阅读说明：本技术 一种基于排气回收的气动集成系统及其控制方法 (Pneumatic integrated system based on exhaust recovery and control method thereof ) 是由 虞启辉 翟建伟 谭心 蒙建国 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于排气回收的气动集成系统及其控制方法,基于排气回收的气动集成系统包括气缸,在该气缸上设置有与无杆腔连通的第一气孔,和与有杆腔连通的第二气孔；气罐,与气缸可拆卸固定连接,在气罐的外侧安装有气动模块和回收模块,气动模块的一端与气源连接,另一端与第一气孔和第二气孔连接,用于驱动气缸的活塞杆做伸缩运动,回收模块的一端与气罐的内部连通,另一端与所述气缸的内部连通,用于回收所述气缸内排出的气体；在所述气罐的罐壁内部设置有气路连接结构,该气路连接结构在所述气罐的外侧形成有若干接口,所述气缸、气动模块、回收模块和气源分别与相应的接口连接。本发明可以减小气动系统的空间占比同时便于移动。(The invention relates to a pneumatic integrated system based on exhaust recovery and a control method thereof, wherein the pneumatic integrated system based on exhaust recovery comprises a cylinder, wherein a first air hole communicated with a rodless cavity and a second air hole communicated with a rod cavity are formed in the cylinder; the gas tank is detachably and fixedly connected with the cylinder, a pneumatic module and a recovery module are installed on the outer side of the gas tank, one end of the pneumatic module is connected with a gas source, the other end of the pneumatic module is connected with the first gas hole and the second gas hole and used for driving a piston rod of the cylinder to do telescopic motion, one end of the recovery module is communicated with the inside of the gas tank, and the other end of the recovery module is communicated with the inside of the cylinder and used for recovering gas exhausted from the cylinder; the gas tank is characterized in that a gas path connecting structure is arranged in the tank wall of the gas tank, a plurality of interfaces are formed on the outer side of the gas tank through the gas path connecting structure, and the cylinder, the pneumatic module, the recovery module and the gas source are respectively connected with the corresponding interfaces. The invention can reduce the space ratio of the pneumatic system and is convenient to move.)

一种基于排气回收的气动集成系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及气缸的气动集成系统技术领域，具体涉及一种基于排气回收的气动集成系统及其控制方法。

背景技术

气动技术以压缩空气作为工作介质，以空压机为动力源，是实现生产和自动控制的重要手段之一。气动系统具有结构简单、操作方便、高效低成本、寿命长等一系列优点，在化工、冶金、汽车制造等领域得到广泛的应用。

由于气动系统的效率低下，仅为20％，所以人们对气动系统的节能问题越来越重视，研究出很多节能的方法，比如将压缩空气回收再利用，转化为其它形式的能量使用，利用空气的膨胀能做功推动活塞运动等方法，虽然在一定程度上提高了压缩空气的利用率，但相比于传统回路增加了元器件的使用量，系统的空间占比增大，元器件的更换也较为麻烦，每次更换都可能使管道的位置变化，出现压缩气体泄漏的情况，严重影响了气动系统的使用寿命和工作效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题之一是提供一种基于排气回收的气动集成系统，以减小气动系统的空间占比同时便于移动；本发明要解决的技术问题之二是提供一种基于排气回收的气动集成系统的控制方法，以对压缩空气进行回收储存。

为解决上述技术问题之一，本发明提供的一种基于排气回收的气动集成系统，包括气缸，在该气缸上设置有与其无杆腔连通的第一气孔，和与其有杆腔连通的第二气孔；气罐，与所述气缸可拆卸固定连接，在该气罐的外侧安装有气动模块和回收模块，所述气动模块的一端与气源连接，另一端与所述第一气孔和第二气孔连接，以用于驱动所述气缸的活塞杆做伸缩运动，所述回收模块的一端与所述气罐的内部连通，另一端与所述气缸的内部连通，用于回收所述气缸内排出的气体；在所述气罐的罐壁内部设置有气路连接结构，该气路连接结构在所述气罐的外侧形成有若干接口，所述气缸、气动模块、回收模块和气源分别与相应的接口连接。

本发明中，压缩空气的流动通道均隐藏在气罐的罐壁内部，无需使用连接软管传输气体，且气动模块和回收模块均集成安装在气罐的外侧，使得整个气动系统占用空间较小，且便于搬动；此外，与连接软管相比，成形在气罐罐壁内部的气路连接结构，不易出现气体泄漏的情况发生。

