阅读说明：本技术 一种液压缸高压保护装置 (High-pressure protection device for hydraulic cylinder ) 是由 牛国贤 苏晓岩 付丙勤 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种液压缸高压保护装置,涉及液压控制技术领域,解决了现有技术中溢油保护装置管路冗杂、溢油后液压缸位置精度难以保证的问题。本发明的液压缸高压保护装置,包括阀体以及安装在阀体内腔中的第一活塞、第二活塞和弹簧；弹簧位于第一活塞、第二活塞之间；第一活塞、第二活塞外端分别与液压缸的无杆腔、有杆腔连通；当无杆腔、有杆腔内的压力克服弹簧的初始弹力时,液压油推动第一活塞、第二活塞压缩弹簧,液压油流至阀体内腔里。本发明的液压缸高压保护装置,结构简单,能够直接安装到液压缸控制阀块上,省去溢流阀及溢油管路,简化液压系统；泄油后液压缸内的活塞位置单侧偏移不超过1mm,保证了液压缸的位置精度。(The invention relates to a high-pressure protection device of a hydraulic cylinder, relates to the technical field of hydraulic control, and solves the problems that an oil spilling protection device in the prior art has complicated pipelines and the position precision of the hydraulic cylinder after oil spilling is difficult to guarantee. The invention relates to a high-pressure protection device of a hydraulic cylinder, which comprises a valve body, a first piston, a second piston and a spring, wherein the first piston, the second piston and the spring are arranged in an inner cavity of the valve body; the spring is positioned between the first piston and the second piston; the outer ends of the first piston and the second piston are respectively communicated with a rodless cavity and a rod cavity of the hydraulic cylinder; when the pressure in the rodless cavity and the rod cavity overcomes the initial elasticity of the spring, the hydraulic oil pushes the first piston and the second piston to compress the spring, and the hydraulic oil flows into the inner cavity of the valve body. The hydraulic cylinder high-pressure protection device is simple in structure, can be directly installed on a hydraulic cylinder control valve block, saves an overflow valve and an oil overflow pipeline, and simplifies a hydraulic system; the unilateral deviation of the piston position in the hydraulic cylinder after oil drainage is not more than 1mm, and the position precision of the hydraulic cylinder is ensured.)

一种液压缸高压保护装置

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种液压缸高压保护装置。

背景技术

液压缸是液压系统的主要执行机构之一，被广泛应用于机床工业、冶金工业、汽车工业、轻纺工业、工程机械、农业机械等领域。在需要精确控制的领域，例如通过液压缸实现机构的支撑和水平角度调整的领域，液压缸运动到指定位置后，需要将其锁定。

目前，多数液压系统通过液压锁来保证液压缸的锁紧，如图1所示，当液压缸(200)运动到指定位置后，液压泵停止供油，液压锁(300)关闭，液压缸的活塞两侧形成封闭的容腔。当环境温度升高时，致使液压油膨胀，在液压缸封闭容腔内形成高压，严重时会破坏液压管路。

为了防止因温度升高而导致的液压缸封闭油腔的高压破坏液压管路情况的发生，通常让液压缸的两个油腔分别连接溢流阀，如图2所示，当封闭油腔的压力超过溢流阀(400)的调节压力时，溢流阀开启溢油模式，以保护液压系统不被破坏。

通过溢流阀来保护液压缸，使其不因温升高压而破坏液压系统，这种方式虽简单易行，但仍存在以下缺点：

(1)需要为溢流阀单独布置溢油管路，使得液压系统的管路更加冗杂；(2)溢流阀溢油量不受控，使液压缸两端溢油量不稳定，使液压缸内的活塞单侧偏移超过10mm以上，致使温升溢油后液压缸位置精度难以保证。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种液压缸高压保护装置，至少能够解决以下技术问题之一：(1)溢油保护装置管路冗杂；(2)溢油后液压缸位置精度难以保证。

本发明实施例提供了一种液压缸高压保护装置，包括阀体以及安装在阀体内腔中的第一活塞、第二活塞和弹簧；弹簧位于第一活塞、第二活塞之间；第一活塞、第二活塞的外端分别与液压缸的无杆腔、有杆腔连通；当无杆腔、有杆腔内的压力克服弹簧的初始弹力时，液压油推动第一活塞、第二活塞压缩弹簧，液压油流至阀体的内腔。

