用于液压缸的套筒固持器的制作方法

本发明总体上涉及一种用于液压缸的套筒固持器，具体涉及用于在地下开采中用作为坑柱或移动汽缸单元的液压缸的套筒固持器。

背景技术：

在地下开采中，液压缸常常用作自推进支撑件中的伸缩式坑柱或移动汽缸。

在此类液压缸中，套筒固持器通常会被拧入汽缸管中，或者在伸缩式支柱的情况下，其被拧入外圆柱形管和内圆柱形管中。套筒固持器用于支撑和导引内圆柱形管和/或活塞杆，并接纳和传递从活塞杆至汽缸管或从活塞杆至内圆柱形管以及从内圆柱形管至外圆柱形管的力。此外，套筒固持器密封在对应元件之间形成的环形空间。进一步地，套筒固持器通常包括用于接纳用于密封环形空间的密封垫圈的凹槽等。

已发现，由于地下操作条件比较艰苦，因此套筒固持器可因施加至其并由其传递的力而变得松动。因此，有必要将套筒固持器固定至汽缸的汽缸管及伸缩式坑柱的外圆柱形管和/或内圆柱形管。美国专利第6,615,705B2号示出了用于将套筒固持器固定至液压缸的方法的示例。

所公开的系统和方法至少部分旨在改进已知系统。

技术实现要素：

在一个方面中，本发明涉及一种液压缸。该液压缸包括：外圆柱形管和可移动元件，外圆柱形管包括开口端和邻近该开口端的外周向凹槽，可移动元件通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器可在开口端处与外圆柱形管螺纹接合，以密封在外圆柱形管与可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括至少一个与外周向凹槽对齐的切向孔。液压缸进一步包括：至少一个锁定销，接纳在外周向凹槽和至少一个切向孔中，以将套筒固持器固定至外圆柱形管。

在另一方面中，本发明涉及一种用于液压缸的套筒固持器，该液压缸包括：具有开口端的外圆柱形管和通过该开口端滑动地接纳在外圆柱形管中的可移动元件。套筒固持器包括：外螺纹部分和至少一个切向孔，所述外螺纹部分配置成可在开口端处与在外圆柱形管中形成的内螺纹部分螺纹接合，所述至少一个切向孔形成于套筒固持器中。所述至少一个切向孔配置成与在外圆柱形管中形成的周向凹槽对齐，并接纳锁定销以将套筒固持器固定至外圆柱形管。

根据另一方面，本发明涉及一种液压缸，其包括：外圆柱形管、第一内螺纹部分、第二内螺纹部分和可移动元件，外圆柱形管包括开口端，第一内螺纹部分具有第一螺距，第二内螺纹部分具有与第一螺距反向的第二螺距，第二内螺纹部分设置成比第一内螺纹部分更接近开口端，可移动元件通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器与第一内螺纹部分螺纹接合，以密封在外圆柱形管与可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括：与第一内螺纹部分配合的第一外螺纹部分。锁定环与第二内螺纹部分螺纹接合，以将套筒固持器固定至外圆柱形管。锁定环包括与第二内螺纹部分配合的第二外螺纹部分。

在又一方面中，本发明涉及一种用于液压缸的套筒固持器组件，该液压缸包括：具有开口端的外圆柱形管和通过该开口端滑动地接纳在外圆柱形管中的可移动元件。套筒固持器组件包括：套筒固持器，其配置成与在外圆柱形管中形成的第一内螺纹部分螺纹接合。套筒固持器包括具有第一螺距的第一外螺纹部分。套筒固持器组件进一步包括：锁定环，其配置成与在外圆柱形管中形成的第二内螺纹部分螺纹接合，以将套筒固持器固定至外圆柱形管。锁定环包括具有与第一螺距反向的第二螺距的第二外螺纹部分。

根据另一方面，本发明涉及一种液压缸，其包括：外圆柱形管和可移动元件，外圆柱形管包括开口端和在开口端处的内螺纹部分，可移动元件通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器与内螺纹部分螺纹接合，以密封在外圆柱形管与可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括与内螺纹部分配合的外螺纹部分和锥形外表面，该锥形外表面朝着外圆柱形管的开口端延伸，以在套筒固持器与外圆柱形管之间形成朝着开口端变宽的楔形环形空间。锥形锁定环插入至楔形环形空间中，并附接至外圆柱形管，以将套筒固持器固定至外圆柱形管。锥形锁定环包括与套筒固持器的锥形外表面配合的锥形内表面。

