气缸及使用该气缸的气动操作机构的制作方法

本实用新型涉及一种气缸及使用该气缸的气动操作机构。

背景技术：

气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、低成本、易维护等优点，被广泛应用于机械领域中。比如在高压开关设备领域中，就经常使用气动操作机构来驱动断路器进行分合闸，气动操作机构包括气缸以及相应的控制气路。气缸是气动操作机构主要的执行元件，传统的气缸一般为活塞式气缸，包括缸体和活塞杆，活塞杆导向移动装配在缸体的内腔中，在高温或者低温环境下，活塞杆与缸体之间的密封件以及润滑油的工作性能都会产生很大影响，进而影响气缸工作的稳定性和可靠性，使气缸的寿命受到影响。

现有技术中还有一种采用弹性侧壁的伸缩向外输出动力的气缸，弹性侧壁一般采用波纹管，波纹管的上下两端分别通过上封板和下封板封闭，上封板和下封板与波纹管围成用于气体进入的气腔，向气腔中通入高压气体后，在高压气体的作用下波纹管会沿上下方向伸长从而驱动上封板向上动作输出动力，这种气缸动作时仅依靠波纹管自身的弹性支撑力进行导向，但是波纹管自身的刚性较差，因此导向效果较差，很容易使气缸输出的驱动力的方向发生摆动。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气缸，以解决现有技术中仅依靠弹性侧壁进行导向造成气缸驱动力的方向容易摆动的问题。

为实现上述目的，本实用新型的气缸采用如下技术方案：

气缸的技术方案1：气缸，包括上封板、下封板以及具有能够沿上下方向弹性伸缩的弹性侧壁，所述上封板和下封板对应设置在所述弹性侧壁的上下两端并与所述弹性侧壁围成用于供气体进入的气腔，所述上封板构成所述气缸的动力输出端且上封板上设有向下延伸的导向柱，所述导向柱与所述下封板导向移动配合，气缸的上封板设有向下延伸的导向柱，上封板通过导向柱与下封板导向移动配合，使上封板能够相对于下封板导向移动，从而输出直线动力，这样通过导向柱与下封板的配合实现对上封板的导向，解决了现有技术中仅依靠弹性侧壁进行导向造成气缸驱动力的方向容易摆动的问题。

气缸的技术方案2，在气缸的技术方案1的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有用于对所述导向柱向上移动的行程限位的限位结构，避免导向柱向上移动的行程过大，使弹性侧壁损坏。

气缸的技术方案3，在气缸的技术方案2的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有上小下大的台阶孔，所述导向柱的下端设有沿其径向向外延伸的挡沿，所述台阶孔的小径段与所述导向柱导向移动配合，所述限位结构为所述台阶孔朝下的、用于与所述挡沿挡止配合的台阶面，所述台阶孔的小径段设有用于供所述挡沿向下通过进入到台阶孔的大径段中的避让空间，方便导向柱的安装。

气缸的技术方案4，在气缸的技术方案3的基础上进一步改进得到：所述台阶孔的大径段上设有用于防止所述导向柱周向转动的周向止转结构。

气缸的技术方案5，在气缸的技术方案4的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有气流通道，所述气流通道通过所述台阶孔与所述气腔连通，结构简单。

气缸的技术方案6，在气缸的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述气缸还包括用于对所述上封板提供弹性支撑力的弹性件。

气缸的技术方案7，在气缸的技术方案6的基础上进一步改进得到：所述弹性件为设置在所述导向柱与所述下封板之间的压簧。

气缸的技术方案8，在气缸的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述上封板上连接有上延伸的输出轴，所述气缸还包括与所述输出轴导向移动配合的导向件。

气缸的技术方案9，在气缸的技术方案8的基础上进一步改进得到：所述气缸还包括具有用于对所述弹性侧壁提供径向支撑力的内壁的支撑筒，所述支撑筒的上端与所述导向件连接，所述支撑筒的下端与所述下封板连接。

