CN108999836A - 活塞杆进油双作用多级液压缸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞杆进油双作用多级液压缸，涉及液压缸领域，包括：缸体；至少两级逐级套设的设于缸体内的活塞杆组件，每级活塞杆组件均包括活塞和活塞杆。多个单向阀组件，每个单向阀组件均包括用于控制相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通或阻截的缸内单向阀。顶杆装置，用于驱动缸内单向阀开启或关闭，当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回过程中分离时，顶杆装置自锁。当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回过程中接触时，顶杆装置驱动缸内单向阀开启。平衡阀组，其固定在最低一级活塞杆组件的活塞杆上。本发明能解决传统多级液压缸采用径向孔带来的密封圈易磨损的问题，避免液压缸内漏，保证每一级液压缸均不会出现超压现象。
Description
技术领域
本发明涉及液压缸领域，具体涉及一种活塞杆进油双作用多级液压缸。
背景技术
在液压工程机械或大型液压设备上，由于受安装空间的限制，载荷的复杂多变，通常需要采用多级液压缸，并在交变载荷下工作。普通的多级液压缸，为了保证液压缸的伸缩顺序，一般采用缸筒带有径向孔的结构，该结构在要求不是很高的工程机械上广泛采用。由于缸筒径向孔直径必须小于活塞密封圈的宽度，通常不小于2mm，为保证流通面积，需沿径向均布数量较多，且缸筒内壁直径又小，不便操作，因而很难全部处理圆滑，从而不可避免的带来密封圈过径向孔带来的易于磨损甚至剪切的问题。该问题短时间使用，不会造成较大危害，但长时期使用，必然会带来由于密封圈损坏致使的液压缸内漏过大不能正常工作。
现有技术中有一种用于负负载情况下的双作用多级液压缸，液压缸的进、出油口安装有平衡阀，以适用于负负载；同时为保证多级液压缸的伸、缩次序(主要是缩回)，其一级活塞和二级活塞端部安装有带撞杆的行程阀，由于行程阀的撞杆暴露在液压缸的内部油液中，因而必须考虑行程阀在压差作用而开启的问题，为防止行程阀意外开启，其开启压力通常设定为油缸额定工作压力，考虑到平衡阀的调定压力，以及双作用多级液压缸较大的活塞面积比(无杆腔/有杆腔)，在油缸的调试初期排气不充分，或是意外乱缸的情况下，当液压缸伸出时会产生液压缸有杆腔超压，严重时造成液压缸损坏。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种活塞杆进油双作用多级液压缸，能有效解决双作用多级液压缸在交变载荷下不能正常工作的问题，以及传统多级液压缸采用径向孔带来的密封圈易于磨损的问题，避免液压缸内漏，以及采用普通的行程阀等调压阀所带来的液压缸易于超压的问题，保证每一级液压缸均不会出现超压现象。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种活塞杆进油双作用多级液压缸，包括：
缸体；
至少两级逐级套设的活塞杆组件，其设于所述缸体内，每级活塞杆组件均包括活塞和固定在活塞上的活塞杆，且每级活塞杆组件将其所在的收容空间分成对应级别的有杆腔和无杆腔；
多个单向阀组件，每个所述单向阀组件设于相邻两级活塞杆组件的较高级的活塞杆组件的活塞中，每个所述单向阀组件均包括，
-缸内单向阀，其用于控制相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通或阻截；
-顶杆装置，其用于驱动所述缸内单向阀开启或关闭，且所述顶杆装置被设置成：当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，所述顶杆装置自锁，所述缸内单向阀关闭，相邻两级活塞杆组件的有杆腔阻截；当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，所述顶杆装置驱动所述缸内单向阀开启，使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通；以及
平衡阀组，其固定在最低一级活塞杆组件的活塞杆上，所述平衡阀组用于控制所述有杆腔的进油或回油，以及控制所述无杆腔的进油或回油。
在上述技术方案的基础上，所述顶杆装置至少部分位于活塞外，当相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，所述顶杆装置位于活塞外的部分受到外力作用时，所述顶杆装置驱动所述缸内单向阀开启，使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通。
