CN110285109B - 一种气动控制阀及气液压力转换控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动控制阀及气液压力转换控制装置，该装置通过一个气缸驱动两个油缸错开动作，吸油和出油同时进行。本发明通过气动控制阀控制进气后推动活塞杆的运动，控制油缸的错开出油来提供压力，油缸所构成的液压***的出油压力通过气动压力阀调节进气压力来控制，液压蓄能器缓冲气液增压控制装置在气缸换向瞬间所产生的间断供油造成的压力脉动，该装置的活塞等运动部件采用铝合金材质，保证强度的同时尽可能减轻往复运动部件的重量，提升换向灵敏度，减小换向能耗的同时也减小了压力脉动。

Description

一种气动控制阀及气液压力转换控制装置

技术领域

本发明属于气液转换设备，具体涉及一种气动控制阀及气液压力转换控制装置。

背景技术

目前数控机床的液压***基本上都采用电动机驱动液压泵来提供卡盘，尾座，刀架运转所需要的高压油驱动它们运行。这种供油方式的优点是供油压力平稳，供油脉动小，噪音小，但是这种供油方式的缺点也很明显，主要有以下方面：第一、油泵电机组占用油箱上盖板的空间较大；第二、油泵电机组的重量较大；第三、油泵电机组的能耗较大，特别是在液压***需要保压的时候此时油泵需要给卡盘源源不断的提供高压油来维持卡盘的夹紧，电机必须一直全速运转，这一部分能量是白白浪费掉的，虽然现在大多数液压站。

选择了自动变量泵在一定程度上减少了***的能耗，但是液压***始终在高压状态下运行任然需要消耗较大的功率，而且电机在轻载下运行效率也低。较大的能耗也导致液压***的油温容易上升，导致液压***不得不采取加大油箱容积，增加风冷却器或者水冷却器的辅助措施帮助液压***散热，使得液压***尺寸增大，占用机床内板的空间较多，另外机床还需要考虑液压***的散热设计，增加了机床设计工作量。目前气液增压装置可以解决液压***的能耗问题，气液增压装置靠气缸的往复动作驱动来提供机床运转所需要的高压油，它在机床液压***保压的时候只需要压缩空气吹入气缸保持一定的压力即可，气缸不动作，此时液压***的能耗极小，***不发热，不需要设置散热装置，所以液压***可以大幅度减小尺寸，但是目前的气液增压装置由于是气缸往复运动来吸油，排油，存在供油压力不平稳，供油脉动较大的缺点。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种气动控制阀，第二目的是基于气动控制阀提供一种气液压力转换控制装置，提高机床和液压设备的压力输出的平稳性和实现高效控制。

一种气动控制阀，包括气阀前侧盖、气阀壳体、气阀缸套、气阀芯、气阀后侧盖、气缸后腔、气缸排气口、气缸前腔、气阀和气阀后腔，当高压气进入气动控制阀的进气口后推动气阀芯退至后限位，进气口与气缸后腔接通，气缸前腔与气缸排气口相通，高压气体进入气缸后腔后推动气缸活塞杆前进，气缸活塞杆驱动；液压缸活塞向前推进，油缸将内部的液压油推出油缸进入机床的液压阀组，驱动机床油缸运行，所述的气动控制阀还包括在气缸前限位处设有前顶针，当气缸活塞接触撞针后，进气口相通的高压气控制气流与气阀后腔接通，高压气进入气阀后腔推动气阀芯前进至前限位，此时高压气体与气缸前腔相通，气缸后腔与气缸排气口相通，高压气体进入气缸前腔推动气缸活塞后退，气缸活塞在高压气的推动下返回气缸后限位，此时气缸活塞杆驱动两个油缸活塞往后拉，当气缸活塞后退至后限位时，活塞撞击后顶针，气阀后腔的高压气体排出，气阀芯后退，气缸活塞重复前进，如此形成周而复始的动作。

