专利名称：多级增压缸及其加压使用方法和卸压使用方法
技术领域：
本发明涉及一种液压增压缸，特别是一种多级增压缸及其加压使用方法和卸压使用方法。
背景技术：
液压机压制过程中为了提高压制的效率并降低液压系统管路以及阀件的压力等级通常采用增压缸，如图1增压缸的典型结构由前缸盖1、活塞2、缸筒3、后缸盖4组成，活塞2、活塞2的杆端与前缸盖I形成有杆的A腔，活塞2、缸筒3、后缸盖4形成无杆的B腔。A腔有效面积小于B腔有效面积，有效面积比通常约为1:2.0 — 2.5之间。增压时在液压系统的控制下，系统压力油输入到B腔，经有效面积比而增压的A腔液压油向液压机的主液压缸输出，完成增压过程。液压机的系统压力油一般在15 - 17MPa，经增压后最高压力可达30 — 35MPa，由于液压机主液压缸容积较大，因此主液压缸从系统压力到增压压力的加压是个压力逐步提高的过程，增压的初期，主液压缸的压力与增压缸工作压力压差接近20MPa，这种较大的压差形成瞬间的液压冲击不仅加压过程难以控制，同时也将相当数量的压力能转化为热能或噪音，浪费能源。压制完成后主液压缸储存相当大的液压能，卸压回收压力能的一般做法是主液压缸上腔的高压油直接卸压到蓄能器组，但是同样由于有很大的压力差，存在液压冲击，不得不使用耐压较高的蓄能器，而且能量回收利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种增压、卸压冲击较小，增压过程能量损耗较小，卸压 过程能量回收率较高的多级增压缸及其加压使用方法和卸压使用方法。本发明的目的是通过以下途径来实现的。多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖形成有前杆的A腔，其组成要点在于:还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖形成有后杆的B腔,后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路。这样设置两级或多级加压腔，实现分级加压以及分级卸压，减少加压以及卸压过程的液压冲击。本发明的目的还可以通过以下途径来实现。如何设置A腔相对增压的B腔以及C腔的有效面积比，可以参考现有技术。其中，可以是:B腔和C腔中的有效面积均大于A腔的有效面积。也可以是:
B腔和C腔中的其中一腔的有效面积大于A腔的有效面积，另一腔的有效面积则小于A腔的有效面积。其中比较好的级比范围是:
A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:1.5:0.8。当然也可以是:
A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:0.8:1.5。多级增压缸加压使用方法，包括如下步骤，
[1]提供多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖形成有前杆的A腔，其组成要点在于:还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖形成有后杆的B腔,后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，其中有效面积较大的为D腔，有效面积较小的为E腔，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路，
[2]液压系统控制液压源对D腔输入压力油，E腔卸压，A腔向主液压缸输出增压比为D腔面积/A腔面积的经过增压的高压油，实现第一级增压； [3]液压系统控制液压源对D腔和E腔同时输入压力油，A腔向主液压缸输出增压比为(D腔面积+E腔面积)/A腔面积的经过增压的高压油，实现第二级增压，完成增压过程。上述步骤可以进一步优化为:
A腔、B腔以及C腔面积比为1:1.5:0.8。或者 A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:0.8:1.5。步骤[2]之前，液压系统控制液压源对主液压缸加压到接近液压源压力。多级增压缸卸压使用方法，包括如下步骤，
[1]提供多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖I形成有前杆的A腔，其组成要点在于:还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖4形成有后杆的B腔,后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，其中有效面积较大的为D腔，有效面积较小的为E腔，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路，
[2]液压系统控制A腔与主液压缸上腔连通，E腔向回油管卸压，D腔连通蓄能器组，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现减压比为A腔面积/D腔面积的减压后向蓄能器组充液；
