油压或水液压的液压缸和提升液压缸

摘要

一种油压或水液压的液压缸和提升液压缸，属于油压和水液压驱动执行机构，它是在可伸缩的缸体内设置皮囊或隔膜，能制成皮囊或隔膜液压缸，再连接液压系统，能实现对某物体提升或加压的功能。提升液压缸适用于更换支座时提升桥梁桥面或其它重物提升，液压缸适用于各种加压或压力加工，与各相关机械部件组合，能形成很多品种的机械新产品，能适应水液压系统，能解决许多领域不能用油介质，不能有油污染的液压驱动方面的技术难题。

说明书

技术领域

本发明属于油压和水液压驱动执行机构领域，尤其涉及桥梁桥面板或重物向上提升的提升液压缸和对某机构上下或左右加压的液压缸。

背景技术

目前还没有一种能简单、有效、低成本的机械或装置对桥梁桥面板进行直接提升，如更换桥梁支座、修复桥面沉降不匀、桥面低于新路面需提升等需要。在中国发明专利03150686.0申请公开中，使用了架在桥墩上多个直角弯折的Z字形托架，在托架上设置千斤顶，在千斤顶上再加支承板的新技术。其Z字托架形是悬臂结构不能承受大吨位压力，再加桥墩与桥面板之间的间隙很小，只有一条水平窄缝，托架的刚性不能制造的很大，千斤顶也不能使用重量重的、外形尺寸高大的大吨位千斤顶，同时又要使用多套该装置才能作业，有着安装工作量大、提升吨位小、施工麻烦、成本高等不利因素。

目前上下、左右加压的立、卧式液压缸，主要由缸体、活塞、活塞杆、两端盖及其多处动密封装置等组成，具有结构复杂、加工精度高、密封要求高、有泄漏污染环境，浪费油介质等现象，价值高、外形高度高、相对吨位小，使用成本高等缺点。由于还没有很好地解决水液压带来的材料锈蚀，运动部件的润滑及缝隙泄漏等问题，所以还没有制造出使用水液压的机械或机械装置。水液压是以油代水的液压驱动。

发明内容

为了克服上述的缺点，本发明的目的是提供一种能在窄缝中使用的总高度很低的、液压力大的、使用方便的提升液压缸，提供一种总高度低、液压力大、无动密封、加工精度不高的液压缸，并能使用油压或水液压的液压缸和提升液压缸。

本发明提升液压缸的技术方案是：在可伸缩的缸体内，安装一个连有管接头的封闭的弹性皮囊液压腔，或者安装一个纵向或横向的，直形或波浪形的弹性隔膜与连有管接头的其中一个缸体或其它机械零件构成封闭的弹性皮囊液压腔。

本发明液压缸的技术方案是：包括缸体、端盖、活塞、活塞杆或活塞和活塞杆连成一体的柱塞及回程装置，在可伸缩的缸体内，在活塞或柱塞的无杆侧，安装一个连有管接头的封闭的弹性皮囊液压腔，或者安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性皮囊液压腔。

本发明的液压缸还可以是另一种技术方案即：包括缸体、端盖、活塞、活塞杆，在可伸缩的缸体内，在活塞的两侧安装一个连有管接头的封闭的弹性皮囊液压腔，或者安装一个纵向或横向波浪形的弹性隔膜与有通液孔的端盖或其它机械零件构成封闭的弹性皮囊液压腔。

本发明的有益效果是：该提升液压缸，总高度很低、零件数少、重量轻、结构简单、制造使用方便、成本低、能在窄缝、低矮空间中使用，适用于需要更换桥梁支座的所有大小桥梁，也适用于消防、抢险、救灾的起重搬运方面。可填补目前上述等行业无相应设备的空白。该液压缸无缸体两端及活塞处的动密封装置及活塞本身的厚度低，总高度大大降低，因无动密封，也无因密封件磨损而引起的泄漏现象，无环境污染，特别适用不允许有油污染的行业。该液压缸周围相关零件少，皮囊液压腔容易实现较大的受压面积，比千斤顶、普通液压缸的受力面积大得多，而液压力也就大得多，同时缸体与活塞的配合间隙可选较大，各件加工精度低，材质要求低，价格低等因素，可取代普通液压缸，与其它相关机械部件组合能形成很多系列机械新产品。

