專利名稱：一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液壓驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，尤其涉及一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置。
技術(shù)背景液壓缸裝置通常由以下幾部分組成裝在圓柱形缸筒內(nèi)部的活塞、伸出缸體外部的活塞 桿、前后缸蓋以及密封件。密封件有動(dòng)密封和靜密封。靜密封防止液體從缸蓋處向外泄漏， 活塞動(dòng)密封防止液壓缸兩個(gè)油腔之間的泄漏，活塞桿動(dòng)密封防止液體從活塞桿處向外泄漏。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿和密封件會(huì)產(chǎn)生摩檫磨損，這種摩檫磨損隨著壓力波動(dòng)和使用時(shí)間的延長 而加劇。液壓缸活塞桿短行程快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 一般是活塞桿先磨損，動(dòng)密封先失效。液體 從活塞桿處向外泄漏，液壓缸不能繼續(xù)使用。缸蓋處的靜密封也會(huì)因密封處間隙過大密封件 在交變沖擊壓力下被擠出溝槽而損壞，長期使用也會(huì)因密封件老化變質(zhì)而損壞，造成液體向 外泄漏。液體的外泄使周圍環(huán)境污染，資源浪費(fèi)。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，旨在解決現(xiàn)有 的液壓缸裝置的活塞桿及其動(dòng)密封的摩檫磨損易造成動(dòng)密封的失效，帶來液壓缸裝置使用壽 命短、不可靠的問題。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，包括缸筒、裝在缸筒內(nèi)的活塞，分別裝在缸 筒前后端的前缸蓋(2)和后缸蓋(13)，所述缸筒為整體式階梯形缸筒(8);所述活塞為 由前活塞(4)、中間活塞(16)、后活塞(19)組成的分段式活塞，所述中間活塞(16) 裝于所述缸筒(8)內(nèi)直徑最小的一段腔體內(nèi)；所述裝置還包括由前活塞導(dǎo)向環(huán)(6)、前活 塞主密封(7)、前活塞副密封(5)、中間活塞導(dǎo)向環(huán)(18)、中間活塞密封(17)、后活主密封(11)、后活塞副密封(12)及0形密封圈(3)組成的密封 導(dǎo)向系統(tǒng)，裝于所述缸筒(8)上的控制閥門(9)，設(shè)于所述控制閥門(9)上的進(jìn)油接頭(23)和回油接頭(24)，所述缸筒(8)和分段式活塞及其密封形成前封閉油腔(A)和后 封閉油腔(B)，所述控制閥門(9)交替控制所述進(jìn)油接頭(23)的進(jìn)油口 (P)和回油接 頭(24)的回油口 (T)與所述油腔(A)和油腔(B)相通。所述裝置還包括由進(jìn)氣口 (CA)、進(jìn)氣接頭(14)、前氣腔(Al)、后氣腔(Bl)及連 通所述前氣腔(Al)和后氣腔(Bl)的通氣孔(20)組成的氣體防護(hù)系統(tǒng)，所述進(jìn)氣接頭( 14)設(shè)于所述缸筒(8)上，所述前氣腔(Al)位于前活塞(4)的左端面與前缸蓋(2)的 右端面之間，所述后氣腔(Bl)位于后活塞(19)的右端面與后缸蓋(13)的左端面之間。所述控制閥門(9)為電液伺服閥，所述裝置還包括裝在所述裝置尾部用于檢測活塞位 移的位移傳感器(21)，以及設(shè)在所述缸筒(8)上分別用于檢測油腔(A)和油腔(B)的 壓力的前壓力傳感器(22)和后壓力傳感器(24)，以使所述裝置可以作為電液伺服閥控制 運(yùn)動(dòng)的伺服液壓缸裝置。所述控制閥門(9)為電磁換向閥，以使所述裝置可以作為電磁換向閥控制的傳動(dòng)液壓 缸裝置。所述中間活塞(16)和后活塞(19)做成一個(gè)整體，所述前活塞(4)和中間活塞(16 )用螺紋付(15)連接。所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑均大于中間活塞(16)。所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑相等，以使所述裝置可以作為雙作用對稱液壓缸。所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑不相等，以使所述裝置可以作為雙作用差動(dòng)液 壓缸。