在上述技术方案的基础上，每个设有所述单向阀组件的活塞中均包括两个沿对应活塞径向设置的第一油道和第二油道，所述第一油道和第二油道分别与相邻两级活塞杆组件的一个有杆腔连通，所述缸内单向阀上设有进口和出口，所述进口与所述第二油道连通，所述出口与所述第一油道连通。
在上述技术方案的基础上，所述顶杆装置包括：
顶杆套，其内设有第一收容部，所述第一收容部与所述第二油道连通；
第一顶杆，其固定设置在所述收容部内，所述第一顶杆可在第一收容部往返移动，并穿过所述进口以驱动所述缸内单向阀开启，且所述第一顶杆还设有第二收容部；
第二顶杆，其设置在所述第二收容部内，所述第二顶杆可在所述第二收容部内往返移动，所述第二顶杆至少部分位于所述第二收容部外，且所述第二顶杆沿其轴向设有通孔；
锁定机构，其用于开启和解除所述第一顶杆在所述第一收容部内往返移动的锁定，当开启锁定时，所述顶杆装置自锁；
第一驱动装置，其设于所述第一收容部内，所述第一驱动装置用于驱使所述第一顶杆朝被所述锁定机构锁定的方向移动；以及
第二驱动装置，其设于所述第二收容部内，所述第二驱动装置用于驱使所述第二顶杆移动，使所述锁定机构锁定所述第一顶杆。
在上述技术方案的基础上，所述锁定机构包括：
安装孔，其沿所述第一顶杆的径向设置，所述安装孔安装有钢珠；
第一凹槽，其位于所述顶杆套的内壁上，所述第一凹槽被设置成：当所述钢珠位于所述第一凹槽内时，所述钢珠用于限制所述第一顶杆在所述第一收容部内往返移动；
第二凹槽，其位于所述第二顶杆的外壁上，所述第二凹槽被设置成：当所述钢珠位于所述第二凹槽内时，所述第一顶杆可在所述第一收容部内往返移动。
在上述技术方案的基础上，所述缸内单向阀被设置成：当对应级别的有杆腔压力大于缸内单向阀开启压力时，所述缸内单向阀自行开启。
在上述技术方案的基础上，所述活塞杆进油双作用多级液压缸包括：
一级活塞杆组件，其设于所述缸体内，所述一级活塞杆组件包括一级活塞和一级活塞杆，所述一级活塞和一级活塞杆将所述缸体的收容空间分成一级有杆腔和一级无杆腔，所述一级活塞上设有所述单向阀组件；
二级活塞杆组件，其设于所述一级活塞杆内，所述二级活塞杆组件包括二级活塞和二级活塞杆，所述二级活塞和二级活塞杆将所述一级活塞杆的收容空间分成二级有杆腔和二级无杆腔，所述二级活塞上设有所述单向阀组件；
三级活塞杆组件，其设于所述二级活塞杆内，所述三级活塞杆组件包括三级活塞和三级活塞杆，所述三级活塞和三级活塞杆将所述二级活塞杆的收容空间分成三级有杆腔和三级无杆腔，且所述平衡阀组固定在所述三级活塞杆上。
在上述技术方案的基础上，
所述一级活塞、二级活塞和三级活塞上均设有第一通孔，所述一级无杆腔、二级无杆腔和三级无杆腔通过所述一级活塞、二级活塞和三级活塞第一通孔相互连通。
在上述技术方案的基础上，
所述三级活塞杆内还设有导油杆，所述三级活塞杆和导油杆形成一环形油道，所述环形油道一端与所述平衡阀组连通，另一端与所述三级有杆腔连通。
在上述技术方案的基础上，所述平衡阀组包括，
平衡阀块，其上设有第一进油端、第二进油端和第一出油端，所述平衡阀块上还设有与所述第一进油端、第一出油端单向连通的第一出油口以及与所述第二进油端单向连通的第二出油口，所述第一出油口与所述三级活塞的第一通孔相连，所述第二出油口与所述环形油道相连；
第一平衡阀，其设于所述平衡阀块内，所述第一平衡阀分别与所述第一出油端和第一出油口相连，所述第一平衡阀被设置成：当油从所述第二进油端进入到第二出油口时，所述第一平衡阀使所述第一出油口和第一出油端通过第一平衡阀连通；以及
第二平衡阀，其设于所述平衡阀块内，所述第二平衡阀分别与所述第二进油端和第二出油口相连，所述第二平衡阀被设置成：当油从所述第一进油端进入到第一出油口时，所述第二平衡阀使所述第二出油口和第二进油端通过第二平衡阀连通。
在上述技术方案的基础上，所述双作用多级液压缸平衡阀组还包括，
第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述第一进油端连通，所述第一单向阀的出油口与所述第一出油口连通。
在上述技术方案的基础上，所述第一平衡阀包括，
-第一平衡阀进油口，其与所述第一出油端连通；
-第一负载口，其同时与所述第一出油口和第一单向阀的出油口连通；
-第一控制油口，其通过油道与所述第二进油端连通；
在上述技术方案的基础上，
所述第二平衡阀包括，
-第二平衡阀进油口，其与所述第二进油端连通；
-第二负载口，其与所述第二出油口连通；