在又一方面中，本发明涉及一种用于液压缸的套筒固持器组件，该液压缸包括具有开口端的外圆柱形管和通过该开口端滑动地接纳在外圆柱形管中的可移动元件。套筒固持器组件包括：套筒固持器，其配置成与外圆柱形管中的内螺纹部分螺纹接合。套筒固持器包括：外螺纹部分和锥形外表面，外螺纹部分在套筒固持器的第一端处沿着轴向方向形成，锥形外表面与外螺纹部分间隔开并在轴向方向上朝着套筒固持器的相对第二端延伸出。套筒固持器组件进一步包括：锥形锁定环和多个附接部分，所述锥形锁定环包括与套筒固持器的锥形外表面配合的锥形内表面，所述多个附接部分用于接纳多个紧固元件，以将锥形锁定环附接至外圆柱形管的开口端，由此将套筒固持器固定至外圆柱形管。

通过以下的说明和附图，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的包括套筒固持器的示例性液压缸的剖视图。

图2是图1所示的液压缸的平面图。

图3是沿着图2中的线A-A的局部剖视图。

图4是图3的剖视图的一部分的放大图。

图5是根据本发明的另一包括套筒固持器的示例性液压缸的平面图。

图6是沿着图5中的线A-A的局部剖视图。

图7是图6的剖视图的一部分的放大图。

图8示出了根据本发明的另一包括套筒固持器的示例性液压缸的平面图。

图9是沿着图8中的线A-A的局部剖视图。

图10是图9的剖视图的一部分的放大图。

图11是沿着图8中的线C-C的局部剖视图。

具体实施方式

下文是本发明的示例性实施例的详细说明。在此描述的示例性实施例意在教导本发明的原理，从而使得本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中实施和使用本发明，并将其用于许多不同的应用中。因此，示例性实施例并不意在作为保护范围的限制性描述，且其不应当被视为是保护范围的限制性描述。相反，保护范围应当由所附权利要求书进行限定。

本发明可部分基于如下理解：如果诸如螺钉或托架之类的紧固元件用于将套筒固持器固定至液压缸，则施加至套筒固持器的负载可变得过大，以至于用于附接托架的螺钉或焊接点可能发生断裂。进一步地，在套筒固持器上设置诸如重型定位销之类的紧固元件或自锁螺纹可使套筒固持器的组装变得复杂化。根据下述的示例性套筒固持器，本发明提供易于安装并同时具有耐用性的套筒固持器。

现参照附图，图1根据本发明示出了包括第一套筒固持器16和第二套筒固持器40的示例性液压缸10。在图1示出的示例中，液压缸10配置为伸缩式液压缸或坑柱，其包括外圆柱形管12、可滑动地设置在外圆柱形管12中的内圆柱形管14和可滑动地设置在内圆柱形管14中的活塞杆32。环形空间18形成在外圆柱形管12与内圆柱形管14之间，且环形空间34形成在内圆柱形管14与活塞杆32之间。

外圆柱形管12沿轴向方向在其一端上包括开口端13。进一步地，外圆柱形管12包括邻近开口端13绕着外圆柱形管12进行延伸的外周向凹槽24(参照图4)。在图1示出的示例中，周向凹槽24在环形突出部47(参照图4)中形成，该环形突出部47在开口端13处从外圆柱形管12的端面突出。在图1示出的示例中，周向凹槽24在环形突出部47的外表面上形成。

内圆柱形管14配置成类似于外圆柱形管12，并包括开口端36以及在开口端36处绕着内圆柱形管14进行延伸的周向凹槽35(参照图4)。在图1示出的示例中，周向凹槽35也在环形突出部的外表面中形成，该环形突出部从内圆柱形管14的端面突出。

第一套筒固持器16在开口端13处拧入外圆柱形管12中，以密封环形空间18，并支撑和导引内圆柱形管14。套筒固持器16包括：外螺纹部分20，其配置成在开口端13处螺纹接合在外圆柱形管12的内表面中形成的内螺纹部分22；接合部分26(参照图3)，其配置成接合外圆柱形管12的开口端13，并在套筒固持器16拧入外圆柱形管12中时用作轴向挡块；以及多个周向延伸凹口，其在套筒固持器16的内表面和外表面中形成用于接纳一个或多个密封垫圈27和29。

