一种多级高压气缸的制作方法

本发明涉及一种气动技术领域，具体涉及一种多级高压气缸。

背景技术：

气动系统以其工作介质获取容易，成本低，安全环保，便于集中供气和远距离输送等优点，广泛应用于现代工业的各个领域。气缸为气动系统执行元件。

目前，广泛使用的气缸多为低压单级气缸，但因单级低压气缸的有效行程与气缸初始长度成正比，且功率密度比较低，故单级低压气缸不适合长行程、大负载的应用场合。多级气缸在不增加气缸初始长度的前提下采用伸缩原理可增加气缸的有效行程。现有专利的多级气缸结构较复杂，输出功率较小，不适用于大负载工况。

因此，需要开发一种多级高压气缸来满足小体积、大负载、长行程的工作要求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多级高压气缸，其目的在于，通过在外缸筒内巧妙设置多级气缸，每级气缸均能承受一定负载，每级气缸承受负载相累加能增大整个气缸的负载，本发明的多级高压气缸结构简单、成本低、安全环保，能满足体积小、行程长、大负载的工作要求的场合。

为实现上述目的，本发明提供了一种多级高压气缸，其包括轴用密封圈，外缸筒，一级气缸，二级气缸，三级气缸，四级气缸，五级气缸，六级气缸，挡环，螺纹挡圈，下端盖，导向带，密封圈，其中，

外缸筒呈筒状，外缸筒中从筒内壁处至筒中心处依次设置有一级气缸、二级气缸、三级气缸、四级气缸、五级气缸以及六级气缸，所述外缸筒、一级气缸、二级气缸、三级气缸、四级气缸、五级气缸以及六级气缸依次包套并缸壁呈间隙配合，以保证被包套在内的气缸能相对与其紧密相邻的上一级气缸相对滑动。

所述外缸筒和每级气缸的内壁上端分别开有凹槽以用于装配轴用密封圈，所述轴用密封圈用于保证上一级气缸和下一级气缸间气密性。

所述外缸筒装配轴用密封圈凹槽下方以及每级气缸内壁上端装配密封圈的凹槽下方还设置有凹槽，用于装配导向带，每级气缸的外壁下端也开有凹槽以装配导向带。

在所述外缸筒下端内壁处螺接有螺纹挡圈，在螺纹挡圈和外缸筒之间还设置有档环，在所述一级气缸、二级气缸、三级气缸以及四级气缸的内壁下端处均螺接有螺纹挡圈，在螺纹挡圈和所述一级气缸、二级气缸、三级气缸以及四级气缸之间分别还设置有档环，所有的档环的上端面均略高于多个螺纹挡圈的上端面。

所述下端盖螺接固定在外缸筒的底端，且下端盖与外缸筒的接触面上开有凹槽以装配密封圈，

在所述外缸筒、一级气缸、二级气缸、三级气缸、四级气缸以及五级气缸内壁上端均设置有上限位凸台，在所述一级气缸、二级气缸、三级气缸、四级气缸、五级气缸以及六级气缸的外壁下端均设置有下限位凸台。

本发明中，多级气缸由外而内分别是外缸筒、一级气缸、二级气缸、三级气缸、四级气缸、五级气缸和六级气缸，所述的外缸筒和各级气缸的直径从外到内逐级减小，逐级间隙配合；外缸筒和每级气缸的内部上端分别开有凹槽以装配轴用密封圈；外缸筒和每级气缸的内部上端装配密封圈的凹槽下方以及每级气缸的外部下端开有凹槽以装配导向带；螺纹挡圈采用螺纹配合连接在外缸筒和一至四级气缸的内部下端；挡环被装配在螺纹挡圈和外缸筒及每级气缸之间；下端盖采用螺栓连接固定在外缸筒的底端，且下端盖与外缸筒的接触面上开有凹槽以装配密封圈。

