一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸

摘要

本发明涉及一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸，包括缸体，于缸体的两端分别连接左缸盖及右缸盖，活塞杆通过所述左缸盖及右缸盖贯穿安装于所述缸体内，于缸体的外周对称设置多个第一台阶，于各第一台阶上均设置卡块油缸，于缸体一侧的各第一台阶内还设置顺序阀，于缸体另一侧的各第一台阶内还设置单向阀，沿活塞杆的外周分别向外延伸形成第一楔形台阶、第二楔形台阶。本发明中活塞杆处于完全缩回或完全伸出两个位置时均能被有效的机械锁定，不论活塞杆末端或头部被施加正负载或负负载，活塞杆均能保持原位，在本发明中将第一楔形台阶或第二楔形台阶位于卡块第二垂直面及缸盖内端面之间的间隙设置为不超过0.2mm，极大的提高了本发明的锁紧精度。

说明书

技术领域

本发明涉及油缸领域，尤其涉及一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸。

背景技术

在深海载人潜水器领域，存在诸多直线往复运动、或有限往复转动，且行程末位需可靠锁紧的机构，而在深海工况，液压锁失去了其在陆上的功能，因此传统的油缸加液压锁的方案并不适用于深海领域，这时往往需要分别设计驱动机构和锁紧机构才能满足使用需求，而这些机构除了本身结构复杂，且为了满足深海工况下的耐腐、耐压要求，机构的体积、重量以及技术难度会显著增加，这对对体积、重量、可靠性要求严格的深海载人潜水器是非常不利的。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸，其不仅具有体积小、重量轻、可靠性高的优点，而且还实现了行程末端活塞杆的有效机械锁紧。

本发明所采用的技术方案如下：

一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸，包括缸体，于所述缸体的两端分别连接左缸盖及右缸盖，活塞杆通过所述左缸盖及右缸盖贯穿安装于所述缸体内，于所述缸体的外周、以所述缸体的轴线为中心对称设置多个第一台阶，于各第一台阶上均设置用于将活塞杆机械锁定或解锁的卡块油缸，于所述缸体一侧的各第一台阶内还设置顺序阀，于所述缸体另一侧的各第一台阶内还设置单向阀，沿所述活塞杆的外周分别向外延伸形成第一楔形台阶、第二楔形台阶。

其进一步技术方案在于：

所述卡块小油缸包括与第一台阶的台阶面固接的法兰安装盘，所述法兰安装盘与第一台阶之间设置卡块，所述卡块的一端通过复位弹簧与第一台阶的内端顶部抵接，所述卡块的另一端贯穿安装第一台阶；

所述第一台阶自下而上形成三级阶梯，所述法兰安装盘的内部由第一内孔、第二内孔、第三内孔连接形成阶梯形内腔，所述第一台阶中的第二级台阶的外圈与所述第三内孔配合，于所述第一台阶上还开设用于安装卡块另一端的贯通孔，所述贯通孔与缸体内腔连通；

所述卡块包括一对第三台阶，在一对第三台阶之间形成用于安装密封圈的第一密封圈安装槽，在一个第三台阶的一端连接第二台阶，于所述第二台阶上开设用于安装复位弹簧的沉孔，于另一个第三台阶的一端与第四台阶的一端连接，沿所述第四台阶的外圈设置第二密封圈安装槽，在所述第四台阶的另一端分别设置第二楔形面及第二垂直面之间形成夹角α；

于所述第一台阶与法兰安装盘的配合处、在所述法兰安装盘内还安装第一密封圈，于所述缸体一侧的各法兰安装盘上均开设第一油孔，于所述缸体另一侧的各法兰安装盘上均开设第二油孔，以所述缸体轴线为中心对称的一个第一油孔与第二油孔之间接同一根油管；

于所述缸体一侧的各第一台阶内还开设用于安装顺序阀的顺序阀安装孔，于所述缸体另一侧的各第一台阶内还开设用于安装单向阀的单向阀安装孔，所述顺序阀包括第一阀座、第一阀芯及第一调压弹簧；所述单向阀包括第二阀座、第二阀芯及第二调压弹簧；