优选地，所述气罐包括两端敞口的罐体，该罐体的两端敞口处分别设置有第一端盖和第二端盖；所述气路连接结构包括设置在所述第一端盖内部的第一流道和第二流道，以及设置在所述第二端盖上的第三流道，所述第一流道与所述第二气孔连通，所述第二流道与所述罐体内部连通，所述第三流道与所述第一气孔连通。

优选地，在所述第二端盖上还设置有与所述气源连通的第四流道。

优选地，所述气动模块包括安装在所述罐体外侧的减压阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀均为二位三通阀，且所述减压阀、第一电磁阀和第二电磁阀的阀口分别与所述气罐上相应的接口连接；所述气路连接结构还包括设置在所述罐体的侧壁内部的若干气动流道，以使得所述减压阀的入口端与所述第四流道连通，所述减压阀的出口端与所述第一电磁阀和第二电磁阀的P口连通，所述第一电磁阀和第二电磁阀的A口分别与所述第一流道和第三流道连通。

优选地，所述回收模块包括安装在所述罐体外侧的第三电磁阀和单向阀，所述第三电磁阀为二位三通阀，且所述第三电磁阀和单向阀的阀口分别与所述气罐上相应的接口连接；所述气路连接结构还包括设置在所述罐体侧壁内部的若干回收流道，以使得所述第三电磁阀的P口与所述第二电磁阀的R口连通，所述第三电磁阀的A口与所述单向阀的入口端连通，所述单向阀的出口端与所述第二流道连通。

优选地，所述回收模块还包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别安装在所述第一端盖和第二端盖的外侧，且所述第一压力传感器与所述第二流道连通，所述第二压力传感器与所述第三流道连通。

优选地，所述气动模块还包括第一消音器，所述回收模块还包括第二消音器，所述第一消音器和第二消音器均安装在所述罐体的外侧；所述气路连接结构还包括设置在所述罐体侧壁内部的若干排气流道，以使得所述第一消音器与所述第一电磁阀的R口连通，所述第二消音器与所述第三电磁阀的R口连通。

优选地，在所述罐体的外侧沿其长度方向依次设置有所述单向阀、第三电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀和减压阀；且在第三电磁阀和第一电磁阀之间设置有所述第一消音器和第二消音器，所述第一消音器和第二消音器沿所述罐体的宽度方向设置。采用这种设计结构，可以使得各元器件在气罐上的布置更加合理化，且更加整齐美观。

优选地，所述第一端盖、第二端盖分别与所述气缸的相应端盖螺栓连接，且在所述第一端盖、第二端盖和所述气缸的端盖上均设置有用于螺栓连接的连接耳，且在所述气缸的端盖上设置有L形的连接板，该连接板远离所述气罐设置。将气缸与气罐集成为一体后，增设连接板以便于气缸安装。

为解决上述技术问题之二，本发明提供的一种基于排气回收的气动集成系统的控制方法，包括设置在所述气缸的活塞杆上的位移传感器和设置在所述气罐外侧的控制器；在所述位移传感器检测到所述活塞杆位于缩回位置时，所述第一电磁阀通电，第二电磁阀和第三电磁阀断电，此时，所述第一电磁阀的P口和A口连通，所述第二电磁阀的A口和R口连通，活塞杆向外伸出；在所述位移传感器检测到所述活塞杆位于最大伸出位置时，所述第二电磁阀通电，所述第一电磁阀断电，此时，所述第二电磁阀的P口和A口连通，所述第一电磁阀的A口和R口连通，活塞杆向内缩回；在活塞杆向内缩回的过程中，若第一压力传感器检测到的压力大于所述第二压力传感器检测到的压力值，所述第三电磁阀断电，第三电磁阀的P口和R口连通，使得所述无杆腔内的气体经第二消音器排至外界；若第一压力传感器检测到的压力小于所述第二压力传感器检测到的压力值，所述第三电磁阀通电，第三电磁阀的P口与A口连通，使得所述无杆腔内的气体进入所述气罐内。

采用上述控制方法，使得活塞杆在缩回时，若无杆腔内的压力大于气罐内的压力，则无杆腔内的气体可以被气罐回收，使得气罐被充满，若无杆腔内的压力小于气罐内的压力，则说明气罐内部已被充满，此时，无杆腔内的气体排放至外界。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的基于排气回收的气动集成系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的基于排气回收的气动集成系统的***图；

