個中心彈簧，沒有很好的利用彈簧特性和增壓缸的剩余空間，使這類增壓缸在相同輸入、輸出條件下，所占實際空間相當大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計一種所占實際空間小、結構簡單、可靠、能長期在無給油條件下工作、同時在低壓力的壓縮空氣驅動下，先后輸出兩種低、高不同壓力的液壓油的氣液轉換增壓缸。
按照本發(fā)明所提供的設計方案，在缸頭的中央設置活塞腔c，在該活塞腔c內從上到下依次設置高壓主油封與低壓主油封，將活塞腔分隔成高壓腔a與低壓腔b；在缸頭的下面有缸體，在缸體內有可以移動的活塞，在該活塞上安裝有活塞桿，活塞桿的上端滑動連接于活塞腔內；在活塞腔c周圍的缸頭內分別設置若干個平行于活塞腔c的彈簧座孔d，在每個彈簧座孔d內分別放置氣壓復位彈簧，氣壓復位彈簧的下端與活塞接觸。
在活塞上連接壓盤及導桿，氣壓復位彈簧的下端套在導桿的外面；在低壓腔b下方的缸頭內設置支承環(huán)。在缸體的右側設置儲油缸體，在儲油缸體內有可以移動的儲油活塞，在儲油缸體的下端為儲油缸蓋，在儲油缸蓋上設置進氣口。在缸頭的上端設置排氣通道，在排氣通道內的下端設置帶有通孔的壓緊墊，在壓緊墊的通孔口上有鋼球，在排氣通道內的上部設置同樣帶有通孔的放氣螺塞，在放氣螺塞的上端連接防塵蓋。
在缸頭的右上側對應于高壓腔a的部位設置高壓通道，在高壓通道內有可以移動的高壓頂桿，該高壓頂桿的右端位于安裝于缸頭上的頂桿座內，并可以穿過頂桿座右端的孔，在高壓頂桿的中部設置凸環(huán)，在凸環(huán)與頂桿座7的內端面之間有套在頂桿外面的高壓復位彈簧，高壓頂桿的右端可以與設置于缸頭外面的微動開關接觸。
在缸頭內對應于低壓腔b的部位設置低壓通道h，在缸體的右側設置儲油缸體，低壓通道h利用設置于儲油缸體上部的出油通道p與儲油缸的內腔n連通。
在儲油缸體的上部有儲油通道，在儲油通道內有可以移動的液位發(fā)信頂桿，該液位發(fā)信頂桿的上端位于安裝于儲油缸體上部的液位開關壓緊套內，并可以穿過液位開關壓緊套上端的孔，在液位發(fā)信頂桿的中部設置凸環(huán)，在凸環(huán)與液位開關壓緊套的內端面之間有套在液位發(fā)信頂桿外面的液位開關復位彈簧，液位發(fā)信頂桿的上端可以與設置于缸頭外面的微動開關接觸。
在儲油缸體的上部設置加油通道，在加油通道內的下部設置可以移動的加油頂針，在加油通道內的中部設置帶有加油孔的加油座，加油頂針的上端可以伸出加油孔，在加油頂針與加油通道下部的內端面間有彈簧，在加油頂針與加油孔下端螺紋閥口的配合面間設置密封圈。
在儲油缸蓋及缸體內設置相互連通的用于溝通儲油缸進氣一端的儲油缸進氣腔e與缸體進氣一端的缸體進氣腔f的進氣通道g，并在該進氣通道g上另外再設置一個用于溝通進氣通道g與缸體進氣腔f的節(jié)流口，該節(jié)流口的直徑小于進氣通道g的直徑。
在活塞的下端連接壓緊密封墊，在缸體的底部設置調節(jié)腔m，在調節(jié)腔m的開口端與壓緊密封墊間形成速度切換口，調節(jié)腔m和設置于缸體右下角的進氣通道g相連。
本發(fā)明的優(yōu)點是該氣液轉換增壓缸的結構簡單、緊湊、可靠、所占實際空間小，能長期在無給油條件下工作，同時在低壓力的壓縮空氣驅動下先后輸出兩種低、高不同壓力的液壓油。并能夠對其輸出的液壓油進行監(jiān)控、發(fā)出信號。經過長時間工作后，由于慢性泄漏，使液壓油減少、達到極限狀態(tài)時能發(fā)出信號、報警，進行補油。同時還能方便地將增壓缸內的空氣排盡。