-第二控制油口，其通过油道与所述第一进油端连通。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的活塞杆进油双作用多级液压缸，其包括单向阀组件，设置了单向阀组件后，其通过缸内单向阀和顶杆装置可以很好地保证液压缸的伸缩顺序，同时和现有技术相比，其不需要沿缸筒径向设置孔，从而避免了由于密封圈损坏致使的液压缸内漏过大不能正常工作的问题；
(2)本发明的活塞杆进油双作用多级液压缸，由于采用了缸内单向阀和顶杆装置，而每组缸内单向阀和顶杆装置的弹簧力不会超过100KN，与带撞杆的行程阀相比，减少了活塞间的相互作用力，从而更好地保证了在负负载作用下多级液压缸的按次序伸出。同时由于缸内单向阀的开启压力很小，从而保证在多级液压缸伸出时，无论是否出现乱缸现象，每一级液压缸均不会出现超压现象；
(3)本发明的活塞杆进油双作用多级液压缸，其包括平衡阀组，由于平衡阀组包括第一出油端、第一平衡阀和第二平衡阀，多级液压缸有杆腔的液压油可以通过第一出油口、第一平衡阀进入平衡阀组的第一出油端，并直接回***油箱。在设置了单独的回油口即第一出油端后，可以使回油流量不经过多级液压缸的换向阀，有效地解决了，多级液压缸较大的活塞面积比，造成液压缸有杆腔的进油时，其无杆腔回油流量非常之大(与有杆腔相比)的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中活塞杆进油双作用多级液压缸全部缩回时的结构示意图；
图2为本发明实施例中活塞杆进油双作用多级液压缸全部伸出时的结构示意图；
图3为本发明实施例中活塞杆进油双作用多级液压缸一级活塞杆伸出或二级活塞杆缩回时的结构示意图；
图4为本发明实施例中活塞杆进油双作用多级液压缸二级活塞杆伸出或三级活塞杆缩回时的结构示意图；
图5为本发明实施例中单向阀组件顶杆装置自锁时的结构示意图；
图6为本发明实施例中单向阀组件顶杆装置受外力缩回时的结构示意图；
图7为本发明实施例中顶杆装置自锁时的结构示意图；
图8为本发明实施例中顶杆装置受外力缩回时的结构示意图；
图9为本发明实施例中平衡阀组的结构示意图。
图中：1-顶杆套，11-第一收容部，2-第一顶杆，21-第二收容部，22-顶出部，23-主体部，24-抵持端，3-第二顶杆，31-通孔，4-锁定机构，41-安装孔，42-钢珠，43-第一凹槽，44-第二凹槽，5-第一驱动装置，51-第一弹簧座，52-第一弹簧，6-第二驱动装置，61-第二弹簧座，62-第二弹簧，7-密封圈，8-第一卡环，9-第二卡环，102-第一油道，103-第二油道，104-环形油道，200-缸内单向阀，201-单向阀主体，202-第三收容空间，203-进口，204-出口，205-阀芯，206-第三弹簧，300-缸体，401-一级活塞，402-一级活塞杆，501-二级活塞，502-二级活塞杆，601-三级活塞，602-三级活塞杆，700-导油杆，1000-平衡阀块，1001-第一进油端，1002-第二进油端，1003-第一出油端，1004-第一出油口，1005-第二出油口，2000-第一平衡阀，2001-第一平衡阀进油口，2002-第一负载口，2003-第一控制油口，3000-第二平衡阀，3001-第二平衡阀进油口，3002-第二负载口，3003-第二控制油口，4000-第一单向阀，5000-测压接头。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种活塞杆进油双作用多级液压缸，包括缸体300、至少两级逐级套设的活塞杆组件、多个单向阀组件和平衡阀组。
其中，至少两级逐级套设的活塞杆组件设于缸体300内，每级活塞杆组件均包括活塞和固定在活塞上的活塞杆，且每级活塞杆组件将其所在的收容空间分成对应级别的有杆腔和无杆腔。
多个单向阀组件，每个单向阀组件设于相邻两级活塞杆组件的较高级的活塞杆组件的活塞中，每个单向阀组件均包括，
缸内单向阀200，其用于控制相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通或阻截；
顶杆装置，其用于驱动缸内单向阀200开启或关闭，且顶杆装置被设置成：当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，顶杆装置自锁，缸内单向阀200关闭，相邻两级活塞杆组件的有杆腔阻截；当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，顶杆装置驱动缸内单向阀200开启，使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通。
平衡阀组，其固定在最低一级活塞杆组件的活塞杆上，平衡阀组用于控制有杆腔的进油或回油，以及控制无杆腔的进油或回油。
