一种多级套筒式双作用顺序伸缩液压缸的制作方法

本发明涉及液压缸领域，特别涉及一种多级套筒式双作用顺序伸缩液压缸。

背景技术：

随着国内的工程建设规模越来越大，对起重机在作业时的精准度、安全性、智能化要求越来越高，但起重臂伸缩无序的问题导致吊重能力不稳定、吊臂末端不可控、易弯曲折断，严重制约了起重机向大型化、智能化、专业化的方向发展，且在起重机领域主导品牌多为国外产品，国内在起重机领域的高性能产品几乎空白。当前解决液压缸顺序伸缩的方案大多采用面积差动或各种功能阀配合调控实现顺序伸缩，但面积差动控制由于缸筒内空间狭小，有无杆腔受压面积差不会很大，无法完全保证按顺序伸缩，动作紊乱、窜臂隐患明显，不可靠；功能阀控制由于是通过压力控制，多个油缸受力相差较大的情况下也会出现混乱现象，且压力不易调整，压力损失严重，油路过多会下垂，不适合多缸的顺序控制，对问题的解决也不是很理想，急需提出一种可靠的顺序伸缩液压缸方案予以解决。

技术实现要素：

为了解决现有的液压缸存在的顺序伸缩不可靠、压力损失严重、油路下垂等问题，本发明提供一种多级套筒式双作用顺序伸缩液压缸，采用套筒式结构，结构紧凑，能够节省空间；并且代替了复杂的顺序阀控制，减少了油液压力损失，提高了顺序动作的稳定性和可靠性。

具体地，一种多级套筒式双作用顺序伸缩液压缸，其包括外缸筒以及多级液压单元，所述多级液压单元包括第一活塞单元、第二活塞单元、第三活塞单元、第一导向套、第二导向套、第三导向套、第一空心接触滑阀、第一接触滑阀、第二接触滑阀以及第二空心接触滑阀，所述第三活塞单元设置在所述第二活塞单元内部，所述第二活塞单元设置在所述第一活塞单元内部，所述第一活塞单元设置在所述外缸筒内部，所述外缸筒与所述第一活塞单元之间设置有第一导向套，所述第一活塞单元与所述第二活塞单元之间设置有第二导向套，所述第二活塞单元与所述第三活塞单元之间设置有第三导向套；

所述第一活塞单元包括第一活塞缸筒以及第一活塞，所述第二活塞单元包括第二活塞缸筒以及第二活塞，所述第三活塞单元包括第三活塞及其活塞杆；

外缸筒的侧壁上设置有油道y1，第一活塞缸筒的侧壁上设置有油道y2，第二活塞缸筒的侧壁上设置有油道y3，第一活塞缸筒的活塞上设置有油道y4和油道y5，第二活塞缸筒的活塞上设置有油道y6和油道y7，所述外缸筒的侧壁上部设置有第一油孔和第二油孔，所述第一活塞缸筒的侧壁上部设置有第三油孔和第四油孔；第二活塞缸筒侧壁上部设置有第五油孔；外缸筒底部设置有进油口和回油口；

所述第一活塞缸筒将外缸筒内部分为第一无杆腔和第一有杆腔，所述第一空心接触滑阀安装在油道y4上并控制油道y4的通闭，当第二活塞缸筒离开行程起点时，第一空心接触滑阀能够关闭油道y4，从而锁死第一有杆腔；所述第一接触滑阀安装在油道y5上并控制油道y5的通闭，当第一活塞缸筒到达行程终点时，第一接触滑阀开通油道y5，当第一活塞缸筒回程时油道y5关闭，从而锁死第二无杆腔；

所述第二活塞缸筒将第一活塞缸筒内部分为第二无杆腔和第二有杆腔，所述第三活塞及其活塞杆将所述第二活塞缸筒内部分为第三无杆腔和第三有杆腔，

所述第二空心接触滑阀安装在油道y6上并控制油道y6的通闭，当第三活塞及其活塞杆离开行程起点时，第二空心接触滑阀能够关闭油道y6，从而锁死第二有杆腔；所述第二接触滑阀安装在油道y7上并控制油道y7的通闭，当第二活塞缸筒到达行程终点时，第二接触滑阀开通油道y7，当第二活塞缸筒回程时油道y7关闭，从而锁死第三无杆腔。

