推桿單向閥與多級液壓缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種推桿單向閥與多級液壓缸，該推桿單向閥（4）包括從正向端口（P）插入于閥腔中的推桿（41），以用于可操作地正向?qū)ㄩy腔。該多級液壓缸包括從外至內(nèi)N級缸筒和活塞桿件（3），每級缸筒包括底端部和筒部，活塞桿件和各級筒部之間形成有沿液壓缸徑向的N個(gè)有桿腔，活塞桿件和各級底端部之間形成有沿軸向的N個(gè)無桿腔；外缸筒（1）上設(shè)有無桿腔油口（A），活塞桿件具有活塞桿內(nèi)腔（X）和活塞桿內(nèi)腔油口（C），中間缸筒（2）的底端部作為中間缸筒活塞部分并且各個(gè)底端部中設(shè)有推桿單向閥和凸出的觸發(fā)部（5），以用于導(dǎo)通或截止相鄰的兩個(gè)無桿腔。該多級液壓缸的一級推力極大化，適于驅(qū)動(dòng)不同級別負(fù)載工作的復(fù)雜工況。
【專利說明】推桿單向閥與多級液壓缸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多級伸縮式液壓缸。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示為一種現(xiàn)有的普通多級液壓缸，主要包括活塞桿件3、導(dǎo)向套7、外缸筒I和中間缸筒2，中間缸筒2由內(nèi)桿筒2’和外桿筒2’’組成，其兩端封焊，活塞桿件3和中間缸筒2的底端(形成為直徑不等的環(huán)面)與外缸筒I的底端之間形成外缸筒無桿腔E。徑向最外層的中間缸筒2與外缸筒I之間形成外缸筒有桿腔Y。外缸筒上設(shè)有a、b兩個(gè)油孔，通過控制a、b油口的進(jìn)出油液控制油缸伸縮。外缸筒有桿腔Y和各個(gè)中間缸筒有桿腔相互連通，有桿腔的油通過夾層油槽進(jìn)油，無桿腔直通油道進(jìn)回油?；钊麠U和各級中間缸筒的筒部的伸縮需要根據(jù)各級活塞面積的大小，從大到小依次伸縮。
[0003]具體而言，油缸伸出時(shí)，從a 口進(jìn)入壓力油，油液進(jìn)入外缸筒無桿腔E，由于相同壓力下活塞面積大的受力大，因此油缸工作時(shí)，活塞面積大的組件先伸出，此時(shí)活塞桿件3的活塞面積最大，受力最大，先伸出，伸出到位后中間缸筒2再伸出，同時(shí)各級有桿腔內(nèi)的油液通過b油口流回油泵站，完成整個(gè)伸出動(dòng)作；如果超過兩級，原理一樣，根據(jù)活塞面積從大到小的順序活塞桿先后伸出。油缸縮回時(shí)，從b 口進(jìn)入壓力油，油液進(jìn)入外缸筒有桿腔Y，由于各個(gè)有桿腔是連通的，壓力油則同時(shí)作用于各級有桿腔內(nèi)。同樣地，受力面積大的先縮回，中間缸筒2的受力面積大于活塞桿件3的受力面積，先行縮回，縮回到位后，活塞桿件3再縮回。同時(shí)無桿腔內(nèi)的壓力油經(jīng)過a油口流回油泵站，完成整個(gè)縮回動(dòng)作；如果超過兩級，原理相同，根據(jù)活塞面積從大到小的順序活塞桿先后伸出。
[0004]在整個(gè)工作過程中，各級活塞共同組合而成外缸筒的無桿腔，換言之，各級活塞的受力面積總和為外缸筒無桿腔的橫截面積，且級數(shù)越高，各級活塞的受力面積越小。由于油缸作用力F=P*S (P為液壓壓強(qiáng)，S為無桿腔面積)，外缸筒無桿腔的面積大于各級活塞的面積，因而在體積外形一定的條件下油缸受到自身設(shè)計(jì)的限制，出力較小，難以發(fā)揮出最大作用力驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，無法完成負(fù)載阻力比較大的工作。而且此多級液壓缸由于受到設(shè)計(jì)限制，一般只能承受一級負(fù)載，不能滿足復(fù)雜機(jī)構(gòu)的要求。例如在多級負(fù)載壓力工況下，此多級液壓缸難以進(jìn)行相應(yīng)地活塞伸出控制。
[0005]此外，如圖1所示，該多級油缸上僅設(shè)進(jìn)出2個(gè)油口，通過2個(gè)油口控制油缸伸縮，而未考慮安全措施，因而容易發(fā)生故障甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，例如液壓缸由于某種意外動(dòng)作發(fā)生紊亂，致使油路不通，或者其他意外導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過載，而此設(shè)計(jì)無任何安全泄壓裝置，則會因此導(dǎo)致系統(tǒng)故障癱瘓?jiān)斐蓢?yán)重?fù)p失。