图3为本发明实施例的第一端盖的三维结构示意图；

图4为本发明实施例的第一端盖的二维结构示意图；

图5为本发明实施例的第二端盖的三维结构示意图；

图6为本发明实施例的第二端盖的二维结构示意图；

图7为本发明实施例的罐体与气动模块和回收模块的连接结构示意图；

图8为本发明实施例的减压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和单向阀的结构示意图；

图9为本发明实施例的基于排气回收的气动集成系统的气路图。

附图标记：

1-气缸；2-气罐；3-气动模块；4-回收模块；5-气源；6-气路连接结构；7-控制器；

11-第一气孔；12-第二气孔；13-连接板；21-罐体；22-第一端盖；23-第二端盖；31-减压阀；32-第一电磁阀；33-第二电磁阀；34-第一消音器；41-第三电磁阀；42-单向阀；43-第一压力传感器；44-第二压力传感器；45-第二消音器；51-气源接头；61-第一流道；62-第二流道；63-第三流道；64-第四流道；65-气动流道；66-回收流道；67-排气流道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，本实施例公开了一种基于排气回收的气动集成系统，包括气缸1和用于回收压缩空气的气罐2，在该气缸1上设置有与其无杆腔连通的第一气孔11，和与其有杆腔连通的第二气孔12，气罐2通过螺栓与气缸1可拆卸固定连接，在该气罐的2外侧安装有气动模块3和回收模块4，气动模块3的一端与气源5连接，另一端与第一气孔11和第二气孔12连接，以用于驱动气缸的活塞杆做伸缩运动，回收模块4的一端与气罐2的内部连通，另一端与气缸1的内部连通，用于回收气缸1内排出的气体；在气罐2的罐壁内部设置有气路连接结构6，该气路连接结构6在气罐2的外侧形成有若干接口，上述气缸4、气动模块6、回收模块4和气源5分别与相应的接口连接。

具体地，上述气罐2包括两端敞口的罐体21，该罐体21的两端敞口处分别设置有第一端盖22和第二端盖23，第一端盖22和第二端盖23均与罐体21螺栓连接，且在连接处通过平垫密封；气路连接结构6包括设置在第一端盖22内部的第一流道61和第二流道62，以及设置在第二端盖23上的第三流道63和第四流道64，第一流道61与第二气孔12连通，第二流道62与罐体21内部连通，第三流道63与第一气孔11连通，第四流道64与气源5连通。

上述气动模块3安装在罐体21外侧的减压阀31、第一电磁阀32和第二电磁阀33，第一电磁阀32和第二电磁阀33均为二位三通阀，且减压阀31、第一电磁阀32和第二电磁阀33的阀口分别与气罐2上相应的接口连接；上述气路连接结构6还包括设置在罐体21的侧壁内部的若干气动流道65，以使得减压阀31的入口端与第四流道64连通，减压阀31的出口端与第一电磁阀32和第二电磁阀33的P口连通，第一电磁阀32和第二电磁阀33的A口分别与第一流道61和第三流道63连通。

上述回收模块4包括安装在罐体21外侧的第三电磁阀41和单向阀42，还包括分别安装在第一端盖22和第二端盖23上的第一压力传感器43和第二压力传感器44，其中，第三电磁阀41为二位三通阀，且第三电磁阀41和单向阀42的阀口分别与气罐2上相应的接口连接，而第一压力传感器43与上述第二流道23连通，用于监测气罐2内部的压力，第二压力传感器44与第三流道63连通，用于监测气缸1的无杆腔内的压力；气路连接结构6还包括设置在罐体21侧壁内部的若干回收流道66，以使得第三电磁阀41的P口与第二电磁阀33的R口连通，第三电磁阀41的A口与单向阀42的入口端连通，单向阀42的出口端与第二流道62连通。

上述气动模块3还包括第一消音器34，回收模块4还包括第二消音器45，第一消音器34和第二消音器45均安装在罐体21的外侧，气路连接结构6还包括设置在罐体侧壁内部的若干排气流道67，以使得第一消音器34与第一电磁阀32的R口连通，第二消音器45与第三电磁阀41的R口连通。