进一步的，所述上限位凸台设置在与轴用密封圈相邻的导向带的下方并与该导向带相邻；所述下限位凸台设置在气缸外壁下端装配导向带的凹槽上并与其相邻。

进一步的，下端盖中间开设有用于向多级高压气缸通气的进气螺纹通孔。

进一步的，所述挡环为三个结构相同的弧段连接而成。

进一步的，螺纹挡圈顶端外侧开设有凹槽以用于容置挡环，还用于对档环进行限位，所述螺纹挡圈底端设置有用于方便安装的工艺孔。

进一步的，还包括上端盖，所述上端盖固定在六级气缸的顶端。

进一步的，所述六级气缸呈柱状，其顶部开设有用于固定上端盖螺纹孔。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明中，外缸筒内巧妙设置多级气缸。在工作时：一，本多级气缸的工作介质为高压气，比普通的气缸相比，功率更大；二，气缸上升过程中每级气缸缸壁之间的气体是通过缸壁之间的间隙排向气缸内部，不会对外部环境造成影响，不会产生普通气缸向外排气时的噪声；三，气缸完全伸出后的有效行程约是原气缸轴向长度的六倍，这样在保证了气缸的较小体积的前提下，体现了本多级气缸长行程，可承受大负载的特点。

本发明的多级高压气缸结构简单，成本低，安全环保，不会向外部排气，此外，该多级高压气缸更适用于要求体积小、行程长、大负载的场合。

附图说明

图1(a)为本发明多级高压气缸的结构原理图；

图1(b)为本发明多级高压气缸的结构原理局部放大图；

图2为本发明的多级高压气缸中一级气缸伸出示意图；

图3(a)为本发明多级高压气缸中挡环结构俯视图；

图3(b)为本发明多级高压气缸中挡环结构左视图；

图4(a)为本发明多级高压气缸的螺纹挡圈剖视图；

图4(b)为本发明多级高压气缸的螺纹挡圈俯视图；

图5(a)为本发明多级高压气缸的外缸筒主视图；

图5(b)为本发明多级高压气缸的外缸筒右视图；

图5(c)为图5(a)中A-A面剖视图；

图6(a)为本发明多级高压气缸中一至五级气缸的主视图，一级气缸至四级气缸的结构相同；

图6(b)为图6(a)中A-A面的剖视图；

图7(a)为本发明多级高压气缸中五级气缸的主视图；

图7(b)为图7(a)中A-A面的剖视图；

图8(a)为本发明多级高压气缸中六级气缸主视图；

图8(b)为图8(a)中A-A面的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-上端盖，2-轴用密封圈，3-外缸筒，4-一级气缸，5-二级气缸，6-三级气缸，7-四级气缸，8-五级气缸，9-六级气缸，10-挡环，11-螺纹挡圈，12-下端盖，13-导向带，14-密封圈，15-上限位凸台，16-下限位凸台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1(a)为本发明多级高压气缸的结构原理图，图1(b)为本发明多级高压气缸的结构原理局部放大图，图2为本发明的多级高压气缸中一级气缸伸出示意图，由图可知，本发明的一种多级高压气缸，包括上端盖1，轴用密封圈2，外缸筒3，一级气缸4，二级气缸5，三级气缸6，四级气缸7，五级气缸8，六级气缸9，挡环10，螺纹挡圈11，下端盖12，导向带13以及密封圈14。

图5(a)为本发明多级高压气缸的外缸筒主视图；图5(b)为本发明多级高压气缸的外缸筒右视图；图5(c)为图5(a)中A-A面剖视图，图6(a)为本发明多级高压气缸中一至四级气缸的主视图，一级气缸至四级气缸的结构相同，图6(b)为图6(a)中A-A面的剖视图，图7(a)为本发明多级高压气缸中五级气缸的主视图，与其他气缸不同的是底端不用安装螺纹挡圈11，没有与其配合的螺纹，图7(b)为图7(a)中A-A面的剖视图。结合以上各图可知，外缸筒3呈筒状，外缸筒3中从筒内壁处至筒中心处依次设置有一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6、四级气缸7、五级气缸8以及六级气缸9，所述外缸筒3、一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6、四级气缸7、五级气缸8以及六级气缸9依次包套并缸壁呈间隙配合，以保证被包套在内的气缸能相对与其紧密相邻的上一级气缸相对滑动。外缸筒3和每级气缸的内壁上端分别开有凹槽以用于装配轴用密封圈2，所述轴用密封套2用于保证上一级气缸和下一级气缸间气密性。所述外缸筒3装配轴用密封圈凹槽下方以及每级气缸内壁上端装配密封圈2的凹槽下方还设置有凹槽，用于装配导向带13，每级气缸的外壁下端也开有凹槽以装配导向带13。