且經(jīng)常過載會致使系統(tǒng)工作壓力不穩(wěn)定，時(shí)高時(shí)低，甚至導(dǎo)致油缸及系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)載，強(qiáng)度和密封受到影響，導(dǎo)致油缸泄露，也會嚴(yán)重影響油缸和其他設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種推桿單向閥與多級液壓缸，該推桿單向閥不僅能夠由液壓油壓力作用而導(dǎo)通，還可通過操縱推桿導(dǎo)通，應(yīng)用該推桿單向閥的多級液壓缸的推力大，適于驅(qū)動(dòng)不同級別負(fù)載工作的復(fù)雜工況。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種推桿單向閥，該推桿單向閥的閥腔的軸向兩端為正向端口和反向端口，所述閥腔內(nèi)形成有閥口，該閥口的一側(cè)設(shè)有閥芯和彈簧件，該彈簧件能夠?qū)⑺鲩y芯彈性壓靠在所述閥口上，以使得所述反向端口與所述正向端口之間截止，其中，所述推桿單向閥還包括位于該閥口另一側(cè)的推桿，該推桿從所述正向端口插入于所述閥腔中，以推動(dòng)所述閥芯克服所述彈簧件的彈性力而離開所述閥口，從而沿所述正向端口到反向端口方向?qū)ㄋ鲩y腔。
[0008]優(yōu)選地，所述推桿包括操作端和插入于所述閥腔中的插入端，所述操作端伸出于所述正向端口之外。
[0009]優(yōu)選地，所述閥腔中形成有階梯孔，所述階梯孔的臺階面環(huán)繞形成所述閥口，所述插入端與所述小內(nèi)徑孔的內(nèi)壁之間形成柱面間隙配合并且該插入端能夠伸入所述大內(nèi)徑孔中，所述閥芯設(shè)置在所述大內(nèi)徑孔中并且能夠在所述彈簧件作用下彈性壓靠在所述閥口上以關(guān)斷所述推桿單向閥。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種多級液壓缸，該多級液壓缸包括從外至內(nèi)依次嵌套的N級缸筒和位于最內(nèi)級缸筒內(nèi)的活塞桿件，每級所述缸筒包括底端部和筒部，所述活塞桿件和各級所述筒部之間形成有沿所述多級液壓缸徑向分布的N個(gè)有桿腔，所述活塞桿件和各級所述底端部之間形成有沿所述多級液壓缸徑軸向分布的N個(gè)無桿腔；
[0011]其中，N為不小于2的整數(shù)，所述N級缸筒包括外缸筒和N-1個(gè)中間缸筒，所述外缸筒上設(shè)有無桿腔油口，所述活塞桿件具有活塞桿內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔油口，每一所述中間缸筒的所述底端部中設(shè)有根據(jù)本發(fā)明上述的推桿單向閥，并且每個(gè)所述推桿單向閥中的所述推桿相對的所述底端部上形成有觸發(fā)部，以使得當(dāng)所述推桿跟隨所述中間缸筒的移動(dòng)而頂觸到所述觸發(fā)部時(shí)能夠?qū)ㄋ鐾茥U單向閥。
[0012]優(yōu)選地，從所述外缸筒的所述底端部起始，沿所述多級液壓缸軸向的N個(gè)所述無桿腔的橫截面積逐漸減小，沿液壓缸軸向的各個(gè)所述推桿單向閥的開啟油壓逐漸增大。
[0013]優(yōu)選地，所述外缸筒上還設(shè)有連接至所述外缸筒無桿腔中的溢流油口，該溢流油口中設(shè)有溢流閥。
[0014]更優(yōu)選地，所述溢流閥為直動(dòng)型快速泄壓閥。
[0015]優(yōu)選地，N個(gè)所述有桿腔包括外缸筒有桿腔和中間缸筒有桿腔，所述外缸筒上設(shè)有連通所述外缸筒有桿腔的外缸筒油口，所述中間缸筒有桿腔與所述外缸筒油口或活塞桿內(nèi)腔油口連通。
[0016]優(yōu)選地，所述活塞桿內(nèi)腔與最內(nèi)層的所述中間缸筒有桿腔連通，其它N-1個(gè)所述有桿腔與所述外缸筒油口連通。
[0017]更優(yōu)選地，N個(gè)所述有桿腔和所述活塞桿內(nèi)腔均與所述活塞桿內(nèi)腔油口連通。
[0018]優(yōu)選地,該多級液壓缸還包括N個(gè)導(dǎo)向套,該N個(gè)導(dǎo)向套--對應(yīng)地螺紋連接在所
述N級缸筒的所述筒部與所述底端部相對的另一端的內(nèi)周壁上。
[0019]更優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套包括與相應(yīng)筒部的內(nèi)壁螺紋連接的內(nèi)端及從所述內(nèi)端向外延伸的環(huán)形外端，所述外端通過緊固件緊固安裝在相應(yīng)筒部的外端面上。
[0020]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的推桿單向閥中增設(shè)了推桿，該推桿從單向閥的正向端口插入，使得該推桿單向閥不僅能夠在液壓油壓力作用下而導(dǎo)通，還可通過操縱推桿推動(dòng)閥芯而導(dǎo)通。在各級缸筒的底端部采用了該推桿單向閥的多級液壓缸中，各底端部之間形成了多個(gè)無桿腔。其中最外層的中間缸筒的受力面積為外缸筒內(nèi)腔的整個(gè)橫截面積，受力面積大，使得液壓缸的一級推力最大化，推動(dòng)最外層的中間缸筒及其內(nèi)部缸筒和活塞桿件一并伸出。伸出到位后，油壓逐漸升高而打開該最外層的中間缸筒的底端部上設(shè)置的推桿單向閥，油液進(jìn)入下一級無桿腔中，依次漸進(jìn)地推動(dòng)各級缸筒伸出，最后推動(dòng)活塞桿件伸出。其中各個(gè)無桿腔的受力面積依次減小，推力逐漸減小，而且通過包括對推桿單向閥的開啟壓力的設(shè)置，各級伸出推力可控可調(diào)，適于驅(qū)動(dòng)不同級別負(fù)載工作的復(fù)雜工況。
