CN103925322A - 气弹簧及超压释放和填充阀组件 - Google Patents

Abstract

气弹簧包括填充阀和由填充阀承载的破裂盘。超压释放和填充阀组件包括带有阀通道的阀壳体；填充阀，所述填充阀由阀壳体承载并且包括延伸到阀通道中的阀杆，并且超压释放通道延伸通过所述填充阀；和由与超压释放通道连通的填充阀承载的破裂盘。气弹簧可以在其中包括所述阀组件。

Description

气弹簧及超压释放和填充阀组件

技术领域

本发明总体上涉及气弹簧，以及更特殊地，涉及用于气弹簧的填充和超压释放阀。

背景技术

气弹簧是众所周知的并且已被使用在用于钣金冲压操作的压力机的模具中。例如，气弹簧可以用作挤压衬垫以及许多其它类型的应用。传统的气弹簧包括：外壳；活塞杆，所述活塞杆被承载在该外壳中；支撑和密封壳体，所述支撑和密封壳体通过保持器被保持在该外壳中，以便在该外壳中引导和保持该活塞杆；以及，压力室，所述压力室用于保持加压气体（在一些应用中通常是在例如2，000至5，000PSI的工作压力下的氮）。壳体包括引导活塞杆在外壳内移动的一个或多个支撑部以及防止压力室泄漏的一个或多个密封部。该加压气体将活塞杆偏置到延伸位置并且可屈服地阻挡活塞杆从延伸位置移动到收缩位置。通常，填充阀由外壳承载，以允许加压气体被引进到压力室中。在一些实施方式中，气弹簧还包括被布置在与填充阀分离并且平行的外壳的另一个端口中的破裂盘。

发明内容

在至少一个实施方式中，一种用于成型设备的气弹簧包括外壳，所述外壳包括轴向延伸的侧壁，所述轴向延伸的侧壁建立敞开端部；与所述敞开端部轴向隔开的横向延伸的闭合端部壁，以及由所述侧壁和所述端部壁部分地建立以接纳承受压力气体的压力室。所述气弹簧还包括活塞杆，所述活塞杆至少部分地接纳在所述外壳中并且延伸通过所述活塞杆壳体以在延伸位置和收缩位置之间往复运动。所述气弹簧还包括填充阀，所述填充阀与所述压力室流体连通并且沿着阀轴线延伸；以及破裂盘，所述破裂盘与所述压力室流体连通并且由所述填充阀承载。

在另一实施方式中，超压释放和填充阀组件包括阀壳体，和由所述阀壳体承载的填充阀。阀壳体包括第一敞开端部、第二敞开端部、以及在所述敞开端部之间的阀通道。填充阀由阀壳体承载，并且包括延伸到阀壳体的第二敞开端部并延伸到阀壳体的阀通道中的阀杆、延伸通过填充阀的超压释放通道、和由与超压释放通道连通的填充阀所承载的破裂盘。

本文所提出的气弹簧和/其部件的一些潜在目的、特征和优点包括提供一种装置，所述装置能容易地与宽范围的成型设备一起使用，容易地允许使用在具有各种配置和构造的气弹簧之中的共用部件，且能够易于根据需要保养并且更换其部件，能够用在具有不同尺寸和力要求的宽范围的应用中，容易适用于宽范围的压力机配置，包括超压释放阀和填充阀的组合，并且设计相对简单、制造和组装经济、坚固、耐用、可靠并且在使用中具有长的使用寿命。当然，实施本发明的设备可能根本不获得、获得一些、全部或不同的目的、特征或优点（与关于本文所公开的解释性实施例所提出的那些相比）。

附图说明

将根据附图提出优选实施例和最佳模式的以下详细描述，在附图中：

图1是气弹簧的解释性实施例的截面视图，其中超压释放和填充阀组件被示为在关闭位置；

图2是图1的气弹簧和阀组件一部分的局部放大截面视图；并且

图3是图1的气弹簧和阀组件一部分的局部放大截面视图，其示出所述阀组件在打开位置。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1图示了气弹簧10，所述气弹簧10可以在成型设备（例如钣金冲压模具和机械压力机（未示出））中使用。总体上，气弹簧10可以包括外壳12、由该外壳12承载的引导和密封组件14、由外壳12承载并且延伸通过该引导和密封组件14的活塞杆16、以及压力室17。根据本公开，该气弹簧10包括与压力室17流体连通的超压释放和填充阀组件18。

