CN116498622B - 一种泵控双作用液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压执行元件，具体为一种泵控双作用液压缸，包括缸筒及其内部设置的活塞、活塞杆，活塞包括活塞a、活塞b，活塞a、活塞b固定连接，活塞a、活塞b内各自设置有泵、单向阀以及泵匹配的进出油路，活塞a、活塞b内设置的泵、单向阀以及泵匹配的进出油路采用如下设置：每个泵所匹配的进出油路分别与活塞a、活塞b外端面所对应的工作腔连接，每个泵匹配的进出油路内均设置有单向阀，且单向阀设置方向相反，活塞a、活塞b之间设置有驱动泵的电机。与传统液压缸相比，本发明在液压缸内进行了高度集成化，液压缸外部没有复杂的管路连接及其他部件，整体看上去更加简约，适用于各种外部恶劣工况。

Description

一种泵控双作用液压缸

技术领域

本发明涉及一种液压执行元件，具体为一种泵控双作用液压缸。

背景技术

液压缸是将液压能转换为机械能做直线往复运动的执行元件。传统液压缸做直线往复运动时是依靠外接液压动力单元提供液压油源动力，再通过电磁控制阀组及外接管路连接到液压缸相对应的油口，通过电磁控制阀组换向动作实现活塞杆的伸出和缩回，还有的液压缸是将电机油泵及电磁控制阀组集成在液压缸上，所有集成的部分露在液压缸外面，通过管路连接液压缸各油口。以上几种液压缸的电机油泵、阀、连接管路等部件都装在液压缸外，使液压缸外部整体看上去不够美观整齐，显得较复杂笨重，而且复杂较长的连接管路增加了液压***压力损失，进而增加液压***发热量，同时使液压缸的响应速度变慢，在环境比较恶劣和空间有限的条件下液压缸不便于安装和保养。因此，目前的液压缸集成化程度较低是普遍存在的问题，缺乏一种高自控的、简约的液压执行元件。

发明内容

本发明为了解决将动力及逻辑控制元件等高度集成化、合理化布置在液压缸内部的问题，提供一种泵控双作用液压缸。

本发明采取以下技术方案：

一种泵控双作用液压缸，包括缸筒及其内部设置的活塞、活塞杆，活塞包括活塞a、活塞b，活塞a、活塞b固定连接，活塞a、活塞b内各自设置有泵、单向阀以及泵匹配的进出油路，活塞a、活塞b内设置的泵、单向阀以及泵匹配的进出油路采用如下设置：每个泵所匹配的进出油路分别与活塞a、活塞b外端面所对应的工作腔连接，每个泵匹配的进出油路内均设置有单向阀，且单向阀设置方向相反，活塞a、活塞b之间设置有驱动泵的电机。

电机为双出轴电机，双出轴电机通过两端的电机轴通过联轴器和单向轴承分别驱动活塞a、活塞b内的泵，单向轴承外圈与联轴器内孔连接、内圈与轴连接，通过设置单向轴承，实现双出轴电机运行时，活塞a、活塞b内仅有一个泵处于工作状态。

每个泵匹配的进出油路内均设置有通断阀，同一泵进出油路内的单向阀、通断阀分别对应泵的进、出油口。

通断阀为两位两通电磁阀，电磁铁得电时为导通状态，电磁铁失电时为双向截止状态。

活塞a、活塞b之间设置有连接隔套，连接隔套与活塞a、活塞b内侧端面密封连接，双出轴电机设置于连接隔套与活塞a、活塞b形成的容腔内。

连接隔套与活塞a、活塞b形成的容腔内填充有热传导液。

连接隔套与活塞a、活塞b形成的容腔内设置有半导体制冷片。

缸筒设置有连通工作腔的测压排气注油口。

活塞a、活塞b外端面对应的工作腔中，其中一腔为有杆腔、一腔为无杆腔，有杆腔连接蓄能器。

泵为齿轮泵或叶片泵或柱塞泵。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

本发明通过对双出轴电机正反转的控制使得液压缸能够做往复直线运动；将双出轴电机、油泵、阀、油路等在液压缸内部进行了合理的空间布置，在液压缸内部高度集成化，油路较短，进一步减少了管路压力损失，降低了液压***发热，提高了液压***效率和响应速度；设置有测压排气注油口，可以对液压缸工作腔进行压力的测定、排出空气及注入油液；内部结构可实现电机的降温；与传统液压缸相比，本发明在液压缸内进行了高度集成化，液压缸外部没有复杂的管路连接及其他部件，整体看上去更加简约，适用于各种外部恶劣工况。