[0021]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】[0022]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種多級液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的推桿單向閥的剖視圖；
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的多級液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖，該多級液壓缸為二級液壓缸；
[0026]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的多級液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖，該多級液壓缸為三級液壓缸；
[0027]圖5為顯示活塞桿件、內(nèi)層導(dǎo)向套與缸筒之間的裝配結(jié)構(gòu)的局部示意圖；
[0028]圖6為圖5中的圈起部分的放大示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明
[0030]I外缸筒2中間缸筒
[0031]3活塞桿件4推桿單向閥
[0032]5觸發(fā)部6溢流閥
[0033]7導(dǎo)向套8緊固件
[0034]2’內(nèi)桿筒2”外桿筒
[0035]4’第一推桿單向閥4’’第二推桿單向閥
[0036]5’第一觸發(fā)部5’’第二觸發(fā)部
[0037]21一級中間缸筒22二級中間缸筒
[0038]41推桿42閥體
[0039]43液壓密封件44閥口
[0040]45閥芯46彈黃件
[0041]P正向端口Q反向端口
[0042]A無桿腔油口B外缸筒油口
[0043]C活塞桿內(nèi)腔油口E外缸筒無桿腔
[0044]F中間缸筒無桿腔X活塞桿內(nèi)腔
[0045]Y外缸筒有桿腔Z中間缸筒有桿腔
[0046]a、b油口【具體實(shí)施方式】
[0047]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0048]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0049]如圖2所示，本發(fā)明首先提供了 一種推桿單向閥，該推桿單向閥4的閥腔的軸向兩端為正向端口 P和反向端口 Q，閥腔內(nèi)形成有閥口 44，該閥口 44的右側(cè)設(shè)有閥芯45和彈簧件46，該彈簧件46能夠?qū)㈤y芯45彈性壓靠在閥口 44上，以從反向端口 Q到正向端口 P方向截止閥腔。此外，該推桿單向閥4還包括位于該閥口 44另一側(cè)的推桿41,該推桿41從正向端口 P插入于閥腔中，以推動(dòng)閥芯45克服彈簧件46的彈性力而離開閥口 44，從而沿正向端口 P到反向端口 Q方向?qū)ㄩy腔。其中，推桿41可用于從正向端口 P導(dǎo)通該推桿單向閥4，因而推桿單向閥4可由外力操縱打開，也可通過正向流入的壓力油而打開。
[0050]其中，推桿41包括操作端和插入于閥腔中的插入端，操作端伸出于正向端口 P之夕卜，以便于外力操作和控制。此外，為便于推桿41插入的穩(wěn)定性而在閥腔內(nèi)進(jìn)行了配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥腔中形成有階梯孔，該階梯孔的臺階面環(huán)繞形成所述閥口 44，插入端與階梯孔的小內(nèi)徑孔的內(nèi)壁之間形成柱面間隙配合并且該插入端能夠伸入階梯孔的大內(nèi)徑孔中，閥芯45設(shè)置在大內(nèi)徑孔中并且能夠在彈簧件46作用下彈性壓靠在閥口 44上以關(guān)斷推桿單向閥
4。這樣，推桿41能夠匹配地順利插入或退出于閥腔中，并且保持與閥體42的同軸度。進(jìn)一步地，該推桿單向閥4還優(yōu)選地包括液壓密封件43，該液壓密封件43設(shè)置在插入端的外周面與小內(nèi)徑孔的內(nèi)壁之間，以更好地防止壓力油從正向端口 P流入并通過柱面間隙滲入而流向反向端口 Q，提高推桿單向閥4的油液單向流動(dòng)性能。