如在以下将更详细地讨论的，所述阀组件18可以用作允许加压气体传送到压力室17中并离开，并且可以用作提供保护抵抗在压力室17中的气体超压。所述阀组件18可以用作单向阀，以允许气体导入到气弹簧10的压力室17中，同时（在室17中不存在超压情况时）防止压力室17中的气体不期望地离开气弹簧10。在需要时，阀组件18可以被打开以将加压气体从气弹簧10的压力室17中释放。尽管在一个实施方式中被示为由外壳12的特定部分承载，在其他实施方式中，所述阀组件18可以由活塞杆16承载或由外壳12的另一部分承载。

外壳12可以包括侧壁20，所述侧壁20可以在闭合端部22处以及在其中接纳所述引导和密封组件14以及活塞杆16的敞开端部24处轴向地终止。压力室17至少部分地由侧壁20和端部壁22建立，以接纳承受压力的气体。闭合端部22可以是附连（例如通过焊接接合）到侧壁20的分开部件或可以与侧壁20整体生产。外壳12的侧壁20具有至少部分地限定压力室17的内表面26，以及外表面30。外壳12可以为总体上具有例如圆柱形的形状，其中内表面26或外表面30中的至少一个是圆柱形的。侧壁20的内表面26可以具有圆周形的保持器槽32，所述保持器槽32被建构用于接纳保持器（本文通过示例方式示出为卡环（snap ring）34），以将气弹簧10保持在其组装状态。为了有利于将气弹簧10安装和定位在压力机内，一对纵向地隔开的圆周形槽36，38可以被机加工、成型或另外形式地设置在邻近其端部22，24的外壳12的外表面30中。为了将气体导入到气弹簧10中，外壳12可以包括通道或填充端口40，所述通道或填充端口40可以以任何适合的方式设置通过外壳12的闭合端部22。填充端口40可以包括用于将填充阀组件18联接到外壳12的螺纹通道42。外壳的闭合端部22还可以包括在压力室17和填充端口40之间并且与它们流体连通的通道39。

引导和密封组件14可以布置在外壳12的敞开端部24中并且可以密封地联接到外壳12。所述组件14可以包括活塞杆壳体44、和引导衬套46、杆密封部48、杆刮拭器50、防尘盖52、外壳密封部54和支撑环56，所有这些都可以由壳体44承载。引导衬套46可以由任何适合的低摩擦材料构成，并且可以被设定尺寸以可滑动地接合活塞杆16从而引导活塞杆16以在外壳12内轴向往复运动。壳体44可以包括在外表面中的肩部以与卡环34协作，所述卡环34可移除地将壳体44保持在外壳12中。

活塞杆16被至少部分地设置在外壳12中并穿过引导和密封组件14以跨过气弹簧10的循环在延伸位置和收缩位置之间沿着轴线A往复运动，所述气弹簧10的循环包括收缩行程和延伸或返回行程。活塞杆16通过在压力室17中的气体所起作用，以朝向延伸位置偏置活塞杆16并且离开收缩位置。活塞杆16通过引导和密封组件壳体44延伸出外壳12，并且包括：轴向外端部，所述轴向外端部可与压力机的撞锤或其它部分、模具部件或成型设备（未示出）的其它零件接合；以及，轴向内端部，所述轴向内端部设置在外壳12中并可以径向地增大并可与活塞杆壳体44的一部分接合以将活塞杆16保持在外壳12中。活塞杆16与杆密封部48成密封接合并且与活塞杆衬套46成滑动接合以引导延伸位置和收缩位置之间的相对运动。

所述阀组件18可以包括被接纳在外壳12的填充端口40中的阀壳体60，以及在阀壳体60和外壳12之间的密封部62。更为具体地，阀组件18可以由外壳12密封地承载或联接到外壳12。阀组件18还可以包括由阀壳体60承载的阀64，以及在阀64和阀壳体60之间的密封部66以有效地建立逆止阀。阀64可以沿着纵向延伸的阀轴线V相对于阀壳体60往复运动（根据直线运动）。虽然未示出，阀组件18还可以包括将阀60偏置到抵靠密封部66的正常关闭位置的弹簧。所述弹簧可以设置在阀64和阀壳体60的任何适当部分之间或在任何其它适当位置中。

