CN104791325B - 防增压多级油缸 - Google Patents

Abstract

防增压多级油缸，包括外缸筒、活塞杆以及依次套设于外缸筒和活塞杆之间的一个以上的中间缸筒，活塞杆和每级中间缸筒的底端外壁均套装有环状的活塞；所述活塞上设有减压装置，所述减压装置包括阀座、阀芯、弹簧以及阀套，阀座上开有连通无杆腔和轴向安装通孔的第一油孔，阀芯为阶梯轴结构，阀芯的直径较小段靠近阀座，阀芯的直径较大段外壁与轴向安装通孔孔壁相配合，阀芯的直径较小段和轴向安装通孔孔壁之间被阀座、阀芯的直径较大段围合形成推动腔，所述活塞上开有第二油孔。本发明可以在有杆腔增压压力达到一定值时，使有杆腔内的油液通过第二油孔、推动腔和第一油孔流向无杆腔，从而有效解决了有杆腔的增压效应问题，避免涨缸事故的发生。

Description

防增压多级油缸

技术领域

本发明涉及一种防增压多级油缸。

背景技术

多级油缸是由多个活塞式液压缸套装而成的，后一级活塞缸的缸筒相当于前一级活塞缸的活塞杆。当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出，因此可获得很长的工作行程，而外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快，相应的液压推力由大变小。这种推力、速度的变化规律，正符合大多数工作机械的作业要求，所以这种油缸在环卫和矿山等领域广为应用。

多级油缸在使用过程中，由于***响应速度的滞后，容易引起有杆腔油路被堵，尤其是***在工作一段时间后，由于油液的污染，回油单向阀或换向阀经常发生卡住等情况，如果有杆腔回油路被堵，因为活塞两端要达到力的平衡，而且多级油缸无杆腔有效作用面积总是大于有杆腔有效作用面积，因此，在多级油缸的有杆腔内会产生增压效应，而增压压力一旦超过缸筒的屈服强度，缸筒就会发生塑性变形，发生涨缸事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能有效解决有杆腔的增压效应问题的防增压多级油缸。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：防增压多级油缸，包括外缸筒(1)、套设于外缸筒(1)内的活塞杆(2)以及依次套设于外缸筒(1)和活塞杆(2)之间的一个以上的中间缸筒(3)，外缸筒(1)的底端设有缸底(11)，外缸筒(1)和每级中间缸筒(3)的顶端均设有端盖(4)，活塞杆(2)和每级中间缸筒(3)的底端外壁均套装有环状的活塞(5)，外缸筒(1)、缸底(11)和所述活塞(5)围合形成无杆腔(a)，外缸筒(1)、所述中间缸筒(3)、活塞杆(2)、所述活塞(5)和所述端盖(4)围合形成相应数量的有杆腔(b)；

活塞杆(2)为中空结构，活塞杆(2)的顶端设有无杆腔油口(21)和有杆腔油口(22)，无杆腔油口(21)通过设于活塞杆(2)内的第一油道(23)与无杆腔(a)连通，第一油道(23)外壁与活塞杆(2)内壁围合形成第二油道，活塞杆(2)和每级中间缸筒(3)上均开有回油孔(31)，有杆腔油口(22)通过第二油道(24)以及所述回油孔(31)与所述有杆腔(b)连通；

所述活塞(5)上设有减压装置，所述减压装置包括阀座(61)、阀芯(62)、弹簧(63)以及阀套(64)，所述活塞(5)上开有用于安装减压装置的轴向安装通孔(51)，阀座(61)密封安装在轴向安装通孔(51)的靠近缸底(11)的一端，阀套(64)密封安装在轴向安装通孔(51)的远离缸底(11)的一端，阀芯(62)位于阀座(61)和阀套(64)之间，弹簧(63)位于阀芯(62)和阀套(64)之间，阀座(61)上开有连通无杆腔(a)和轴向安装通孔(51)的第一油孔(611)，阀芯(62)为阶梯轴结构，阀芯(62)的直径较小段靠近阀座(61)，阀芯(62)的直径较大段外壁与轴向安装通孔(51)孔壁相配合，在弹簧(63)的弹力作用下，阀芯(62)的直径较小段封堵住第一油孔(611)，阀芯(62)的直径较小段和轴向安装通孔(51)孔壁之间被阀座(61)、阀芯(62)的直径较大段围合形成推动腔(c)，所述活塞(5)上开有连通推动腔(c)和相应有杆腔(b)的第二油孔(52)，阀芯(62)上开有均压孔(621)，均压孔(621)的一端通向第一油孔(611)，均压孔(621)的另一端通向轴向安装通孔(51)的弹簧(63)所在区段。

本发明的有益效果为：本发明通过在活塞(5)上设置减压装置，可以在有杆腔(b)增压压力达到一定值时，使有杆腔(b)内的油液通过第二油孔(52)、推动腔(c)和第一油孔(611)流向无杆腔(a)，从而有效解决了有杆腔(b)的增压效应问题，避免涨缸事故的发生。另外本发明还具有结构简单、易于制造、可以节约安装空间的优点。