[0051]在上述推桿單向閥4的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，如圖3或圖4所示，本發(fā)明還提供了一種多級液壓缸，該多級液壓缸包括從在該多級液壓缸的徑向上外至內(nèi)依次嵌套的N級缸筒和活塞桿件3，每級缸筒包括左側(cè)的底端部和右側(cè)的筒部。在N級缸筒中，相鄰兩個(gè)缸筒中的內(nèi)缸筒能夠從外缸筒的筒部內(nèi)腔中向外伸出，活塞桿件3能夠從最內(nèi)層缸筒的筒部內(nèi)腔中向外伸出。本實(shí)施方式中的各級缸筒一般為組件，底端部與筒部焊接在一起，底端部將筒部內(nèi)腔的一端閉合?；钊麠U件3的活塞部裝有相應(yīng)密封件，活塞部通過密封件與外級的中間缸筒的內(nèi)壁面配合，從而將該外級的中間缸筒分成有桿腔和無桿腔。由此，活塞桿件3和各級筒部之間形成有沿液壓缸徑向的N個(gè)有桿腔，包括外缸筒有桿腔Y和中間缸筒有桿腔Z，活塞桿件3和各級底端部之間形成有沿軸向的N個(gè)無桿腔，包括外缸筒無桿腔E和中間缸筒無桿腔F。其中，N為不小于2的整數(shù)，N級缸筒包括外缸筒I和N-1個(gè)中間缸筒2，外缸筒I上設(shè)有無桿腔油口 A，活塞桿件3具有活塞桿內(nèi)腔X和活塞桿內(nèi)腔油口 C，中間缸筒2的底端部作為中間缸筒活塞部分并且該底端部中設(shè)有根據(jù)本發(fā)明上述的推桿單向閥4，以用于導(dǎo)通或截止相鄰的兩個(gè)無桿腔，并且每個(gè)推桿單向閥4中的推桿41相對的底端部上形成有觸發(fā)部5，以使得當(dāng)推桿41跟隨中間缸筒2的移動(dòng)而頂觸到觸發(fā)部5時(shí)能夠?qū)ㄍ茥U單向閥4。該觸發(fā)部5優(yōu)選為圖中所示的凸出部分，當(dāng)然在各個(gè)推桿單向閥4非同軸排列時(shí)，相對的底端部上的端面也可作為所述觸發(fā)部5。
[0052]作為不例，圖3和圖4所不為一種雙作用多級伸縮式液壓缸,主要應(yīng)用于液壓缸安裝距離比較短，而液壓缸行程要求較大且負(fù)載阻力大的場合。其中，各級缸筒的左側(cè)底端部作為活塞部分并且該底端部的受力面形成為相應(yīng)的無桿腔的整個(gè)橫截面，使得多級液壓缸的總體推力大，一級推力最大化。其中，從外缸筒I的底端部起始，沿液壓缸軸向的N個(gè)無桿腔的橫截面積優(yōu)選為逐漸減小，即如圖4所示，從左向右的外缸筒無桿腔E和各個(gè)中間缸筒無桿腔F的橫截面逐漸減小，因而后級推力逐漸漸小，分級穩(wěn)定進(jìn)行。尤其是還可通過對各個(gè)推桿單向閥4的開啟壓力(即彈簧件46的彈性力)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，使得各級伸出推力可控可調(diào)，從而適于驅(qū)動(dòng)不同級別負(fù)載工作的復(fù)雜工況。具體地，最外層的中間缸筒的受力面積為外缸筒內(nèi)腔的整個(gè)橫截面積，受力面積大，使得液壓缸的一級推力最大化，推動(dòng)最外層的中間缸筒及其內(nèi)部缸筒和活塞桿件3 —并伸出。而且從外缸筒I的底端部起始，沿液壓缸軸向的各個(gè)推桿單向閥4的開啟油壓優(yōu)選為逐漸增大。最外層的中間缸筒的筒部伸出到位后，油壓逐漸升高而打開該最外層的中間缸筒的底端部上設(shè)置的推桿單向閥4，油液進(jìn)入下一級無桿腔中，依次漸進(jìn)地推動(dòng)各級缸筒伸出，最后推動(dòng)活塞桿件3伸出。
[0053]此外，活塞桿件3具有活塞桿內(nèi)腔X和活塞桿內(nèi)腔油口 C，活塞桿件3的質(zhì)量降低，活塞桿內(nèi)腔油口 C可回油或者在通入壓力油的情況下可推動(dòng)活塞桿件3回縮。觸發(fā)部5可形成在底端部上，也可以是搭接在底端部上并與推桿41相對設(shè)置的合適的搭接件。而且，考慮到多級液壓缸可能由于意外動(dòng)作而發(fā)生紊亂，致使油路不通，或者其他意外導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過載，此時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全泄壓裝置，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)故障癱瘓?jiān)斐蓢?yán)重?fù)p失。因此，如圖3所示，外缸筒I上還設(shè)有連接至外缸筒無桿腔E中的溢流油口，該溢流油口中優(yōu)選地設(shè)有溢流閥6。在該液壓缸工作時(shí)，在各級無桿腔中壓力最小油液壓力超過溢流閥6的溢流壓力值時(shí)，則其中的液壓油通過該溢流油口溢出。在系統(tǒng)過載時(shí)自動(dòng)快速泄壓，保證系統(tǒng)在設(shè)定工作壓力下能安全穩(wěn)定工作，保護(hù)設(shè)備，防止意外。該溢流油口優(yōu)選為與無桿腔油口 A相對設(shè)置。該溢流閥6優(yōu)選為響應(yīng)時(shí)間短(例如低于2Es)的直動(dòng)型快速泄壓閥。