附图说明

图1是本发明实施例一结构连接示意图；

图2是本发明图1I处局部放大图；

图3是本发明泵全部停止工作时的液压缸保压状态示意图；

图4是本发明实施例二结构连接示意图。

其中，101-活塞杆a，2-轴密封圈，301-工作腔a，4-缸筒，501-压力油道a，601-齿轮泵a，701-泵吸油道a，801-吸油口a，901-压力油口a，1001-电磁阀a，1101-单向阀a，1201-活塞a，13-密封圈，14-双出轴电机，15-电缆线，16-热传导液，17-连接隔套，18-测压排气注油口，19-平键，2001-联轴器a，2101-单向轴承a，22-齿轮泵轴，23-电机轴，24-O型密封圈，25-蓄能器，102-活塞杆b，302-工作腔b， 502-压力油道b，602-齿轮泵b，702-泵吸油道b，802-吸油口b，902-压力油口b，1002-电磁阀b，1102-单向阀b，1202-活塞b，2002-联轴器b，2102-单向轴承b。

具体实施方式

如图1-4，下面对本发明一种泵控双作用液压缸的作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例；

一种泵控双作用液压缸，包括：活塞杆a101、缸筒4、压力油道a501、齿轮泵a601、泵吸油道a701、吸油口a801、压力油口a901、电磁阀a1001、单向阀a1101、活塞a1201、双出轴电机14、连接隔套17、平键19、联轴器a2001、联轴器b2002、活塞杆b102、压力油道b502、齿轮泵b602、泵吸油道b702、吸油口b802、压力油口b902、电磁阀b1002、单向阀b1102、活塞b1202、单向轴承b2102、单向轴承a2101、齿轮泵轴22、电机轴23、蓄能器25。

其中，活塞杆a101与活塞a1201通过螺钉及止口定位连接，活塞杆b102与活塞b1202通过螺钉及止口定位连接，活塞杆a101、活塞杆b102分别由缸筒4两端伸出。活塞杆a101所在腔为工作腔a301、活塞杆b102所在腔为工作腔b302。缸筒4杆孔处设置有轴密封圈2。活塞a1201、活塞b1202内置于缸筒4内，活塞a1201、活塞b1202外圆均设置有密封圈13，缸筒4两端设置有测压排气注油口18，通过缸筒4两端的测压排气注油口18实现液压缸工作腔a301、工作腔b302进行压力的测定、排出空气以及注入油液；活塞a1201、活塞b1202内分别设置有泵，泵为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵中任意一种，如图1所示，本实施例中具体为齿轮泵a601、齿轮泵b602。齿轮泵a601、齿轮泵b602通过螺钉分别固定在活塞a1201、活塞b1202内；双出轴电机14两端分别与活塞a1201、活塞b1202通过螺钉连接为一整体，双出轴电机14两端的电机轴23分别与齿轮泵a601、齿轮泵b602通过联轴器a2001、联轴器b2002连接，联轴器a2001内设置有单向轴承a2101，联轴器b2002内设置有单向轴承b2102，每个单向轴承的内圈均通过平键19与双出轴电机14两端的电机轴23连接，单向轴承a2101的外圈与联轴器a2001的内孔通过平键19连接，单向轴承b2102的外圈与联轴器b2002的内孔通过平键19连接。连接隔套17两端分别与活塞a1201、活塞b1202连接，并且两端设置有O型密封圈24，连接隔套17与双出轴电机14之间的容腔内部充满热传导液16，热传导液16对双出轴电机14进行冷却降温，防止双出轴电机14温度升高，连接隔套17与双出轴电机14之间的容腔内还可设置半导体制冷片实现对双出轴电机14的降温，单向阀a1101、单向阀b1102分别内置在活塞a1201、活塞b1202内，电磁阀a1001、电磁阀b1002分别内置在活塞a1201、活塞b1202内，需要供电的元件和电机等均通过电缆线15经活塞a1201、活塞杆a101本体、最终由活塞杆a101端部引出，与外部电控部分相连以便提供电能及收发信号，齿轮泵a601吸油端通过泵吸油道a701依次连接电磁阀a1001、吸油口a801至工作腔a301，齿轮泵a601压力端依次通过压力油道a501、单向阀b1102、压力油口b902至工作腔b302，齿轮泵b602吸油端通过泵吸油道b702、电磁阀b1002、吸油口b802至工作腔b302，齿轮泵b602压力端依次通过压力油道b502、电磁阀a1001、压力油口a901至工作腔a301。