进一步的，所述的气动控制阀包括在气缸活塞杆两侧的气缸连接处设有气阀缸套和气缸的连接通道，所述的连接通道位于气阀芯的两侧及气缸活塞杆的上下与缸体的接触壁之间。

进一步的，所述气缸的连接通道在气阀芯处于后限位时连接气缸前腔和气缸排气口，处于前限位时，连接气缸后腔和气缸排气口。

一种气液压力转换控制装置，所述装置由油缸和气缸进行组合设置，所述装置由油缸和气缸进行组成设置，所述油缸包括油缸后盖、前缸筒、前活塞、油缸密封圈、油缸中体、油缸密封圈、后缸筒、活塞杆和油缸前盖；所述气缸包括气动换向阀、气缸前盖、气缸缸筒、气缸活塞、撞针和气缸后盖，油缸筒体内的活塞通过活塞杆与气缸内的气缸活塞连接，所述气缸活塞的推拉往复运动驱动油缸的前活塞往复运动，完成装置的吸油和出油动作，气缸活塞在从气缸前限位运动到气缸后限位过程中，活塞杆及气缸活塞两侧设置的气缸通道和气缸后腔通道对应气动控制阀上下两侧设置的气缸后腔、气缸排气口、气缸前腔，包括控制气阀的开闭状态。

进一步的，所述油缸部分的前缸筒和后缸筒的连接处设有油缸中体，通过油缸密封圈紧密连接相邻的两个缸筒和油路，所述油缸中体还设有吸油单向阀和出油单向阀，对应连接出油口和吸油口；

所述油缸前盖和油缸后盖上设有通气孔与大气连通，气缸和油缸的活塞和前后盖上均装有密封圈和导向带，隔开各个容腔。

所述的气缸和油缸通过焊接或螺栓进行密封固定，其接头处设有密封圈；所述装置还设有气液增压装置，所述的气液增压装置包括气动压力调节阀和液压蓄能器；所述气动压力调节阀位于气液增压装置的进气口，与气缸的进气口连接，调节气缸的进气压力，所述液压蓄能器位于装置的出油口，缓冲装置在气缸换向瞬间间断供油造成的压力脉动。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供气动控制阀能够有效控制压力输出的平稳性，并且结构简单，适合多种不同设备上的气液控制转换；另外，本发明所提供的装置大幅度减小了能耗，简化了液压***，减少了液压***能耗和发热量，可以省略散热装置，油箱的容积也可以大幅度减小，只需要能够供应油缸来回动作的油耗即可；第二，气缸的前后腔充分利用，工作效率提升一倍，前后两个油缸错开吸油出油还可以避免供油中断造成的一系列问题，加上蓄能器的缓冲作用，气液增压控制装置的压力脉动已经接近油泵电机组的出油压力脉动；第三，本发明不需要给液压***提供三相电源，简化了机床应用电路，提升了机床液压***的安全性。

附图说明

图1是本发明所述气液压力转换控制装置结构示意图；

图2是本发明所述气动控制阀的处于前限位时的结构示意图；

图3是本发明所述气动控制阀的处于后限位时的结构示意图；

具体实施方式

为了详细的说明本发明所公开的技术方案，下面结合具体实施例和附图进一步的阐述。

针对传统气液控制装置或气液增压装置的缺陷，本发明提供的一种气液压力转换控制装置，该装置采用大直径的气缸与小直径的液压缸组合，利用气缸的推拉往复运动驱动液压缸的活塞往复运动，以完成气液增压装置的吸油和出油功能。该气液转换控制装置采用双作用气缸通过一根活塞杆驱动两个串联在一起的液压缸，气缸和液压缸的活塞采用刚性联结，两个液压缸的吸油和出油相互错开，这样气缸无论是前进还是后退都同时完成吸油和出油两个动作，液压***的工作效率增加一倍。

具体的说，如图1所示，一种气液转换控制装置，所述装置由油缸和气缸进行组成设置，所述油缸包括油缸后盖1、前缸筒2、前活塞3、油缸密封圈4、油缸中体5、油缸密封圈6、后缸筒7、活塞杆8和油缸前盖9；气缸包括衣蛾及其一个以上的组合，并且气缸包括气动换向阀10、气缸前盖11、气缸缸筒12、气缸活塞13、撞针14和气缸后盖15，装置中油缸筒体内的活塞通过活塞杆8与气缸内的气缸活塞13连接，所述气缸活塞13的推拉往复运动驱动油缸的前活塞3 往复运动，完成装置的吸油和出油动作。

