CN205533532U

CN205533532U - 一种隐式串联节能气缸

Info

Publication number: CN205533532U
Application number: CN201620355387.7U
Authority: CN
Inventors: 钟康民; 窦云霞
Original assignee: Suzhou Player Creater Electrical And Mechanical Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Player Creater Electrical And Mechanical Technology Co ltd
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-04-26

Abstract

现有的显式串联气缸纵向尺寸过大，拉杆长度过长，总体结构刚性差，返程耗能及冲击噪声较大。本实用新型隐式串联节能气缸的运动部件为一缸体，其内部隐藏有固定的活塞‑活塞杆组件，形成提供推力的前气腔、后气腔，以及提供返程力的中间气腔。本实用新型隐式二级串联节能气缸的纵向尺寸，仅为现有二级显式串联气缸的一半左右，结构刚性高，制造成本低。由于只有一个横截面面积较小的返程气腔，所以返程耗能、冲击力与噪声明显降低。此外，本实用新型二级隐式串联节能气缸，可以实现3级力输出，能够进一步提高气缸负载率，更加有利于节能。

Description

一种隐式串联节能气缸

技术领域

本实用新型涉及气缸领域，主要涉及一种隐式的串联节能气缸。

背景技术

串联气缸俗称倍力气缸。采用串联气缸有两大优点：（一）可以避免缸径过大而导致制造成本急剧升高。例如，2只缸径φ320的串联气缸，其输出力相当于1只缸径φ450的气缸，而其制造成本远低于后者。（二）串联气缸可以进行分级力输出。例如，二级串联气缸，根据所需要的输出力，可以让2只气缸同时工作，也可以只让1只气缸工作。因而可在一定程度上减轻“大马拉小车”的现象，降低推力与***压力冗余，提高气缸的负载率，有利于节能。

但是，现有的串联气缸，是对相同规格的气缸进行简单的纵向叠加，后气缸活塞杆的前端，固定或顶在前气缸活塞的后端面上。我们把这种纵向简单叠加的串联气缸，称为显式串联气缸，因为可以从外观直接判断出来其属于串联气缸。纵向简单叠加的显式串联气缸，有一个被人们长期忽视的严重缺点：气缸总的纵向尺寸过大，拉杆长度过长，造成总体结构刚性很差。

此外，现有串联气缸在返程时，由于存在多个返程腔，而且有杆腔横截面面积过大而造成容积过大，不仅会无谓消耗大量压缩空气，造成能源浪费，而且会造成较大的冲击力与噪声。

发明内容

本实用新型的目的是，彻底解决现有显式串联气缸纵向尺寸过大，拉杆长度过长，总体结构刚性很差的问题，并相应克服其返程耗能过多及冲击噪声较大的缺点，设计出一种总体结构刚性高，返程耗能少，且冲击噪声较低的串联气缸，为有关经济领域提供一种具有显著技术经济指标优势的新型气动执行元件。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种隐式串联节能气缸，包括固定部件与运动部件，所述运动部件为一缸体，所述固定部件包括相对固定的固定缸筒与活塞-活塞杆组件；所述缸体的外表面与所述固定缸筒的内表面配合而可相对滑动，所述缸体的内表面与所述活塞-活塞杆组件配合而可相对滑动，形成提供推力的前气腔、后气腔，以及提供返程力的中间气腔。所述固定部件上，分别设有通向所述前气腔、后气腔及中间气腔的孔道。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列显著优势：

1、现有的纵向简单叠加的二级显式串联气缸，运动部件是前后两个气缸的两套活塞-活塞杆组件，而本实用新型隐式串联气缸的运动部件仅为1只缸体，固定部件的活塞-活塞杆组件，隐藏于运动部件的缸体之中，所以从外观上根本不能够判断其是否为串联气缸，亦即形成了隐式串联气缸。这种隐式二级串联气缸的纵向尺寸，仅为二级显式串联气缸的一半左右，故其结构刚性大幅度提高。

2、本实用新型隐式串联气缸，只有一个返程气腔，且其横截面面积较小，所以其返程需要消耗的压缩空气量显著减少，有利于节能。此外，返程冲击力与噪声也会明显降低。

3、本实用新型隐式串联节能气缸，由于运动部件是1只缸体，其刚性也明显高于传统气缸的活塞-活塞杆组件。

附图说明

附图1、2、3、4是本实用新型隐式串联节能气缸的结构与工作原理示意图。

图中，1、固定部件：11、固定缸筒；12、活塞-活塞杆组件；13、后气腔孔道；14、中间气腔孔道；15、前气腔孔道；

2、运动部件：21、运动缸体；22、力输出端头；3、后气腔 4、中间气腔 5、前气腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