优选地，所述第一空心接触滑阀以及所述第二空心接触滑阀与液压缸的轴线平行设置，所述第一接触滑阀和所述第二接触滑阀与液压缸的轴线垂直设置。

优选地，第一导向套、第二导向套、第三导向套分别安装于外缸筒、第一活塞缸筒、第二活塞缸筒顶部。

优选地，第一空心接触滑阀和第二空心接触滑阀均包括空心接触滑阀本体以及底部弹簧；第一接触滑阀和第二接触滑阀均包括滑阀本体和底部弹簧。

优选地，第一导向套、第二导向套以及第三导向套均设置有唇型密封圈、o型密封圈以及矩形密封圈。

优选地，多级液压单元伸出包括以下步骤，

s1、从油孔a向外缸筒内部注入高压油，此时第一接触滑阀阀体处于自由状态，油道y5关闭，第一无杆腔冲入高压油，第一有杆腔的低压油从外缸筒的上端侧壁的第一油孔经油道y1和回油口b回到油箱，第一活塞缸筒完成伸出；

s2、当第一活塞缸筒到达行程终点时，第一接触滑阀被第一导向套压下，第一油孔被第一活塞堵上，第二油孔及第一导向套的油槽与油道y4对准，此时第一空心接触滑阀处于开通状态，第一有杆腔剩余低压油从第二油孔经外缸筒侧壁油道y1和回油口b回到油箱，高压油经第一接触滑阀和油道y5流向第二无杆腔，当第二无杆腔注入高压油后，第二活塞缸筒逐渐伸出，此前被压下的第一空心接触滑阀在弹簧作用下弹出，油道y4关闭，第一有杆腔被锁死，第二有杆腔的低压油从第三油孔经油道y2、第二油孔、油道y1和回油口b回到油箱，第二活塞缸筒伸出完毕；

s3、当第二活塞缸筒到达行程终点时，第二接触滑阀被第二导向套压下，油道y7开通，第三油孔被堵上，第四油孔和第二导向套的油槽与油道y6对准，此时第二空心接触滑阀处于开通状态，第二有杆腔剩余低压油从第四油孔，经油道y2、第二油孔、油道y1和回油口b回到油箱；此时高压油流过第二接触滑阀注入第三无杆腔，当第三无杆腔注入高压油后，第三活塞及其活塞杆伸出，第二空心接触滑阀在弹簧作用下弹出，油路y6关闭，第二有杆腔被锁死，第三有杆腔的低压油从第五油孔经油道y3、第四油孔、油道y2、第二油孔、油道y1以及回油口b回到油箱，直至第三活塞及其活塞杆到达行程终点，顺序伸出完毕。

优选地，多级液压单元缩回包括以下步骤，

s1、从回油口b通高压油，依次经油道y1、第二油孔、油道y2、第三油孔、油道y3、第五油孔注入第三有杆腔，第三无杆腔低压油经第二接触滑阀、油道y7、第二无杆腔、第一接触滑阀、油道y5、第一无杆腔、进油孔a回到油箱，第三活塞及其活塞杆开始缩回；

s2、当第三活塞及其活塞杆缩回至行程起点时，第二空心接触滑阀被压下，油道y6变为通路，第三有杆腔注满高压油后，高压油开始流向油道y6，向第二有杆腔注入高压油，第二有杆腔注入高压油后，第二活塞缸筒逐渐缩回，第二接触滑阀脱离第二导向套并在弹簧作用下弹出，油道y7关闭，第三无杆腔被锁死；

s3、当第二活塞缸筒缩回到行程起点时，第一空心接触滑阀被压下，油道y4变为通路，第二有杆腔注满高压油后，高压油开始流向油道y4，向第一有杆腔注入高压油，第一有杆腔注入高压油后，第一活塞缸筒逐渐缩回，第一接触滑阀脱离第一导向套并在弹簧作用下弹出，油道y5关闭，第二无杆腔被锁死，第一活塞缸筒缩回，顺序缩回完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的顺序伸缩液压缸的功能主要通过其巧妙设置的机械触碰式结构实现，各个油腔油道之间安装有机械式触碰滑阀，代替了以往现有复杂的顺序阀控制，减少了油液压力损失，提高了整个液压缸伸缩顺序动作的稳定性和可靠性。

(2)相比于现有的多级套筒式液压缸若采用外设油路供油，油路繁多导致下垂，整个结构的安全隐患较大，本发明采用缸内布设油道，避免了油路下垂，提高了整个装置安全性的同时使装置的外观更加整洁。