本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型通過采用分段式活塞和整體式階梯形缸筒，僅應(yīng) 用了活塞動(dòng)密封和相應(yīng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，取消了活塞桿，不存在活塞桿動(dòng)密封，避免了活塞桿 和活塞桿動(dòng)密封的摩檫磨損，也避免了活塞桿動(dòng)密封的失效，可以有效的防止液壓缸活塞桿 處液體的泄漏，提高液壓缸的可靠性和靈敏度，延長液壓缸的使用壽命。整體式階梯形缸筒兩端分別裝有缸蓋，缸蓋不承受油液的壓力，只承受很低的氣體壓力 。缸蓋靜密封也只承受很低的氣壓?；钊\(yùn)動(dòng)到兩端極限位置不和缸蓋接觸，而是和整體式 階梯形缸筒的內(nèi)端面接觸，形成內(nèi)力，避免了因缸蓋及其靜密封的損壞引起液壓缸的失效。液壓缸正常工作時(shí)兩封閉氣腔保持正氣壓，防止外部灰塵、蒸汽等污物進(jìn)入液壓缸內(nèi)部 。不采用常規(guī)的接觸式防塵圈，避免了防塵圈和活塞桿的摩檫磨損。


圖l是本實(shí)用新型提供的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置結(jié)構(gòu)的主視示意圖； 圖2是圖1的俯視圖；圖中1、連接桿；2、前缸蓋；3、 0形密封圈；4、前活塞；5、前活塞副密封；6、前 活塞導(dǎo)向環(huán)；7、前活塞主密封；8、階梯形缸筒；9、控制閥門；10、后活塞導(dǎo)向環(huán)；11、 后活塞主密封；12、后活塞副密封；13、后缸蓋；14、進(jìn)氣接頭；15、螺紋付；16、中間活 塞；17、中間活塞密封；18、中間活塞導(dǎo)向環(huán)；19、后活塞；20、通氣孔；21、位移傳感器 ;22、前壓力傳感器；23、進(jìn)油接頭；24、后壓力傳感器；25、回油接頭；A、前油腔；Al 、前氣腔；B、后油腔；Bl、后氣腔；CA、進(jìn)氣口； P、進(jìn)油口 ； T、回油口。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用 新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型提供的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置包括有整體式 階梯形缸筒8;由前活塞4、中間活塞16、后活塞19組成的分段式活塞；由前活塞導(dǎo)向環(huán)6、 前活塞主密封7、前活塞副密封5、中間活塞導(dǎo)向環(huán)18、中間活塞密封17、后活塞導(dǎo)向環(huán)IO、 后活塞主密封ll、后活塞副密封12及0形密封圈3組成的密封導(dǎo)向系統(tǒng)；由進(jìn)氣口CA、前氣腔 Al、后氣腔B1、通氣孔20組成的氣體防護(hù)系統(tǒng)。整體式階梯形缸筒8內(nèi)部分為三段，分別裝有前活塞4、中間活塞16和后活塞19。三段活 塞串聯(lián)排列，中間活塞直徑小，兩端活塞直徑大，兩個(gè)大活塞直徑相等則為雙作用對稱缸， 兩個(gè)大活塞直徑不等則為雙作用差動(dòng)缸。中間活塞16和后活塞19做成一個(gè)整體，前活塞4和 中間活塞16用螺紋付15連接。前活塞4前端的連接桿1與外部被驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部件連接。整體式 階梯形缸筒8和分段式活塞及其密封形成前封閉油腔A和后封閉油腔B?？刂崎y門9交替控制進(jìn) 油口P和回油口T與油腔A和B相通，實(shí)現(xiàn)活塞和機(jī)械部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液 油可以作為液體 質(zhì)通過進(jìn)油接頭23和回油接頭25進(jìn)出控制閥門。密封導(dǎo)向系統(tǒng)中的主密封、副密封和活塞之間預(yù)置了初始?jí)嚎s量，可以使之產(chǎn)生合適的 初始接觸應(yīng)力，而導(dǎo)向環(huán)則采用非金屬耐磨材料制成，從而既能使密封阻止流體的泄漏，又 可避免過大的摩擦損失和過快的磨損。這種密封系統(tǒng)可以使液壓缸具有無泄漏、摩擦力低、 可靠性高、壽命長的特點(diǎn)。