作为一个较好的实施方式，本实施例中包括三级逐级套设的活塞杆组件，其分别为一级活塞杆组件、二级活塞杆组件和三级活塞杆组件，其中一级活塞杆组件级别高于二级活塞杆组件，二级活塞杆组件级别三级活塞杆组件，最低一级的活塞杆组件即为三级活塞杆组件。
具体而言，一级活塞杆组件400，其设于缸体300内，一级活塞杆组件400包括一级活塞401和一级活塞杆402，一级活塞401和一级活塞杆402将缸体300的收容空间分成一级有杆腔503和一级无杆腔404，一级活塞401上设有单向阀组件；
二级活塞杆组件500，其设于一级活塞杆402内，二级活塞杆组件500包括二级活塞501和二级活塞杆502，二级活塞501和二级活塞杆502将一级活塞杆402的收容空间分成二级有杆腔503和二级无杆腔504，二级活塞501上设有单向阀组件；
三级活塞杆组件600，其设于二级活塞杆502内，三级活塞杆组件600包括三级活塞601和三级活塞杆602，三级活塞601和三级活塞杆602将二级活塞杆502的收容空间分成三级有杆腔603和三级无杆腔604，且平衡阀组固定在三级活塞杆602上。
进一步地，一级活塞401、二级活塞501和三级活塞601上均设有第一通孔，一级无杆腔404、二级无杆腔504和三级无杆腔604通过一级活塞401、二级活塞501和三级活塞601第一通孔相互连通。
进一步地，三级活塞杆602内还设有导油杆700，三级活塞杆602和导油杆700形成一环形油道104，环形油道104一端与平衡阀组连通，另一端与三级有杆腔603连通。
针对每个单向阀组件设于相邻两级活塞杆组件的较高级的活塞杆组件的活塞中，在设有三个级别活塞杆组件的条件下，由于相邻两级活塞杆组件可以指的是一级活塞杆组件和二级活塞杆组件相邻、二级活塞杆组件和三级活塞杆组件相邻，故单向阀组件会设置在一级活塞杆组件和二级活塞杆组件中，或者也可以说在最低级别的活塞杆组件上是不设置单向阀组件的。这种设置方式可以以此类推，不局限于三个级别活塞杆组件。
在本实施例中，为了实现相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，顶杆装置驱动缸内单向阀200开启，其采用的方式为：
顶杆装置至少部分位于活塞外，当相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，顶杆装置位于活塞外的部分受到外力作用时，顶杆装置驱动缸内单向阀200开启，进而使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通。
此外，每个设有单向阀组件的活塞中均包括两个沿对应活塞径向设置的第一油道102和第二油道103，第一油道102和第二油道103分别与相邻两级活塞杆组件的一个有杆腔连通，作为一个较好的实施方式，本实施例中的缸内单向阀200包括：
单向阀主体201，其内设有第三收容空间202，单向阀主体201上还设有进口203和出口204，进口203与第二油道103连通，出口204与第一油道102连通；
阀芯205，其设于第三收容空间202内，且阀芯205可在第三收容空间202往返移动。
进一步地，缸内单向阀200还包括第三弹簧206，第三弹簧206用于驱动阀芯205朝使缸内单向阀200关闭的方向移动。
作为一个较好的实施方式，参见图3和图4所示，本实施例中的顶杆装置包括：
顶杆套1，其内设有第一收容部11，第一收容部11与第二油道103连通。
第一顶杆2，其固定设置在第一收容部11内，第一顶杆2可在第一收容部11往返移动，并穿过进口203以驱动缸内单向阀200开启，且第一顶杆2还设有第二收容部21。
第二顶杆3，其设置在第二收容部21内，第二顶杆3可在第二收容部21内往返移动，第二顶杆3至少部分位于第二收容部21外，且第二顶杆3沿其轴向设有通孔31。
锁定机构4，其用于开启和解除第一顶杆2在第一收容部11内往返移动的锁定，当开启锁定时，顶杆装置自锁。
第一驱动装置5，其设于第一收容部11内，第一驱动装置5用于驱使第一顶杆2朝被锁定机构4锁定的方向移动。
第二驱动装置6，其设于第二收容部21内，第二驱动装置6用于驱使第二顶杆3移动，使锁定机构4锁定第一顶杆2。
进一步地，本实施例中锁定机构4包括：
安装孔41，其沿第一顶杆2的径向设置，安装孔41安装有钢珠42；
第一凹槽43，其位于顶杆套1的内壁上，第一凹槽43被设置成：当钢珠42位于第一凹槽43内时，钢珠42用于限制第一顶杆2在第一收容部11内往返移动；
第二凹槽44，其位于第二顶杆3的外壁上，第二凹槽44被设置成：当钢珠42位于第二凹槽44内时，第一顶杆2可在第一收容部11内往返移动。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的第一驱动装置5包括：