进一步，所述第一活塞、第二活塞的作用面积S₁₂、S₁₃之比与所述无杆腔、有杆腔作用面积S₂₁、S₂₂的比例关系为：S₁₂/S₁₃＝α*S₂₁/S₂₂，

其中，调整系数α的范围为0.8～1.2。

进一步，所述阀体的内腔包括第一腔和第二腔，所述第一活塞、第二活塞分别安装在第一腔和第二腔内；

第一活塞、第二活塞之间构成用于装配所述弹簧的弹簧腔；

弹簧腔的横截面面积等于第一腔横截面面积、大于第二腔的横截面面积。

进一步，所述第一活塞、第二活塞、弹簧的中心轴共线；

第一活塞的侧面与弹簧腔侧壁相适配；

第二活塞包括位于弹簧腔内的端部和位于第二腔内的尾部，且端部的侧面与弹簧腔侧壁相适配，尾部的侧面与第二腔侧壁相适配。

进一步，所述端部、尾部和阀体的内壁构成第二活塞极差腔；

阀体侧壁上开有通气孔，使弹簧腔、第二活塞极差腔分别与外界大气连通；

所述通气孔上安装有防污弯头。

进一步，所述第一活塞、第二活塞分别通过第一端盖、第二端盖与所述液压缸的无杆腔、有杆腔连通；

第一端盖、第二端盖安装在所述阀体的两端，且第一端盖与第二端盖结构相同；

第一端盖内部孔道为三通结构，三通孔道分别与液压缸的无杆腔、第一活塞、外界相通，通往外界的孔道上安装有油堵。

进一步，所述第一端盖开设有横向通孔以及与横向通孔连通的无杆腔连接口；

横向通孔的中心轴与所述第一活塞、弹簧、第二活塞的中心轴共线，横向通孔的右端与第一活塞相通，左端安装有第一油堵；

无杆腔连接口开设在第一端盖的侧面，且与横向通孔垂直；

第一活塞、横向通孔侧壁和第一油堵构成蓄油腔。

进一步，所述无杆腔连接口为节流孔。

进一步，所述第一活塞、第二活塞的外端面分别开设有第一作用凹槽、第二作用凹槽，第一作用凹槽、第二作用凹槽的深度均为0.5～1.0mm。

进一步，所述第一活塞、第二活塞的内端面分别开设有第一安装凹槽、第二安装凹槽，所述弹簧的两端位于第一安装凹槽、第二安装凹槽内。与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)保护装置结构简单，能够直接安装到液压缸控制阀块上，省去溢流阀及溢油管路，简化液压系统；

(2)第一活塞、第二活塞的作用面积比例与液压缸有杆腔及无杆腔作用面积相关联，液压缸两端油腔泄油量的比例受到精确控制，泄油后液压缸内的活塞位置单侧偏移不超过1mm，保证了液压缸的位置精度；

(3)保护装置通过节流孔与液压缸油腔连通，液压油经节流孔流至保护装置，防止进入保护装置的瞬间流量太大，增加系统阻尼。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出背景技术与具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为背景技术中的液压缸及锁紧机构原理图；

图2为背景技术中带有溢流保护的液压缸及锁紧机构原理图；

图3为具体实施例的液压缸高压保护装置的剖视图；

图4为具体实施例的液压缸高压保护装置连接原理图。

附图标记：

100-液压缸高压保护装置；11-阀体；12-第一活塞；121-第一安装凹槽；122-第一作用凹槽；13-第二活塞；131-端部；132-尾部；133-第二安装凹槽；134-第二作用凹槽；14-弹簧；15-防污弯头；16-格莱圈；17-第一端盖；171-横向通孔；172-无杆腔连接口；173-第一油堵；18-第二端盖；181-横向通孔；182-有杆腔连接口；183-第二油堵183；

200-液压缸；21-无杆腔；22-有杆腔；

300-液压锁；

400-溢流阀；

A-弹簧腔；B-第二活塞极差腔；C-蓄油腔。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的具体实施例，公开了一种液压缸高压保护装置100(可简称为保护装置100)，如图3至图4所示，包括阀体11以及安装在阀体11内腔中的第一活塞12、第二活塞13和弹簧14，弹簧14位于第一活塞12、第二活塞13之间，第一活塞12、第二活塞13的外端(外侧为远离弹簧的一端)分别与液压缸200的无杆腔21、有杆腔22连通，当无杆腔21、有杆腔22内的压力能够克服弹簧14的初始弹力(装配好的保护装置100未连接到液压缸油腔时，弹簧14的弹力)时，液压油推动第一活塞12、第二活塞13压缩弹簧14，液压油流至阀体11的内腔里。