當(dāng)所述分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置作為電液伺服閥控制運(yùn)動(dòng)的伺服液壓缸裝置 時(shí)，所述控制閥門9即為電液伺服閥，所述裝置還裝有位移傳感器21，其裝在液壓缸尾部， 用于檢測活塞的位移，以及裝在缸筒8上的壓力傳感器22和24，分別檢測油腔A和B的壓力； 而當(dāng)作為電磁換向閥控制的傳動(dòng)液壓缸裝置時(shí)，則沒有這兩種電氣儀表元件，且所述控制閥 門9為電磁換向閥。當(dāng)分段式活塞運(yùn)動(dòng)到后極限位，前活塞4的右端面和階梯形缸筒8的內(nèi)左端面接觸，形成 內(nèi)力，而后缸蓋13并不和后活塞19接觸。當(dāng)分段式活塞運(yùn)動(dòng)到前極限位，后活塞19的左端面 和階梯形缸筒8的內(nèi)右端面接觸，形成內(nèi)力，而前缸蓋并不和前活塞4接觸。避免了因缸蓋及 其靜密封的損壞引起液壓缸的失效。前活塞4的左端面與前缸蓋2的右端面之間形成封閉前氣腔A1。后活塞19的右端面與后缸 蓋13的左端面之間形成封閉后氣腔B1。封閉前氣腔A1和封閉后氣腔B1由通氣孔20連通。有壓 氣體通過進(jìn)氣接頭14的進(jìn)氣口CA進(jìn)入前氣腔A1和后氣腔B1。前氣腔A1和后氣腔B1充滿正壓氣 體，并不斷有氣體從連接桿1和前缸蓋2的配合間隙中逸出，灰塵等污物被吹掃到液壓缸外部 。所述有壓氣體可以是壓縮空氣或氮?dú)?。分段式活塞向前運(yùn)動(dòng)，前氣腔A1的容積變小，氣體被壓縮經(jīng)過通氣孔20進(jìn)入容積變大的 后氣腔B1。分段式活塞向后運(yùn)動(dòng)，后氣腔B1的容積變小，氣體被壓縮經(jīng)過通氣孔20進(jìn)入容積 變大的前氣腔A1。通過進(jìn)氣接頭14的進(jìn)氣口CA不斷補(bǔ)充從連接桿1和缸筒固定法蘭2的配合間 隙逸出的氣體。保持前氣腔A1和后氣腔B1有一定壓力，可以有效地防止外部環(huán)境的灰塵、蒸 汽等污物進(jìn)入液壓缸內(nèi)部。液壓缸的使用壽命決定于缸筒和密封接觸表面的磨損程度。磨損主要有兩種形式， 一種 是磨粒磨損，另一種是粘著磨損。前者由于特殊的氣體防護(hù)系統(tǒng)使外部灰塵中的磨粒不能進(jìn) 入缸筒和密封接觸表面。磨粒磨損來自液壓介質(zhì)中的微粒，可以通過液壓系統(tǒng)精密過濾解決 。如下所示的Holm粘著磨損公式表達(dá)了缸筒和密封接觸表面微凸體接觸時(shí)的粘著磨損程度F -磨損體積；《-磨損系數(shù)；『-接觸表面法向載荷；^-滑動(dòng)距離； ^-表面硬度；^-沖程；#-往復(fù)次數(shù)
從上式可以看出，提高缸筒表面硬度^，降低接觸表面法向載荷『是增加往復(fù)次數(shù)W 即延長液壓缸壽命的有效措施。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述前缸蓋2采用缸筒固定法蘭實(shí)現(xiàn)，其固定在基礎(chǔ)上， 并和整體式階梯形缸筒8用螺釘連接。
根據(jù)被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)方向，所述液壓缸裝置可水平安裝、垂直安裝或傾斜安裝使用。
根據(jù)液壓缸的受力狀態(tài)，通過改變外部連接結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)以下各種連接方式缸筒底 部鉸接式；缸筒底部法蘭式；缸筒頭部法蘭式；缸筒中部耳軸式；缸筒底座式。根據(jù)被驅(qū)動(dòng) 機(jī)械部件的負(fù)載要求，前活塞與后活塞可以是等徑的，也可以是異徑的。
本實(shí)用新型提供的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置具有良好的工作性能和長久的使 用壽命，可以用做普通往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以用做伺服控制運(yùn)動(dòng)的液壓缸。此外，在溫 度較高、有粉塵和蒸汽的環(huán)境中也能長期穩(wěn)定的工作。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新 型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
8