第一弹簧座51，其固定设置在第一收容部11的端部；
第一弹簧52，其套设在第一顶杆2上，且第一弹簧52一端抵持在第一弹簧座51上，另一端抵持在第一顶杆2上，使第一顶杆2压持在第一收容部11上。
进一步地，第一顶杆2包括：
顶出部22，其套设于第一弹簧52内；
主体部23，其包括抵持端24，抵持端24通过第一弹簧52压持在第一收容部11上。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的第二驱动装置6包括：
第二弹簧座61，其固定设置在第二收容部21的端部；
第二弹簧62，其一端抵持在第二弹簧座61上，另一端抵持在第二顶杆3上。
此外，为了起到较好的密封效果，主体部23与顶杆套1的内壁之间设有密封圈7。
为了对第一顶杆2进行限位，顶杆装置还包括第一卡环8，第一卡环8设置在第一弹簧座51的一侧。
为了对第二顶杆3进行限位，顶杆装置还包括第二卡环9，第二卡环9设置在第二顶杆3的一侧。
下面对顶杆装置的原理进行介绍：
第一顶杆2采用第一弹簧52压紧在顶杆套1内，通过第一弹簧座51及第一卡环8卡定，第一顶杆2在第一弹簧52或外力作用下可在顶杆套1内沿轴向移动，第一顶杆2和顶杆套1采用密封圈7进行密封，第一顶杆2内同轴安装有可沿轴线移动的第二顶杆3，并采用第二卡环9限位，第二顶杆3可在第二弹簧62弹簧力作用下伸出或是在外力作用下缩回。
在顶杆套1、第一顶杆2、和第二顶杆3之间有钢珠42，钢珠42安装在第一顶杆2内略大于钢珠42直径的安装孔41中，顶杆套1和第二顶杆3靠近钢珠42处附近加工有容纳钢珠42的第一凹槽43和第二凹槽44，第二顶杆3轴向开有通孔31使得其弹簧腔与外部相通。
当钢珠42沉入第二顶杆3的第二凹槽44内时，第一顶杆2可在顶杆套1内沿轴线移动，当钢珠42沉入顶杆套1的第一凹槽43内时，第一顶杆2和顶杆套1锁死不能移动。
本发明中的活塞杆进油双作用多级液压缸，由于采用开有轴向通孔的第二顶杆3，使得在无论有无油压的作用，其第二顶杆3在弹簧力的作用下始终处于伸出位置并将钢珠42推出至顶杆套1的第一凹槽43内，使得第一顶杆2在顶杆套1内锁死不能移动。当外力推动第二顶杆3缩回时，钢珠42沉入第二顶杆3的第二凹槽44内，第一顶杆2与顶杆套1解除锁定，可在外力作用下缩回。当外力解除时，第一顶杆2、第二顶杆3在弹簧力作用下依次伸出。从而有效地解决了在压差的作用下，顶杆装置产生误动作的问题，方便实用，性能可靠。
结合上述顶杆装置的原理，下面再对用于单向阀组件的原理进行介绍：
顶杆装置与缸内单向阀200同轴安装在活塞杆组件中活塞的阀孔内。顶杆装置的第一顶杆2正对缸内单向阀200的阀芯205，它们之间预留了一定的缓冲间隙，防止变形、加工误差或震动等导致阀芯205误动作。顶杆装置通过第二油道103将本级活塞的有杆腔与缸内单向阀200的进口203连通，缸内单向阀200的出口204通过第一油道102与下一级活塞的有杆腔连通。以一级活塞杆组件和二级活塞杆组件为例，这里的本级活塞指的是一级活塞401，下一级活塞指的是二级活塞501。本级活塞的有杆腔指的是一级有杆腔403，下一级活塞的有杆腔指的是二级有杆腔503。
正常情况下，多级液压缸向外伸出时，各级活塞是相互接触的，此时顶杆装置的第一顶杆2将缸内单向阀200的阀芯205顶开，本级活塞的有杆腔通过第二油道103、顶杆装置、缸内单向阀200以及第一油道102与下一级活塞的有杆腔连通，多级液压缸将在液压油的作用下逐级伸出。
缩回时，由于各级活塞相互分离，顶杆装置将处于锁定状态，缸内单向阀200关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔无法连通，液压油无法推动本级活塞缩回，只有当下一级活塞缩回到底，撞击本级活塞上的缸内单向阀200的第二顶杆3，顶杆装置通过第一顶杆2顶开缸内单向阀200，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔才能连通，液压油才能推动本级活塞缩回，因此，多级液压缸是按照顺序逐级缩回的。若初始伸出状态本级活塞与下一级活塞之间没有接触，处于相互分离状态，此时顶杆装置是处于锁定状态，缸内单向阀200的阀芯205关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔没有连通。当本级活塞无杆腔进油时，将导致本级活塞有杆腔压力升高，压力油将通过第二油道103以及顶杆装置作用到缸内单向阀200的阀芯205上，并打开缸内单向阀200，连通本级活塞有杆腔与下一级活塞有杆腔，防止本级活塞有杆腔出现超压的情况。
本实施例中的平衡阀组包括平衡阀块1000、第一平衡阀2000和第二平衡阀3000。
