三层活塞气缸的制作方法

本发明涉及气缸技术领域，尤其涉及三层活塞气缸。

背景技术：

在塑胶制品的生产中，为了控制产品外观质量，必须控制胶料融合的位置，为了达到这一目的，常采用针阀式热流道系统，利用油缸或气缸带动阀针动作，控制热嘴胶口的打开和关闭，控制胶口出胶的时间和顺序，以控制胶料末端流动的位置，达到控制不同流向胶料融合的位置，避免或降低料流融合对产品质量的影响。

但在实际使用中，油缸的工作寿命易受温度变化的影响，容易发生泄漏，会影响正常生产的进行，给企业造成不可估量的经济损失。为了防止油缸泄漏，需要提高油缸的可靠性，如提高加工精度，采用成本较高的耐高温密封件，因此造成成本上升。而气缸以压缩空气做为工作介质，空气受温度影响较小，另外，相对油缸，气缸的反应速度较快。但是，由于压缩空气的压力比较低，导致气缸输出力比较低，在尺寸相同的情况下，气缸比油缸的输出力要小很多倍，所以，在实际应用过程中，传统结构的单层活塞气缸很容易造成胶口不良，很多时候不能满足生产需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种三层活塞气缸，旨在解决现有技术应用于针阀式热流道系统的气缸输出力低的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种三层活塞气缸，包括层叠设置的下缸体、下隔板、中缸体、上隔板和上缸体以及穿设所述下缸体、下隔板、中缸体、上隔板和上缸体并用于驱动阀针伸缩运动的活塞杆，所述活塞杆上连接有间隔设置的下活塞、中活塞和上活塞，所述下活塞、中活塞和上活塞分别位于所述上缸体、中缸体和下缸体内并分别将所述上缸体、中缸体和下缸体分为下腔室和上腔室；

所述下缸体开设有第一下进气孔和第二下进气孔，所述中缸体开设有第一中进气孔和第二中进气孔，所述上缸体开设有上进气孔；

所述下隔板开设有第一下导气孔和第二下导气孔，所述上隔板开设有第一上导气孔和第二上导气孔；

所述第一下进气孔与所述第一下缸体的下腔室和所述第一下导气孔连通，所述第一下导气孔与所述中缸体的下腔室和所述第一中进气孔连通，所述第一中进气孔与所述第一上导气孔连通，所述第一上导气孔与所述上缸体的下腔室连通；

所述第二下进气孔与所述第二下导气孔连通，所述第二下导气孔与所述下缸体的上腔室和所述第二中进气孔连通，所述第二中进气孔与所述第二上导气孔连通，所述第二上导气孔与所述中缸体的上腔室和所述上进气孔连通，所述上进气孔与所述上缸体的上腔室连通。

优选地，所述下隔板的下表面和上表面分别设有与所述第二下导气孔和所述第一下导气孔连通的第一下异形导气槽和第一上异形导气槽；所述第一下异形导气槽与所述下缸体的上腔室连通，所述第一上异形导气槽与所述中缸体的下腔室连通。

优选地，所述上隔板的下表面和上表面分别设有与所述第二上导气孔和所述第一上导气孔连通的第二下异形导气槽和第二上异形导气槽；所述第二下异形导气槽与所述中缸体的上腔室连通，所述第二上异形导气槽与所述上缸体的下腔室连通。

优选地，所述中活塞与所述活塞杆固定连接，所述下活塞和所述上活塞均与所述活塞杆可拆卸连接。

优选地，所述活塞杆上位于所述中活塞的下侧设有间隔布置的下台阶和下环形槽，所述活塞杆上位于所述中活塞的上侧设有间隔部件的上台阶的上环形槽；

所述下活塞套接于所述活塞杆上且抵接所述下台阶并通过一下卡簧卡持于所述下环形槽以抵压所述下活塞，所述上活塞套接于所述活塞杆上且抵接所述上台阶并通过一上卡簧卡持于所述上环形槽以抵压所述上活塞。

