一种油缸结构及其多级油缸装置的制作方法

1.本实用新型涉及油缸技术领域，更具体地，涉及一种油缸结构及其多级油缸装置。


背景技术：

2.液压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件；结构简单、工作可靠，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。
3.液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞杆、活塞，以及活塞上的密封装置组成，其中，缸筒底部通常有进油端，缸筒上部靠近缸盖处通常有回油端，缸筒中间有活塞杆，活塞杆在缸筒内的一端有活塞，另一端伸出缸盖有伸缩端，活塞与缸筒底部间构成无杆腔，活塞与缸盖间构成有杆腔，通过液压系统驱动活塞进行往复运动实现活塞杆的伸缩。
4.液压油缸再机械设备中的应用越来越广泛，二级以及多级油缸配合作业的场景及需求越来越多；常规油缸只能实现简单伸缩，在多级油缸配合时也多是同伸同缩，实现的功能非常单一，而在很多应用场景下，需要多级油缸能够一级一级的顺序伸出，如多级臂架的起重机械，因此，实现油缸的顺序控制一直是本领域的重要课题。
5.在现有油缸顺序伸缩技术，如现有技术公开的一种多油缸顺序伸缩机构及工程机械，包括第一油缸、第二油缸和第三油缸，在第一油缸和第二油缸之间、第二油缸和第三油缸之间均设置行程阀，第二油缸和第三油缸的缸筒尾端上设置行程阀限位板，行程阀通过与行程阀限位板接触实现工作位切换；第一油缸、第二油缸和第三油缸之间设置有用于连通相邻油缸的连通管；所述第一油缸和第二油缸上均设置有导油管路，外管的m端与活塞杆相连，所述内管的n端与缸筒相连，以此实现多级(油缸数大于2个)油缸伸缩的同时，不增加系统的压力。该技术虽然实现了多级油缸的顺序伸缩，但其在结构上采用机械式的行程控制阀来实现，在油缸往复运动过程中不断的出现损耗和撞击，使油缸的故障率高、使用寿命短；一方面存在易受外在环境影响，可靠性差，另一方面机械式的连接，极大的限制了多级油缸间的位置关系，可适用范围小，不利于油缸顺序伸缩技术的推广应用。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构稳定、可靠性强、可适用范围广的油缸结构。
7.本发明的另一目的是提供一种多级油缸装置。
8.本实用新型的技术方案如下：
9.一种油缸结构；包括进油端、无杆腔、活塞杆、活塞、伸缩端、有杆腔、回油端、密封装置，活塞杆中心有空腔，伸缩端开设有第一连接油口、第二连接油口，第一连接油口与空腔连通，第二连接油口通过连接管路与无杆腔连通；活塞上开设有导通空腔与有杆腔的第一支路，第一支路中设有使有杆腔单向导通到空腔的单向阀；所述回油端在回油口靠近活塞一侧设有控制油口，所述密封装置中间有密封腔，所述控制油口对应活塞杆完全伸出状
态密封腔的所在位置，活塞中间还开设有导通密封腔与空腔的第二支路。
10.优选地，所述第二连接油口与无杆腔连通的连接管路布置在活塞和空腔中间，所述连接管路与活塞之间有密封层。
11.优选地，所述控制油口采用多孔结构。
12.一种多级油缸装置；包括n级油缸，n为大于等于2的整数，其中前n-1级油缸采用上述的油缸结构；第一级油缸的进油端和回油端连接液压系统，第n级油缸的无杆腔通过第n级油缸的进油端、第n-1级油缸的第二连接油口、第n-1级油缸的连接管路与第n-1级油缸的无杆腔连通，第n级油缸的有杆腔通过第n级油缸的回油端、第n-1级油缸的第一连接油口与第n-1级油缸的空腔连通。
13.优选地，n等于2，第一级油缸的进油端和回油端连接液压系统，第二级油缸的进油端通过第一级油缸的第二连接油口、第一级油缸的连接管路与第一级油缸的无杆腔连通，第二级油缸的回油端通过第一级油缸的第一连接油口与第一级油缸的空腔连通。
14.优选地，第一级油缸的有杆腔通过第一级油缸的第一支路的单向阀单向导通到第一级油缸的空腔，再通过第一级油缸的第一连接油口、第二级油缸的回油端到第二级油缸的有杆腔。
15.优选地，n等于3，第一级油缸的进油端和回油端连接液压系统，第二级油缸的进油端通过第一级油缸的第二连接油口与第一级油缸的无杆腔连通，第二级油缸的回油端通过第一级油缸的第一连接油口与第一级油缸的空腔连通；第三级油缸的进油端通过第二级油缸的第二连接油口与第二级油缸的无杆腔连通，第三级油缸的回油端通过第二级油缸的第一连接油口与第二级油缸的空腔连通。
16.优选地，第一级油缸的有杆腔通过第一级油缸的第一支路的单向阀单向导通到第一级油缸的空腔，再通过第一级油缸的第一连接油口、第二级油缸的回油端到第二级油缸的有杆腔，再经过第二级油缸的第一支路的单向阀单向导通到第二级油缸的空腔，然后通过第二级油缸的第一连接油口、第三级油缸的回油端到第三级油缸的有杆腔。
17.优选地，第n级油缸也采用上述的油缸结构。