上述的提升液压缸和液压缸，使用的隔膜或皮囊可用橡胶制造，适应于油水介质，又能隔离水介质与机械零件的滑动面，能防止滑动面的锈蚀和运动卡死现象，使用水介质有无污染、防火、防爆，使用成本低，能解决食品、纺织、采矿、海洋开发等领域不能使用油介质，不能有油污染的液压驱动方面的技术难题，是今后液压驱动执行机构发展的新方向。

附图说明

图1是提升液压缸在桥墩与桥面板之间的左右安装示意图。

图2是提升液压缸在桥墩与桥面板之间的前后安装示意图。

图3是两件直筒式的可伸缩缸体内设置全封闭皮囊的示意图。

图4是一件直筒式的和一件U字形可伸缩缸体内设置全封闭皮囊的示意图。

图5是两件都U字形可伸缩缸体内设置全封闭皮囊的示意图。

图6是连有管接头的全封闭皮囊示意图。

图7是两件直筒式的可伸缩缸体内设置一端或两端开口的纵向直形隔膜与机械零件构成封闭的皮囊液压腔示意图。

图8是两件都U字形可伸缩缸体内设置两端开口的纵向波浪形隔膜与机械零件构成封闭的皮囊液压腔示意图。

图9是一件U字形与一件柱塞形构成的可伸缩缸体内设置两端开口的纵向波浪形隔膜与机械零件构成封闭的皮囊液压腔示意图。

图10是两件直筒式的可伸缩缸体设置台阶限位结构示意图。

图11是两件U字形可伸缩缸体设置台阶限位结构示意图。

图12是一件直筒式的和一件U字形可伸缩缸体设置台阶限位结构及其内设置一端开口隔膜与机械零件构成封闭的皮囊液压腔示意图。

图13是在两限位结构之间设置另外回程用的皮囊示意图。

图14是图13的双级液压缸示意图。

图15是设置回程机构的液压缸示意图。

图16是双级液压腔以及设置回程机构的液压缸示意图。

图17是双级液压缸示意图。

图18是在活塞两侧安装皮囊液压腔示意图。

图19是在活塞的回程侧安装两个皮囊液压腔示意图。

图20是环形纵向波浪形隔膜示意图。

图21是在横向波浪形的隔膜再安装一个封闭的小皮囊示意图。

图22是横向波浪形隔膜与缸体构成封闭的皮囊液压腔示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明。

如图1、2所示，在近一、二十年来建造的桥梁，特别是高速公路的桥梁，在桥面板1与桥墩4之间安装有桥梁支座3，该支座起着减震、防震、消除热胀冷缩引起的应力集中等作用。由于支座的材料主要由橡胶制成，会自然老化或加工制造等原因，逐渐失去原有功能，约15年左右时间就需更换。桥面板1与桥墩4之间的间隙距离即支座的高度一般都很小，随建造年代、桥面板自身重量、桥梁跨度、桥墩所处的位置不同而不同，小则10厘米左右，大则20厘米左右。如需更换该支座，最简单的办法是在上述间隙中放置大吨位的提升液压缸2，数量随桥面板1的块数、重量而定，位置在支座3的左右或前后都可，只要桥墩能承受压力的位置都可以放置。该提升液压缸2通过其管接头、管路与泵等连接，通过阀、及其控制器等进行充液作业，使其中的皮囊膨胀，提升液压缸2的某一缸体或皮囊升高，直到桥面板脱离支座3，然后取出支座3并更换上新的支座，最后提升液压缸2卸载并取出，完成整个作业。