优选地，所述下活塞与所述下缸体和所述活塞杆之间分别设有下外密封圈和下内密封圈；所述中活塞与所述中缸体之间设有中外密封圈；所述上活塞与所述上缸体和所述活塞杆之间分别设有上外密封圈和上内密封圈。

优选地，所述活塞杆沿其轴向方向的中部开设有中空孔，所述中空孔内设有内螺纹，所述内螺纹上适配连接于可上下调节的限位螺丝，所述限位螺丝设有用于挂设所述阀针的T形头部的U形槽。

优选地，所述内螺纹上还适配连接于有用于锁紧所述限位螺丝的紧固螺丝。

优选地，所述三层活塞气缸还包括定位销和固定螺钉，层叠设置的所述下缸体、下隔板、中缸体、上隔板和上缸体均设有位置对应且连通的定位孔和固定孔，所述定位销穿设所述定位孔以对所述下缸体、下隔板、中缸体、上隔板和上缸体实现定位，所述固定螺钉穿设所述固定孔以对所述下缸体、下隔板、中缸体、上隔板和上缸体实现锁紧。

优选地，所述三层活塞气缸还包括层叠设置于所述下缸体下方的冷却水块，所述冷却水块的侧部设有进水口和出水口，所述冷却水块的内部还设有连通所述进水口和所述出水口的冷却通道。

本发明的有益效果：本发明的三层活塞气缸，在整体结构体积不变的情况下，能够实现加大气缸的输出力，即在相同气体压力的情况下，三层活塞气缸的输出力是双层活塞气缸输出力的1.49倍，是单层气缸活塞输出力的3.85倍，不增加气压源压力，即可实现输出更大的驱动力，且结构可靠，应用于针阀式热流道系统时控制阀针的伸缩运动稳定可靠，能够适应大浇口注塑，进而降低注塑时工艺调整的难度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三层活塞气缸的结构示意图。