参考图2，阀壳体60可以包括：第一敞开端部59，第二敞开端部61和在敞开端部59，61之间的阀通道68。阀壳体60的第一端部59可以包括外紧固部70、与阀通道68同轴的沉孔72、与阀通道68同轴的第二沉孔74以及工具特征部76。紧固部分70可以包括外螺纹，并且工具特征部76可以包括内部平面的六边形沉孔或其它内表面几何体以与任何合适的非圆形工具协作从而将阀壳体60安装到端口40中。阀壳体60的第一敞开端部59可以具有例如由外紧固部70建立的第一直径，并且阀壳体60也可以具有小于第一直径70的在敞开端部59，61之间的第二直径78。阀壳体60也可以包括在第一和第二直径70，78之间的第三直径80以及在第二和第三直径78，80之间的肩部82，以在填充端口40内轴向地接合外壳12的对应肩部84，从而因此限制阀壳体60可能被拧进外壳12中的程度。

壳体密封件62可以由阀壳体60承载，并且可以包括绕着阀壳体60外部被承载的轴颈或径向密封部。例如，密封件62可以被承载在阀壳体60的第二直径78中的对应的外槽86中，并且可以接触填充端口40的对应的光滑圆柱形表面。密封件62可以包括O形环部并且可以是弹性体，并且更具体地说，可以由聚氨酯、Buna-N（腈）、VITON、硅树脂或任何其它适当的密封材料构成。例如，密封件62对于硅树脂材料具有邵氏A型标准（ASTM 2240）的20和60之间（或者对于腈和VITON材料的60和95之间）的计量。

阀64可以包括阀杆88，所述阀杆88延伸进入并通过阀壳体60的第二敞开端部61并且延伸进入阀壳体60的阀通道68中；延伸通过阀64的超压释放通道90；和由与超压释放通道90连通的阀64承载的破裂盘92。阀64还可以包括阀头94，所述阀头94从阀杆88处延伸并且直径大于阀杆88但直径小于阀壳体60的第二直径78。阀64还可以包括第一端部96，所述第一端部96对应于阀壳体60的第一端部59并且延伸到阀壳体60的沉孔72中。环形保持器98可被接纳在邻近阀64的第一端部96的对应环形槽中。保持器98替代地可以是增大部分，所述增大部分可以是砧铆的、型锻的或任何其他适当方式成型的。

在一个实施例中，阀64附加地可以包括盘保持器100，所述盘保持器100联接到阀头94以将破裂盘92保持到阀64。破裂盘92和保持器100可以接纳在超压释放通道90的沉孔102中（例如在阀头94中）。保持器100可以包括环形部件，所述环形部件具有与阀的沉孔102的对应内螺纹相互补地螺纹接合的外螺纹，并且具有非圆形的内部工具特征部以在其中接纳紧固工具（未示出）。保持器100可以包括与破裂盘92流体连通的贯穿通道101，和与贯穿通道101流体连通的紧固器通道103（例如六角凹头）。在其他实施例中，破裂盘可以焊接到阀64，用粘结剂联接到阀64，或以任何其他适当方式由阀64承载。

阀64还包括第二阀端部104，所述第二阀端部104与阀壳体60的第二端部61对应。超压释放通道90轴向地延伸在第一和第二阀端部96, 104之间，并且与横向延伸的流体流动通道105连通以建立流体超压释放流动路径。

阀密封部66可以包括设置在阀头100和阀壳体60的第二敞开端部61之间的面密封部。当阀64关闭时，密封部66接合阀64和阀壳体60的对应密封表面。并且，当阀64打开时，流体注入或排出流动路径被建立，其通过阀杆88和阀通道68之间的空隙，并经过密封部66，并且通过通道39到压力室17。密封部66可以包括O形环部并且可以是弹性体，（并且）更具体地说，可以由聚氨酯、Buna-N（腈）、VITON、硅树脂或任何其它适当的密封材料构成。例如，密封部66对于硅树脂材料具有邵氏A型标准（ASTM 2240）的20和60之间（或者对于腈和VITON材料的60和95之间）的计量。