其中，平衡阀块1000，其上设有第一进油端1001、第二进油端1002和第一出油端1003，平衡阀块1000上还设有与第一进油端1001、第一出油端1003单向连通的第一出油口1004以及与第二进油端1002单向连通的第二出油口1005，第一出油口1004与三级活塞601的第一通孔相连，第二出油口15与环形油道104相连。
第一平衡阀2000，其设于平衡阀块1000内，第一平衡阀2000分别与第一出油端1003和第一出油口1004相连，第一平衡阀2000被设置成：当油从第二进油端1002进入到第二出油口1005时，第一平衡阀2000使第一出油口1004和第一出油端1003通过第一平衡阀2000连通。
第二平衡阀3000，其设于平衡阀块1000内，第二平衡阀3000分别与第二进油端1002和第二出油口1005相连，第二平衡阀3000被设置成：当油从第一进油端1001进入到第一出油口1004时，第二平衡阀3000使第二出油口1005和第二进油端1002通过第二平衡阀3000连通。
作为一个较好的实施方式，平衡阀组还包括第一单向阀4000，第一单向阀4000的进油口与第一进油端1001连通，第一单向阀4000的出油口与第一出油口1004连通。即通过设置第一单向阀4000实现第一进油端1001与第一出油口1004的单向连通。
进一步地，本实施例中的第一平衡阀2000包括：
第一平衡阀进油口2001，其与第一出油端1003连通；
第一负载口2002，其同时与第一出油口1004和第一单向阀4000的出油口连通；
第一控制油口2003，其通过油道与第二进油端1002连通。
进一步地，本实施例中的第二平衡阀3000包括：
第二平衡阀进油口3001，其与第二进油端1002连通；
第二负载口3002，其与第二出油口1005连通；
第二控制油口3003，其通过油道与第一进油端1001连通。
进一步地，平衡阀组还包括测压接头5000，测压接头5000通过油道与第一进油端1001和第二进油端1002连通。
下面对活塞杆进油双作用多级液压缸伸缩原理做出介绍：
由于采用了上述结构，在多级液压缸伸出时，液压控制***的进、回油分别连接平衡阀块1000的第一进油端1001、第二进油端1002，进油通过第一平衡阀2000的第一单向阀4000直接进入多级液压缸的无杆腔，多级液压缸的有杆腔则通过第二平衡阀3000回油，从而推动多级液压缸伸出。
多级液压缸缩回到底时，一级有杆腔403、二级有杆腔503和三级有杆腔603均和第二出油口15连通，虽然多级液压缸的负载是直接作用在缸体300和三级活塞杆602上，但由于第一平衡阀2000、第二平衡阀3000背压保持特性的作用，使得一级有杆腔403、二级有杆腔503和三级有杆腔603、一级无杆腔404、二级无杆腔504和三级无杆腔604均存在压力，且在有效载荷范围内，该压力均不超过20第一平衡阀2000、第二平衡阀3000的设定压力，第一平衡阀2000、第二平衡阀3000均保持闭合状态，保证了一级活塞401和二级活塞501之间、二级活塞501和三级活塞601之间保持一定的正的压力。
因此一级活塞401和二级活塞501之间、二级活塞501和三级活塞601之间均处于紧密贴合状态，二级活塞501中的缸内单向阀200将顶杆装置顶开而保持开启状态，一级活塞401中的缸内单向阀200将被顶杆装置顶开而保持开启状态，因此一级有杆腔403、二级有杆腔503和三级有杆腔603均连通，因而保证了液压缸的伸出次序为一级活塞杆402，当一级活塞杆402完全伸出后，一级活塞401碰到导向套后，二级活塞杆502伸出，当二级活塞杆502完全伸出后，二级活塞501碰到导向套后，三级活塞杆602伸出。
由于采用了上述结构，在多级液压缸缩回时，液压控制***的进、回油分别连接平衡阀块1000的第二进油端1002、第一进油端1001，当液压***的高压液压油通过换向阀进入第二进油端1002时，高压液压油将通过第二平衡阀3000及第二出油口1005直接进入多级液压缸的有杆腔，驱动多级液压缸缩回。
进入第二进油端1002的高压液压油同时通过平衡阀块1000内的油道进入第一平衡阀2000的第一控制油口2003，驱动第一平衡阀2000的阀芯打开，此时第一平衡阀2000将连通第一出油口1004与第一出油端1003，多级液压缸无杆腔的液压油则通过第一出油口1004、第一平衡阀2000进入第一出油端1003，并直接回***油箱。