權(quán)利要求1.一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，包括缸筒、裝在缸筒內(nèi)的活塞，分別裝在缸筒前后端的前缸蓋(2)和后缸蓋(13)，其特征在于，所述缸筒為整體式階梯形缸筒(8)；所述活塞為由前活塞(4)、中間活塞(16)、后活塞(19)組成的分段式活塞，所述中間活塞(16)裝于所述缸筒(8)內(nèi)直徑最小的一段腔體內(nèi)；所述裝置還包括由前活塞導(dǎo)向環(huán)(6)、前活塞主密封(7)、前活塞副密封(5)、中間活塞導(dǎo)向環(huán)(18)、中間活塞密封(17)、后活塞導(dǎo)向環(huán)(10)、后活塞主密封(11)、后活塞副密封(12)及O形密封圈(3)組成的密封導(dǎo)向系統(tǒng)，裝于所述缸筒(8)上的控制閥門(9)，設(shè)于所述控制閥門(9)上的進(jìn)油接頭(23)和回油接頭(24)，所述缸筒(8)和分段式活塞及其密封形成前封閉油腔(A)和后封閉油腔(B)，所述控制閥門(9)交替控制所述進(jìn)油接頭(23)的進(jìn)油口(P)和回油接頭(24)的回油口(T)與所述油腔(A)和油腔(B)相通。
2 如權(quán)利要求l所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述裝置還包括由進(jìn)氣口 (CA)、進(jìn)氣接頭(14)、前氣腔(Al)、后氣腔(Bl)及 連通所述前氣腔(Al)和后氣腔(Bl)的通氣孔(20)組成的氣體防護(hù)系統(tǒng)，所述進(jìn)氣接頭 (14)設(shè)于所述缸筒(8)上，所述前氣腔(Al)位于前活塞(4)的左端面與前缸蓋(2) 的右端面之間，所述后氣腔(Bl)位于后活塞(19)的右端面與后缸蓋(13)的左端面之間。
3 如權(quán)利要求l所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述控制閥門(9)為電液伺服閥，所述裝置還包括裝在所述裝置尾部用于檢測活塞 位移的位移傳感器(21)，以及設(shè)在所述缸筒(8)上分別用于檢測油腔(A)和油腔(B) 的壓力的前壓力傳感器(22)和后壓力傳感器(24)，以使所述裝置可以作為電液伺服閥控 制運(yùn)動(dòng)的伺服液壓缸裝置。
4 如權(quán)利要求l所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述控制閥門(9)為電磁換向閥，以使所述裝置可以作為電磁換向閥控制的傳動(dòng)液 壓缸裝置。
5.如權(quán)利要求l所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述中間活塞(16)和后活塞(19)做成一個(gè)整體，所述前活塞(4)和中間活塞( 16)用螺紋付(15)連接。
6.如權(quán)利要求l所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑均大于中間活塞(16)。
7.如權(quán)利要求6所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑相等，以使所述裝置可以作為雙作用對稱液 壓缸。
8.如權(quán)利要求6所述的分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，其特征 在于，所述前活塞(4)和后活塞(19)的直徑不相等，以使所述裝置可以作為雙作用差動(dòng) 液壓缸。
專利摘要本實(shí)用新型適用于液壓驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，提供了一種分段式活塞雙作用短行程液壓缸裝置，主要由一個(gè)整體式階梯形缸筒8、分段式活塞(前活塞4、中間活塞16、后活塞19)、特殊的密封導(dǎo)向系統(tǒng)及特殊的氣體防護(hù)系統(tǒng)組成。作為伺服控制運(yùn)動(dòng)的液壓缸裝置，位移傳感器21、壓力傳感器22、電液伺服閥等控制檢測元件和液壓缸集成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)液壓伺服運(yùn)動(dòng)；作為傳動(dòng)液壓缸裝置，電磁換向閥和液壓缸集成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型提供的液壓缸具有多種安裝方式，結(jié)構(gòu)簡單，使用零件少，沒有常規(guī)的活塞桿和活塞桿密封，不存在活塞桿的磨損，有著良好工作性能和長久的使用壽命，在溫度較高有粉塵和蒸汽的環(huán)境中能長期穩(wěn)定的工作。
文檔編號(hào)F15B15/17GK201382042SQ20092030132
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者曹永福 申請人:四川川潤股份有限公司