(3)本发明的整体液压缸结构采用套筒式结构，总共设置有三层活塞结构，装置的整体结构紧凑，能够节省占地空间，并且控制精度较高，更利于推广。

附图说明

图1是本发明中液压缸完全收缩状态的结构剖视图；

图2是本发明中第一空心接触滑阀和第二空心接触滑阀的结构示意图；

图2a是本发明中空心接触滑阀工作原理图之一；

图2b是本发明中空心接触滑阀工作原理图之二；

图3是本发明中第一接触滑阀和第二接触滑阀的结构示意图；

图3a是本发明中接触滑阀工作原理图之一；

图3b是本发明中接触滑阀工作原理图之二；

图4a是本发明中第一导向套结构图；

图4b是本发明中第二导向套结构图；

图4c是本发明中第三导向套结构图；

图5是本发明第一级伸出的结构剖视图；

图5a是本发明图5中a部位的局部放大图；

图6是本发明第一级伸出到达行程终点的结构剖视图；

图6a是本发明图6中b部位的局部放大图；

图7是本发明第二级伸出的结构剖视图；

图7a是本发明图7中c部位的局部放大图；

图8是本发明第二级伸出到达行程终点的结构剖视图；

图8a是本发明图8中d部位的局部放大图；

图9是本发明第三级伸出并到达行程终点的结构剖视图；

图10是本发明第三级缩回的结构剖视图；

图11是本发明第三级缩回到行程起点的结构剖视图；

图11a是本发明图11中e部位的局部放大图；

图12是本发明第二级缩回的结构剖视图；

图12a是本发明图12中f部位的局部放大图；

图13是本发明第二级缩回到行程起点的结构剖视图；

图13a是本发明图13中g部位的局部放大图；

图14是本发明第一级缩回的结构剖视图；以及

图14a是本发明图14中h部位的局部放大图。

图中部分标记说明：

1-外缸筒、2-第一活塞缸筒、3-第二活塞缸筒、4-第三活塞及其活塞杆、5-第一导向套、6-第二导向套、7-第三导向套、51、61、71为唇型密封圈、52、62、72为o型密封圈、53、63、73为矩形密封圈、8-第一空心接触滑阀、9-第一接触滑阀、10-第二接触滑阀、101-第二空心接触滑阀、a-进油口、b-回油口，11-第一油孔、12-第二油孔、21-第三油孔、22-第四油孔、31-第五油孔。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种多级套筒式双作用顺序伸缩液压缸，其包括外缸筒、第一活塞单元、第二活塞单元、第三活塞单元、第一导向套5、第二导向套6、第三导向套7、第一空心接触滑阀8、第一接触滑阀9、第二接触滑阀10以及第二空心接触滑阀101。第三活塞单元设置在第二活塞单元内部，第二活塞单元设置在第一活塞单元内部，第一活塞单元设置在外缸筒1内部，外缸筒1与第一活塞单元之间设置有第一导向套5，第一活塞单元与第二活塞单元之间设置有第二导向套6，第二活塞单元与第三活塞单元之间设置有第三导向套7。

如图2所示，第一空心接触滑阀8和第二空心接触滑阀101均包括空心接触滑阀本体102以及底部的弹簧103。图2a和图2b示出了空心接触滑阀的整体的工作原理。

如图3所示，第一接触滑阀9和第二接触滑阀10均包括滑阀本体104和底部弹簧105。

第一活塞单元包括第一活塞缸筒2以及第一活塞，第二活塞单元包括第二活塞缸筒3以及第二活塞，第三活塞单元包括第三活塞及其活塞杆4。

第一空心接触滑阀8以及第二空心接触滑阀101与液压缸的轴线平行设置，第一接触滑阀9和第二接触滑阀10与液压缸的轴线垂直设置。

第一导向套5、第二导向套6以及第三导向套7分别安装于外缸筒1、第一活塞缸筒2以及第二活塞缸筒3的顶部。

如图4a所示，第一导向套5包括唇型密封圈51、o型密封圈52以及矩形密封圈53；如图4b所示，第二导向套6包括唇型密封圈61、o型密封圈62以及矩形密封圈63；如图4c所示，第三导向套7包括唇型密封圈71、o型密封圈72以及矩形密封圈73。

第一活塞缸筒、第二活塞缸筒以及第三活塞缸筒的侧壁上均设置有油道y1、油道y2以及油道y3，第一活塞缸筒的活塞上设置有油道y4和油道y5；第二活塞缸筒的活塞上设置有油道y6和油道y7；外缸筒1的侧壁设置有第一油孔11和第二油孔12；第一活塞缸筒2的侧壁设置有第三油孔21和第四油孔22；第二活塞缸筒3的侧壁设置有第五油孔31；外缸筒1底部有进油口a和回油口b。

外缸筒1内从外到内依次套设有第一导向套5、第一活塞缸筒2、第二导向套6、第二活塞缸筒3第三导向套7和第三活塞及其活塞杆4。

第一活塞缸筒2将外缸筒1内分为第一无杆腔和第一有杆腔，第二活塞缸筒3将第一活塞缸筒2内分为第二无杆腔和第二有杆腔，第三活塞及其活塞杆将第二活塞缸筒3内部分为第三无杆腔和第三有杆腔。

第一空心接触滑阀8安装在油道y4上，当第二活塞缸筒3离开行程起点时，第一空心接触滑阀8可以控制油道y4关闭，锁死第一有杆腔；第一接触滑阀9安装在油道y5上，当第一活塞缸筒2到达行程终点时，第一接触滑阀9可以控制油道y5开通，当第一活塞缸筒回程时油道y5关闭，锁死第一无杆腔。