图2为沿图1中A-A线的剖切视图。

图3为沿图1中B-B线的剖切视图。

图4为本发明实施例提供的三层活塞气缸的三个活塞处于上部位置时的剖切视图。

图5为本发明实施例提供的三层活塞气缸的三个活塞处于中部位置时的剖切视图。

图6为本发明实施例提供的三层活塞气缸的三个活塞处于下部位置时的剖切视图。

图7为本发明实施例提供的三层活塞气缸的中活塞处于第一种运动状态时的剖切视图。

图8为本发明实施例提供的三层活塞气缸的中活塞处于第二种运动状态时的剖切视图。

图9为本发明实施例提供的三层活塞气缸的中活塞处于第三种运动状态时的剖切视图。

图10为本发明实施例提供的三层活塞气缸的三个活塞与活塞杆连接的剖切视图。

图11为本发明实施例提供的三层活塞气缸的结构分解示意图。

图12为本发明实施例提供的三层活塞气缸控制阀针关闭浇口状态的结构示意图。

图13为本发明实施例提供的三层活塞气缸控制阀针开启浇口状态的结构示意图。

图14为本发明实施例提供的三层活塞气缸的气体路径结构示意图。

附图标记包括：

10—下缸体 11—第一下进气孔 12—第二下进气孔

20—下隔板 21—第一下导气孔 22—第二下导气孔

23—第一下异形导气槽 24—第一上异形导气槽 30—中缸体

31—第一中进气孔 32—第二中进气孔 40—上隔板

41—第一上导气孔 42—第二上导气孔 43—第二下异形导气槽

44—第二上异形导气槽 50—上缸体 51—上进气孔

60—活塞杆 61—中空孔 62—下台阶

63—下环形槽 64—下卡簧 65—上台阶

66—上环形槽 67—上卡簧 70—下活塞

71—下外密封圈 72—下内密封圈 80—中活塞

81—中外密封圈 90—上活塞 91—上外密封圈

92—上内密封圈 100—限位螺丝 110—紧固螺丝

120—冷却水块 121—进水口 122—出水口

123—冷却通道 130—阀针 131—T形头部

140—定位销 141—定位孔 150—固定螺钉

151—固定孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图13所示，本发明实施例提供的一种三层活塞气缸，包括层叠设置的下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50以及穿设所述下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50并用于驱动阀针130伸缩运动的活塞杆60，所述活塞杆60上连接有间隔设置的下活塞70、中活塞80和上活塞90，所述下活塞70、中活塞80和上活塞90分别位于所述上缸体50、中缸体30和下缸体10内并分别将所述上缸体50、中缸体30和下缸体10分为下腔室和上腔室。

进一步地参阅图2～3，所述下缸体10开设有第一下进气孔11和第二下进气孔12，所述中缸体30开设有第一中进气孔31和第二中进气孔32，所述上缸体50开设有上进气孔51；

进一步地参阅图2～3，所述下隔板20开设有第一下导气孔21和第二下导气孔22，所述上隔板40开设有第一上导气孔41和第二上导气孔42。

进一步地参阅图2～3，所述第一下进气孔11与所述第一下缸体10的下腔室和所述第一下导气孔21连通，所述第一下导气孔21与所述中缸体30的下腔室和所述第一中进气孔31连通，所述第一中进气孔31与所述第一上导气孔41连通，所述第一上导气孔41与所述上缸体50的下腔室连通。

进一步地参阅图2～3，所述第二下进气孔12与所述第二下导气孔22连通，所述第二下导气孔22与所述下缸体10的上腔室和所述第二中进气孔32连通，所述第二中进气孔32与所述第二上导气孔42连通，所述第二上导气孔42与所述中缸体30的上腔室和所述上进气孔51连通，所述上进气孔51与所述上缸体50的上腔室连通。

本发明实施例的三层活塞气缸，在整体结构体积不变的情况下，能够实现加大气缸的输出力，即在相同气体压力的情况下，三层活塞气缸的输出力是双层活塞气缸输出力的1.49倍，是单层气缸活塞输出力的3.85倍，不增加气压源压力，即可实现输出更大的驱动力，且结构可靠，应用于针阀式热流道系统时控制阀针130的伸缩运动稳定可靠，能够适应大浇口注塑，进而降低注塑时工艺调整的难度。

具体地，参阅图2～3和图7～9，本发明实施例的三层活塞气缸的工作原理为：

控制阀针130上升的工作过程为：

第一下进气孔11进气，气体进入到第一下缸体10的下腔室内，然后驱动下活塞70上升；同时，气体经过第一下导气孔21进入到中缸体30的下腔室内，然后驱动中活塞80上升；同时，气体经过第一中进气孔31，再经过第一上导气孔41进入到上缸体50的下腔室内，然后驱动上活塞90上升；从而实现驱动活塞杆60上升，进而实现控制与活塞杆60连接的阀针130的上升。

控制阀针130下降的工作过程为：

第二下进气孔12进气，气体经过第二下导气孔22进入到下缸体10的上腔室内，然后驱动下活塞70下降；同时，气体经过第二中进气孔32，再经过第二上导气孔42进入到中缸体30的上腔室内，然后驱动中活塞80下降；同时，气体经过上进气孔51进入到上缸体50的上腔室内，然后驱动上活塞90下降；从而实现驱动活塞杆60下降，进而实现控制与活塞杆60连接的阀针130的下降。

如此，即实现控制阀针130实现上下伸缩运动。那么，本实施例的三层活塞气缸应用在针阀式热流道系统的工作原理为：

在产品生产注塑时，分流板与热嘴的流道内部是热胶料，可直接通过胶口注塑到模腔内。注塑产品时：生产注塑产品时，阀针130要为开起状态(如图12)，胶料才能通过胶口注塑到模腔内注塑成产品，但阀针130默认是关闭状态。