气缸的技术方案10，在气缸的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述弹性侧壁为波纹管。

本实用新型的气动操作机构采用如下技术方案：

气动操作机构的技术方案1：气动操作机构，包括气缸以及相应的控制气路，所述气缸包括上封板、下封板以及具有能够沿上下方向弹性伸缩的弹性侧壁，所述上封板和下封板对应设置在所述弹性侧壁的上下两端并与所述弹性侧壁围成用于供气体进入的气腔，其特征在于：所述上封板构成所述气缸的动力输出端且上封板上设有向下延伸的导向柱，所述导向柱与所述下封板导向移动配合，气缸的上封板设有向下延伸的导向柱，上封板通过导向柱与下封板导向移动配合，使上封板能够相对于下封板导向移动，从而输出直线动力，这样通过导向柱与下封板的配合实现对上封板的导向，解决了现有技术中仅依靠弹性侧壁进行导向造成气缸驱动力的方向容易摆动的问题。

气动操作机构的技术方案2，在气动操作机构的技术方案1的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有用于对所述导向柱向上移动的行程限位的限位结构，避免导向柱向上移动的行程过大，使弹性侧壁损坏。

气动操作机构的技术方案3，在气动操作机构的技术方案2的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有上小下大的台阶孔，所述导向柱的下端设有沿其径向向外延伸的挡沿，所述台阶孔的小径段与所述导向柱导向移动配合，所述限位结构为所述台阶孔朝下的、用于与所述挡沿挡止配合的台阶面，所述台阶孔的小径段设有用于供所述挡沿向下通过进入到台阶孔的大径段中的避让空间，方便导向柱的安装。

气动操作机构的技术方案4，在气动操作机构的技术方案3的基础上进一步改进得到：所述台阶孔的大径段上设有用于防止所述导向柱周向转动的周向止转结构。

气动操作机构的技术方案5，在气动操作机构的技术方案4的基础上进一步改进得到：所述下封板上设有气流通道，所述气流通道通过所述台阶孔与所述气腔连通，结构简单。

气动操作机构的技术方案6，在气动操作机构的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述气缸还包括用于对所述上封板提供弹性支撑力的弹性件。

气动操作机构的技术方案7，在气动操作机构的技术方案6的基础上进一步改进得到：所述弹性件为设置在所述导向柱与所述下封板之间的压簧。

气动操作机构的技术方案8，在气动操作机构的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述上封板上连接有上延伸的输出轴，所述气缸还包括与所述输出轴导向移动配合的导向件。

气动操作机构的技术方案9，在气动操作机构的技术方案8的基础上进一步改进得到：所述气缸还包括具有用于对所述弹性侧壁提供径向支撑力的内壁的支撑筒，所述支撑筒的上端与所述导向件连接，所述支撑筒的下端与所述下封板连接。

气动操作机构的技术方案10，在气动操作机构的技术方案1~5任意一项的基础上进一步改进得到：所述弹性侧壁为波纹管。

附图说明

图1为本实用新型的气动操作机构的实施例1中的气缸的结构示意图；

图2为图1中的下封板的俯视图；

图3为图1中的输出轴、导向柱和挡板的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型的气动操作机构的实施例2中的气缸的结构示意图；

图1~图4对应实施例1，图中：1、动力输出轴；2、上封板；3、波纹管；4、下封板；5、弹簧；6、挡板；7、气流通道；11、导向柱；41、导向孔；42、容纳空间；43、避让槽；

图5对应实施例2，图中：21、动力输出轴；22、上封板；23、波纹管；24、下封板；25、导向板；26、支撑筒；211、导向柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的气动操作机构的具体实施例，如图1至图4所示，气动操作机构包括气缸以相应的控制气路，气缸包括具有沿上下方向延伸的内腔的波纹管3，波纹管3的上端通过上封板2封闭，波纹管3的下端通过下封板4封闭，使波纹管3的内腔形成封闭的、用于供气体进入的气腔，在向波纹管3的内腔中通入高压气体后波纹管3就会沿上下方向伸长，从而驱动上封板2向上运动，输出动力驱动相应的断路器动作。波纹管3构成气缸的弹性侧壁，波纹管具体可以采用金属波纹管，为提高波纹管的强度，还可以在波纹管的外壁上设置金属编织层，从而提高波纹管的耐压能力。气缸的动力输出轴1与导向柱11一体设置，动力输出轴1自上封板2的上侧面向上延伸，导向柱11自上封板2的下侧面向下延伸。动力输出轴1和导向柱11均设置在上封板2的中心位置处，这样对于动力输出轴1来说便于输出稳定的动力，对于导向柱11来说便于导向柱11的导向。导向柱11的下端固设有挡板6，挡板6具有沿导向柱11径向向外延伸的延伸部，延伸部构成用于与下封板4上的台阶面挡止配合进行行程限位的挡沿。下封板4的中心位置处设有上小下大的台阶孔，台阶孔上部的小径段构成与导向柱11的下端导向移动配合的导向孔41，台阶孔下部的大径段构成用于容纳挡板6的容纳空间42，挡板6能够在容纳空间42中移动，台阶孔的台阶面能够与挡板6的上侧面挡止配合，从而限制挡板6向上移动的距离，使与挡板6固连的导向柱11以及动力输出轴1向上移动的行程受限，避免气缸向上移动的行程过大损坏波纹管3。