气动控制阀10包括气阀前侧盖16、气阀壳体17、气阀缸套18、气阀芯19、气阀后侧盖20，参见图2和图3，图2为气动控制阀中气阀芯19处于前限位，图3中气阀芯19处于后限位。

对于气动控制阀，当高压气进入气阀进气口，推动气阀芯19后退至后限位，进气口与气缸后腔21接通，气缸前腔23与气缸排气口22相通，高压气进入气缸后腔21，推动气缸活塞杆前进，气缸活塞杆驱动前后两个液压缸活塞向前推进，后面液压缸将内部的液压油以一定的压力推出油缸进入机床的液压阀组驱动机床油缸运行的同时，前面一个液压缸同时吸入液压油，当气缸活塞前进至气缸前限位时，活塞撞击前顶针，此时与进气口相通的高压气控制气流与气阀后腔25接通，高压气进入气阀后腔25推动气阀芯19前进至气阀前限位，此时高压气与气缸前腔23相通，气缸后腔21与排气口相通，高压气进入气缸前腔23推动气缸活塞后退，气缸活塞在高压气的推动下返回气缸后限位，此时气缸活塞杆驱动两个油缸活塞往后拉，前面液压缸将内部的液压油以一定的压力推出油缸进入机床的液压阀组驱动机床油缸运行的同时，后面一个液压缸同时吸入液压油，当气缸活塞后退至气缸后限位时，活塞撞击后顶针，气阀后腔的高压气排出，阀芯后退，气缸活塞重复前进，如此形成周而复始的动作,在气阀进气口的气缸活塞杆出通过与气缸的连接空隙设有控制气流口26。气缸不断重复前进后退动作，推动油缸活塞不断输出压力油。该装置一个气缸驱动两个油缸错开动作，吸油和出油同时进行，提升效率的同时，也避免了传统增压装置的供油中断的缺陷。

基于上述气动控制阀，本发明提供的一种气液转换控制装置由油缸和气缸进行组成设置，其数量可以根据实际需要进行调整，，气缸活塞13在从气缸前限位运动到气缸后限位过程中，活塞杆8及气缸活塞13两侧设置的气缸通道和气缸后腔通道对应气动控制阀10上下两侧设置的气缸后腔17、气缸排气口22、气缸前腔23，包括控制气阀24的开闭状态。

油缸部分的前缸筒2和后缸筒7的连接处设有油缸中体5，通过油缸密封圈 6紧密连接相邻的两个缸筒和油路，油缸中体5还设有吸油单向阀和出油单向阀，对应连接出油口和吸油口。油缸前盖1和油缸后盖9上设有通气孔与大气连通，气缸和油缸的活塞和前后盖上均装有密封圈和导向带，隔开各个容腔。

本发明所述的节能气液转换控制装置采用大直径气缸与前后两级小直径液压缸组合在一起，用长螺栓固定，前后两级液压缸的中间设置一个带配油功能的油缸中体5，油缸中体5里面设置吸油单向阀和出油单向阀2个，将前后两级液压缸的吸油和出油隔开，相互之间不干涉，气缸和油缸好活塞杆8采用一体设计，后面一级油缸的活塞集成在活塞杆上，前面一级油缸的前活塞3和气缸活塞13 用螺母固定在活塞杆8上，为了防止油缸运行过程中此时憋气现象，油缸前盖9 和油缸后盖1上钻有通气孔与大气相通，气缸和油缸的活塞和其前后盖上均装有密封圈和导向带，把各个容腔隔开，达到互不干涉的效果利用大直径气缸的推拉往复运动驱动油缸的活塞往复运动完成气液增加装置的吸油和出油功能。活塞杆前进的时候后面的液压缸容腔缩小，里面的液压油被压缩经过出油单向阀被推出油缸进入机床液压阀组，此时在高压油的作用下，后面油缸的吸油单向阀关闭，以免高压油漏回油箱。前面油缸的容腔增大，出现真空，此时前面容腔的吸油单向阀开启，油箱里面的液压油经过吸油单向阀被吸入缸筒，在高压油的作用下，前面油缸的出油单向阀关闭，防止后油缸的高压油串入前油缸。活塞杆后退的时候前面的液压缸容腔缩小，里面的液压油被压缩经过出油单向阀被推出油缸进入机床液压阀组，此时在高压油的作用下，前面油缸的吸油单向阀关闭，以免高压油漏回油箱。后面油缸的容腔增大，出现真空，此时后面容腔的吸油单向阀开启，油箱里面的液压油经过吸油单向阀被吸入缸筒，在高压油的作用下，后面油缸的出油单向阀关闭，防止前油缸的高压油串入前油缸。前后油缸的吸油单向阀和出油单向阀都集成在油缸的中体上，通过一个总路输出，减少了配管。