所述第一楔形台阶及第二楔形台阶均包括一第一楔形面，所述第一楔形面通过过渡圆角连接第一垂直面，于所述第一楔形面的端部还连接小台阶，所述小台阶的台阶面高于所述活塞杆的外表面，所述第一楔形面与第一垂直面之间形成夹角β；

若所述活塞杆收缩时，各第二楔形台阶中的小台阶与右缸盖的右缸盖内端面之间形成不大于0.2mm的间隙，若所述活塞杆伸出时，各第一楔形台阶中的小台阶与左缸盖的左缸盖内端面之间也形成不大于0.2mm的间隙；

所述第一台阶为圆形台阶，各第一台阶的中轴线与缸体的轴线互为垂直。

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单、使用方便，本发明中活塞杆处于完全缩回或完全伸出两个位置时均能被有效的机械锁定，不论活塞杆头部被施加正负载或负负载，活塞杆均能保持原位，在本发明中将第一楔形台阶或第二楔形台阶位于卡块第二垂直面及缸盖内端面之间的间隙设置为不超过0.2mm，保证了本发明的锁紧精度，各卡块油缸形成的驱动机构与各楔形台阶形成的锁紧机构实现了活塞杆的机械锁紧，同时本发明可以直接应用于深海装备的液压系统本发明还具有体积小巧、重量轻便及可靠性高的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明在A处的放大结构示意图。

图3为本发明在B处的放大结构示意图。

图4为本发明在C处的放大结构示意图。

图5为本发明中卡块的立体结构示意图。

其中：1、活塞杆；101、第一台阶；102、贯通孔；103、顺序阀安装孔；104、单向阀安装孔；2、缸体；201、第一楔形台阶；2011、小台阶；2012、第一楔形面；2013、过渡圆角；2014、第一垂直面；202、第二楔形台阶；3、卡块油缸；301、法兰安装盘；3011、第一油孔；3012、第二油孔；3014、第一内孔；3015、第二内孔；3016、第三内孔；302、复位弹簧；303、卡块；3031、沉孔；3032、第二台阶；3033、第三台阶；3034、第四台阶；3035、第二楔形面；3036、第二垂直面；3037、第一密封圈安装槽；3038、第二密封圈安装槽；4、顺序阀；401、第一阀座；402、第一阀芯；403、第一调压弹簧；5、单向阀；501、第二阀座；502、第二阀芯；503、第二调压弹簧；6、左缸盖；601、左缸盖内端面；7、右缸盖；701、右缸盖内端面。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述的一种双作用双出杆初末位机械锁紧油缸包括缸体2，于缸体2的两端分别连接左缸盖6及右缸盖7，活塞杆1通过左缸盖6及右缸盖7贯穿安装于缸体2内，如图1所示，于缸体2的外周、以缸体2的轴线为中心对称设置多个第一台阶101，上述各第一台阶101为圆形台阶，各第一台阶101的中轴线与缸体2的轴线互为垂直。如图1所示，于各第一台阶101上均设置用于将活塞杆1机械锁定或解锁的卡块油缸3，本发明中，卡块油缸3为4个，于缸体2一侧的各第一台阶101内还设置顺序阀4，于缸体2另一侧的各第一台阶101内还设置单向阀5，沿活塞杆1的外周分别向外延伸形成第一楔形台阶201、第二楔形台阶202。如图1、图4所示，所述第一楔形台阶201及第二楔形台阶202均包括一第一楔形面2012，第一楔形面2012通过过渡圆角2013连接第一垂直面2014，于第一楔形面2012的端部还连接小台阶2011，小台阶2011的台阶面高于活塞杆1的外表面，第一楔形面2012与第一垂直面2014之间形成夹角β。

如图2、图3所示，上述卡块小油缸3包括与第一台阶101的台阶面固接的法兰安装盘301，法兰安装盘301与第一台阶101之间设置卡块303，卡块303的一端通过复位弹簧302与第一台阶101的内端顶部抵接，卡块303的另一端贯穿安装第一台阶101。如图1、图2及图3所示，上述第一台阶101自下而上形成三级阶梯，法兰安装盘301的内部由第一内孔3014、第二内孔3015、第三内孔3016连接形成阶梯形内腔，第一台阶101中的第二级台阶的外圈与第三内孔3016配合，于第一台阶101上还开设用于安装卡块303另一端的贯通孔102，贯通孔102与缸体2内腔连通。