本發(fā)明的氣液轉換增壓缸同時能夠對其輸出的液壓油的壓力進行監(jiān)控，發(fā)出開關信號。當該氣液轉換增壓缸經過一段時間的工作，由于液壓油的慢性泄漏使液壓油減少，在達到極限狀態(tài)時，能夠發(fā)出信號并報警，進行補油。該氣液轉換增壓缸設置了排氣裝置，在增壓缸加油的同時將增壓缸內的空氣排盡，以確保液壓系統(tǒng)中各處均無空氣。


圖1為現(xiàn)有增壓缸的結構圖。圖2為本發(fā)明的增壓缸結構圖。
圖3為高壓復位彈簧在缸頭中的位置圖。
具體實施的方式圖中，彈簧墊圈1，螺釘2，接線盒3，微動開關4，液位開關墊5，壓緊螺母6，頂桿座7，高壓復位彈簧8，高壓頂桿9，高壓密封圈10，高壓液壓油出口11，防塵套12，放氣螺塞13，鋼球14，壓緊墊15，螺套16，彈簧座17，氣壓復位彈簧18，缸頭19，液位發(fā)信頂桿20，液位開關復位彈簧21，液位開關壓緊套22，儲油缸體23，高壓主油封24，低壓油密封圈25，頂桿支承環(huán)26，液位油封27，低壓主油封28，導桿29，活塞桿30，密封圈31，儲油活塞32，壓盤33，活塞35，雙頭螺栓36，壓緊密封墊37，內六角圓螺母38，缸體39，平墊圈40，彈簧墊圈41，螺母42，開口銷43，速度切換口44，節(jié)流口45，儲油缸蓋用密封圈46，密封圈47，儲油缸蓋48，進氣口49，內六角螺栓50，彈簧墊圈51，彈簧52，加油頂針53，加油密封圈54，密封圈55，加油座56，加油蓋帽57，組合墊58，接線罩殼59，內六角螺釘60，彈簧墊圈61。
如圖2所示本發(fā)明的氣液轉換增壓缸主要有缸頭19、缸體39、儲油缸蓋48、儲油缸體23和接線罩殼59等主要部件構成的。
在增壓缸缸頭19的頂部設置高壓液壓油出口11，同時在該氣液轉換增壓缸的缸頭19上設置排氣口，在排氣口內放入壓緊墊15、在壓緊墊15上設置鋼珠14，并用放氣螺塞13壓在壓緊墊15上，在放氣螺塞13的放氣口設置防塵套12，以防灰塵經放氣口進入增壓缸而污染增壓缸內的液壓油。當增壓缸排氣時取下防塵套12，旋松放氣螺塞13，增壓缸內的空氣頂開鋼珠14，經放氣螺塞13排入大氣；當增壓缸內的空氣排盡后就旋緊放氣螺塞13，套好防塵套12。
在增壓缸缸頭19右上角的高壓腔內設置高壓通道，在高壓通道有可以移動的高壓頂桿9，在高壓頂桿9上分別套上高壓復位彈簧8和兩個高壓密封圈10，并用安裝于缸頭19上的頂桿座7壓緊高壓復位彈簧8，在缸頭19的外側設置一個微動開關4，并將微動開關4固定在安裝于缸頭19上的高壓開關墊6上。當缸頭高壓腔a內液壓油的壓力大于高壓復位彈簧8所設置的彈簧力時，壓力油推動高壓頂桿9運動，直到頂住微動開關4，使其動作，發(fā)出信號。實現(xiàn)該氣液轉換增壓缸并能夠對其輸出的液壓油的壓力進行監(jiān)控、發(fā)出開關信號的功能。
在增壓缸的中央設置活塞腔c，在活塞腔c內設置高壓主油封24與低壓主油封28，將活塞腔c分隔成高、低壓兩個腔a、b，并且，在高壓主油封24的上方為高壓腔a，高壓主油封24和低壓主油封28之間為低壓腔c，在低壓主油封28的上方放一個頂桿支承環(huán)26，在低壓腔c的右側開一個傍孔，并和儲油缸體23左上側的出油孔p相聯(lián)通，并用低壓油密封圈25密封，確保缸頭19和儲油缸體23內的液壓油不能外漏。