[0054]以上闡述了本發(fā)明的多級液壓缸的一級推力大，可逐級推出，且具有安全泄壓功能的性能特點(diǎn)。在逐級推出時(shí)，各個(gè)有桿腔中的液壓油的回油可具有多種方式。例如可選擇地，N個(gè)有桿腔與活塞桿內(nèi)腔X和活塞桿內(nèi)腔油口 C連通。在活塞桿件3和中間缸筒伸出時(shí),通過活塞桿內(nèi)腔油口 C回油，活塞桿件3和中間缸筒收縮回程時(shí)，通過活塞桿內(nèi)腔油口 C通入壓力油以進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)。在一種優(yōu)選回油方式中，N個(gè)有桿腔包括外缸筒有桿腔Y和中間缸筒有桿腔Z，外缸筒I上優(yōu)選地增設(shè)了連通外缸筒有桿腔Y的外缸筒油口 B，各中間缸筒有桿腔與外缸筒油口 B或活塞桿內(nèi)腔油口 C連通。換言之，N個(gè)無桿腔也可選擇性地通過外缸筒油口 B或活塞桿內(nèi)腔油口 C回油。但至少外缸筒油口 B和活塞桿內(nèi)腔油口C是不連通的，否則通過活塞桿內(nèi)腔油口 C通入的壓力油不能驅(qū)動(dòng)活塞桿件3和中間缸筒。進(jìn)一步地，在圖3和圖4所示的實(shí)施方式中，活塞桿內(nèi)腔X與最內(nèi)層的中間缸筒有桿腔Z連通，其它N-1個(gè)有桿腔與外缸筒油口 B連通。即圖4中的一級中間缸筒21中不設(shè)有連通油孔與外缸筒油口 B連通，二級中間缸筒22中不設(shè)有連通油孔?；钊麠U件3上優(yōu)選地設(shè)有連通油孔以連通活塞桿內(nèi)腔X和二級中間缸筒22的有桿腔。這種回油設(shè)置方式，可實(shí)現(xiàn)多級油缸分級回縮，并且在活塞桿回程時(shí)通過外缸筒油口 B補(bǔ)充進(jìn)油，可助推活塞桿回縮，以下將 具體闡述。
[0055]另外，該多級液壓缸還包括N個(gè)導(dǎo)向套7，該N個(gè)導(dǎo)向套7分別一一對應(yīng)地螺紋連接在N級缸筒的筒部與底端部相對的另一端的內(nèi)周壁上，為中間缸筒2與活塞桿件3的伸縮起到導(dǎo)向支撐密封作用。各級導(dǎo)向套7的內(nèi)孔壁上還裝有密封件。參見圖5和圖6，導(dǎo)向套7與缸筒采用螺紋連接方式，以提高抗沖擊能力。其中，導(dǎo)向套7與筒部之間的連接螺紋優(yōu)選為矩形螺紋或梯形螺紋。進(jìn)一步地，如圖3或圖4所示，導(dǎo)向套7包括與相應(yīng)筒部的內(nèi)壁螺紋連接的內(nèi)端及從該內(nèi)端向外延伸的環(huán)形外端，該外端通過緊固件8緊固安裝在相應(yīng)筒部的外端面上，以進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)向套7的連接牢靠性，提高抗沖擊能力。
[0056]上述的多級液壓缸能驅(qū)動(dòng)負(fù)載作多級快速回進(jìn)抗沖擊往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)可設(shè)置多級缸筒。以下分別以圖3所示的二級液壓缸和圖4所示的三級液壓缸為例，對根據(jù)本發(fā)明的多級液壓缸的工作原理和工作過程進(jìn)行描述。
[0057]參見圖3，初始狀態(tài)時(shí)，中間缸筒2和活塞桿件3 —同位于外缸筒I內(nèi)的靠近左端底端部的極限位置。當(dāng)無桿腔油口 A進(jìn)壓力油時(shí)，油液進(jìn)入外缸筒無桿腔E，推桿單向閥4的推桿41離開觸發(fā)部5，推桿單向閥4關(guān)閉，外缸筒無桿腔E與中間缸筒無桿腔F斷開，油液無法進(jìn)入F腔，所有油液直接作用于中間缸筒2的左端活塞部，作用力達(dá)到最大，推動(dòng)中間缸筒2和活塞桿件3 —同伸出，同時(shí)外缸筒有桿腔Y中的油液分別經(jīng)過外缸筒I上的外缸筒油口 B流回油泵站。在這個(gè)過程中由于外缸筒無桿腔內(nèi)E的油液壓力未達(dá)到推桿單向閥4的開啟壓力，推桿單向閥4 一直處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)中間缸筒2伸出到位后，外缸筒無桿腔E內(nèi)產(chǎn)生油液壓力，當(dāng)壓力達(dá)到推桿單向閥4的開啟壓力時(shí)，閥門打開，油液油通過推桿單向閥4進(jìn)入中間缸筒無桿腔F內(nèi)，推動(dòng)活塞桿件3繼續(xù)伸出，由于活塞桿件3的活塞部比中間缸筒2的活塞部的橫截面積或受力面積小，此時(shí)使油缸二級推出的二級推力相比小于一級推力，同時(shí)中間缸筒有桿腔Z內(nèi)的油液通過油孔流入活塞桿內(nèi)腔X內(nèi)再經(jīng)活塞桿內(nèi)腔油口 C流回油泵站，直至活塞桿件3完全伸出到位。
[0058]在此伸出動(dòng)作過程中，參照圖3，其油液流動(dòng)路徑為:
[0059]進(jìn)油路徑:無桿腔油口 A—外缸筒無桿腔E—中間缸筒無桿腔F (其中油液壓力升高，促使推桿單向閥4打開)；