[3]液压系统控制A腔与主液压缸上腔连通，E腔连通蓄能器组，D腔向回油管卸压，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现减压比为A腔面积/E腔面积的减压后向蓄能器组充液。步骤[2]之后还可以包括步骤[3]，液压系统控制A腔与主液压缸上腔连通，E腔连通蓄能器组，D腔向回油管卸压，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现增压比为A腔面积/E腔面积的增压后向蓄能器组充液。上述步骤可以进一步优化为:
A腔、B腔以及C腔面积比为1:1.5:0.8。或者 A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:0.8:1.5。
本发明相比现有技术具有如下优点:多面积比增压缸，将现有普通增压缸B腔通过增加活塞的后杆和二次增压缸筒分为B腔、C腔，提供了可变换的多种增压比。在液压机液压系统中使用多级增压缸在增压过程中实现分级加压，减少主缸增压时的液压冲击，提高液压系统的效率，节约能源。同时实现能量回收过程中，卸压过程中通过增压比的变换，卸压时使主缸从最高增压压力，逐步降低，比较平稳的使由于液压油和机架的弹性变形能量得到分级回收，减少了液压冲击，同时降低了能耗。
图1为现有技术中一种增压缸的结构示意 图2为本发明最佳实施例所述多级增压缸的结构示意 图3为利用多级增压缸实现分级加压以及卸压能量回收的液压原理图。图 中:1.前缸盖 2.活塞 3.缸筒 4.后缸盖 5.活塞 51.活塞后杆52.活塞前杆 7.二次增压缸筒。
具体实施例方式最佳实施例:
如图2所不，多级增压缸，包括如缸盖1、缸筒3、活塞2以及后缸盖4，活塞2、活塞如杆51与前缸盖I形成有前杆的A腔，还包括有二次增压缸筒7，活塞具有后杆，二次增压缸筒7固定安装在后缸盖4的后方，活塞后杆51向后穿过后缸盖4进入二次增压缸筒7的筒腔中，活塞后杆51、缸筒3、后缸盖4形成有后杆的B腔，后缸盖4、活塞后杆51、二次增压缸筒7形成有后杆的C腔，B腔的有效面积大于A腔，C腔的有效面积小于A腔，A腔、B腔以及C腔面积比为1:1.5:0.8，Α、B、C三腔分别具有对外连通的油路。如图3所示，液压原理图，包括201至208共8个二通插装阀及与二通插装阀--
对应的DT201至DT208共8个电磁先导阀，还包括梭阀209，其作用是用于从二通插装阀207A腔与控制油路选择压力较大的一路作为二通插装阀207的控制压力以保证DT207对二通插装阀207有效控制，控制多级增压缸应用于液压机增压时包括如下步骤，其中多级增压缸为上述图2所示的多级增压缸
[1]主液压缸处于准备加压的状态，除DT205得电外，其余电磁先导阀都处于失电状态，主液压缸处于卸压状态，多级增压缸活塞2处于压制循环过程中的最左端；
[2]DT201、DT207、DT205得电，系统压力油通过插装阀201和插装阀207进入主缸上腔，液压系统控制液压源对主液压缸已经加压到接近液压源压力，
[3]DT202、DT207、DT208、DT205得电，液压系统控制液压源插装阀201对B腔输入压力油，C腔腔通过插装阀208卸压，A腔通过插装阀207向主液压缸输出增压比为B腔面积/A腔面积的经过增压的高压油，实现第一级增压；
[4]DT202、DT203、DT207、DT205得电，液压系统控制液压源分别通过插装阀201、插装阀202对B腔和C腔同时输入压力油，A腔插装阀207向主液压缸输出增压比为(B腔面积+C腔面积)/A腔面积的经过增压的高压油，实现第二级增压，完成增压过程。控制多级增压缸应用于液压机压制过程结束卸压能量回收包括如下步骤，其中多级增压缸为上述图2所示的多级增压缸
[1]除DT205得电外，其余电磁先导阀都处于失电状态，主液压缸处于经过增压完成压制动作准备卸压状态，多级增压缸活塞2处于压制循环过程中的最右端；
[2]DT202、DT207、DT208、DT205得电，液压系统控制A腔通过插装阀207与主液压缸上腔连通，C腔通过插装阀208向回油管卸压，B腔通过插装阀202连通蓄能器组，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现减压比为A腔面积/B腔面积的减压后向蓄能器组充液；
[3]DT20UDT207、DT205得电，液压系统控制主液压缸上腔通过插装阀201和插装阀207连通蓄能器，主液压缸上腔直接向蓄能器组充液。[4]DT203、DT205、DT206、DT207得电，由于C腔面积小于A腔面积，液压系统控制A腔通过插装阀207与主液压缸上腔连通，C腔通过插装阀203连通蓄能器组，B腔通过插装阀206向回油管卸压，主液压缸的高压油经过多面积比增压缸实现增压比为A腔面积/C腔面积的增压后向蓄能器组充液；
[5JDT205失电，主缸上腔向通过插装阀205油箱卸荷直至充液阀开启，最终卸压至油箱压力相同，完成卸压过程。本发明 未述部分与现有技术相同。