单向轴承是一种在一个方向上可以自由转动而在另一个方向转动时阻力很大会锁死的轴承，因此当双出轴电机14在某一个方向转动时只有一个齿轮泵在转动工作，而另一个齿轮泵不工作，从而只向液压缸其中一个工作腔供油，实现液压缸在某一个方向的直线运动。

电磁阀a1001、电磁阀b1002为两位两通阀，在电磁铁均不通入电信号时，阀芯在弹簧位置时均为双向截止不连通状态。

本发明所有实例中齿轮泵a601、齿轮泵b602均以右旋泵展开叙述。

在实施例中，电磁阀a1001、电磁阀b1002不限于仅是电磁阀，可以是其他能够实现本实施例中油路通断的液控阀或者其他开关阀。

双出轴电机14可以是耐油型通轴的封闭式双出轴普通电机、封闭式双出轴伺服电机等。

如图1-3所示的实施例一，为双出杆的结构形式，工作腔a301、工作腔b302的环形面积相同，如图4所示的实施例二，工作腔b302为无杆腔，缸筒4设置连通口，连通口连接蓄能器25，工作腔a301连通蓄能器25实现两腔油液的补差。

具体实施方式如下：请参阅附图1-4，本发明所叙述的工作介质油液为抗磨液压油，但不限于仅仅是液压油，另外本发明默认在液压缸装配时已正确安装好单向轴承a2101、单向轴承b2102，即当双出轴电机14按图1所示K1箭头方向转动时，电机轴23只会带动单向轴承a2101、联轴器a2001转动，从而带动齿轮泵a601转动，而齿轮泵b602不转动工作。

实施例一中，初始状态首先给液压缸工作腔a301内充满油液，在缸筒4上端工作腔a301所设置的测压排气注油口18接入注油装置注入油液，同时工作腔b302所设置的测压排气注油口18接入排气装置进行排气，当观察到活塞杆a101、活塞杆b102不再移动时，换作给工作腔b302所设置的测压排气注油口18接入注油装置注入油液，而工作腔a301所设置的测压排气注油口18接入排气装置进行排气，如此反复循环几次，直到工作腔a301内充满油液，在此期间也可以通过双出轴电机14、电磁阀a1001、电磁阀b1002的交替运行进行辅助注油。

实施例一中齿轮泵a601工作实现液压缸的直线运动工作：如图1，当给电磁阀a1001的电磁铁通入电信号时，此时电磁阀a1001执行换向动作，电磁阀a1001将吸油口a801、工作腔a301与泵吸油道a701、齿轮泵a601的吸油口相连通，随后启动双出轴电机14按K1箭头所示方向转动，由于有单向轴承a2101、单向轴承b2102的存在，电机轴23只会带动单向轴承a2101、联轴器a2001转动，从而带动齿轮泵a601转动，齿轮泵b602不转动，油液从工作腔a301经吸油口a801通过电磁阀a1001、泵吸油道a701进入齿轮泵a601内，再通过齿轮泵a601将油液转为压力油液输入压力油道a501，经单向阀b1102、压力油口b902到达工作腔b302内，压力油液在工作腔b302内推动活塞b1202向上，带动活塞杆a101、活塞杆b102及其上的连接整体向上作直线运动，完成液压缸在某一个方向上的直线运动工作，综上可以得出，用相反的实施方法可实现液压缸在相反的方向上作直线运动，进而实现液压缸的双作用往复直线运动功能。

