CN1107947A - 带有缓冲机构的气压缸 - Google Patents

Abstract

一种带有缓冲机构的气压缸，其中一个用作缓冲 机构中的缓冲压力调节装置的安全阀23安装在一 支承件4上，该支承件4可转动地安装在气压缸的盖 2和3上，以便利于安全压力的调节。

Description

本发明涉及一种带有用来在冲程末端制动并止动活塞的缓冲机构的气压缸。

在过去，已知一种气压缸，它装有用来在冲程末端制动并止动活塞的缓冲机构，这种气压缸通常包含：一个气缸套，一对用来封闭气缸套两端的盖，一个在气缸套内往复移动的活塞，一根与活塞做成整体的活塞杆，一个用来将压缩空气送入活塞两边的压力室并从该压力室排出压缩空气的进出气口，和一个用来限制从气缸室通过进出气口排出废气的流速的安全阀，因此，当活塞接近冲程末端时，通过操作安全阀并限制排气流速使活塞减速，从而在冲程末端制动和止动活塞。

但是，上述这种普通的气压缸的缺点就是其安全阀直接装在气缸盖上，这就导致盖子结构较复杂，而且不便于维修。

再者，安全阀设计成要靠从气缸室通过排出气口排出的废气的压力来打开，而且在打开时压力（安全压力）要能调节。但由于安全阀装在气缸盖的预定位置，所以常常难于甚至不可能根据气压缸的态势和位置来调节安全压力，这也造成在维修或更换零件时有麻烦或不方便。

而且，由于安全阀靠废气压力来开启，所以很可能受废气的流速或压力波动的影响。结果，开启和关闭都不大平稳，废气流速有波动。这就进一步导致活塞在移动时发生弹跳而且削弱缓冲效果。

本发明的目的在于提供一种带有缓冲机构的气压缸，其中，有一个用作缓冲机构的安全阀安置在一个不同于气缸盖的部件上，该部件安装在盖子上，所以其位置可以自由地调节，以简化盖子结构，并保证安全压力的调节和维修方便。

本发明的另一目的是提供一种带有缓冲机构的气缸，该机构有一个不大可能受废气流速及废气压力变化的影响的安全阀。

为了达到上述目的，本发明的带有缓冲机构的气压缸包含：一个气缸套，一对用来封闭该气缸套之两端的盖，一个可在上述气缸套内往复移动的活塞，一根与上述活塞成一整体的活塞杆，和一个用来供给和排出活塞两边气缸室中的压缩空气的进出气口，当活塞临近冲程末端时，依靠限制从气缸室通过进出气口排出废气的流速来使活塞减速，气压缸装有一套缓冲机构，而活塞在冲程末端受制动并止动，因此，上述缓冲机构装有一个用来在通过来自气缸室的废气压力的作用下打开时可自由地调节安全压力以便有限制地通过从上述气缸室到进出气口的废气的安全阀，上述安全阀安装在与上述气缸盖不同的支承件上，而该支承件围绕气缸的轴线可转动地安装。

采用上述这种结构，有可能根据气压缸的势态和位置围绕着子的轴线使上述支承件转动，并调节其方向，简化安全压力的调节，或便于维修作业。

在本发明的一个实施例中，上述安全阀包含：一个设置在连接气缸室与进出气口的减压通道内的阀座，一个用来开启和关闭上述阀座的阀件，一个用来对上述阀件的一端施加排气压力的压力室，和一个安全压力调节装置，用来调节由上述废气压力沿着与操作力相反的方向对阀件之另一端施加操作力的力，上述压力室单独地安置在与上述减压通道不同的部位，并通过信号通道与上述减压通道连接。

因此，上述阀件是极不可能受通过减压通道的为气流速或压力变化的影响的。这就保证了平稳地开启和关闭安全阀，并实现对活塞的平稳的制动。

为了保证更平稳地开启和关闭安全阀，最好使上述阀件的除了直接面对压力室的部分之外的彼此相对的承压表面积大致相等，从而使得由沿着开启和关闭方向对阀件施加的气压产生的操作力受到由上述压力室内空气压力产生的操作力的限制。

按照本发明的最佳实施例，上述带有安装在其上的安全阀的支承件有一个可与气缸盖的外圆周表面密封而可转动地连接的安装孔，在该安装孔内圆周表面分别开设两条与上述阀座的上游和下游部分连通的减压通道，有两条分别与上述两减压通道连通的圆周凹槽，与上述气缸室和上述进出气口连通的通道分别与上述两圆周凹槽连通。