进一步的，所述阀芯(62)的直径较大段外壁设有多个均压槽(622)。采用这种结构，可以平衡阀芯(62)上的径向力，消除阀芯(62)上的液压侧向力。

进一步的，所述阀芯(62)的直径较小段自由端为圆锥台形，阀芯(62)的直径较小段自由端伸入第一油孔(611)并与第一油孔(611)孔壁相配合。采用这种结构，可以增加阀芯(62)的直径较小段与第一油孔(611)孔壁的接触面积和契合度，从而提高封堵效果。

进一步的，所述第二油孔(52)由一段轴向孔(521)和开设于轴向安装通孔(51)孔壁的一圈环形凹槽(522)相连通构成，环形凹槽(522)的位置相应于推动腔(c)，轴向孔(521)从所述活塞(5)的靠近有杆腔(b)的一端面延伸至环形凹槽(522)。采用这种结构，油液能够均匀地进出推动腔(c)。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是图1中Ⅰ处放大图。

附图中各部件的标记为：1外缸筒、11缸底、2活塞杆、21无杆腔油口、22有杆腔油口、23第一油道、24第二油道、3中间缸筒、31回油孔、4端盖、5活塞、51轴向安装通孔、52第二油孔、521轴向孔、522环形凹槽、61阀座、611第一油孔、62阀芯、621均压孔、622均压槽、63弹簧、64阀套、a无杆腔、b有杆腔、c推动腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见图1和图2。

本发明一实施例的防增压多级油缸，包括外缸筒1、套设于外缸筒1内的活塞杆2以及依次套设于外缸筒1和活塞杆2之间的一个以上的中间缸筒3，为方便描述，本实施例选取只有一个中间缸筒3的情况进行描述，本领域技术人员应当清楚，常规下，中间缸筒的数量可以高达十个以上；

外缸筒1的底端设有缸底11，外缸筒1和每级中间缸筒3的顶端均设有端盖4，活塞杆2和每级中间缸筒3的底端外壁均套装有环状的活塞5，外缸筒1、缸底11和所述活塞5围合形成无杆腔a，外缸筒1、中间缸筒3、活塞杆2、所述活塞5和所述端盖4围合形成两个有杆腔b；

活塞杆2为中空结构，活塞杆2的顶端设有无杆腔油口21和有杆腔油口22，无杆腔油口21通过设于活塞杆2内的第一油道23与无杆腔a连通，第一油道23外壁与活塞杆2内壁围合形成第二油道，活塞杆2和每级中间缸筒3上均开有回油孔31，有杆腔油口22通过第二油道24以及所述回油孔31与所述有杆腔b连通；

所述活塞5上设有减压装置，所述减压装置包括阀座61、阀芯62、弹簧63以及阀套64，所述活塞5上开有用于安装减压装置的轴向安装通孔51，阀座61密封安装在轴向安装通孔51的靠近缸底11的一端，阀套64密封安装在轴向安装通孔51的远离缸底11的一端，阀座61和阀套64均可通过螺纹联接的方式进行安装，安装时与轴向安装通孔51孔壁之间均通过密封圈密封，阀芯62位于阀座61和阀套64之间，弹簧63位于阀芯62和阀套64之间，弹簧63的一端卡入阀芯62、另一端卡入阀套64，这样弹簧63的不容易发生扭曲变形，阀座61上开有连通无杆腔a和轴向安装通孔51的第一油孔611，阀芯62为阶梯轴结构，阀芯62的直径较小段靠近阀座61，阀芯62的直径较大段外壁与轴向安装通孔51孔壁相配合，在弹簧63的弹力作用下，阀芯62的直径较小段封堵住第一油孔611，阀芯62的直径较小段和轴向安装通孔51孔壁之间被阀座61、阀芯62的直径较大段围合形成推动腔c，所述活塞5上开有连通推动腔c和相应有杆腔b的第二油孔52，第二油孔52由一段轴向孔521和开设于轴向安装通孔51孔壁的一圈环形凹槽522相连通构成，环形凹槽522的位置相应于推动腔c，轴向孔521从所述活塞5的靠近有杆腔b的一端面延伸至环形凹槽522，这样设计，油液能够均匀地进出推动腔c，阀芯62上开有均压孔621，均压孔621的一端通向第一油孔611，均压孔621的另一端通向轴向安装通孔51的弹簧63所在区段，设置均压孔621是为了使阀芯62两侧的压力相等，避免出现压力差阻碍阀芯62的移动。

所述阀芯62的直径较大段外壁设有多个均压槽622。这样可以平衡阀芯62上的径向力，消除阀芯62上的液压侧向力。

所述阀芯62的直径较小段自由端为圆锥台形，阀芯62的直径较小段自由端伸入第一油孔611并与第一油孔611孔壁相配合。采用这种结构，可以增加阀芯62的直径较小段与第一油孔611孔壁的接触面积和契合度，从而提高封堵效果。