在所述外缸筒3下端内壁处螺接有螺纹挡圈11，在螺纹挡圈11和外缸筒3之间还设置有档环10，在所述一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6以及四级气缸7的内壁下端处均螺接有螺纹挡圈11，在螺纹挡圈11和所述一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6以及四级气缸7之间分别还设置有档环10，所有的档环10的上端面均略高于多个螺纹挡圈11的上端面。下端盖12螺接固定在外缸筒3的底端，且下端盖12与外缸筒3的接触面上开有凹槽以装配密封圈14。

在所述外缸筒3、一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6、四级气缸7以及五级气缸8额内壁上端均设置有上限位凸台15，在所述一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6、四级气缸7、五级气缸8以及六级气缸9的外壁下端均设置有下限位凸台16。所述上限位凸台15设置在与轴用密封圈2相邻的导向带13的下方并与该导向带13相邻；所述下限位凸台16设置在气缸外壁下端装配导向带13的凹槽上上并与其相邻。

在本发明的一个实施例中，下端盖12中间开设有用于向多级高压气缸通气的进气螺纹通孔。

图3(a)为本发明多级高压气缸中挡环结构俯视图，图3(b)为本发明多级高压气缸中挡环结构左视图，由图可知，所述挡环10为三个结构相同的弧段连接而成，挡环10为三段式结构。

图4(a)为本发明多级高压气缸的螺纹挡圈剖视图，图4(b)为本发明多级高压气缸的螺纹挡圈俯视图，由图可知，螺纹挡圈11顶端外侧开设有凹槽以用于容置挡环10，还用于对档环进行限位，所述螺纹挡圈11底端设置有用于方便安装的工艺孔。

图8(a)为本发明多级高压气缸中六级气缸主视图；图8(b)为图8(a)中A-A面的剖视图，由图可知，所述六级气缸9呈柱状，其顶部开设有用于固定上端盖1螺纹孔，通过该螺纹孔将上端盖1固定在六级气缸9的顶端。

本发明中，螺纹连接在一级气缸上的螺纹挡圈上端面与螺接在二级气缸的螺纹挡圈的下端面抵接并部分重合，同理，螺接在二级气缸的螺纹挡圈的上端面与螺接在三级气缸的螺纹挡圈的下端面抵接并部分重合，螺接在三级气缸的螺纹挡圈的上端面与螺接在四级气缸的螺纹挡圈的下端面抵接并部分重抵接并部分重合。

多级气缸在处于压缩状态时，所述外缸筒3、一级气缸4、二级气缸5、三级气缸6、四级气缸7、五级气缸8以及六级气缸9依次包套并缸壁呈间隙配合，每级气缸都被安装在上一级气缸上的挡环10和螺纹挡圈11所限位。六级气缸9通过安装在其上面的上端盖1限位。

所述的轴用密封圈2安装在外缸筒3及每级气缸内壁的上端，起密封作用。所述的导向带13安装在外缸筒3内壁上端、每级气缸内壁的上端和外壁的下端以及六级气缸9外壁的下端，此结构可使每级气缸的运行更加稳定。螺纹挡圈11采用外螺纹与气缸的内螺纹配合连接在外缸筒3和各级气缸的底部，起限位作用，螺纹配合使连接更方便可靠。

本发明多级高压气缸的工作过程如下：

通过进气口给高压气缸充气，与较大的驱动力相比，每级气缸之间的摩擦力可忽略不计，由于每级气缸伸出时所受的驱动力与缸体的受力面积成正比，故气缸充气时一级气缸4首先伸出，这时一级气缸4与外缸筒3之间的气体被挤压，通过两气缸之间的间隙排向气缸内部，伸出过程不会向多级气缸外部排气，不会对外部环境造成影响。

当一级气缸4到达极限位置时，外缸筒3内部的上限位凸台15会卡住一级气缸4外部的下限位凸台16，两凸台配合起限位作用。

继续给多级气缸充气，类似地，二级气缸5上升到极限位置会被一级气缸4卡住；持续给气缸充气，三级气缸6、四级气缸7、五级气缸8和六级气缸9会依次完全伸出到相应极限位置，最终达到多级缸的最大行程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。