下面通过附图说明本发明的实施例，附图中：

图1是除了中间部分外按照本发明的气压缸的一个实施例的局部剖面图;

图2是带有安装在其上的安全阀的支承件侧视图;

图3是图2的一主要部分的放大剖面图;

图4是表示本发明气压缸的缓冲性能的曲线图;

图5是表示普通类型气压缸的缓冲性能的曲线图;

图6是安全阀第二实施例的一个主要部分的剖视图;

图7是安全阀第三实施例的一个主要部分的剖视图;

图8是图7中用的一个导引件的主要部分的放大前视图;

图9是安全阀实施例的主要部分的剖视图;

图10是安全阀第五实施例的主要部分的剖视图。

图1示出本发明的气压缸的一个实施例，该气缸包含：一个气缸套1，一个气缸头盖2，和一个连杆盖3，后二者分别用螺钉固定在气缸套的两端。在上述两个盖子的小直径部分2a和3a上，用安装件5安装带有安全阀23的支承件4，而所述安全阀23构成缓冲机构之一部分。

气缸套1由活塞7分隔成气缸室8a和8b，活塞7在气缸套中往复移动，它的连杆9在气密地穿过连杆盖3后伸到气缸外。

气缸头盖2和连杆盖3分别有：一个沿轴向走向并分别对气缸室8a和8b敞开的凹进部分11，一条其一端分别与气缸室8a和8b连通而另一端与小直径部分2a和3a的外圆周表面连通的缓冲通道12，一个与凹进部分11连通的压缩空气进气与出气口13，和一条其一端与凹进部分11连通而另一端与小直径部分2a和3a的外圆周表面连通的通道14。通道12和14的小直径部分2a和3a在圆周方向与圆周形槽连通。缓冲密封件15安装在凹进部分11断开口的内圆周表面上，与缓冲密封件15紧密接合的缓冲环16和16安装在活塞7两侧的每个连杆9上。

如图2和图3详细示出，支承件4包含一个与气缸盖2和3的小直径部分2a和3a可转动地气密连接的安装孔17和一个在垂直于安装孔17的方向形成的阀件安装孔18。有两个带有不同横截面积的阀室19a和19b，和一个置于该两阀室之间的阀座20，阀室19a通过阀座20上游的减压通道21a与缓冲通道12连通，而阀室19b则通过阀座20下游的减压通道21b与通道14连通。

安全阀23安装在阀安装孔18上，构成缓冲机构中的缓冲压力调节装置，它含有：一个开启和关闭阀座20的阀件24，一个用来沿着阀密封组件24a关闭阀座20的方向推动阀件24的安全压力调节机构25，和一个用来对阀件24的活塞组件24b供给气动压力并沿着开启阀座20的方向推动阀件24的压力室26。

安全压力调节机构25含有：一对弹簧支座28和28，一个受压地安装在两弹簧支座28之间并沿关闭阀座20的方向推动阀件24的压力调节弹簧29。和一个用来调节压力调节弹簧29的推力的调节螺钉30，该螺钉30与阀导引件31可移动地连接，并用锁紧螺母32固定在预定位置，上述的阀导引件31是用螺纹拧在阀安装孔18之一端的。因此，通过调节螺钉30相对于阀导引件31的前后移动，并调节压力调节弹簧的推力，就可以调节安全阀23的安全压力，也可以通过调节安全压力来调节缓冲压力。

因为压力室26独立地安装在远离减压通道21的位置，所以它不受通过减压通道21a的气流和空气压力波动的影响。在阀安装孔18上安装减压调节机构25一侧相对的另一端部，压力室26安置在由支持环固定的O形环座34与阀件24的活塞组件24b之间，压力室两侧沿轴向借助于阀件24的活塞组件24b圆周外表面和安装在O形环座34上的O形环36来密封，压力室26通过装在支承件4上的气压信号通道37与减压和减压通道21a连通。

阀件24的靠近阀室19b的一端，整体地安装一根通过O形环件滑动地接合到分隔件39内的杆38。由于杆38的外径D1与阀室19a的内径D2大致相等，所以，除了活塞组件24b的外端表面以外，在阀件24中彼此面对的承压表面积是大致相等的，这样，通过沿开启和关闭方向施加到阀件24上的空气压力产生的操作力仅仅受到由压力室26内室气压力产生的操作力的限制。因此，只通过压力室26的空气压力和压力调节弹簧29的工作力就可以开启或关闭阀件24，这就使开启和关闭操作稳定。根据试验结果，当杆38的外径D1设计成稍稍大于阀室19a的内径D2时，阀件24的开启和关闭动作更加稳定。