在缸體39的底部設置調節(jié)腔m，在儲油缸蓋48及缸體39內設置相互連通的用于溝通儲油缸進氣一端的儲油缸進氣腔e與調節(jié)腔m的進氣通道g，并在該進氣通道g上另外再設置一個用于溝通進氣通道g與位于缸體39進氣一端的缸體進氣腔f的節(jié)流口45，該節(jié)流口45的直徑小于進氣通道g的直徑，在活塞35向上移動后，調節(jié)腔m與缸體進氣腔f連成一體。
在活塞35的下端連接壓緊密封墊37，在缸體39的底部設置調節(jié)腔m，在調節(jié)腔m的開口端與壓緊密封墊37間形成速度切換口44，調節(jié)腔m和設置于缸體39右下角的進氣通道g相連。在缸體39和儲油缸蓋48間用密封圈46密封，以確保壓縮空氣在相關的進氣通道g內流過時不發(fā)生外泄漏。在帶有彈性儲油腔的活塞35(ZL2005201405143)的底部設置壓緊密封墊37，在活塞35的上方設置壓盤33，活塞桿30分別依次套入壓盤33、活塞35、壓緊密封墊37的中央，并用平墊圈40、彈簧墊圈41、螺母42拼緊，在螺母42上利用開口銷43防松。在壓盤33四周設置若干導桿29，并將裝在一起的活塞桿30、壓盤33、活塞35、壓緊密封墊37、導桿29放入缸體39的中央，各導桿29對準缸頭19四周的彈簧座孔d，在導桿29上套入氣壓復位彈簧18，在缸頭19的頂部用螺套16及彈簧座17壓住氣壓復位彈簧18，使壓緊密封墊37壓在速度切換口44上。在缸頭19的四周旋上雙頭螺栓36，在缸體39的底部用內六角圓螺母38旋在雙頭螺栓36上。
在氣液轉換增壓缸的儲油缸體23的頂部設置液位發(fā)信頂桿20，在液位發(fā)信頂桿20上分別套上液位油封27和液位開關復位彈簧21，并用液位開關壓緊套22壓緊液位開關復位彈簧21，在儲油缸體23中央的儲油活塞32的頂部推動液位發(fā)信頂桿20，頂住裝在液位開關墊5(裝在缸頭19的壓力發(fā)信腔的下方)上的微動開關4。當液壓油的慢性泄漏使液壓油減少，達到極限狀態(tài)時，可使儲油活塞32的頂部推動液位發(fā)信頂桿20頂住微動開關4，使其動作，發(fā)出信號，并報警，以便進行補油。
在增壓缸儲油缸體23頂部的右外側設置自封式加油通道，在加油通道內設置加油頂針53、在加油頂針53上套一個加油密封圈54，并用彈簧52將其壓緊在設置于加油通道中部的加油座56的螺紋閥口上，同時由于螺紋閥口密封圈54的作用，使儲油缸內的液壓油不能外漏。補油時用補油接頭頂住加油頂針53，使加油頂針53上的密封圈54脫離螺紋閥口，外部的壓力油就源源不斷地補入儲油缸內。加油完畢后拆去補油接頭，將套有組合墊58的加油蓋帽57旋入加油通道內，以防液壓油從加油通道內流出。
在氣液轉換增壓缸的儲油缸體23的中央設置儲油活塞32，在儲油活塞32上套一個具有低磨擦、高密封的儲油活塞油封31，和一個具有較高抗壓強度和低磨擦支承環(huán)，從而確保儲油缸內的液壓油和壓縮空氣互不相串，同時還確保儲油活塞32運動時不碰傷儲油缸體23。
在儲油缸體23的底部放置儲油缸蓋48，在儲油缸蓋48上套一個儲油缸蓋密封圈47，在儲油缸蓋48的底部設置進氣口49，當壓縮空氣從進氣口49進入增壓缸內時，確保壓縮空氣不從儲油缸蓋48和儲油缸體23間流出。用儲油缸蓋48底部若干個內六角螺釘50和彈簧墊圈51將儲油缸蓋48固定在儲油缸體23上。同時用若干個內六角螺釘50和彈簧墊圈51將儲油缸蓋48、儲油缸體23分別固定在缸頭19和缸體39上。