[0060]回油路徑1:外缸筒有桿腔Y——外缸筒油口 B ；
[0061]回油路徑2:中間缸筒有桿腔Z—活塞桿內(nèi)腔X—活塞桿內(nèi)腔油口 C。
[0062]在多級液壓缸的回程過程中，當(dāng)活塞桿內(nèi)腔油口 C進(jìn)壓力油時(shí)，油液進(jìn)入活塞桿內(nèi)腔X，經(jīng)連通油孔進(jìn)入最內(nèi)層的中間缸筒有桿腔Z，此時(shí)由于推桿單向閥4處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)活塞桿件3與中將缸筒件2形成一個(gè)整體，從而迫使中間缸筒2整體先縮回，外缸筒無桿腔E內(nèi)的油液經(jīng)無桿腔油口A流回油泵站。如果此時(shí)同時(shí)再向外缸筒油口B通入壓力油，進(jìn)入的油液經(jīng)外缸筒有桿腔Y直接作用于中間缸筒2的活塞部(即底端部)以推動(dòng)中間缸筒2縮回，能加快中間缸筒2的縮回速度。當(dāng)中間缸筒2縮回到指定位置時(shí)，推桿單向閥4的推桿41被外缸筒I底端部上的觸發(fā)部5頂開，推桿單向閥4打開，活塞桿件3開始縮回，同時(shí)中間缸筒無桿腔F內(nèi)的壓力油受壓則通過推桿單向閥4，進(jìn)入外缸筒無桿腔E并經(jīng)無桿腔油口 A流回油泵站，直至活塞桿件3完全縮回到指定位置。
[0063]在此縮回動(dòng)作過程中，參照圖3，其油液流動(dòng)路徑為:
[0064]外缸筒油口 B進(jìn)油:外缸筒油口 B——外缸筒有桿腔Y ；
[0065]活塞桿內(nèi)腔油口 C進(jìn)油:活塞桿內(nèi)腔油口 C—活塞桿內(nèi)腔X—中間缸筒有桿腔Z ；
[0066]回油:推桿單向閥4關(guān)閉時(shí):外缸筒無桿腔E—無桿腔油口 A ；[0067]推桿單向閥4開啟時(shí):中間缸筒無桿腔F—外缸筒無桿腔E—無桿腔油口 A。
[0068]進(jìn)一步拓展至三級液壓缸時(shí)，參見圖4，其在二級液壓缸基礎(chǔ)上增加一級中間缸筒，因此中間結(jié)構(gòu)由一級中間缸筒21和二級中間缸筒22構(gòu)成。本實(shí)施方式中，一級中間缸筒21的有桿腔與外缸筒有桿腔Y用油孔貫通，二級中間缸筒22的有桿腔與活塞桿內(nèi)腔X用油孔貫通。兩級中間缸筒的底端部內(nèi)各設(shè)置一個(gè)推桿單向閥4 (第一推桿單向閥4’和第二推桿單向閥4’’，第一推桿單向閥4’的開啟壓力〈第二推桿單向閥4’’的開啟壓力)，且中間缸筒在底端部設(shè)置凸臺形狀的特殊構(gòu)造，即第一觸發(fā)部5’和第二觸發(fā)部5’’，用來分級控制液壓缸的伸縮效果。
[0069]伸出動(dòng)作:
[0070]向外缸筒I的無桿腔油口 A通入壓力油，第一推桿單向閥4’未開啟(例如開啟壓力設(shè)置為30MPa)，一級中間缸筒21和二級中間缸筒22及內(nèi)部活塞桿件3等結(jié)構(gòu)整體伸出，外缸筒有桿腔Y中的油液從外缸筒油口 B回油。
[0071]當(dāng)一級中間缸筒21伸出到位后，外缸筒無桿腔E壓力上升到第一推桿單向閥4’的開啟壓力，第一推桿單向閥4’打開，油液推動(dòng)二級中間缸筒22及內(nèi)部活塞桿件3整體伸出，此時(shí)第二推桿單向閥4’’并未打開(開啟壓力:第一推桿單向閥4’〈第二推桿單向閥4’ ’)，一級中間缸筒21的有桿腔(即外層中間缸筒有桿腔Z)內(nèi)的油液通過油孔后進(jìn)入外缸筒有桿腔Y再從外缸筒油口 B流回系統(tǒng)。
[0072]當(dāng)二級中間缸筒22伸出到位后，一級中間缸筒21的無桿腔(左側(cè)的中間缸筒無桿腔F)的壓力上升至第二推桿單向閥4’ ’的開啟壓力(例如開啟壓力設(shè)置為45MPa)時(shí)，第二推桿單向閥4’’開啟，活塞桿件3向外伸出，油液由活塞桿內(nèi)腔油口 C流回系統(tǒng)，整個(gè)多級液壓缸分級伸出動(dòng)作完成。
[0073]縮回動(dòng)作:
[0074]向活塞桿內(nèi)腔油口 C通入壓力油，由于第一推桿單向閥4’、第二推桿單向閥4’’關(guān)閉，中間缸筒及內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)縮回，當(dāng)縮回到一級中間缸筒21中的第一推桿單向閥4’的推桿41頂住外缸筒I底端部上的第一觸發(fā)部5’時(shí),第一推桿單向閥4’打開,一級中間缸筒21的無桿腔中的油液通過第一推桿單向閥4’流回系統(tǒng)(此時(shí)第二推桿單向閥4’’并未打開)，因此二級中間缸筒22及內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)縮回。當(dāng)縮回到二級中間缸筒22的第二推桿單向閥4’’的推桿41頂住一級中間缸筒21底端部上的第二觸發(fā)部5’’時(shí)，第二推桿單向閥4’’打開，二級中間缸筒22的無桿腔(右側(cè)的中間缸筒無桿腔F)的油液通過第二推桿單向閥4’ ’流回系統(tǒng)，此時(shí)活塞桿件3縮回。整個(gè)過程可同時(shí)向外缸筒I上的外缸筒油口 B加注壓力油，以增加油缸回縮速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)多級油缸的分級回縮動(dòng)作。