液压锁300将液压缸200锁紧后，当环境温度升高时，致使液压油膨胀，在液压缸200的无杆腔21、有杆腔22内形成高压，当液压油的压力大于预定压力(是指因弹簧弹力作用，液压油推动左、第二活塞所需达到的压力，即预定压力与弹簧14的初始弹力相等，预定压力根据液压缸的类型和使用环境等因素确定，根据预定压力选择保护装置中使用的弹簧类型、尺寸以及初始的压缩状态)时，无杆腔21、有杆腔22内的液压油克服弹簧14弹力分别推动第一活塞12、第二活塞13压缩弹簧14，使液压油流入阀体11内腔，以缓解无杆腔21、有杆腔22内的高压，以防高压破坏液压管路；当环境温度回落，液压油冷缩，此时液压油的压力小于弹簧14弹力，弹簧14推动第一活塞12、第二活塞13将液压油压回无杆腔21、有杆腔22内。

为了保证液压缸的位置精度，液压油作用在第一活塞12、第二活塞13的作用面积S₁₂、S₁₃(第一、第二活塞的作用面积是指第一、第二活塞垂直于运动方向的截面面积)之比与无杆腔21、有杆腔22作用面积S₂₁、S₂₂(无杆腔、有杆腔的作用面积是指无杆腔、有杆腔垂直于液压缸活塞运动方向的截面面积)的比例相关，具体地，S₁₂/S₁₃＝α*S₂₁/S₂₂，其中，通过研究发现，调整系数α的范围为0.8～1.2，使泄油后液压缸内的活塞位置单侧偏移不超过1mm，相对于溢流阀会使液压缸内的活塞单侧偏移超过10mm以上，保证了液压缸的位置精度。

为使液压油作用在第一活塞12、第二活塞13的作用面积不同，阀体11的内腔包括横截面面积不同的第一腔和第二腔，第一活塞12、第二活塞13分别装配在第一腔和第二腔内，且第一活塞12、第二活塞13的侧面与第一腔、第二腔的侧壁相适配。需要说明的是，阀体11的内腔还包括第一活塞12、第二活塞13之间形成用于装配弹簧14的弹簧腔A，弹簧腔A的横截面面积不小于第一腔、第二腔的横截面面积。

在本实施例中，以第一活塞12的作用面积大于第二活塞13为例，阀体11的内腔为“T”型腔(沿阀体中心轴线纵剖后，内腔的形状为“T”型)，第一腔横截面面积大于第二腔横截面面积。为了简化保护装置的内部结构，方便内部部件的装配，弹簧腔A的横截面面积与第一腔横截面面积相等。

为了避免弹簧14被压缩过程中，两端受力方向不在弹簧14的中心轴线上，致使弹簧14被扭曲压坏，第一活塞12、第二活塞13、弹簧14的中心轴共线。同时为了防止第一活塞12、第二活塞13的位置发生偏移使弹簧14被扭曲压坏，第一活塞12的侧面与第一腔(弹簧腔A)的侧壁相适配，第二活塞13包括位于弹簧腔A内的端部131和位于第二腔内的尾部132，端部131的两端分别与弹簧14、尾部132连接，且端部131的侧面与弹簧腔A的侧壁相适配，尾部132的侧面与第二腔的侧壁相适配。此外，为了避免弹簧14被压缩至极限位置时，被第一活塞12、第二活塞13压并，在第一活塞12、第二活塞13内端面(与弹簧14相接触的端面)上分别设有第一安装凹槽121、第二安装凹槽133，弹簧14的两端设于第一安装凹槽121、第二安装凹槽133内，不仅能够有效防止弹簧14被压并，还能限定弹簧14的位置，避免保护装置100在受到震动时，弹簧14的位置发生偏移，从而影响保护装置的正常使用。

为了使阀体11内部结构紧凑，在阀体11内腔有限的空间内形成足够的压力，当预定压力比较大时，弹簧14采用碟形弹簧，当预定压力比较低时，弹簧14采用普通的螺旋式弹簧。

需要说明的是，在加工装配保护装置时，会在端部131、尾部132和阀体11的内壁构成第二活塞极差腔B，即尾部132的长度大于第二腔的长度。在阀体11侧壁(具体地，是在形成有弹簧腔A、第二活塞极差腔B的侧壁处)上开有通气孔，使弹簧腔A、第二活塞极差腔B分别与外界大气连通，防止在弹簧腔A及第二活塞极差腔B处形成气弹簧，从而影响保护装置的正常使用。进一步，为了防止通气孔被外界污物堵塞，通气孔上安装有防污弯头15。

为了避免液压油进入弹簧腔A内，与弹簧14接触，从而影响弹簧14的正常使用，在第一活塞12、第二活塞13上设有格莱圈16，格莱圈16起到密封的作用，防止液压油流入弹簧腔A内，具体地，第一活塞12上的格莱圈16嵌设在第一活塞12的侧壁上，第二活塞13上的格莱圈16嵌设在尾部132的侧壁右端。在本实施例中，第一活塞12、第二活塞13分别设有两个格莱圈16，格莱圈16的数量在起到良好的密封效果的同时，又不至于阻碍第一活塞12、第二活塞13的运动。