本发明实际的运行状态如下：

当高压气吹入气缸缸筒12后腔推动气缸活塞13，气缸活塞13推动活塞杆8 前进的时候，气缸部分的活塞杆8驱动前后两个油缸活塞向前推进，后面油缸部分的活塞杆8(自带活塞)将后缸筒7内部的液压油通过出油单向阀以一定的压力推出油缸进入机床的液压阀组驱动机床油缸运行的同时，前活塞3将前缸筒2 通过吸油单向阀同时吸入液压油，当气缸活塞推进到底的时候，活塞撞击气缸盖上的撞针14，气动换向阀10动作，高压气吹入气缸缸筒12前腔的同时，气缸后腔接通放气孔，气缸活塞13在高压气的推动下返回气缸后限位，此时气缸活塞杆驱动两个油缸活塞往后拉，前缸筒2将内部的液压油以一定的压力通过出油单向阀推出油缸进入机床的液压阀组驱动机床油缸运行的同时，后缸筒7同时吸入液压油，当气缸到达后限位时，气缸活塞撞击气缸后盖的撞针14，气动控制阀10实现换向，气缸又重复前进动作，如此这般周而复始。

所述气液转换控制装置一个气缸驱动两个油缸错开动作，吸油和出油同时进行，提升效率的同时，也避免了传统增压装置的供油中断的缺陷。另一方面，极大的减少了装置能耗和发热量。

Claims (3)

1.一种气动控制阀，其特征在于：包括气阀前侧盖(16)、气阀壳体(17)、气阀缸套(18)、气阀芯(19)、气阀后侧盖(20)、气缸后腔(21)、气缸排气口(22)、气缸前腔(23)、气阀(24)和气阀后腔(25)，气动控制阀用于气液压力转换控制装置，所述气液压力转换控制装置由大直径的气缸和前后串联的两个小直径的液压缸组合设置，所述气缸通过一根连接气缸活塞和液压活塞的活塞杆驱动所述液压缸，当高压气进入气动控制阀的进气口后推动气阀芯(19)退至后限位，进气口与气缸后腔(21)接通，气缸前腔(23)与气缸排气口(22)相通，高压气体进入气缸后腔(21)后推动气缸活塞杆前进，气缸活塞杆驱动；气缸活塞杆驱动前后两个液压缸活塞向前推进，后面液压缸将内部的液压油以一定的压力推出液压缸进入机床的液压阀组，驱动机床油缸运行的同时，前面一个液压缸同时吸入液压油，在气缸前限位处设有前顶针，当气缸活塞接触前顶针后，进气口相通的高压气控制气流与气阀后腔(25)接通，高压气进入气阀后腔(25)推动气阀芯(19)前进至前限位，此时高压气体与气缸前腔(23)相通，气缸后腔(21)与气缸排气口(22)相通，高压气体进入气缸前腔(23)推动气缸活塞后退，气缸活塞在高压气的推动下返回气缸后限位，此时气缸活塞杆驱动两个液压缸活塞往后拉，当气缸活塞后退至后限位时，气缸活塞撞击后顶针，气阀后腔(25)的高压气体排出，气阀芯(19)后退。

2.根据权利要求1所述的一种气动控制阀，其特征在于：所述的气动控制阀包括在气缸活塞杆两侧的气缸连接处设有气阀缸套(18)和气缸的连接通道，所述的连接通道位于气阀芯(19)的两侧及气缸活塞杆的上下与缸体的接触壁之间。

3.根据权利要求2所述的一种气动控制阀，其特征在于：所述气缸的连接通道在气阀芯(19)处于后限位时连接气缸前腔(23)和气缸排气口(22)，处于前限位时，连接气缸后腔(21)和气缸排气口(22)。

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