注塑过程：注塑机给出注塑信号→信号通过时间控制器输送给电磁换向阀→电磁方向阀使压缩空气进入各缸体的下腔室→各活塞向上运动→浇口打开→开始注塑。此过程为阀针130开起过程。

产品取出：射胶完成后，产品得到充分冷却后，顶出产品时，浇口为关闭状态(如图13)，针阀式热流道系统内的融熔状态的胶料在产品顶出时不会通过胶口流出，对产品取件。

取出过程：注塑机注塑信号结束→时间控制器传递信号给电磁方向阀换向→压缩空气进入各缸体的上腔室→压缩空气驱动各活塞向下运动→各活塞带动与活塞杆60连接的阀针130关闭胶口→模具冷却→开模→顶出→取出产品。此过程即是阀针130关闭(即阀针130封胶)过程。

参阅图2～3和图7～9，本实施例中，所述下隔板20的下表面和上表面分别设有与所述第二下导气孔22和所述第一下导气孔21连通的第一下异形导气槽23和第一上异形导气槽24；所述第一下异形导气槽23与所述下缸体10的上腔室连通，所述第一上异形导气槽24与所述中缸体30的下腔室连通。具体地，气体经过第一下导气孔21时继续经过第一上异形导气槽24可以实现进入到中缸体30的下腔室内，如此实现驱动中活塞80上升；同理，气体经过第二下进气孔12时继续经过第一下异形导气槽23以实现进入到下缸体10的上腔室内，如此实现驱动下活塞70下降。

参阅图2～3和图7～9，本实施例中，所述上隔板40的下表面和上表面分别设有与所述第二上导气孔42和所述第一上导气孔41连通的第二下异形导气槽43和第二上异形导气槽44；所述第二下异形导气槽43与所述中缸体30的上腔室连通，所述第二上异形导气槽44与所述上缸体50的下腔室连通。具体地，气体经过第一上导气孔41时继续经过第二上异形导气槽44可以实现进入到上缸体50的下腔室内，如此实现驱动上活塞90上升；同理，气体经过第二中进气孔32时经过第二下异形导气槽43以实现进入到中缸体30的上腔室内，如此实现驱动中活塞80下降。

这样，通过下隔板20和上隔板40的巧妙结构设计，实现对气体的设定导向。

参阅图4～6，进一步地，下隔板20和上隔板40把三个缸体组成三个完整密封空间，此设计是能实现三层活塞气缸结构的关键所在，下隔板20和上隔板40的上下两个面都有密封槽口(图未示)设计，通过在密封槽口内设置密封圈飞抵接相邻的缸体，从而实现层叠设置的下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50之间密封性良好。

参阅图10，本实施例中，所述中活塞80与所述活塞杆60固定连接，优选地，所述中活塞80与所述活塞杆60一体成型。所述下活塞70和所述上活塞90均与所述活塞杆60可拆卸连接。具体地，可拆卸的连接设计可以便于实现下活塞70和上活塞90分别装配到下缸体10和上缸体50内，同时，也便于对下活塞70和上活塞90进行后期的更换和维护。

参阅图4～9，本实施例中，所述活塞杆60上位于所述中活塞80的下侧设有间隔布置的下台阶62和下环形槽63，所述活塞杆60上位于所述中活塞80的上侧设有间隔部件的上台阶65的上环形槽66；所述下活塞70套接于所述活塞杆60上且抵接所述下台阶62并通过一下卡簧64卡持于所述下环形槽63以抵压所述下活塞70，所述上活塞90套接于所述活塞杆60上且抵接所述上台阶65并通过一上卡簧67卡持于所述上环形槽66以抵压所述上活塞90。

具体地，下卡簧64和上卡簧67结构大致呈C字形，通过下卡簧64和上卡簧67分别将下活塞70和上活塞90安装于活塞杆60靠近其两端的位置，与中活塞80形成三层活塞叠加的结构，完成组装后，三个活塞分别置于三个缸体的密闭空间内，分别受到压力上下运动，从而带动阀针130的上下运动。其中，下卡簧64和上卡簧67将下活塞70和上活塞90活塞杆60固定在一起，使三层活塞在运动过程中可以保持同步，实现驱动力的累加。