权利要求
1.多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖I形成有前杆的A腔，其特征在于，还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖4形成有后杆的B腔，后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路。
2.根据权利要求1所述的多级增压缸，其特征在于，B腔和C腔中的有效面积均大于A腔的有效面积。
3.根据权利要求1所述的多级增压缸，其特征在于，B腔和C腔中的其中一腔的有效面积大于A腔的有效面积，另一腔的有效面积则小于A腔的有效面积。
4.根据权利要求1或3所述的多级增压缸，其特征在于，A腔、B腔以及C腔有效面积比为 1:1.5:0.8。
5.根据权利要求1或3所述的多级增压缸，其特征在于，A腔、B腔以及C腔有效面积比为 1:0.8:1.5。
6.多级增压缸加压使用方法，其特征在于，包括如下步骤， [1]提供多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖I形成有前杆的A腔，其组成要点在于:还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖4形成有后杆的B腔,后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，其中有效面积较大的为D腔，有效面积较小的为E腔，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路， [2]液压系统控制液压·源对D腔输入压力油，E腔卸压，A腔向主液压缸输出增压比为D腔面积/A腔面积的经过增压的高压油，实现第一级增压； [3]液压系统控制液压源对D腔和E腔同时输入压力油，A腔向主液压缸输出增压比为(D腔面积+E腔面积)/A腔面积的经过增压的高压油，实现第二级增压，完成增压过程。
7.根据权利要求6所述的多级增压缸加压使用方法，其特征在于，A腔、B腔以及C腔面积比为1:1.5:0.8。
8.根据权利要求6所述的多级增压缸加压使用方法，其特征在于，A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:0.8:1.5。
9.根据权利要求6所述的多级增压缸加压使用方法，其特征在于，步骤[2]之前，液压系统控制液压源对主液压缸加压到接近液压源压力。
10.多级增压缸卸压使用方法，其特征在于，包括如下步骤， [1]提供多级增压缸，包括前缸盖、缸筒、活塞以及后缸盖，活塞、活塞的前杆与前缸盖I形成有前杆的A腔，其组成要点在于:还包括有二次增压缸筒，活塞具有后杆，二次增压缸筒固定安装在后缸盖的后方，活塞后杆向后穿过后缸盖进入二次增压缸筒的筒腔中，活塞后杆、缸筒、后缸盖4形成有后杆的B腔,后缸盖、活塞后杆、二次增压缸筒形成有后杆的C腔，B腔和C腔中至少有一腔的有效面积大于A腔的有效面积，其中有效面积较大的为D腔，有效面积较小的为E腔，A、B、C三腔分别具有对外连通的油路， [2]液压系统控制A腔与主液压缸上腔连通，E腔向回油管卸压，D腔连通蓄能器组，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现减压比为A腔面积/D腔面积的减压后向蓄能器组充液。
11.根据权利要求10所述的多级增压缸卸压使用方法，其特征在于，步骤[2]之后还可以包括步骤[3]，液压系统控制A腔与主液压缸上腔连通，E腔连通蓄能器组，D腔向回油管卸压，主液压缸的高压油经过多级增压缸实现增压比为A腔面积/E腔面积的增压后向蓄能器组充液。
12.根据权利要求10所述的多级增压缸卸压使用方法，其特征在于，A腔、B腔以及C腔面积比为1:1.5:0.8。
13.根据权利要求10所述的多级增压缸卸压使用方法，其特征在于，A腔、B腔以及C腔有效面积比为1:0.8:1.5。`
全文摘要
本发明涉及一种多级增压缸，将普通增压缸B腔通过增加活塞的后杆和二次增压缸筒分为B腔、C腔，提供了可变换的多种增压比，B腔和C腔中有效面积较大的为D腔，有效面积较小的为E腔。增压过程分为2步，首先D腔输入压力油，A腔输出增压比为D/A(面积比)的液压油；之后D腔和E腔同时输入压力油，A腔输出增压比为(D+E)/A(面积比)的液压油完成增压过程。卸压过程首先利用主液压缸与多级增压缸A腔连通，D腔连通蓄能器组，实现减压比为A/D(面积比)的减压后向蓄能器组充液，之后再逐步卸压。在液压机液压系统中使用多级增压缸在增压过程中实现分级加压，卸压过程中通过增压比的变换，比较平稳的实现了分级能量回收，减少了液压冲击。
文档编号F15B15/22GK103233941SQ20131016432
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者林项武, 王琳 申请人:福建海源自动化机械股份有限公司