如图2、图3及图5所示，卡块303包括一对第三台阶3033，在一对第三台阶3033之间形成用于安装密封圈的第一密封圈安装槽3037，在一个第三台阶3033的一端连接第二台阶3032，于第二台阶3032上开设用于安装复位弹簧302的沉孔3031，于另一个第三台阶3033的一端与第四台阶3034的一端连接，沿第四台阶3034的外圈设置第二密封圈安装槽3038，在第四台阶3034的另一端分别设置第二楔形面3035及第二垂直面3036之间形成夹角α。如图2所示，上述卡块303中各第三台阶3033的外周均与第二内孔3015的内孔壁配合，所述第二台阶3032的外周与第一内孔3014的内孔壁配合。于第一台阶101与法兰安装盘301的配合处、在法兰安装盘301内还安装第一密封圈，于缸体2一侧的各法兰安装盘301上均开设第一油孔3011，于缸体2另一侧的各法兰安装盘301上均开设第二油孔3012，以缸体2轴线为中心对称的一个第一油孔3011与第二油孔3012之间接同一根油管。

如图1、图2、图3所示，于缸体2一侧的各第一台阶101内还开设用于安装顺序阀4的顺序阀安装孔103，于缸体2另一侧的各第一台阶101内还开设用于安装单向阀5的单向阀安装孔104，顺序阀4包括第一阀座401、第一阀芯402及第一调压弹簧403；单向阀5包括第二阀座501、第二阀芯502及第二调压弹簧503。在上述各法兰安装盘301内，复位弹簧302伸入沉孔3031中的长度大于其伸出沉孔3031的长度。

本发明的具体工作过程如下：

如图1、图2、图3及图4所示，以活塞杆1左侧出杆为例，图1所示为本发明中活塞杆处于完全缩回的初始状态，在该状态时，各第二楔形台阶202中的小台阶2011与右缸盖7的右缸盖内端面701之间形成不大于0.2mm的间隙，若活塞杆1伸出时，各第一楔形台阶201中的小台阶2011与左缸盖6的左缸盖内端面601之间也形成不大于0.2mm的间隙。此时活塞杆1伸出缸体2的一端不论被施加正负载或负负载时，活塞杆1均处于机械锁定状态，其原因是以缸体2轴线为中心对称设置的两个卡块油缸3中的各卡块303均伸出贯通孔102，使卡块303的第二垂直面3036与第二楔形台阶202的第一垂直面2014相抵接。于缸体2伸出活塞杆1一端的各卡块油缸3的第一油孔3011及第二油孔3012接通同一根油管(该卡块油缸3位于图1中右上及右下)，油液介质进入各卡块油缸3的阶梯形内腔后、逐渐充满并推动卡块303向法兰安装盘301的第一内孔3014处位移，如图2所示，当其中一个卡块油缸3(该卡块油缸3位于右上)中的油压压力达到顺序阀4中第一调压弹簧403的的调定压力时，顺序阀4的第一阀芯402打开，使油液介质进入缸体2内部并推动活塞杆1向缸体2另一端伸出，上述缸体2待伸出活塞杆1一端的一个卡块油缸3(该卡块油缸3位于图1中的左下)内的单向阀5及第二油孔3012回油，活塞杆1在位移过程中其第一楔形台阶201的第一楔形面2012与各卡块油缸3(该卡块油缸3位于图1中的左上及左下)中卡块303的第二楔形面3035，使上述各卡块油缸3中(该卡块油缸3位于图1中的左上及左下)中的卡块303推起，此时活塞杆1继续位移，当第一楔形台阶201超过上述各卡块303的第二楔形面3035时，各卡块油缸(该卡块油缸3位于图1中的左上及左下)中卡块303受复位弹簧302影响重新伸入缸体2的内部，使第一楔形台阶201位于卡块303中的第二垂直面3036与左缸盖6的左缸盖内端面601内，在该状态下活塞杆1处于完全伸出状态(该伸出状态与图1中活塞杆1的伸出位置相反)，在该状态下不论活塞杆1被施加正负载及负负载，该活塞杆1均被机械锁定。

上述第一调压弹簧403与第二调压弹簧503的设定压力高于复位弹簧302的调定压力。上述α角与β角的角度均相同。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。