如图3所示，是由直筒式的两件缸体7和8构成可伸缩的缸体，其内安装了连有管接头的全封闭皮囊10，它是一个可充液的液压腔，放置在如桥墩4等固定面9和如桥面板1等移动面6两者之间形成的空间内，选取缸体7和8的高度接近上述空间的高度，对皮囊10充液，使它膨胀，并逐渐加大充液量，必要可逐渐加大压强，使它产生一定的升力，当升力超过桥面板1的自重及其桥面的一些附加应力时，就会提升桥面板1进行更换支座等各种作业，因为此类作业提升行程不大，只要皮囊10有一定的厚度，膨胀时不会弹出缸体7，即能满足使用要求。又因对皮囊10充液，皮囊贴紧缸体7，并产生一定的摩擦力，在皮囊10膨胀上升时，也会带动壳体7上升始终会贴紧桥面板1等移动面6，若需更大行程时，可逐次用不同高度的缸体7、8来完成整个作业。皮囊10的管接头穿过缸体7的小孔或槽5，缸体8可制成开口的槽，以便管接头上下移动。

如图4所示，是在图3的基础上，其中一件缸体可增加底面成为U字形缸体11，目的是为了避免在安装移动时划伤皮囊10，加压时刺伤皮囊10等现象。其底面可采用焊接或用螺钉等机械安装而成，也可制成一体，其底面外形可根据需要可大于壳体8。

如图5所示，是在图4的基础上也可增加顶面，两件都成为U字形缸体11和12，有利于搬运、安装、存放、保护皮囊10等。底面和顶面都支承在实体上，无弯曲、剪切等应力，可以是很薄的板材，如用0.3-0.5厘米厚的板材，皮囊10的壁厚一般也在0.3-0.5厘米之间，皮囊10的管接头外径可小至1-1.5厘米，其整个提升液压缸的总高度可制成5-10厘米之间，小于上述支座3的高度，就能满足不同桥梁更换支座的需要。

上述各种缸体的横截面形状，可按需确定，可以是圆形，正方形、矩形等多边形，也可以是环形或周围方向不连续的环形，也可以是其它不规则的形状。皮囊10的形状可与缸体内腔相等或相似，充液后紧贴缸体，在纵向和横向可制成波浪形或平直形，也可是各种几何体的组合，也可是各种曲线形或不规则的形状或它们的组合。缸体的材料可采用金属、塑料、陶瓷等高强度材料。缸体特别是内缸体的壁厚可按压力容器理论计算确定。液压的压强可按配套设备而定，一般取20Mpa左右。按照上述要求制造的提升液压缸2，例如简状内径为40厘米时，就能产生250吨左右的提升力，远超过一块桥面板的自重及附加的其它力。

上述的几种提升液压缸2的液压系统可采用液压技术中的速度控制回路，即泵输出的液体，经三位四通手动换向阀，再经过节流阀或调速阀，到达提升液压缸2，若提升液压缸2停止上升时，换向阀外于中位，当提升液压缸2要卸载时，手动换向阀换向，液体回流至贮液箱，当然还可选用各种功能齐全、性能优良的液压元件，如溢流节流阀、电磁换向阀、减压阀、控制器等，实现更优、更简的液压操作。

如图6所示，为了减少皮囊10的高度，可制成全封闭并连有一个或多个管接头13，并可用嵌件14来增加两者的结合强度，嵌件14可与管接头13可制成或焊接成一体。多个管接头13可用作充液、放液或测量压力等。为了增加伸缩行程，可将管接头13设置在皮囊10的底部或顶部，减少管接头13与皮囊10因连接引起的高度增加，管接头13与管路连接可采用螺纹、卡套式、焊接式等管接头连接方式。管接头的材料可由金属制造，也可由工程塑料，改性塑料等高分子复合材料制造。

如图7所示，为了使皮囊10制造简单，在一端或两端可制成开口的隔膜25A并保留向内延伸的压紧边15，根据需要也可向外延伸，在压紧边15上可设置螺栓孔，也可不设置螺栓孔，再与机械零件紧固构成封闭的液压腔。机械零件紧固的方法，如用压板17，底板16，螺栓18来紧固，构成封闭的液压腔。压板17与螺栓18可用焊接或过盈压紧等方式先连接在一起，防止泄漏。管接头19也可设置在底板16上，通过底板16内部的通路连接到液压腔中。紧固方法还可用螺母20直接压紧上压板21和下压板22的方法，在下压板22中还可设置管接头。上压板21和下压板22位置可调换使用，螺母20可置于隔膜25A的内部，紧固的方法还可直接将开口的隔膜25A直接压紧在U字形壳体的底面，见图12，用螺钉36，拉板35直接压紧隔膜25A。隔膜25A的纵、横向都是直形隔膜。