第二套筒固持器40配置成基本上类似于第一套筒固持器16，具有外螺纹部分42，其配置成在开口端36处螺纹接合在内圆柱形管14中形成的内螺纹部分38；接合部分44(参照图3)，其在套筒固持器40拧入内圆柱形管14中时用作轴向挡块；以及一个或多个周向延伸凹口，其用于接纳密封垫圈48和49。

将在下文中参照图2至图4对将套筒固持器16固定至外圆柱形管12(以及将套筒固持器40固定至内圆柱形管14)进行描述，其中图4示出了图3中的圆圈所标出的图3的放大部分。

如图2和图3所示，在示例中，接合部分26形成为具有内周向凹槽45的凸缘，该内周向凹槽45在套筒固持器16已被拧入外圆柱形管12中时与环形突出部47接合。如图2所示，多个径向延伸组件凹槽21在套筒固持器16的端面中形成，以通过使用合适的工具将套筒固持器16拧入外圆柱形管12中。

进一步地，切向孔28在套筒固持器16中形成，即从套筒固持器16的外表面切向延伸至面向外圆柱形管12的凹槽45的内表面。特别地，切向孔28被形成为使得其在套筒固持器16已被拧入外圆柱形管12中时与周向凹槽24对齐。在图1至图4示出的示例中，两个切向孔28在套筒固持器16的相对侧上形成于套筒固持器16中，并延伸穿过套筒固持器16。然而，应理解的是，在其他实施例中，可设置有两个以上的切向孔或仅仅一个切向孔28，且只要其延伸至凹槽45的内表面，切向孔28就可不延伸穿过套筒固持器16。

在套筒固持器16已被拧入外圆柱形管12中，且切向孔28已与周向凹槽24对齐后，锁定销30被插入至切向孔28和周向凹槽24中，以将套筒固持器16固定至外圆柱形管12。特别地，锁定销30可防止套筒固持器16在轴向方向上移动，从而当力在液压缸10的操作期间施加至套筒固持器16时，防止套筒固持器16变得松动。

如图2所示，在套筒固持器16中设置组件凹口23可促进锁定销30的组装和拆卸。凹口23可通过端铣等形成，并可通过使用，例如，芯轴或另一合适的用于插入和拉出锁定销30的工具允许锁定销30插入至切向孔28中以及从切向孔28移除。

如图3和图4所示，附接至内圆柱形管14的套筒固持器40的配置基本上类似于套筒固持器16的配置，使得详细的描述将省去。如图2至图4所示，套筒固持器40包括组件凹槽41、配置成与在内圆柱形管14中形成的周向凹槽35对齐的切向孔37、配置成插入至外周向凹槽35和切向孔37中的锁定销31以及用于促进锁定销31的插入和移除的凹口43。

通过上述配置，套筒固持器16和40可容易地并可靠地固定至圆柱形管12和14。

图5至图7根据本发明示出了用于液压缸50的套筒固持器的另一示例，其中图7示出了图6中的圆圈所标出的图6的放大部分。液压缸50配置成基本上类似于液压缸10，使得将在下文中仅仅描述两者之间的差异。

如图5所示，也可配置为伸缩式坑柱的液压缸50包括外圆柱形管52、开口端53、套筒固持器54和锁定环56。应当注意的是，在图5至图7中，省略了内圆柱形管和活塞杆以及相关联的套筒固持器。然而，如上所述，内圆柱形管和相关联的套筒固持器的配置与下文描述的外圆柱形管52和相关联的套筒固持器54的配置可基本上相同。

如图5所示，套筒固持器54并不包括在外圆柱形管52上方延伸的接合部分。然而，套筒固持器54也包括多个用于通过使用合适的工具将套筒固持器54拧入外圆柱形管52的组件凹槽55。以类似方式，如下所述，锁定环56也包括多个用于将锁定环56拧入外圆柱形管52的组件凹槽57。

如图6所示，套筒固持器54和锁定环56形成用于将套筒固持器54固定至外圆柱形管52的套筒固持器组件70。套筒固持器54包括外螺纹部分58，其具有第一螺距，即右旋(顺时针)螺纹或左旋(逆时针)螺纹。第一外螺纹部分58与在外圆柱形管52的内表面中形成的第一内螺纹部分60相配合。如图6所示，套筒固持器54还包括以周向凸缘61的形式存在的轴向挡块，该周向凸缘61从套筒固持器54的外表面突出。当套筒固持器54被拧入外圆柱形管52中时，凸缘61的底表面紧靠在于外圆柱形管52的内表面中形成的梯级59上，以限制套筒固持器54移动进入外圆柱形管52中。