為防外來不明物體的碰撞，在本發(fā)明氣液轉換增壓缸的右上方設置接線罩殼59，并用若干個內六角螺釘60和彈簧墊圈61固定在缸頭19上。在接線罩殼59的上方裝一個接線盒3，并用若干個螺釘2和彈簧墊圈1固定在接線罩殼59上，有效地防范外來異物的碰撞。
在缸頭19的剩余空間和壓盤33某個圓周上設置若干個復位彈簧18和導桿29后，使本發(fā)明的氣液轉換增壓缸所占的實際空間有一個很大的減少，同時還確保了本發(fā)明的氣液轉換增壓缸能長期在無給油條件下工作。
當?shù)蛪旱膲嚎s空氣從增壓缸的進氣口49進入，快速推動儲油活塞32，使液壓油以等同于壓縮空氣的壓力從該增壓缸的出油通道p快速輸出；在此同時壓縮空氣從缸體39底部的節(jié)流口45緩慢進入該增壓缸的缸體進氣腔f，當作用在壓緊密封墊37的氣壓力與作用在活塞35上的力之和超過作用在壓盤上的復位彈簧作用力之和時，壓縮空氣以很高的速度驅動活塞35，同時帶動活塞桿29一起運動，當活塞桿29運動并封住在缸頭19高壓腔內的高壓主油封34后，使液壓油以成拾倍余壓縮空氣的壓力(輸出壓力的倍數(shù)可根據(jù)設計調整)從該增壓缸的高壓液壓油出口11輸出高壓油。從而很方便地實現(xiàn)了在低壓力的壓縮空氣驅動下先后輸出兩種低、高不同壓力液壓油的功能。
權利要求
1.氣液轉換增壓缸，其特征是在缸頭(19)的中央設置活塞腔(c)，在該活塞腔(c)內從上到下依次設置高壓主油封(24)與低壓主油封(28)，將活塞腔分隔成高壓腔(a)與低壓腔(b)；在缸頭(19)的下面有缸體(39)，在缸體(39)內有可以移動的活塞(35)，在該活塞(35)上安裝有活塞桿(30)，活塞桿(30)的上端滑動連接于活塞腔內；在活塞腔(c)周圍的缸頭(19)內分別設置若干個平行于活塞腔(c)的彈簧座孔(d)，在每個彈簧座孔(d)內分別放置氣壓復位彈簧(18)，氣壓復位彈簧(18)的下端與活塞(35)接觸。
2.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在活塞(35)上連接壓盤(33)及導桿(29)，氣壓復位彈簧(18)的下端套在導桿(29)的外面；在低壓腔(b)下方的缸頭(19)內設置支承環(huán)(26)。
3.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在缸體(39)的右側設置儲油缸體(23)，在儲油缸體(23)內有可以移動的儲油活塞(32)，在儲油缸體(23)的下端為儲油缸蓋(48)，在儲油缸蓋(48)上設置進氣口(49)。
4.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在缸頭(19)的上端設置排氣通道，在排氣通道內的下端設置帶有通孔的壓緊墊(15)，在壓緊墊(15)的通孔口上有鋼球(14)，在排氣通道內的上部設置同樣帶有通孔的放氣螺塞(13)，在放氣螺塞(13)的上端連接防塵蓋(12)。
5.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在缸頭(19)的右上側對應于高壓腔(a)的部位設置高壓通道，在高壓通道內有可以移動的高壓頂桿(9)，該高壓頂桿(9)的右端位于安裝于缸頭(19)上的頂桿座(7)內，并可以穿過頂桿座右端的孔，在高壓頂桿(9)的中部設置凸環(huán)，在凸環(huán)與頂桿座(7)的內端面之間有套在頂桿(9)外面的高壓復位彈簧(8)，高壓頂桿(9)的右端可以與設置于缸頭(19)外面的微動開關(4)接觸。