如图3，当液压缸在某一个方向上的直线运动工作需要停止并维持在保压状态时，需将双出轴电机14、电磁阀a1001、电磁阀b1002全部断电，因单向阀a1101、单向阀b1102的反向截止功能及电磁阀a1001、电磁阀b1002在弹簧位的截止作用，油液不会从液压缸工作腔a301到达工作腔b302内，使液压缸可以稳定维持在保压状态。

在实施例二中，如图4，液压缸内只设置有一个活塞杆a101，当液压缸往复直线运动同等的行程时，在工作腔a301、工作腔b302内形成的油液容积不一样，同时油液在工作腔a301与工作腔b302分别作用在活塞a1201、活塞b1202的作用面积不相等，成为非对称缸，这类液压缸在往复直线运动过程中会造成工作腔a301、工作腔b302产生油液流量差，因此在此实施例中的液压缸工作腔a301内设置有蓄能器25，蓄能器25内充满合适压力的油液及氮气；按照实施例一中齿轮泵a工作时的方式进行，当压力油液进入液压缸工作腔b302内推动活塞b1202向上运动同时带动活塞杆a101等连接整体向上作直线运动时，由于液压缸工作腔a301的容积小于工作腔b302的容积，油液会从蓄能器25内释放补充到工作腔a301内，相反，当液压缸活塞杆a101等连接整体发生向下直线位移运动时，油液会从工作腔a301充到蓄能器25内，本实施例中其余工作状态可参照实施例一。

Claims (7)

1.一种泵控双作用液压缸，包括缸筒（4）及其内部设置的活塞、活塞杆，其特征在于，所述活塞包括活塞a（1201）、活塞b（1202），活塞a（1201）、活塞b（1202）外圆均设置有密封圈（13），所述活塞a（1201）、活塞b（1202）固定连接，所述活塞a（1201）、活塞b（1202）内各自设置有泵、单向阀以及泵匹配的进出油路，所述活塞a（1201）、活塞b（1202）内设置的泵、单向阀以及泵匹配的进出油路采用如下设置：每个泵所匹配的进出油路分别与活塞a（1201）、活塞b（1202）外端面所对应的工作腔连接，每个泵匹配的进出油路内均设置有单向阀，且单向阀设置方向相反，活塞a（1201）、活塞b（1202）之间设置有驱动泵的电机；

所述电机为双出轴电机（14），双出轴电机（14）两端的电机轴通过联轴器和单向轴承分别驱动活塞a（1201）、活塞b（1202）内的泵，所述单向轴承外圈与所述联轴器内孔连接、所述单向轴承内圈与所述电机轴连接，通过设置单向轴承，实现双出轴电机（14）运行时，活塞a（1201）内的泵、活塞b（1202）内的泵仅有一个处于工作状态；

所述活塞a（1201）、活塞b（1202）之间设置有连接隔套（17），所述连接隔套（17）与所述活塞a（1201）、活塞b（1202）内侧端面密封连接，所述双出轴电机（14）设置于所述连接隔套（17）与所述活塞a（1201）、活塞b（1202）形成的容腔内；

所述连接隔套（17）与所述活塞a（1201）、活塞b（1202）形成的容腔内填充有热传导液（16）。

2.根据权利要求1所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于，每个泵匹配的进出油路内均设置有通断阀，同一泵进出油路内的单向阀、通断阀分别对应泵的进、出油口。

3.根据权利要求2所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于，所述通断阀为两位两通电磁阀，电磁铁得电时为导通状态，电磁铁失电时为双向截止状态。

4.根据权利要求1所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于，所述连接隔套（17）与所述活塞a（1201）、活塞b（1202）形成的容腔内设置有半导体制冷片。

5.根据权利要求1所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于，所述缸筒（4）设置有连通工作腔的测压排气注油口（18）。

6.根据权利要求1所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于，所述活塞a（1201）、活塞b（1202）外端面对应的工作腔中，其中一腔为有杆腔、一腔为无杆腔，有杆腔连接蓄能器（25）。

7.根据权利要求1所述的一种泵控双作用液压缸，其特征在于：所述泵为齿轮泵或叶片泵或柱塞泵。