[0075]在拓展到更多級的液壓缸時(shí)，需要注意的是，各個(gè)推桿單向閥的開啟壓力及開啟順序:油缸伸縮時(shí)，各個(gè)推桿單向閥的開啟順序是從外缸筒I的底端部起始，沿液壓缸軸向的安裝位置順序先后開啟。照此順序，各個(gè)推桿單向閥的開啟壓力越來越大，即上一級的推桿單向閥的開啟壓力大于下一級的推桿單向閥的開啟壓力，且上一級推桿單向閥先打開，下一級推桿單向閥后打開。各級中間缸筒的有桿腔分別通過油孔向外貫通或向內(nèi)貫通，以實(shí)現(xiàn)多級油缸的順利回油功能。
[0076]在多級液壓油缸的整個(gè)工作過程中，推桿單向閥起著至關(guān)重要的作用。在伸出動(dòng)作時(shí)，由于推桿單向閥設(shè)定有最低開啟壓力，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)中間缸筒包含活塞桿件形成一個(gè)整體，在壓力油作用下整體伸出，壓力油直接作用于整個(gè)外缸筒無桿腔上，受力面積為該外缸筒無桿腔的橫截面積，作用力達(dá)到最大，一級推力最大化，即使在負(fù)載阻力較大的工況下亦能輕松承載。當(dāng)一級中間缸筒伸出到位后，第一推桿單向閥由于壓力油開啟，壓力油進(jìn)入二級中間缸筒的無桿腔內(nèi)以推動(dòng)二級中間缸筒的筒部伸出，此時(shí)油液直接作用于二級中間缸筒的無桿腔上，受力面積為該二級中間缸筒的無桿腔的橫截面積，壓力相對前級小，依次類推。因此根據(jù)本發(fā)明的多級液壓缸也能適應(yīng)受力復(fù)雜的工況下，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇使用。在縮回動(dòng)作時(shí)，活塞桿內(nèi)腔油口進(jìn)入壓力油時(shí)，由于各個(gè)推桿單向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，中間缸筒無桿腔內(nèi)的油液處于封閉狀態(tài)無法回油，這就迫使此范圍內(nèi)的油液壓力作用于中間缸筒內(nèi)腔往回程運(yùn)動(dòng)，此時(shí)活塞桿件與中間缸筒也形成一個(gè)整體，一級中間缸筒率先縮回，縮回到指定位置后，第一推桿單向閥的推桿被第一觸發(fā)部頂開，打開閥門，一級中間缸筒的無桿腔內(nèi)的油液通過第一推桿單向閥往外缸筒無桿腔回油，再通過無桿腔油口往系統(tǒng)回油，依次類推，相繼打開下一個(gè)推桿單向閥，下一級中間缸筒回程，直至活塞桿件完全縮回。
[0077]綜上，根據(jù)本發(fā)明的多級液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單可靠，質(zhì)量輕操作使用方便，與傳統(tǒng)的多級油缸相比少了大量油管和油口，外缸筒與中間缸筒之間采用推桿單向閥連通，活塞桿件采用空腔管料，大大節(jié)約了制造成本。此外，可在外缸筒無桿腔內(nèi)與外缸筒油口相對的內(nèi)壁位置上內(nèi)置一個(gè)插入式直動(dòng)型快速泄壓閥作為安全閥，此安全閥的安裝簡單可行，體積小，自動(dòng)控制，它將外缸筒無桿腔與外部回油路連通，可根據(jù)需要設(shè)定其安全壓力值(如設(shè)定安全工作壓力為40EPa)，響應(yīng)時(shí)間非常短，可低于2Es，在系統(tǒng)過載時(shí)(如當(dāng)超過40EPa時(shí))能自動(dòng)快速泄壓，保證系統(tǒng)在設(shè)定工作壓力下能安全穩(wěn)定工作，保護(hù)設(shè)備，防止意外。
[0078]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0079]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0080]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種推桿單向閥，該推桿單向閥(4)的閥腔的軸向兩端為正向端口(P)和反向端口(Q)，所述閥腔內(nèi)形成有閥口(44)，該閥口(44)的一側(cè)設(shè)有閥芯(45)和彈簧件(46)，該彈簧件(46)能夠?qū)⑺鲩y芯(45)彈性壓靠在所述閥口(44)上，以使得所述反向端口(Q)與所述正向端口(P)之間截止，其特征在于，所述推桿單向閥(4)還包括位于該閥口(44)另一側(cè)的推桿(41)，該推桿(41)從所述正向端口(P)插