如图8所示，在两件为U字形缸体11、12内设置两端开口的纵向波浪形隔膜25B，也可设置如图12、15所示的一端开口的隔膜25A、25D，用机械零件档板24、螺钉23直接固定在U字缸体11、12的底面和顶面上，此时隔膜的压紧边是向外延伸的，管接头19可设置在底面上，通过其底面的内部通路26与隔膜25B内的液压腔相通。

如图9所示，该结构为向下加压的液压缸结构，也可上下调换作提升液压缸2使用。此时U字形缸体的顶板要承受液压缸产生向下加压的反作用力，为了减少螺钉孔，增加横截面积，增加弯曲强度，可将波浪形隔膜25C先安装在垫板28上，然后置于U字形缸体11与柱塞31组成的可伸缩缸体内，柱塞31用限位板29限位。波浪形隔膜25C的另一端可用斜面压紧，用斜板32、螺钉30压紧在柱塞上。

如图10所示，为了使可伸缩缸体7、8在伸缩时不致脱离，工作可靠，可在缸体7的一端设置外台阶34，可在缸体8的一端设置内台阶33的限位结构。也可在同一缸体如缸体7上同时设置内台阶33和外台阶34的中间缸体。为了扩大行程，可在设置限位结构的两缸体之间再设置上述的中间缸体，成为多级伸缩缸体，其总行程为各行程之和。

如图11所示，在U字形缸体11、12的开口一端也可设置内台阶33和外台阶34，内台阶33成外台阶34可与其缸体制成一体，也可用螺钉等安装在一起。为了保证装配，缸体与内台阶33和外台阶34两者之一必须是用螺钉等安装在一起。在两缸体11、12之间也可设置上述的中间缸体，成为多级伸缩缸体。

如图12所示，在缸体7和U字形缸体11上分别设置外台阶34和内台阶33，一端开口的隔膜25A，用拉板35和螺钉36压紧在底板37上，管接头19，通过底板37的内部通路与隔膜25A内的液压腔相通。

如图13所示，是图11上下位置对调得到的液压缸示意图，U字形缸体12可当作液压缸的压头，在工作循环中，压头需要回程，在本方案中采用了由内台阶33和外台阶34构成的限位结构之间设置回程用的皮囊38，对皮囊38充液，就可使缸体12回缩，起到回程的功能。该皮囊38可以是环状的，也可以由多个皮囊组成，也可以多层叠加的，以满足回程长度回程力大小的要求。图3至图12的结构，可用于提升液压缸，靠卸压及重力就可回程，可满足一般要求，若在操作过程中需要回程，可采用图13的结构。

如图14所示，为了扩大行程，可将图13所示的液压缸进行多套叠加使用，其总行程为各套行程之和，各液压缸可同样大小，也可有大有小，其中一个也可作空行程之用，当充液后切断供液源，因液体不可压缩保持原有体积，即就锁定了该空行程，不能回程。对各皮囊充放液顺序可按：皮囊38、39放液→皮囊40充液→皮囊10充液→皮囊10、40放液→皮囊38、39充液，完成一个循环动作。

如图15所示，其结构是液压缸的一种技术方案，即选用了一套或若干套使缸体43回程的伸缩装置42。伸缩装置42用螺钉等机械零件与两缸体中的凸肩27、41连接，当伸缩装置42收缩就可起到回程的作用。伸缩装置42可以是油缸活塞装置，也可以是丝杆螺母装置，如螺母安装在凸肩41上，其高度按需确定，丝杆安装在凸肩27上，丝杆可经电动机或液压马达等带动，使螺母及凸肩41上下运动进行伸缩。也可以是齿轮、齿条机构，齿条安装在凸肩41上，齿轮安装在凸肩27或其它静止件的适当位置上，有动力源的齿轮带动齿条上下运动进行伸缩。当然还可以采用其它伸缩、往复运动装置。上述的任一伸缩装置、往复运动装置可构成回程装置。通液孔设置在凸肩27即端盖上，在柱塞43的一侧设置纵向波浪形的隔膜25D，该隔膜与凸肩27构成封闭的弹性皮囊液压腔。