假设多级液压缸全部伸出到位，设置在一级活塞401和二级活塞501上的单向阀组件在弹簧力的作用下均出于关闭状态，此时一级有杆腔403与二级有杆腔503以及三级有杆腔603均不连通，因此三级活塞杆602将首先缩回。当三级活塞杆602完全缩回后，三级活塞601将与二级活塞501接触，此时二级活塞501上的缸内单向阀200将在顶杆装置的作用下开启，二级有杆腔503将与三级有杆腔603连通，高压液压油进入二级有杆腔503，二级活塞杆502开始缩回。当二级活塞杆502完全缩回后，二级活塞501将与一级活塞401接触，此时一级活塞401上的缸内单向阀200将在顶杆装置的作用下开启，一级有杆腔403将与二级有杆腔503及三级有杆腔603连通，高压液压油进入一级有杆腔403，一级活塞杆402开始缩回。由于多级液压缸从在任意一中间位置，伸出或缩回，均对应相应的状态，因而保证了多级液压缸只能是按上述次序动作。
由于采用了缸内单向阀200和顶杆装置，而每组缸内单向阀200和顶杆装置的弹簧力不会超过100KN，与带撞杆的行程阀相比，减少了活塞间的相互作用力，从而更好地保证了在负负载作用下多级液压缸的按次序伸出。同时由于缸内单向阀200的开启压力很小，从而保证在多级液压缸伸出时，无论是否出现乱缸现象，每一级液压缸均不会出现超压现象。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于，包括：
缸体(300)；
至少两级逐级套设的活塞杆组件，其设于所述缸体(300)内，每级活塞杆组件均包括活塞和固定在活塞上的活塞杆，且每级活塞杆组件将其所在的收容空间分成对应级别的有杆腔和无杆腔；
多个单向阀组件，每个所述单向阀组件设于相邻两级活塞杆组件的较高级的活塞杆组件的活塞中，每个所述单向阀组件均包括，
-缸内单向阀(200)，其用于控制相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通或阻截；
-顶杆装置，其用于驱动所述缸内单向阀(200)开启或关闭，且所述顶杆装置被设置成：当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，所述顶杆装置自锁，所述缸内单向阀(200)关闭，相邻两级活塞杆组件的有杆腔阻截；当相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，所述顶杆装置驱动所述缸内单向阀(200)开启，使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通；以及
平衡阀组，其固定在最低一级活塞杆组件的活塞杆上，所述平衡阀组用于控制所述有杆腔的进油或回油，以及控制所述无杆腔的进油或回油。
2.如权利要求1所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：所述顶杆装置至少部分位于活塞外，当相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，所述顶杆装置位于活塞外的部分受到外力作用时，所述顶杆装置驱动所述缸内单向阀(200)开启，使相邻两级活塞杆组件的有杆腔连通。
3.如权利要求2所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：每个设有所述单向阀组件的活塞中均包括两个沿对应活塞径向设置的第一油道(102)和第二油道(103)，所述第一油道(102)和第二油道(103)分别与相邻两级活塞杆组件的一个有杆腔连通，所述缸内单向阀(200)上设有进口(203)和出口(204)，所述进口(203)与所述第二油道(103)连通，所述出口(204)与所述第一油道(102)连通。
4.如权利要求3所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：所述顶杆装置包括：
顶杆套(1)，其内设有第一收容部(11)，所述第一收容部(11)与所述第二油道(103)连通；
第一顶杆(2)，其固定设置在所述收容部(11)内，所述第一顶杆(2)可在第一收容部(11)往返移动，并穿过所述进口(203)以驱动所述缸内单向阀(200)开启，且所述第一顶杆(2)还设有第二收容部(21)；
第二顶杆(3)，其设置在所述第二收容部(21)内，所述第二顶杆(3)可在所述第二收容部(21)内往返移动，所述第二顶杆(3)至少部分位于所述第二收容部(21)外，且所述第二顶杆(3)沿其轴向设有通孔(31)；
锁定机构(4)，其用于开启和解除所述第一顶杆(2)在所述第一收容部(11)内往返移动的锁定，当开启锁定时，所述顶杆装置自锁；
第一驱动装置(5)，其设于所述第一收容部(11)内，所述第一驱动装置(5)用于驱使所述第一顶杆(2)朝被所述锁定机构(4)锁定的方向移动；以及
第二驱动装置(6)，其设于所述第二收容部(21)内，所述第二驱动装置(6)用于驱使所述第二顶杆(3)移动，使所述锁定机构(4)锁定所述第一顶杆(2)。