入于所述閥腔中，以推動(dòng)所述閥芯(45)克服所述彈簧件(46)的彈性力而離開所述閥口(44)，從而沿所述正向端口(P)到反向端口(Q)方向?qū)ㄋ鲩y腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推桿單向閥，其特征在于，所述推桿(41)包括操作端和插入于所述閥腔中的插入端，所述操作端伸出于所述正向端口(P)之外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的推桿單向閥，其特征在于，所述閥腔中形成有階梯孔，所述階梯孔的臺階面環(huán)繞形成所述閥口(44)，所述插入端與所述階梯孔的小內(nèi)徑孔的內(nèi)壁之間形成柱面間隙配合并且該插入端能夠伸入所述階梯孔的大內(nèi)徑孔中，所述閥芯(45)設(shè)置在所述大內(nèi)徑孔中并且能夠在所述彈簧件(46)作用下彈性壓靠在所述閥口(44)上以關(guān)斷所述推桿單向閥(4)。
4.一種多級液壓缸，其特征在于，該多級液壓缸包括從外至內(nèi)依次嵌套的N級缸筒和位于最內(nèi)級缸筒內(nèi)的活塞桿件(3 )，每級所述缸筒包括底端部和筒部，所述活塞桿件(3 )和各級所述筒部之間形成有沿所述多級液壓缸徑向分布的N個(gè)有桿腔，所述活塞桿件(3)和各級所述底端部之間形成有沿所述多級液壓缸徑軸向分布的N個(gè)無桿腔； 其中，N為不小于2的整數(shù)，所述N級缸筒包括外缸筒(I)和N-1個(gè)中間缸筒(2)，所述外缸筒(I)上設(shè)有無桿腔油口(A)，所述活塞桿件(3)具有活塞桿內(nèi)腔(X)和活塞桿內(nèi)腔油口(C)，每一所述中間缸筒(2)的所述底端部中設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的推桿單向閥(4)，并且每個(gè)所述推桿單向閥(4)中的所述推桿(41)相對的所述底端部上形成有觸發(fā)部(5)，以使得當(dāng)所述推桿(41)跟隨所述中間缸筒(2)的移動(dòng)而頂觸到所述觸發(fā)部(5)時(shí)能夠?qū)ㄋ鐾茥U單向閥(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級液壓缸，其特征在于，從所述外缸筒(I)的所述底端部起始，沿所述多級液壓缸軸向的N個(gè)所述無桿腔的橫截面積逐漸減小，沿液壓缸軸向的各個(gè)所述推桿單向閥(4)的開啟油壓逐漸增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級液壓缸，其特征在于，所述外缸筒(I)上還設(shè)有與所述外缸筒無桿腔(E)連通的溢流油口，該溢流油口中設(shè)有溢流閥(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多級液壓缸，其特征在于，所述溢流閥(6)為直動(dòng)型快速泄壓閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級液壓缸，其特征在于，N個(gè)所述有桿腔包括外缸筒有桿腔(Y)和中間缸筒有桿腔(Z)，所述外缸筒(I)上設(shè)有連通所述外缸筒有桿腔(Y)的外缸筒油口(B)，所述中間缸筒有桿腔與所述外缸筒油口(B)或活塞桿內(nèi)腔油口(C)連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多級液壓缸，其特征在于，所述活塞桿內(nèi)腔(X)與最內(nèi)層的所述中間缸筒有桿腔(Z)連通，其它N-1個(gè)所述有桿腔與所述外缸筒油口(B)連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級液壓缸，其特征在于，N個(gè)所述有桿腔和所述活塞桿內(nèi)腔(X)均與所述活塞桿內(nèi)腔油口(C)連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級液壓缸，其特征在于，該多級液壓缸還包括N個(gè)導(dǎo)向套(7)，該N個(gè)導(dǎo)向套(7)—一對應(yīng)地螺紋連接在所述N級缸筒的所述筒部與所述底端部相對的另一端的內(nèi)周壁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多級液壓缸，其特征在于，所述導(dǎo)向套(7)包括與相應(yīng)筒部的內(nèi)壁螺紋連接的內(nèi)端及從所述內(nèi)端向外延伸的環(huán)形外端，所述外端通過緊固件(8)緊固安裝在相應(yīng)筒部的外 端面上。
【文檔編號】F16K27/02GK103603975SQ201310610646
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】楊貴華, 謝志勇 申請人:湖南特力液壓有限公司, 中聯(lián)重科股份有限公司