阀体11内的第一活塞12、第二活塞13分别通过第一端盖17、第二端盖18与液压缸200的无杆腔21、有杆腔22连通，第一端盖17、第二端盖18分别安装在阀体11的左、右端面上。

第一端盖17内部孔道为三通结构，一孔道与液压缸200的无杆腔21相通，液压油从此路流入第一端盖17；一孔道与第一活塞12相通，液压油经此路流向第一活塞12，克服弹簧14弹力推动第一活塞12压缩弹簧14，使液压油流至阀体11内，缓解高压；一孔道与外界大气相通，用于将孔道内气体排向外界，为了防止液压油从此孔道流出，该孔道上设有油堵。第二端盖18的结构与第一端盖17的结构相同，内部孔道也是三通结构，且分别与有杆腔22、第二活塞13相通。

本实施例中，第一端盖17设有贯穿其左右端面的横向通孔171以及与横向通孔171连通的无杆腔连接口172，具体地，无杆腔连接口172开设在第一端盖17的侧面，且与横向通孔171垂直，横向通孔171的中心轴与第一活塞12、弹簧14、第二活塞13的中心轴共线。横向通孔171的右端与第一活塞12相通，左端与外界大气相通，在装配保护装置100时，使用工装穿过横向通孔171压缩弹簧14辅助装配。为了防止液压油从横向通孔171左端流出，在左端设有第一油堵173，如此第一活塞12、横向通孔171侧壁、第一油堵173构成了蓄油腔C，在装配保护装置100时，通过第一油堵173将蓄油腔C内的空气排出，以防影响保护装置100的正常工作。第二端盖18与第一端盖17结构相同，同理，第二端盖18也设有横向通孔181、有杆腔连接口182以及第二油堵183，结构细节与第一端盖17相同，在此不再赘述。

本实施例中，第二端盖18与第一端盖17的横向通道171/181直接与阀体11的内腔相通，为了避免第一活塞12、第二活塞13在弹簧14弹力作用下进入横向通道171/181，横向通道171的横截面面积小于第一活塞12的横截面面积，横向通道181的横截面面积小于第二活塞13的横截面面积，以保证第一活塞12、第二活塞13始终在阀体11内腔里运动。进一步，为了防止在初始位置第一活塞12、第二活塞13与第一端盖17、第二端盖18接触时，液压油作用面积太小，第一活塞12、第二活塞13的外端面(面向蓄油腔C的端面)分别开设有第一作用凹槽122、第二作用凹槽134，第一作用凹槽122和第二作用凹槽134的深度为0.5～1.0mm，第一作用凹槽122、第二作用凹槽134的横截面面积比例与第一活塞12、第二活塞13的作用面积比例相等，且第一作用凹槽122、第二作用凹槽134的横截面面积大于横向通道171/181的横截面面积，使液压油顺利推动第一活塞12、第二活塞13。

为了防止液压油进入保护装置100的瞬间流量太大，无杆腔连接口172、有杆腔连接口182为节流孔，即蓄能腔C通过节流孔与液压缸200的无杆腔21及有杆腔22连通，以增加系统阻尼，以避免液压油进入蓄能腔C的瞬间流量太大，防止液压油因瞬间冲力将活塞推动，影响保护装置100正常使用。

需要说明的是，在本实施例中，第一端盖17、第二端盖18是单独设置，可拆卸安装在阀体11的左右两端，以便保护装置100的装配、清理、维修及更换部件。但是，在实际应用中并不排除第一端盖17、第二端盖18与阀体1一体成型的方式，此时为方便装配活塞、弹簧等部件，第一端盖17、第二端盖18内部结构、组件需作适当调整，以实现其功能。此外，本实施例中，阀体11左右两端也可通过其他连接组件与液压缸200连接，并不局限于第一端盖17、第二端盖18。

本实施例提供的液压缸高压保护装置与液压缸200并联接入液压系统，将保护装置直接连接在液压缸的控制阀块上(保护装置通过板阀直接连接在液压缸的控制阀块上，连接方式属于现有技术，不再赘述)。液压锁300将液压缸锁紧后，环境温度上升导致液压缸活塞两侧的密封压力升高到预定压力时，液压油克服弹簧14弹力推动第一活塞12、第二活塞13压缩弹簧，液压油进入阀体11的内腔，以防止液压缸活塞两侧压力持续升高，破坏液压系统。

本实施例提供的液压缸高压保护装置，结构简单，能够直接安装到液压缸控制阀块上，省去溢油阀及溢油管路，简化液压系统；同时第一活塞、第二活塞的作用面积与液压缸无杆腔、有杆腔的作用面积相关联，使液压缸两端油腔油量的比例受到精确控制，保证液压缸溢油后的位置精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。