6.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在缸頭(19)內對應于低壓腔(b)的部位設置低壓通道(h)，在缸體(39)的右側設置儲油缸體(23)，低壓通道(h)利用設置于儲油缸體(23)上部的出油通道(p)與儲油缸的內腔(n)連通。
7.如權利要求3或6所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在儲油缸體(23)的上部有儲油通道，在儲油通道內有可以移動的液位發(fā)信頂桿(20)，該液位發(fā)信頂桿(20)的上端位于安裝于儲油缸體(23)上部的液位開關壓緊套(22)內，并可以穿過液位開關壓緊套(22)上端的孔，在液位發(fā)信頂桿(20)的中部設置凸環(huán)，在凸環(huán)與液位開關壓緊套(22)的內端面之間有套在液位發(fā)信頂桿(20)外面的液位開關復位彈簧(21)，液位發(fā)信頂桿(20)的上端可以與設置于缸頭(19)外面的微動開關(4)接觸。
8.如權利要求3或6所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在儲油缸體(23)的上部設置加油通道，在加油通道內的下部設置可以移動的加油頂針(53)，在加油通道內的中部設置帶有加油孔的加油座(56)，加油頂針(53)的上端可以伸出加油孔，在加油頂針(53)與加油通道下部的內端面間有彈簧(52)，在加油頂針(53)與加油孔下端螺紋閥口的配合面間設置密封圈(54)。
9.如權利要求3或6所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在儲油缸蓋(48)及缸體(39)內設置相互連通的用于溝通儲油缸進氣一端的儲油缸進氣腔(e)與缸體進氣一端的缸體進氣腔(f)的進氣通道(g)，并在該進氣通道(g)上另外再設置一個用于溝通進氣通道(g)與缸體進氣腔(f)的節(jié)流口(45)，該節(jié)流口(45)的直徑小于進氣通道(g)的直徑。
10.如權利要求1所述的氣液轉換增壓缸，其特征是在活塞(35)的下端連接壓緊密封墊(37)，在缸體(39)的底部設置調節(jié)腔(m)，在調節(jié)腔(m)的開口端與壓緊密封墊(37)間形成速度切換口(44)，調節(jié)腔(m)和設置于缸體(39)右下角的進氣通道(g)相連。
全文摘要
氣液轉換增壓缸，屬于一種氣動－液壓轉換元件。按照本發(fā)明所提供的設計方案，在缸頭的中央設置活塞腔c，在該活塞腔c內從上到下依次設置高壓主油封與低壓主油封，將活塞腔分隔成高壓腔a與低壓腔b；在缸頭的下面有缸體，在缸體內有可以移動的活塞，在該活塞上安裝有活塞桿，活塞桿的上端滑動連接于活塞腔內；在活塞腔c周圍的缸頭內分別設置若干個平行于活塞腔c的彈簧座孔d，在每個彈簧座孔d內分別放置氣壓復位彈簧，氣壓復位彈簧的下端與活塞接觸。本發(fā)明所占的實際空間小、結構簡單可靠、能長期在無給油條件下工作，同時在低壓力的壓縮空氣驅動下，先后輸出兩種低、高不同壓力的液壓油。
文檔編號F15B21/04GK101054986SQ20071002273
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權日2007年5月25日
發(fā)明者榮昉, 吳萌嶺, 李厚倫 申請人:無錫市拓發(fā)自控設備有限公司