本发明一实施例的防增压多级油缸的工作过程为：设无杆腔a缸径为D，则无杆腔a有效作用面积有杆腔杆b径为d，则有杆腔b有效作用面积当压力油从无杆腔油口21进入无杆腔a时，由于作用面积的不同，中间缸筒3在压力油的作用下首先带着活塞杆2伸出，当中间缸筒3伸出到位后，活塞杆2开始伸出，整个伸出过程，通过有杆腔油口22回油；反之，当有杆腔油口22进压力油时，无杆腔油口21回油，压力油首先进入活塞杆2，先是活塞杆2缩回，再是中间缸筒3缩回，在中间缸筒3的数量更多的情况下，按照上述规律伸出和缩回。

本发明的使用过程中，当有杆腔b内产生增压效应时，由流体力学静压传递原理，可知：

$\mathrm{PA}=P_1{A}_1\⇒\frac{\mathrm{\π}{D}^{2}P}{4}=\frac{\mathrm{\π}\left(D^2{-d}^2\right)P_1}{4}\⇒\frac{P_1}{P}=\frac{D^2}{(D^2-d)}\⇒P_1=\frac{D^{2}P}{(D^2-d^2)}$

上式中P为无杆腔进油压力，P₁有杆腔增压压力。

由于推动腔c与相应有杆腔b相连通，因此，当有杆腔增压压力P₁达到所述减压装置的设定压力时，推动腔c内油液压力会克服弹簧63的弹力推动阀芯62向着阀套64移动，使得阀芯62的直径较小段与阀座61分离，第一油孔611打开，此时，相应有杆腔b内的油液就会通过第二油孔52、推动腔c和第一油孔611流向无杆腔a，从而令有杆腔增压压力P₁得到极大地降低，因此本发明能够能有效解决有杆腔b的增压效应问题，避免涨缸事故的发生，可以有效保护油缸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。比如，本发明与多级气缸原理类似，因此应用到气压传动时也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.防增压多级油缸，包括外缸筒(1)、套设于外缸筒(1)内的活塞杆(2)以及依次套设于外缸筒(1)和活塞杆(2)之间的一个以上的中间缸筒(3)，外缸筒(1)的底端设有缸底(11)，外缸筒(1)和每级中间缸筒(3)的顶端均设有端盖(4)，活塞杆(2)和每级中间缸筒(3)的底端外壁均套装有环状的活塞(5)，外缸筒(1)、缸底(11)和所述活塞(5)围合形成无杆腔(a)，外缸筒(1)、所述中间缸筒(3)、活塞杆(2)、所述活塞(5)和所述端盖(4)围合形成相应数量的有杆腔(b)；

活塞杆(2)为中空结构，活塞杆(2)的顶端设有无杆腔油口(21)和有杆腔油口(22)，无杆腔油口(21)通过设于活塞杆(2)内的第一油道(23)与无杆腔(a)连通，第一油道(23)外壁与活塞杆(2)内壁围合形成第二油道，活塞杆(2)和每级中间缸筒(3)上均开有回油孔(31)，有杆腔油口(22)通过第二油道(24)以及所述回油孔(31)与所述有杆腔(b)连通；

其特征在于：所述活塞(5)上设有减压装置，所述减压装置包括阀座(61)、阀芯(62)、弹簧(63)以及阀套(64)，所述活塞(5)上开有用于安装减压装置的轴向安装通孔(51)，阀座(61)密封安装在轴向安装通孔(51)的靠近缸底(11)的一端，阀套(64)密封安装在轴向安装通孔(51)的远离缸底(11)的一端，阀芯(62)位于阀座(61)和阀套(64)之间，弹簧(63)位于阀芯(62)和阀套(64)之间，阀座(61)上开有连通无杆腔(a)和轴向安装通孔(51)的第一油孔(611)，阀芯(62)为阶梯轴结构，阀芯(62)的直径较小段靠近阀座(61)，阀芯(62)的直径较大段外壁与轴向安装通孔(51)孔壁相配合，在弹簧(63)的弹力作用下，阀芯(62)的直径较小段封堵住第一油孔(611)，阀芯(62)的直径较小段和轴向安装通孔(51)孔壁之间被阀座(61)、阀芯(62)的直径较大段围合形成推动腔(c)，所述活塞(5)上开有连通推动腔(c)和相应有杆腔(b)的第二油孔(52)，阀芯(62)上开有均压孔(621)，均压孔(621)的一端通向第一油孔(611)，均压孔(621)的另一端通向轴向安装通孔(51)的弹簧(63)所在区段。

2.如权利要求1所述的防增压多级油缸，其特征在于：所述阀芯(62)的直径较大段外壁设有多个均压槽(622)。

3.如权利要求1或2所述的防增压多级油缸，其特征在于：所述阀芯(62)的直径较小段自由端为圆锥台形，阀芯(62)的直径较小段自由端伸入第一油孔(611)并与第一油孔(611)孔壁相配合。

4.如权利要求1或2所述的防增压多级油缸，其特征在于：所述第二油孔(52)由一段轴向孔(521)和开设于轴向安装通孔(51)孔壁的一圈环形凹槽(522)相连通构成，环形凹槽(522)的位置相应于推动腔(c)，轴向孔(521)从所述活塞(5)的靠近有杆腔(b)的一端面延伸至环形凹槽(522)。