在组装期间，引导和密封组件14和活塞杆16可以被组装进外壳12中并以任何适当的方式被保持在其中。对于阀组件18，密封部66可以被放置跨过阀64的阀杆88，并且阀64可以被***到阀壳体60的第二敞开端部61中直到阀64的第一端部96伸出到阀壳体60的沉孔72,74中的一个或两个中。保持器98可以联接到阀64的第一端部96中的槽中，或者第一端部96可以通过砧铆、型锻等，或通过任何其他适当的技术而增大以将阀64保持在壳体60中。同样，壳体密封件62可被放置跨过壳体60的第二直径78并且放置到密封槽86中。此后，阀组件18可被***到外壳12的端口40中，并且外紧固部70可以联接到端口40至设定深度（例如通过拧到端口螺纹42中直到接合对应肩部82, 84）。

在运行时，参考图3，任何适当的加压装置（未示出）可以被联接到端口螺纹42以将加压气体引进端口40中。加压装置的一部分将把阀64进一步移位到端口40中从而使阀64从密封部66中脱开。因此，加压气体可以在阀杆88周围，在阀通道68和阀杆88之间，经过密封部66，在阀头94周围，并通过阀头94和通道41之间的空隙，通过通道39，并流动到压力室17中。一旦所期望的压力达到，加压装置就可以收缩以允许阀64靠着密封部66就座并因此将加压气体密封在压力室17内。

通过迫使阀64沿着其轴线V移动到外壳12中并离开密封部66，气体可以从压力室17中放出。当因为超压条件使破裂盘92上的力超过破裂盘92的强度时，在压力室17内的超压可以被释放。因此，盘92破裂并允许气体从压力室17流动通过通道39，通过在通道41和阀头94之间的空隙，通过通道101，103进入阀64的第二端部104，通过破裂盘92，通过阀通道90、横向通道105和沉孔72，74，通过端口40并离开气弹簧10。

因此，气弹簧10包括与压力室17串联流体连通的填充阀和破裂盘，并且更具体地，超压释放和填充阀组件18可以设置在气弹簧外壳12的现有填充端口40中。这在制造和组装期间允许更少的机加工、更低复杂度和更低的成本，并提供了更具柔韧性的气弹簧设计。实际上，目前公开的设计允许终端用户改装现有的气弹簧以与阀组件18一起使用。这种设计还允许终端用户更换破裂盘并安装在不同超压处破裂的盘。

气弹簧10可以以任何适当的方式组装，并且其各种部件可以以任何适当的方式制造并且可由任何适当材料构成。例如，外壳12可以由管材和/或棒材车削、打孔、钻孔、攻丝和/或另外方面的机加工。在另一实施例中，阀组件18的阀64和阀壳体60可以由例如钢铁、黄铜或任何其它合适材料的棒材机加工。

在各种实施方式中，气弹簧10中的一个或多个可以用在成型设备中，以便向成型模具或工件的可移动部件或支撑件提供屈服力或返回力。例如，在压边圈实施方式中，气弹簧10可以提供抵靠成型模具压边圈的屈服力以保持金属工件，同时成型模具的另一部分对工件成型、切割、拉伸或弯曲。在升降机的实施方式中，气弹簧10可以提供屈服力和返回力，以将工件提离成型模具的表面，或另外地维持对工件的控制。在凸轮工具实施方式中，气弹簧10可以施加屈服力，以将凸轮促动的工具返回到其原本位置。当然，气弹簧10可以用于其他实施方式的广泛范围。

应该理解，本领域的普通技术人员将认识被包括在本发明的范围内的其它实施例。以上所示出和所描述的多种布置仅仅是解释性的，并非完全的或排他的陈列或陈述。当然，根据本公开仍然可以获得其它实施例和实施方式。以上所描述的实施例旨在解释性的而不是限制性的。本发明的范围由随后的权利要求所限定。

Claims (15)