本实施例中，在气缸1活塞杆缩回过程中，第一电磁阀32通电，其P口与A口连通，第二电磁阀33断电，其A口与R口连通，气源5的压缩空气经由减压阀31和第一电磁阀32从第一流道61处进入气缸1的有杆腔中，驱动气缸1的活塞杆缩回，同时，第一压力传感器43和第二压力传感器44实时监测气罐2和无杆腔内的压力，如果气罐2内的压力大于无杆腔内的压力，则第三电磁阀41断电，其P口与R口连通，无杆腔内的压缩空气从第三流道63进入第二电磁阀33的A口，并从第二电磁阀33的R口经回收流道66进入第三电磁阀41的P口，再从第三电磁阀41的R口经由排气流道67从第二消音器45处排出至外界；若气罐2内的压力小于无杆腔内的压力，则第三电磁阀41通电，其P口与A口连通，无杆腔内的压缩空气经第三流道63和第二电磁阀33进入第三电磁阀41的P口，并从第三电磁阀41的A口经由单向阀42进入气罐2中，完成无杆腔内的压缩空气的回收。在气缸1的活塞杆伸出过程中，第二电磁阀33通电，其P口与A口连通，第一电磁阀32断电，其A口与R口连通，气源5的压缩空气经由减压阀31和第二电磁阀33从第三流道63进入气缸1的无杆腔中，驱动气缸1的活塞杆伸出，而有杆腔内的压缩空气则从第一流道61经由第一电磁阀32从第一消音器34处排出至外界。

具体地，上述第一端盖22、第二端盖23分别与气缸1的相应端盖螺栓连接，且在第一端盖22、第二端盖23和气缸1的端盖上均设置有用于螺栓连接的连接耳，由于气缸1和气罐2集成为一整体，为便于气缸1的安装，在气缸1的端盖上设置有L形的连接板13，该连接板13远离气罐2设置。

具体地，在罐体21的外侧沿其长度方向依次设置有上述单向阀42、第三电磁阀41、第一电磁阀32、第二电磁阀33和减压阀31；且在第三电磁阀41和第一电磁阀32之间设置有上述第一消音器34和第二消音器45，第一消音器34和第二消音器45沿罐体21的宽度方向设置。本实施例中，为便于各阀体的安装，将外购回来的单向阀42、第三电磁阀41、第一电磁阀32、第二电磁阀33和减压阀31的底板拆下，并将各阀体的阀口对准气罐2上的相应接口，并在接口处设置密封圈，防止气体泄漏，然后采用螺栓将各阀体安装在气罐2上(参考图8)。

参考图7，罐体21上设置有若干与各阀体对应的接口，其中与单向阀42对应的有两个接口，沿罐体21的宽度方向上下设置，在上的接口与单向阀42的出口端连通，在下的接口与单向阀42的入口端连接；与第三电磁阀41、第一电磁阀32和第二电磁阀33对应的均有三个接口，沿罐体21的宽度方向上下设置，其中，与第三电磁阀41对应的三个接口从上至下分别与第三电磁阀41的P口、A口、R口连通，与第一电磁阀32对应的三个接口从上至下分别与第一电磁阀32的A口、R口、P口连通，与第二电磁阀33对应的三个接口从上至下分别与第二电磁阀32的P口、A口、R口连通；与减压阀31对应的有两个接口，沿罐体21的宽度方向上下设置，在上的接口与减压阀31的出口端连通，在下的接口减压阀31与的入口端连接。

此外，为便于控制气缸1的气动模块3和回收模块4，本实施例在气缸1的活塞杆上安装位移传感器(图中未示出)，以用于检测活塞杆的伸出或缩回位置，并在罐体21的外侧安装控制器7。本发明的基于排气回收的气动集成系统的控制方法如下：在位移传感器检测到活塞杆位于缩回位置时，第一电磁阀32通电，第二电磁阀33和第三电磁阀41断电，此时，第一电磁阀32的P口和A口连通，第二电磁阀33的A口和R口连通，活塞杆向外伸出；在位移传感器检测到活塞杆位于最大伸出位置时，第二电磁阀33通电，第一电磁阀32断电，此时，第二电磁阀33的P口和A口连通，第一电磁阀32的A口和R口连通，活塞杆向内缩回；在活塞杆向内缩回的过程中，若第一压力传感器43检测到的压力大于第二压力传感器44检测到的压力值，第三电磁阀41断电，第三电磁阀41的P口和R口连通，使得无杆腔内的气体经第二消音器45排至外界；若第一压力传感器43检测到的压力小于第二压力传感器44检测到的压力值，第三电磁阀41通电，第三电磁阀41的P口与A口连通，使得无杆腔内的气体进入气罐2内。

本发明中，压缩空气的流动通道均隐藏在气罐2的罐壁内部，无需使用连接软管传输气体，且气动模块3和回收模块4均集成安装在气罐的外侧，使得整个气动系统占用空间较小，且便于搬动；此外，与连接软管相比，成形在气罐2罐壁内部的气路连接结构6，不易出现气体泄漏的情况发生，在使用中，需在第四流道64上连接气源接头51，以便于与气源5连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。