5.如权利要求4所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于，所述锁定机构(4)包括：
安装孔(41)，其沿所述第一顶杆(2)的径向设置，所述安装孔(41)安装有钢珠(42)；
第一凹槽(43)，其位于所述顶杆套(1)的内壁上，所述第一凹槽(43)被设置成：当所述钢珠(42)位于所述第一凹槽(43)内时，所述钢珠(42)用于限制所述第一顶杆(2)在所述第一收容部(11)内往返移动；
第二凹槽(44)，其位于所述第二顶杆(3)的外壁上，所述第二凹槽(44)被设置成：当所述钢珠(42)位于所述第二凹槽(44)内时，所述第一顶杆(2)可在所述第一收容部(11)内往返移动。
6.如权利要求1所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：所述缸内单向阀(200)被设置成：当对应级别的有杆腔压力大于缸内单向阀(200)开启压力时，所述缸内单向阀(200)自行开启。
7.如权利要求1所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于，所述活塞杆进油双作用多级液压缸包括：
一级活塞杆组件(400)，其设于所述缸体(300)内，所述一级活塞杆组件(400)包括一级活塞(401)和一级活塞杆(402)，所述一级活塞(401)和一级活塞杆(402)将所述缸体(300)的收容空间分成一级有杆腔(503)和一级无杆腔(404)，所述一级活塞(401)上设有所述单向阀组件；
二级活塞杆组件(500)，其设于所述一级活塞杆(402)内，所述二级活塞杆组件(500)包括二级活塞(501)和二级活塞杆(502)，所述二级活塞(501)和二级活塞杆(502)将所述一级活塞杆(402)的收容空间分成二级有杆腔(503)和二级无杆腔(504)，所述二级活塞(501)上设有所述单向阀组件；
三级活塞杆组件(600)，其设于所述二级活塞杆(502)内，所述三级活塞杆组件(600)包括三级活塞(601)和三级活塞杆(602)，所述三级活塞(601)和三级活塞杆(602)将所述二级活塞杆(502)的收容空间分成三级有杆腔(603)和三级无杆腔(604)，且所述平衡阀组固定在所述三级活塞杆(602)上。
8.如权利要求7所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：
所述一级活塞(401)、二级活塞(501)和三级活塞(601)上均设有第一通孔，所述一级无杆腔(404)、二级无杆腔(504)和三级无杆腔(604)通过所述一级活塞(401)、二级活塞(501)和三级活塞(601)第一通孔相互连通。
9.如权利要求8所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：
所述三级活塞杆(602)内还设有导油杆(700)，所述三级活塞杆(602)和导油杆(700)形成一环形油道(104)，所述环形油道(104)一端与所述平衡阀组连通，另一端与所述三级有杆腔(603)连通。
10.如权利要求9所述的活塞杆进油双作用多级液压缸，其特征在于：所述平衡阀组包括，
平衡阀块(1000)，其上设有第一进油端(1001)、第二进油端(1002)和第一出油端(1003)，所述平衡阀块(1000)上还设有与所述第一进油端(1001)、第一出油端(1003)单向连通的第一出油口(1004)以及与所述第二进油端(1002)单向连通的第二出油口(1005)，所述第一出油口(1004)与所述三级活塞(601)的第一通孔相连，所述第二出油口(15)与所述环形油道(104)相连；
第一平衡阀(2000)，其设于所述平衡阀块(1000)内，所述第一平衡阀(2000)分别与所述第一出油端(1003)和第一出油口(1004)相连，所述第一平衡阀(2000)被设置成：当油从所述第二进油端(1002)进入到第二出油口(1005)时，所述第一平衡阀(2000)使所述第一出油口(1004)和第一出油端(1003)通过第一平衡阀(2000)连通；以及
第二平衡阀(3000)，其设于所述平衡阀块(1000)内，所述第二平衡阀(3000)分别与所述第二进油端(1002)和第二出油口(1005)相连，所述第二平衡阀(3000)被设置成：当油从所述第一进油端(1001)进入到第一出油口(1004)时，所述第二平衡阀(3000)使所述第二出油口(1005)和第二进油端(1002)通过第二平衡阀(3000)连通。
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