1. 一种用于成型设备的气弹簧，包括：

外壳，所述外壳包括：轴向延伸的侧壁，敞开端部，与所述敞开端部轴向隔开的横向延伸的闭合端部壁，由所述侧壁和所述端部壁部分地建立以接纳承受压力气体的压力室；

活塞杆壳体，所述活塞杆壳体至少部分地接纳在所述外壳中；

活塞杆，所述活塞杆至少部分地接纳在所述外壳中并且延伸通过所述活塞杆壳体和所述外壳以在延伸位置和收缩位置之间往复运动；以及

填充阀，所述填充阀与所述压力室流体连通并且沿着阀轴线延伸；以及

破裂盘，所述破裂盘与所述压力室流体连通并由填充阀承载。

2. 根据权利要求1所述的气弹簧，还包括：

超压释放和填充阀组件，所述超压释放和填充阀组件与压力室流体连通，并且包括：

       阀壳体，所述阀壳体具有阀通道；及

       填充阀，所述填充阀具有延伸到阀壳体的阀通道中的阀杆，延伸通过填充阀的超压释放通道，和由与超压释放通道连通的填充阀承载的破裂盘。

3. 根据权利要求2所述的气弹簧，其中，所述填充阀还具有设置在阀壳体和压力室之间的阀头，其中，破裂盘由所述阀头承载。

4. 根据权利要求2所述的气弹簧，其中，外壳还包括与压力室流体连通的填充端口，并且阀组件承载在外壳的所述填充端口中，以使得阀壳体由外壳承载并接纳在所述填充端口中。

5. 根据权利要求2所述的气弹簧，其中，外壳的端部壁包括与压力室和填充端口流体连通的通道，并且其中，填充阀组件还包括在阀壳体和外壳端部壁之间的第一密封部。

6. 根据权利要求2所述的气弹簧，其中，所述组件还包括第二密封部，当填充阀关闭时，所述第二密封部接合填充阀和阀壳体的对应密封表面，并且其中，当填充阀打开时，流体注入或排出流动路径建立在阀杆和阀通道之间并经过所述第二密封部。

7. 根据权利要求2所述的气弹簧，其中，所述填充阀包括与阀壳体的第一端部对应的第一阀端部，与阀壳体的第二敞开端部对应的第二阀端部，并且其中，超压释放通道轴向延伸在所述第一和第二阀端部之间，并与横向延伸的流体流动通道连通以建立流体超压释放流动路径。

8. 一种超压释放和填充阀组件，包括：

阀壳体，所述阀壳体包括：

       第一敞开端部，

       第二敞开端部，和

       在所述敞开端部之间的阀通道；和

填充阀，所述填充阀由阀壳体承载，并且包括：

        阀杆，所述阀杆延伸到阀壳体的第二敞开端部中并延伸到阀壳体的阀通道中， 

        超压释放通道，所述超压释放通道延伸通过填充阀，和

        破裂盘，所述破裂盘由与超压释放通道连通的填充阀承载。

9. 根据权利要求8所述的阀组件，还包括设置在填充阀和阀壳体之间的密封部，其中，当填充阀关闭时，所述密封部接合填充阀和阀壳体的对应密封表面，并且其中，当填充阀打开时，流体注入或排出流动路径建立在阀杆和阀通道之间并经过所述密封部。

10. 根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述填充阀包括直径比阀杆更大的阀头，并且其中，所述密封部是设置在阀头和阀壳体的第二敞开端部之间的面密封部。

11. 根据权利要求8所述的阀组件，其中，阀壳体的第一敞开端部包括外紧固部和与阀通道同轴的沉孔，并且其中，填充阀包括第一端部，所述第一端部延伸到沉孔中并且包括直径比所述阀通道更大的增大部分，并且其中，所述增大部分包括承载在填充阀的环形槽中的环形保持器，还并且其中，阀壳体的第一敞开端部还包括第二沉孔，所述第二沉孔与阀通道同轴并且包括内部工具特征部。

12. 根据权利要求8所述的阀组件，其中，阀壳体的第一敞开端部具有第一直径，阀壳体在所述敞开端部之间具有比第一直径更小的第二直径，并且其中，所述填充阀包括阀头，所述阀头在直径上比阀杆更大但是在直径上比阀壳体的第二直径更小。

13. 根据权利要求8所述的阀组件，其中，所述填充阀包括直径比阀杆更大的阀头，并且其中，填充阀还包括保持器，所述保持器联接到阀头以将破裂盘保持到填充阀，其中破裂盘和保持器被接纳在超压释放通道的沉孔中。

14. 根据权利要求8所述的阀组件，还包括密封部，所述密封部由阀壳体承载。

15. 根据权利要求8所述的阀组件，其中，填充阀包括与阀壳体的第一敞开端部对应的第一阀端部，与阀壳体的第二敞开端部对应的第二阀端部，并且其中，超压释放通道轴向延伸在第一和第二阀端部之间，并且与横向延伸的流体流动通道连通以建立流体超压释放流动路径。