形成为具有反向旋转螺纹的衬套的锁定环56包括第二外螺纹部分62，其具有与第一螺距反向的第二螺距，即左旋(逆时针)螺纹或右旋(顺时针)螺纹。第二外螺纹部分62配置成接合第二内螺纹部分64，该第二内螺纹部分64在外圆柱形管52中形成，并具有与第一内螺纹部分60的螺距反向的对应螺距。

在套筒固持器54已被拧入外圆柱形管52中后，锁定环56在相反的方向上旋入外圆柱形管52中，直至其紧靠在套筒固持器54的凸缘61的上表面上，由此将套筒固持器54固定至外圆柱形管52。以这种方式，若套筒固持器54在液压缸50的操作期间变得松动，进而在套筒固持器54从外圆柱形管52拧出来的方向上旋转，则在锁定环56上形成的第二外螺纹部分62的相反螺距将导致套筒固持器54紧固在锁定环56上，由此固定套筒固持器54。

为了确保锁定环56在液压缸50的操作期间不松动，可以提供额外的紧固元件(未示出)将锁定环56刚性地或非刚性地固定到外圆柱形管52。然而，应该注意到，在液压缸50的操作期间，这些紧固元件无需承受作用在套筒固持器54上的较大负荷。

现在参照图8至图11，示出了根据本发明的包括套筒固持器84的液压缸80的另一个示例。液压缸80配置成基本上类似于先前已经描述的液压缸10和50，使得以下将仅描述不同之处。图10示出了图9中圆圈标出的图9的放大部分，图11示出了沿着图8中的线C-C的局部剖视图。

如图8中所示，液压缸80包括外圆柱形管82、套筒固持器84、和用于将套筒固持器84固定到外圆柱形管82的锥形锁定环86。如图9中所示，套筒固持器84和锥形锁定环形成套筒固持器组件110。再次，内圆柱形管和相关联的套筒固持器以及活塞杆在图8至图11中未示出。然而，应该理解，内圆柱形管和相关联的套筒固持器的配置可以基本上类似于以下描述的外圆柱形管82和套筒固持器84的配置。

如图9中所示，外圆柱形管82包括开口端83和设置在开口端83附近的内螺纹部分92。进一步地，可以在外圆柱形管82的内表面中形成梯级94，其当套筒固持器84被拧入外圆柱形管82中时用作轴向挡块，如下所述。

套筒固持器84配置成螺纹接合内螺纹部分92，并包括在轴向方向上形成于套筒固持器84的第一端处、且与内螺纹部分92相配合的外螺纹部分98。套筒固持器84进一步包括锥形外表面91，其在轴向方向上与外螺纹部分98间隔开，并在轴向方向上朝向套筒固持器84的相对第二端延伸，以在套筒固持器84和外圆柱形管82之间形成楔形空间95(参见图10)。进一步地，套筒固持器84包括在轴向方向上在外螺纹部分98和锥形外表面91之间的位置处从套筒固持器84的外表面延伸的周向凸缘100。当套筒固持器84被拧入外圆柱形管82中时，凸缘100的底表面紧靠梯级94，以限制套筒固持器84移动进外圆柱形管82中。在这种配置中，锥形锁定环86被插入到楔形空间95中。如图10中所示，锥形锁定环86包括与套筒固持器84的锥形外表面91配合的锥形内表面89。也就是说，套筒固持器84的锥形外表面91朝向套筒固持器84的第二端变窄，锥形锁定环86的锥形内表面89对应地朝向套筒固持器84的第一端变窄。锥形内表面89和锥形外表面91的锥角可以基本相同。

如图8和图10中所示，锥形锁定环86进一步包括多个附接部分93，用于接纳多个紧固元件88，例如螺栓等，用于将锥形锁定环86固定到外圆柱形管82的开口端83。进一步地，依然如图8和图10中所示，套筒固持器84包括多个径向延伸的组件凹槽87，用于将套筒固持器84拧进外圆柱形管82。

如图10中所示，紧固元件88被接纳在附接部分93中，其在锥形锁定环86的周向安装凸缘103中、以及在外圆柱形管82的开口端83内形成的对应对齐的孔内均形成为通孔。当锥形锁定环86已经附接到外圆柱形管82时，紧固元件88不再接收液压缸80的操作期间由套筒固持器84所接收的较大负荷。另外，如果施加到套筒固持器84的较大负荷导致该套筒固持器84可能倾向于变得松动，以与套筒固持器84拧进外圆柱形管82内的方向相反的方向移动，那么由于锥形锁定环86的楔形形状，套筒固持器84自动紧固抵靠于锥形锁定环86，与锥形锁定环86联锁，以将套筒固持器84固定到外圆柱形管82。