第二空心接触滑阀101安装在油道y6上，当第三活塞缸筒4离开行程起点时，第二空心接触滑阀101可以控制油道y6关闭，锁死第二有杆腔；第二接触滑阀10安装在油道y7上，当第二活塞缸筒3到达行程终点时，第二接触滑阀10可以控制油道y7开通，当第二活塞缸筒回程时油道y7关闭，锁死第二无杆腔。

具体的使用方法：

当需要液压缸伸出时，从油孔a向油缸注入高压油。由于第一接触滑阀9阀体未被压下，油道y5处于关闭状态，只有第一无杆腔冲入高压油，第一有杆腔的低压油从外缸筒1上端侧壁的第一油孔11经侧壁油道y1、回油口b回到油箱，第一活塞缸筒2伸出，其他级油缸不动，如图5所示。

当第一活塞缸筒2逐渐到达行程终点时，第一接触滑阀9被第一导向套5压下，第一油孔11逐渐被活塞堵上，第二油孔12及第一导向套5油槽与油道y4对准，由于第一空心接触滑阀8处于开通状态，第一有杆腔剩余低压油从第二油孔12经外缸套1侧壁油道y1、回油口b回油箱。此时高压油开始经第一接触滑阀9、油道y5流向第二无杆腔，如图6所示。

当第二无杆腔注入高压油，第二接触滑阀10处于关闭状态，第二活塞油缸3逐渐伸出，此前被压下的第一空心接触滑阀8在弹簧作用下弹出，油道y4关闭，第一有杆腔被锁死，第二有杆腔的低压油从第三油孔21经油道y2、第二油孔12、油道y1、回油口b回到油箱，如图7所示。

当第二活塞缸筒3逐渐到达行程终点时，第二接触滑阀10被第二导向套6压下，油道y7开通，第三油孔21逐渐被堵上，第四油孔22和第二导向套6的油槽与油道y6对准，由于第二空心接触滑阀101处于开通状态，第二有杆腔剩余低压油从第四油孔22，经侧壁油道y2，第二油孔12、油道y1、回油口b回到油箱。此时高压油开始流过第二接触滑阀10注入第三无杆腔，如图8所示。

当第三无杆腔注入高压油，第三活塞及其活塞杆4逐渐伸出，此前被压下的第二空心接触滑阀101在弹簧作用下弹出，油路y6关闭，第二有杆腔被锁死，第三有杆腔的低压油从第五油孔31经油道y3、第四油孔22、油道y2、第二油孔12、油道y1、回油口b回到油箱，直至第三活塞及其活塞杆到达行程终点，顺序伸出完毕，如图9及图10所示。

当液压缸缩回时，从回油口b通高压油，经侧壁油道y1、第二油孔12、油道y2、第四油孔22、油道y3、第五油孔31注入第三有杆腔，由于各无杆腔之间的油道都处于通路，第三无杆腔低压油经第二接触滑阀10、油道y7、第二无杆腔、第一接触滑阀9、油道y5、第一无杆腔、进油孔a回到油箱，第三活塞及其活塞杆4开始缩回，其他级不动，如图11所示。

当第三活塞及其活塞杆4缩回至行程起点时，第二空心接触滑阀101逐渐被压下，油道y6变为通路，此时第三有杆腔注满高压油后，高压油开始流向油道y6，向第二有杆腔注入高压油，如图12所示。第二有杆腔注入高压油，第二活塞缸筒3逐渐缩回，第二接触滑阀10脱离第二导向套6在弹簧作用下弹出，油道y7关闭，第三无杆腔被锁死，如图12所示。

当第二活塞缸筒3逐渐缩回到行程起点时，第一空心接触滑阀8逐渐被压下，油道y4变为通路，此时第二有杆腔注满高压油后，高压油开始流向油道y4，向第一有杆腔注入高压油，如图13所示。

第一有杆腔注入高压油，第一活塞缸筒2逐渐缩回，第一接触滑阀9脱离第一导向套5在弹簧作用下弹出，油道y5关闭，第二无杆腔被锁死，第一活塞缸筒2逐渐回到行程起点，顺序缩回完毕，如图14所示。

采用本发明技术方案，避免了由顺序阀控制顺序动作导致压力损失、伸缩顺序不稳定的缺点，提高了液压缸工作过程的可靠性，且解决了外设油路下垂的问题，结构紧凑，节约空间。

综上所述，本发明通过机械触碰式油路控制，液压缸可以实现按照第一、第二、第三的顺序进行伸出动作；第三、第二、第一的顺序进行缩回动作，避免了由功能阀配合控制顺序伸缩的缺点，顺畅的实现了双作用顺序伸缩，提高了顺序伸缩的可靠性和稳定性。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。