18.优选地，第一级油缸的进油端和回油端连接液压系统，第n级油缸的进油端通过第n-1级油缸的第二连接油口与第n-1级油缸的无杆腔连通，第n级油缸的回油端通过第n-1级油缸的第一连接油口与第n-1级油缸的空腔连通，第n级油缸的第一连接油口、第二连接油口封闭堵塞。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种油缸结构，其无杆腔直接连通到第二连接油口，便于多级油缸有杆腔的直接连通，其活塞上有有杆腔单向导通到空腔的第一支路，还有在活塞杆完全伸出状态下，回油端控制油口导通到空腔的第二支路，在多级油缸有杆腔顺序连通的基础上，实现对各级油缸有杆腔逆向导通的控制；本实用新型还提供一种多级油缸装置，在上一级油缸未完全伸出时，下一级油缸的回油油路在上一级油缸的空腔内形成无杆腔，活塞杆无法伸出，从而实现多级油缸的顺序收缩；通过油缸内部油路的巧妙设计及液压元件的合理运用，简单有效的实现了多级油缸的顺序伸缩，且不存在机械碰撞控制、机械结构限制等问题；稳定性好、可靠性强，能够适用于更广泛的应用。
附图说明
20.图1为实施例1中油缸结构的结构示意图。
21.图2为实施例1中a的局部放大图。
22.图3为实施例1中控制油口的多孔结构示意图。
23.图4为实施例1中b的局部放大图。
24.图5为实施例2中的多级油缸装置的结构示意图。
25.图6为实施例2中的两级油缸装置的结构示意图。
26.图7为实施例3中第一级活塞杆完全伸出的结构示意图。
27.图8为实施例4中的三级油缸装置的结构示意图。
28.其中：100、进油端；101、无杆腔；102、有杆腔；103、回油端；1031、回油口；1032、控制油口；200、活塞杆；201、活塞；2011、密封腔；202、伸缩端；2021、第一连接油口；2022、第二连接油口；203、空腔；2031、第一支路；2032、第二支路；2033、单向阀；300、连接管路；301、密封层。
具体实施方式
29.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
30.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
32.实施例1
33.如图1～图4所示，本实施例提供一种油缸结构；包括进油端100、无杆腔101、活塞杆200、活塞201、伸缩端202、有杆腔102、回油端103、密封装置，活塞杆200中心有空腔203，伸缩端202开设有第一连接油口2021、第二连接油口2022，第一连接油口2021与空腔203连通，第二连接油口2022通过连接管路300与无杆腔101连通；活塞201上开设有导通空腔203与有杆腔102的第一支路2031，第一支路2031中设有使有杆腔102单向导通到空腔203的单向阀2033；回油端103在回油口1031靠近活塞201一侧设有控制油口1032，密封装置中间有密封腔2011，控制油口1032对应活塞杆200完全伸出状态密封腔2011的所在位置，活塞201中间还开设有导通密封腔2011与空腔203的第二支路2032。
34.第二连接油口2022与无杆腔101连通的连接管路300布置在活塞201和空腔203中间，连接管路300与活塞201之间有密封层301。
35.需要说明的是，将连接管路300布置在空腔203和活塞201中间可以减少活塞201在工作过程中受外部环境的影响，在油缸内部即可实现对油缸顺序伸缩的油路控制。
36.如图3所示，控制油口1032采用多孔结构。
37.需要说明的是，当活塞杆200伸出，活塞201运动到控制油口1032时，密封装置的密封圈从控制油口1032经过，而在油缸内部油压的作用下，油液将密封圈向控制油口1032挤压，容易造成密封圈变形甚至损坏，因此控制油口1032设置为7个孔构成的多孔结构，能够有效的保护密封圈；多孔结构的总过油能力与回油口的过油能力相同。
38.实施例2
39.如图5所示，本实用新型还提供一种多级油缸装置；包括n级油缸，n为大于等于2的
整数，其中前n-1级油缸采用实施例1所述的油缸结构；第一级油缸的进油端100和回油端103连接液压系统，第n级油缸的无杆腔101通过第n级油缸的进油端100、第n-1级油缸的第二连接油口2022、第n-1级油缸的连接管路300与第n-1级油缸的无杆腔101连通，第n级油缸的有杆腔102通过第n级油缸的回油端103、第n-1级油缸的第一连接油口2021与第n-1级油缸的空腔203连通。
40.需要说明的是，多级油缸装置的工作原理如下：
41.当多级油缸装置处于收缩状态，液压系统开始向进油端100注入油液，油液通过第一级油缸的无杆腔101、连接管路300同时输送到所有油缸的无杆腔101；此时，各级油缸的活塞杆200开始处于受力状态，有杆腔102的油液开始从回油端103排出；但是，除了第一级油缸外的各级油缸的有杆腔102通过回油端103连接到上一级油缸的第一连接油口2021、空腔203再到第一支路2031、第二支路2032，而上一级油缸的第一支路2031逆向不导通，第二支路2032末端为密封腔2011，只有第一级油缸回油端103直接连接液压系统能够回油，因此第一级油缸的活塞杆200开始伸出，其他各级油缸的活塞杆200不动作；