进一步地，为了允许拆卸锥形锁定环86和套筒固持器84，锥形锁定环86包括在圆周方向上分布的多个螺纹孔90，其位置不同于附接部分93的位置。当要拆卸锥形锁定环86和套筒固持器84时，多个螺钉被拧进螺纹孔90内，以将锥形锁定环86推离外圆柱形管82。以这种方式，锥形锁定环86和套筒固持器84可以从外圆柱形管82上取下。

采用上述配置，套筒固持器84可以轻易地且耐久地附接到外圆柱形管82。进一步地，必要时，套筒固持器84还可以轻易地从外圆柱形管82上取下。

尽管已经结合配置为包括外圆柱形管和内圆柱形管的可伸缩坑柱而描述了前面的示例，但应该理解，在液压缸仅包括外汽缸管和接纳在其内的活塞杆的情况下，可以使用相同的套筒固持器。在这种配置中，对应的套筒固持器被固定到外汽缸管，并支撑和引导活塞杆在汽缸管内的移动。工业实用性

从以上讨论中将容易理解本文公开的系统和方法的工业实用性。本文公开的套筒固持器的一个示例性应用是用于地下采矿的可伸缩坑柱或移动汽缸单元。然而，应该理解，本文公开的配置还可以应用于常用的液压缸，无论它们是否是可伸缩的。

根据一些实施例，用于将套筒固持器固定到液压缸的方法包括提供包含外圆柱形管的液压缸，该外圆柱形管具有开口端和邻近开口端的外周向凹槽。该方法进一步包括在外圆柱形管内布置可移动元件，该可移动元件通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器在开口端处与外圆柱形管螺纹接合，以密封在外圆柱形管和可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括至少一个切向孔。该方法进一步包括将至少一个切向孔与在外圆柱形管中形成的外周向凹槽对齐，且将至少一个锁定销插入外周向凹槽和至少一个切向孔内，以将套筒固持器固定到外圆柱形管。

根据其它实施例，用于将套筒固持器固定到液压缸的方法包括提供外圆柱形管，其具有开口端、具有第一螺距的第一内螺纹部分、以及具有与第一螺距反向的第二螺距的第二内螺纹部分，该第二内螺纹部分设置成比第一内螺纹部分更靠近开口端。该方法进一步包括将可移动元件插入到外圆柱形管中，以使该可移动元件通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器与第一内螺纹部分螺纹接合，以密封在外圆柱形管和可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括与第一内螺纹部分配合的第一外螺纹部分。该方法进一步包括将锁定环与第二内螺纹部分螺纹接合，以将套筒固持器固定到外圆柱形管，该锁定环包括与第二内螺纹部分配合的第二外螺纹部分。

根据其它实施例，用于将套筒固持器固定到液压缸的方法包括提供外圆柱形管，其具有开口端和位于开口端处的内螺纹部分。该方法进一步包括插入可移动元件，以使其通过开口端滑动地接纳在外圆柱形管中。套筒固持器与内螺纹部分螺纹接合，以密封在外圆柱形管和可移动元件之间形成的环形空间。套筒固持器包括与内螺纹部分配合的外螺纹部分以及朝向开口端延伸的锥形外表面，以在套筒固持器和外圆柱形管之间形成楔形空间。该方法进一步包括将锥形锁定环插入到楔形空间内，并将锥形锁定环附接到外圆柱形管，以将套筒固持器固定到外圆柱形管。锥形锁定环包括与套筒固持器的锥形外表面配合的锥形内表面。

将理解前述描述提供了所公开的系统和方法的示例。但是，预料到本发明的其它实施方式可在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在参考在该点被讨论的特定示例并且更一般地说不旨在暗示对本发明的范围的任何限制。本文所描述的所有方法可按任何合适次序来执行，除非本文另有指示或通过上下文清楚地相反指示。

因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书中所叙述的主题的所有修改和等效物。此外，上述元素在其所有可能变体中的任何组合涵盖在本发明中，除非本文另有指示或通过上下文清楚地相反指示。

尽管本文已描述本发明的优选实施例，但可在不脱离以下权利要求书的范围的情况下进行改进和修改。