由附图可见，本实用新型隐式串联节能气缸包括包括固定部件1与运动部件2。固定部件1主要包括固定缸筒11，活塞-活塞杆组件12；运动部件2主要包括运动缸体21，力输出端头22。运动缸体21的外表面，与固定缸筒11的内表面配合而可相对滑动；运动缸体21的内表面，与活塞-活塞杆组件12的外表面配合而可相对滑动，活塞-活塞杆组件12隐藏于运动缸体21之中；固定部件1与运动部件2的上述配合，形成了提供推力的后气腔3、前气腔5，以及提供返程力的中间气腔4。固定部件1上，分别设有由外部通向后气腔3的孔道13，通向中间气腔4的孔道14，通向前气腔5的孔道15。

图1是压缩空气通过孔道13与孔道15，分别同时进入后气腔3与前气腔5，而中间气腔4通过孔道14与大气相通的工作状态。设固定缸筒11的内径即运动缸体21的外径为D₁，运动缸体21的内径为D₂，活塞杆直径为d，则这种工作状态下，压力为p的压缩空气，对运动缸体21后端面产生的推力为F₁=π(D₁ ²-d²)p/4，对运动缸体21前内端面产生的推力为F₂=πD₂ ²p/4。在F₁与F₂的共同作用下，运动缸体21以速度V向前运动，并可通过力输出端头22，对外输出总作用力F=F₁+F₂=π(D₁ ²+D₂ ²-d²)p/4，进行做功。

图2是压缩空气通过孔道13进入后气腔3，而前气腔5通过孔道15，中间气腔4通过孔道14，与大气相通的工作状态。这种工作状态下，运动缸体21以速度V₁向前运动，并可通过力输出端头22，对外输出作用力F₁=π(D₁ ²-d²)p/4，进行做功。

图3是压缩空气通过孔道15进入前气腔5，而后气腔3通过孔道13，中间气腔4通过孔道14，与大气相通的工作状态。这种工作状态下，运动缸体21以速度V₂向前运动，并可通过力输出端头22，对外输出作用力F₂=πD₂ ²p/4，进行做功。

图4是压缩空气通过孔道14进入中间气腔4，而后气腔3通过孔道13，前气腔5通过孔道15，与大气相通的工作状态。这种工作状态下，压缩空气作用于运动缸体21的后内端面，驱动其以较快的速度V₃向后运动进行返程，返程力为F₃=π(D₂ ²-d²)p/4。

由附图不难分析出，本实用新型隐式串联节能气缸，具有下列显著的技术经济指标优势：

1、纵向尺寸仅为显式串联气缸的一半左右，结构刚性大幅度提高，制造成本明显降低。

2、由于只有一个返程气腔，且其横截面面积较小，所以其返程需要消耗的压缩空气量显著减少，有利于节能。此外，返程冲击力与噪声也会明显降低。

3、现有的二级显式二级串联气缸只能实现2级力输出，而本实用新型隐式串联节能气缸可以实现3级力输出，即：F₁=π(D₁ ²-d²)p/4，F₂=πD₂ ²p/4，F=F₁+F₂=π(D₁ ²+D₂ ²-d²)p/4。因此，相对于前者能够进一步减轻“大马拉小车”的现象，进一步降低推力与***压力冗余，进一步提高气缸的负载率，更加有利于节能。

综上所述，本实用新型隐式串联节能气缸，是一种总体结构刚性高，节能降噪的新型气动执行元件。

本实用新型隐式串联节能气缸的创新设计原理，同样可以用于设计串联液压缸，故其保护范围亦涵盖液压缸。

Claims

1.一种隐式串联节能气缸，其特征在于：气缸包括固定部件与运动部件，所述运动部件为一缸体，所述固定部件包括相对固定的固定缸筒与活塞-活塞杆组件；所述缸体的外表面与所述固定缸筒的内表面配合而可相对滑动，所述缸体的内表面与所述活塞-活塞杆组件配合而可相对滑动，形成提供推力的前气腔、后气腔，以及提供返程力的中间气腔。

2.根据权利要求1所述的一种隐式串联节能气缸，其特征在于：所述固定部件上，分别设有通向所述前气腔、后气腔及中间气腔的孔道。