42.当第一级活塞杆200完全伸出后，第一级活塞杆200的第二支路2032与控制油口1032导通，解除了第一级油缸空腔203的封闭状态，第二级油缸有杆腔102的油液从第一级油缸的第二支路2032排出到液压系统，第二级油缸的活塞杆200伸出；
43.同理，第二级油缸活塞杆200完全伸出前，后续油缸仍然不动作，当第二级油缸完全伸出后，下一级油缸的活塞杆200才能伸出；依此类推，实现多级油缸装置的顺序伸出；
44.当液压系统向第一级油缸的有杆腔102注入油液时，油液通过第一支路2031、空腔203、第一连接油口2021输送到下一级的回油端103，依次输送到所有油缸的有杆腔102，通过液压推力推动活塞杆200的收缩。
45.如图6所示，n等于2，第一级油缸的进油端100和回油端103连接液压系统，第二级油缸的进油端100通过第一级油缸的第二连接油口2022、第一级油缸的连接管路300与第一级油缸的无杆腔101连通，第二级油缸的回油端103通过第一级油缸的第一连接油口2021与第一级油缸的空腔203连通。
46.第一级油缸的有杆腔102通过第一级油缸的第一支路2031的单向阀2033单向导通到第一级油缸的空腔203，再通过第一级油缸的第一连接油口2021、第二级油缸的回油端103到第二级油缸的有杆腔102。
47.第二级油缸采用实施例1中的油缸结构。
48.第一级油缸的进油端100和回油端103连接液压系统，第二级油缸的进油端100通过第一级油缸的第二连接油口2022与第一级油缸的无杆腔101连通，第二级油缸的回油端103通过第一级油缸的第一连接油口2021与第一级油缸的空腔203连通，第二级油缸的第一连接油口2021、第二连接油口2022封闭堵塞。
49.需要说明的是，最后一级油缸可以采用实施例1中的油缸结构也可以采用普通的油缸，其区别在于，采用实施例1中的油缸结构时，需要将第一连接油口2021和第二连接油口2022进行封闭堵塞，封闭进油油路和回油油路的末端，在需要对多级油缸装置进行拓展时，可以在包括最后一级的所有油缸上拓展添加油缸，在最后一级拓展时可以添加普通油缸；而最后一级油缸采用常规油缸时，多级油缸装置的拓展只能在最后一级之前的油缸上拓展添加油缸。
50.实施例3
51.如图7所示，本实施例提供一种第一级油缸完全伸出的两级油缸装置，当第一级油缸完全伸出后，第一级油缸的密封腔2011、第二支路2032与控制油口1032连通，第二级油缸的有杆腔102通过第二级油缸的回油端103、第一级油缸的第一连接油口2021、空腔203、第二支路2032、控制油口1032与第一级油缸的回油端103导通；当液压油继续注入第二级油缸的无杆腔101时，第二级油缸的活塞201受液压推力，第二级油缸的有杆腔102中的油液从第一级油缸的回油端103排出到液压系统，第二级油缸的活塞杆200开始伸出。
52.实施例4
53.如图8所示，本实施例提供一种各级油缸无杆腔101通过外部管路连通的多级油缸装置，包括n级油缸，n为大于等于2的整数，其中前n-1级油缸采用实施例1中的油缸结构；第一级油缸的进油端100和回油端103连接液压系统，第n级油缸的无杆腔101通过第n级油缸的进油端100、第n-1级油缸的第二连接油口2022、第n-1级油缸的连接管路300与第n-1级油缸的无杆腔101连通，第n级油缸的有杆腔102通过第n级油缸的回油端103、第n-1级油缸的第一连接油口2021与第n-1级油缸的空腔203连通。
54.第二连接油口2022与无杆腔101连通的连接管路300布置油缸外部。
55.n等于3，第一级油缸的进油端100和回油端103连接液压系统，第三级油缸的进油端100通过连接管路300与第二级油缸的无杆腔101连通，第二级油缸的进油端100通过连接管路300与第一级油缸的无杆腔101连通；第三级油缸的回油端103通过第二级油缸的第一连接油口2021与第二级油缸的空腔203连通，第二级油缸的回油端103通过第一级油缸的第一连接油口2021与第一级油缸的空腔203连通。
56.第一级油缸的有杆腔102通过第一级油缸的第一支路2031的单向阀2033单向导通到第一级油缸的空腔203，再通过第一级油缸的第一连接油口2021、第二级油缸的回油端103到第二级油缸的有杆腔102；再经过第二级油缸的第一支路2031的单向阀2033单向导通到第二级油缸的空腔203，然后通过第二级油缸的第一连接油口2021、第三级油缸的回油端103到第三级油缸的有杆腔102。
57.第三级油缸采用常规油缸。
58.相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
59.附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
60.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。