图3的标号41指示一个出设置于阀导引件与分隔件39之间的套管。在图1的气压缸中，活塞7到达冲程的末端，并在向右移动后被止动。活塞被止动时，缓冲机构就以下述方式起作用。当活塞向右移动，在右边的缓冲环16还未与缓冲密封件15接合时，气缸室8a的空气就通过气缸头盖12的凹进部分11从进出气口13排出。

当活塞7接近冲程末端而缓冲环16与缓冲密封件15接合时，凹进部分11就与气缸室8a截断。因此，气缸室8a中的废气暂时密封，这就使活塞7的移动减速。

于是，被密封的废气通过减压通道21a和空气压力信号通道37从缓冲通道12流入压力室26，如图3明显所示。上述废气对阀件24的活塞组件24b施加作用力，并顶着压力调节弹簧29的推力向右推动阀件24（图3）。结果，阀件24将阀座20打开到由废气压力产生的力与压力调节弹簧29的推力保持平衡的程度。在减压通道21a中废气逐渐通过减压通道21a和凹进部分11从进出气口13排出，而其流速根据阀座20的开启程度而定。当废气排出时，活塞7逐渐前移并到达冲程末端同时受到制动而停止。

由于压力室26是独立地位于远离压通道21a处，并通过空气压力信号通道37与减压通道21a连接，故阀件24保持不受减压通道21a内流动的废气的流速和压力波动的影响。因此，安全阀23的开启和关闭动作是稳定的，可保证活塞7平稳减速和止动。

将阀件24中的杆38的外径D1设计成大致等于阀室19a的内径D2，将向右对着阀件24的除了活塞组件24b的部分之外的承压表面积与向左对着该部分的承压表面积设计成彼此相等，以便使通过沿阀件24开启和关闭方向施加的空气压力的产生的操作力受到由压力室26内的空气压力产生的操作力的限制。这就可保证由阀件24产生更稳定的阀座20开启和关闭的动作。

图4和图5分别示出本发明的气压缸和普通类型的气压缸的缓冲性能试验结果，图4示出本发明的气压缸的缓冲性能，而图5示出普通类型的气压缸的缓冲性能。

上述图中的V代表活塞移动速度，X代表气缸中的位移，P_c是阀座20上游的缓冲空气压力（减压通道21a中的空气压力），P_D代表阀座20下游的减压通道21a中的空气压力。

从上述两图可明显看出，在普通类型的气压缸内，缓冲气压波动较大，并有与之相关的活塞弹跳现象（箭头A所示），因此，不能希望得到平滑而稳定的缓冲效果。相反，按照本发明，就没有像普通气压缸那样的诸如缓冲气压波动大以及与之相关的活塞弹跳的麻烦，活塞可以平稳地移动并在冲程末端停止。

在上述实施例的气压缸中，带有装在其上的安全阀23的支承件4可转动地安置在气缸夹盖2和连杆盖3上，安全阀23的调节螺钉30可围绕盖子指向任何方向。因此，根据气压缸的态势和位置通过调节螺钉30的指向，就有可能简化安全压力的调节，并便利于维修工作。在此情况下，在打开缓冲通道12和盖2和3外圆周表面上的通道14的部分构成圆周槽，支承件4的减压通道21a和21b与该圆周槽连通，因此，即使在支承件4转动时，缓冲通道12和减压通道21a也总是与减压通道21b和通道14连通。

在活塞7沿相反方向移动的情况下，装在图1之左边的缓冲机构起到类似的作用。

上述缓冲装置可以装设在任一边。

图6示出缓冲机构的安全阀的第二实施例。在该安全阀43中，阀安装孔45设计成一不穿透支承件4的袋形孔，而压力室46设在阀安装孔45的底壁与阀件24端部之间。

将阀安装孔45设计成袋形孔，就有可能减少零件数量，因为既不需要O形环插座，又不需要用来使O形环插座止动的夹持环，由于不存在卸去夹持环的危险，所以也可能更加安全。

第二实施例的其他结构和动作大致与图3所示实施例是一样的，因此，用同样的符号标出同样的零件，这里就不详述。

图7和8分别示出缓冲机构安全阀的第三实施例。在安全阀48的阀件49上，将一个用合成树脂制的宽环形导引件51接合在活塞组件49b的外圆周上。唇形密封件53固定在杆52上。导引件51的两端51a和51a，做成具有这样薄的厚度，即该厚度在它们搭接时大约等于其他中间部分的厚度。搭接部分的两端是互相呈对角线地搭接的。