如图10所示，本实施例中，所述下活塞70与所述下缸体10和所述活塞杆60之间分别设有下外密封圈71和下内密封圈72；所述中活塞80与所述中缸体30之间设有中外密封圈81；所述上活塞90与所述上缸体50和所述活塞杆60之间分别设有上外密封圈91和上内密封圈92。具体地，下外密封圈71和下内密封圈72的设置可以确保下活塞70与下缸体10和活塞杆60之间的密封性，中外密封圈81的设置可以确保中活塞80与中缸体30之间的密封性，上外密封圈91和上内密封圈92的设置可以确保上活塞90与上缸体50和活塞杆60之间的密封性。

参阅图4～6和图10，本实施例中，所述活塞杆60沿其轴向方向的中部开设有中空孔61，所述中空孔61内设有内螺纹(图未示)，所述内螺纹上适配连接于可上下调节的限位螺丝100，所述限位螺丝100设有用于挂设所述阀针130的T形头部131的U形槽(图未示)。具体地，中空孔61加工有内螺纹，可以安装限位螺丝100，阀针130通过限位螺丝100的U形槽结构固定，限位螺丝100在螺纹内部可以上下调整，从而实现调整阀针130的目的。

参阅图4～6和图10，本实施例中，所述内螺纹上还适配连接于有用于锁紧所述限位螺丝100的紧固螺丝110。具体地，紧固螺丝110优选采用基米螺丝，其作用是锁紧限位螺丝100，利用紧固螺丝110与限位螺丝100的叠加以消限间隙，可以达到防止限位螺丝100松退的目的。

参阅11，本实施例中，所述三层活塞气缸还包括定位销140和固定螺钉150，层叠设置的所述下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50均设有位置对应且连通的定位孔141和固定孔151，所述定位销140穿设所述定位孔141以对所述下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50实现定位，所述固定螺钉150穿设所述固定孔151以对所述下缸体10、下隔板20、中缸体30、上隔板40和上缸体50实现锁紧。具体地，定位销140和固定螺钉150的作用是防止下隔板20、上隔板40与和下缸体10、中缸体30和上缸体50之间发生错位及固定作用。

参阅图2～3，本实施例中，所述三层活塞气缸还包括层叠设置于所述下缸体10下方的冷却水块120，所述冷却水块120的侧部设有进水口121和出水口122，所述冷却水块120的内部还设有连通所述进水口121和所述出水口122的冷却通道123。具体地，冷却水块120的设置是为了最大可能的减少热量向三个缸体的传导，减少高温对三个缸体内的密封件的影响，提高各部件的使用寿命以及在生产过程中的稳定性，使三层活塞气缸能够适合于工作在高温环境下。

当然，三层活塞气缸在结构设计时，已经考虑了耐高温情况，但在实际应用中还是要遵守一些基本的原则，比如，在针阀式热流道系统启动前，必须先给冷却水块120通入冷却水。在热流道关闭后，仍然需要对气缸持续冷却30分钟以上，用以保护三层活塞气缸内的密封件，延长三层活塞气缸的使用寿命。

本实施例中，各密封圈采用氟橡胶材料，确保在高温情况下的稳定性，保证三层活塞气缸的使用寿命。

最后可以参阅图14，气体分别从第一下进气孔进入时的路径以及第二下进气孔进入时的路径。

综上所述可知本发明乃具有以下所述的优良特性：一、结构简单，拆装方便，可方便气缸的维护；二、冷却水块120上设有单独的冷却通道123，通过冷却通道123运水可以降低气缸的整体温度，从而保护三层活塞气缸各零部件的使用寿命；三、阀针130的调节简单，只需要调节紧固螺丝110就能很方便的调节阀针130的长度；四、三层活塞结构增大了输出力，使三层活塞气缸的应用更广泛。从而得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

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，凡在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。