台阶孔上端的小径段上设有避让槽43，避让槽43自台阶孔的小孔段的外周径向向外延伸，其形状与挡板6的形状相适配，避让槽43构成用于供挡板6通过进入到台阶孔的大径段中的避让空间。这样在安装时就可以将导向柱11的下端自上而下安装到台阶孔中。为避免挡板6在向上运动时从避让槽43中脱出，将导向柱11安装到台阶孔中后周向转动一定的角度，这样就使挡板6与避让槽43周向错开，避免从台阶孔中脱出。为了避免挡板6在使用过程中发生转动，在台阶孔的大径段上设有相应的周向止转结构，从而防止挡板6周向转动。

弹簧5为压簧，安装在挡板6与台阶孔的下端面之间，弹簧5在初始状态为压缩状态，弹簧5的弹力通过挡板6对上封板2提供支撑力，从而使波纹管3在初始状态为伸长状态，满足断路器的要求。气缸的气流通道7设置在下封板4上，气流通道7通过台阶孔与气缸的内腔连通，这样避免了在下封板4上设置过多的气路结构，使下封板4结构简单，加工制造方便。

本实用新型的气动操作机构在使用时，向气缸中通入高压气体，在高压气体的压力作用下，波纹管3伸长，带动上封板2以及动力输出轴1向上移动，输出直线动力，从而驱动断路器的动触头动作，实现断路器的断开。上封板2通过导向柱与下封板4导向移动配合，解决了现有技术中仅依靠弹性侧壁进行导向造成气缸驱动力的方向容易摆动的问题。这种气缸与传统的活塞式气缸相比，不需要设置滑动密封结构，也就避免了温度对相应的密封结构的影响，使气缸能够应用到高温以及低温环境中，提高了气缸的环境适应能力以及使用寿命。

本实用新型的气动操作机构的实施例2中的气缸的结构，如图5所示，波纹管23的上端通过上封板22封闭，下端通过下封板24封闭，下封板的外周向外延伸，构成安装台。支撑筒26的下端安装固定在下封板的安装台上，支撑筒的上端设有导向板25。动力输出轴21与导向柱211一体设置，动力输出轴的上端与导向板导向移动配合，导向柱的下端与下封板导向移动配合，这样一体设置的动力输出轴与导向柱的上下两端都设置有导向移动配合结构，便于导向。支撑筒的内壁与波纹管的外周配合，形成对波纹管周向上的支撑，提高波纹管的耐压能力，从而增大气缸输出的驱动力。在本实施例中，当上封板向上移动到一定距离时，上封板会与导向板的下侧面挡止限位配合，限制上封板的移动行程，从而实现气缸的行程的限制，避免波纹管过度变形损坏。

本实用新型的气动操作机构的实施例3，在本实施例中，气缸的弹性侧壁还可以采用橡胶材质的弹性壁，通过侧壁的材质本身的弹性来实现侧壁的弹性功能，其他与实施例1相同，不再赘述。

本实用新型的气动操作机构的实施例4，在本实施例中，下封板上的气流通道还可以与台阶孔分开设置，其他与实施例1结构相同，不再赘述。

本实用新型的气动操作机构的实施例5，在本实施例中，还可以在上封板与下封板之间设置压簧，实现与上封板的弹性支撑，其他与实施例1结构相同，不再赘述。

本实用新型的气动操作机构的实施例6，在本实施例中，动力输出轴与导向柱还可以分体设置，此时动力输出轴固设在上封板的上侧面，导向柱固设在上封板的下侧面。

本实用新型的气缸的实施例，所述气缸与上述气动操作机构的实施例中的气缸的结构相同，不再赘述。

在上述实施例中，气缸是用于断路器的气动操作机构的执行元件，在其他实施例中，气缸还可以作为其他机构的执行元件，比如作为履带张紧机构中的驱动气缸、或者作为工装的夹紧机构的驱动气缸等。