在第三实施例的安全阀48中，更着重于考虑阀件49的导引功能和减小摩擦，而不是压力室46的密封作用，阀件49不靠具有较大宽度的导引件51来斜置，而是用O形环，并且以较小的力来导引。但是，从压力室46向阀室19a的漏气最小，因为导引件51两端是呈对角线地搭接的。

而且，由于杆52的外圆周用唇形密封件53密封的，阀件49的滑动阻力可以比用O形环密封件更加减小。

第三实施例的安全阀48的其他结构和动作大致与第二实施例相同。因此，相同的零件用相同的符号标出，这里不详述。

图9示出缓冲机构的安全阀的第四实施例。安全阀55的阀件56设计成一种滑阀，用来断开减压通道21a与21b之间的相通。

第四实施例安全阀的其他结构和动作与第三实施例的大致相同，因此，与第三实施例相同的零件用相同的符号标出，这里不详述。

图10示出缓冲机构安全阀的第五实施例，在该实施例的安全阀58中，用来连通阀与压力室46的空气压力信号通道60设置在阀件59上。

由于在阀件59上设置空气压力信号通道60，故较容易构成。

第五实施例安全阀的其他结构和动作与第四实施例大致相同，因此，与第四实施例相同的零件用相同的符号标出，这里不详述。

如上所述，按照本发明的带有缓冲机构的气压缸有可能沿着取决于气压缸的态势和位置的更易调节的方向来安装安全阀，因为用作缓冲机构中的缓冲压力调节装置的安全阀是设置在支承件上与气缸盖隔开的，而支承件是可转动地安装在气缸盖上的。因此，有可能简化安全压力的调节，并且无论气缸的方向如何都便利于维修。

由于不需要在气缸盖上装安全阀，故盖子设计简单，容易制造。

再者，安全阀中的阀件不受减压通道中流动的废气的流速和压力波动的影响。这就使阀件的开启和关闭操作平稳，保证缓冲效应平滑而稳定。因此，活塞可在冲程末端被平稳地止动。

Claims (4)

1、一种带有缓冲机构的气压缸，包含：一个气压缸和至少一套缓冲机构，所述气压缸有一个气缸套、一对用来封住气缸套两端的盖子，一个可在上述气缸套内作往复移动的活塞，一根与上述活塞成一整体的活塞杆，和一个用来将压缩空气供入到活塞两边的气缸室和从活塞两边的气缸室排出压缩空气的进出气口，和至少一套缓冲机构，通过上述的缓冲机构，可在活塞临近冲程末端时限制通过进出气口从气缸室排出的废气的流速，使活塞减速，并进一步制动，在冲程之末端停止，其特征在于：上述缓冲机构装有一个安全阀，用来调节安全压力，通过来自气缸室的废气压力的作用将缓冲机构打开，并有限制地通过从气缸室到进出气口的废气，上述的安全阀安装在支承件上而不是气缸盖上，而上述支承件则围绕气缸轴线可转动地安装在气缸盖上。

2、根据权利要求1的带有缓冲机构的气压缸，其特征在于，上述安全阀含有一个设置在与带有进出气口的气缸室连接的减压通道内的阀座，一个用来开启和关闭上述阀座的阀件，一个用来在阀件一端提供排气压力的压力室，和用来调节推力的安全压力调节装置，以便沿着与阀件另一端的排气压力产生的操作力相反的方向施加操作力，因此，上述压力室是在一个与减压通道分开的部位上独立地设置的，并通过一信号通道与上述减压通道连接。

3、根据权利要求2的带有缓冲机构的气压缸，其特征在于，阀件的除了面对压力室的部分以外的彼此面对的承压表面积做成大致彼此相等，所以，通过沿开启和关闭方向对阀件施加的空气压力所产生的操作力仅受压力室的空气压力产生的操作力的限制。

4、根据权利要求2或3的带有缓冲机构的气压缸，其特征在于，上述支承件有一个安装孔，它与气缸盖的外圆周表面气密而可转地连接合，与上述阀座之上游和下游连通的两条减压通道对上述安装孔的内圆周表面独立地打开，在气缸盖外圆周表面上做出两条与上述两减压通道单独连通的圆周形槽，与上述气缸室和上述进气口连通的通道与上述圆周槽单独连通。

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