如图16所示，为了便于调整行程的位置，可将图15中的柱塞43与其凸肩41分离，垫入垫块44，来调整行程的高低位置，或利用垫块的垫入和移出来增加行程，其运动可采用类似上述伸缩装置来完成。也可以在柱塞43缸内的一端凹下一个能容纳一个皮囊的空间中再设置皮囊10，利用隔膜25D及皮囊10来增加行程，即类似于双级液压腔。

如图17所示，是一种双级液压缸示意图，为了使隔膜25B安装方便，可先将隔膜25B安装在带有管接头45的连接板47上，装入缸内，再用螺母46固定在凸肩27上。在下面一级液压缸中，其进液通道49可设置在柱塞48中，其出口在下端，以便回程后进液通道出口处在缸体之外。凸肩41与柱塞48可用螺钉50联结。

如图18所示，在活塞56的一侧安装一个横向波浪形的隔膜54，或安装一个纵向波浪形的隔膜，如25B、25C、25D。在活塞的另一侧即回程侧安装了一个环形的横向波浪形的隔膜58，也可用多个单独的横向波浪形的小隔膜安装在活塞杆周围。该隔膜58经通液孔62进液膨胀后，其横向波浪形消失，紧贴缸内各零件，并推动活塞处在一个合适的位置上。在端盖52上开设一个通液孔51，作为工作行程进液之用，进液后隔膜54膨胀，贴紧并推动活塞，直到满足行程要求为止，与此同时隔膜58中的液体经下端盖61上的通液孔62排至贮液箱，隔膜58恢复到自由状态或被一定程度的压缩状态，从而完成一个工作循环。端盖52和下端盖61与缸体55可用螺钉53连接，并压紧隔膜54、58。活塞56与活塞杆59可用螺钉57连接，导向套60与下端盖61可用螺钉63将隔膜58压紧在下端盖61上。隔膜54和58制成波浪形，可增加截面的展开长度，增加变形量及变形后的体积，从而增加行程长度，提高工作性能。为了安装方便，可先将隔膜54或58安装在带有管接头的连接板上，如类似图17的结构，再将该组件放置在缸内。

如图19所示，在活塞的另一侧，即回程侧，还可安装另一个隔膜58A，或多个单独的小隔膜，这样可增加回程长度，隔膜58A的液体是通过活塞杆通孔66和活塞通槽64进入的，隔膜58A是通过活塞导套65和活塞杆59紧固在活塞56上。为了增加行程，端盖可制成凹形的端盖52A，使隔膜54双向变形，增加总变形量，也就可增加工作行程。当隔膜58和58A同时充液膨胀后，隔膜54就处在反向压缩的极限状态，并在隔膜54A的位置上。当隔膜54充液膨胀，同时隔膜58、58A放液收缩时，隔膜54就处于其某一工作位置54B的位置上。

如图20所示，图18、图19所示的活塞杆回程侧同样可安装纵向波浪形的环形隔膜72，通过带有通液孔的压板、压圈等机械零件将其压紧边73压紧在下端盖61或活塞56上。也可用多个单独的纵向波浪形的隔膜安装在活塞杆周围。

如图21所示，为了进一步增加行程，可在隔膜58、58A、54上再安装一个或多个封闭的小弹性皮囊67，它们可通过通管68，卡板69，螺母70压紧连接一起，液体通过通管68中的通孔自由流动，保持相同的压力，同时膨胀，同时收缩，来增加行程。

如图22所示，为了使提升液压缸与液压缸的隔膜相互通用，可将横向波浪形的隔膜54通过紧固板71安装在缸体12上，构成提升液压缸，由于该提升液压缸的行程不需很大，也可用横向直形隔膜即一块平板状的隔膜安装在缸体12上。

上述的各种皮囊或隔膜材料，可用天然橡胶、合成橡胶制造，适用于油压或水压液系统。若仅用于油压系统时，可用聚酯型聚氨酯橡胶制造，若使用聚醚型、聚丁二烯型、聚碳酸酯型等耐水性良好的聚氨酯橡胶，也可适用于水液压系统。