三層活塞氣缸的製作方法

2023-05-30 23:12:26

本實用新型涉及氣缸技術領域，尤其涉及三層活塞氣缸。

背景技術：

在塑膠製品的生產中，為了控制產品外觀質量，必須控制膠料融合的位置，為了達到這一目的，常採用針閥式熱流道系統，利用油缸或氣缸帶動閥針動作，控制熱嘴膠口的打開和關閉，控制膠口出膠的時間和順序，以控制膠料末端流動的位置，達到控制不同流向膠料融合的位置，避免或降低料流融合對產品質量的影響。

但在實際使用中，油缸的工作壽命易受溫度變化的影響，容易發生洩漏，會影響正常生產的進行，給企業造成不可估量的經濟損失。為了防止油缸洩漏，需要提高油缸的可靠性，如提高加工精度，採用成本較高的耐高溫密封件，因此造成成本上升。而氣缸以壓縮空氣做為工作介質，空氣受溫度影響較小，另外，相對油缸，氣缸的反應速度較快。但是，由於壓縮空氣的壓力比較低，導致氣缸輸出力比較低，在尺寸相同的情況下，氣缸比油缸的輸出力要小很多倍，所以，在實際應用過程中，傳統結構的單層活塞氣缸很容易造成膠口不良，很多時候不能滿足生產需要。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種三層活塞氣缸，旨在解決現有技術應用於針閥式熱流道系統的氣缸輸出力低的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種三層活塞氣缸，包括層疊設置的下缸體、下隔板、中缸體、上隔板和上缸體以及穿設所述下缸體、下隔板、中缸體、上隔板和上缸體並用於驅動閥針伸縮運動的活塞杆，所述活塞杆上連接有間隔設置的下活塞、中活塞和上活塞，所述下活塞、中活塞和上活塞分別位於所述上缸體、中缸體和下缸體內並分別將所述上缸體、中缸體和下缸體分為下腔室和上腔室；

所述下缸體開設有第一下進氣孔和第二下進氣孔，所述中缸體開設有第一中進氣孔和第二中進氣孔，所述上缸體開設有上進氣孔；

所述下隔板開設有第一下導氣孔和第二下導氣孔，所述上隔板開設有第一上導氣孔和第二上導氣孔；

所述第一下進氣孔與所述第一下缸體的下腔室和所述第一下導氣孔連通，所述第一下導氣孔與所述中缸體的下腔室和所述第一中進氣孔連通，所述第一中進氣孔與所述第一上導氣孔連通，所述第一上導氣孔與所述上缸體的下腔室連通；

所述第二下進氣孔與所述第二下導氣孔連通，所述第二下導氣孔與所述下缸體的上腔室和所述第二中進氣孔連通，所述第二中進氣孔與所述第二上導氣孔連通，所述第二上導氣孔與所述中缸體的上腔室和所述上進氣孔連通，所述上進氣孔與所述上缸體的上腔室連通。

優選地，所述下隔板的下表面和上表面分別設有與所述第二下導氣孔和所述第一下導氣孔連通的第一下異形導氣槽和第一上異形導氣槽；所述第一下異形導氣槽與所述下缸體的上腔室連通，所述第一上異形導氣槽與所述中缸體的下腔室連通。

優選地，所述上隔板的下表面和上表面分別設有與所述第二上導氣孔和所述第一上導氣孔連通的第二下異形導氣槽和第二上異形導氣槽；所述第二下異形導氣槽與所述中缸體的上腔室連通，所述第二上異形導氣槽與所述上缸體的下腔室連通。

優選地，所述中活塞與所述活塞杆固定連接，所述下活塞和所述上活塞均與所述活塞杆可拆卸連接。

優選地，所述活塞杆上位於所述中活塞的下側設有間隔布置的下臺階和下環形槽，所述活塞杆上位於所述中活塞的上側設有間隔部件的上臺階的上環形槽；

所述下活塞套接於所述活塞杆上且抵接所述下臺階並通過一下卡簧卡持於所述下環形槽以抵壓所述下活塞，所述上活塞套接於所述活塞杆上且抵接所述上臺階並通過一上卡簧卡持於所述上環形槽以抵壓所述上活塞。

優選地，所述下活塞與所述下缸體和所述活塞杆之間分別設有下外密封圈和下內密封圈；所述中活塞與所述中缸體之間設有中外密封圈；所述上活塞與所述上缸體和所述活塞杆之間分別設有上外密封圈和上內密封圈。

優選地，所述活塞杆沿其軸向方向的中部開設有中空孔，所述中空孔內設有內螺紋，所述內螺紋上適配連接於可上下調節的限位螺絲，所述限位螺絲設有用於掛設所述閥針的T形頭部的U形槽。

優選地，所述內螺紋上還適配連接於有用於鎖緊所述限位螺絲的緊固螺絲。

優選地，所述三層活塞氣缸還包括定位銷和固定螺釘，層疊設置的所述下缸體、下隔板、中缸體、上隔板和上缸體均設有位置對應且連通的定位孔和固定孔，所述定位銷穿設所述定位孔以對所述下缸體、下隔板、中缸體、上隔板和上缸體實現定位，所述固定螺釘穿設所述固定孔以對所述下缸體、下隔板、中缸體、上隔板和上缸體實現鎖緊。

優選地，所述三層活塞氣缸還包括層疊設置於所述下缸體下方的冷卻水塊，所述冷卻水塊的側部設有進水口和出水口，所述冷卻水塊的內部還設有連通所述進水口和所述出水口的冷卻通道。

本實用新型的有益效果：本實用新型的三層活塞氣缸，在整體結構體積不變的情況下，能夠實現加大氣缸的輸出力，即在相同氣體壓力的情況下，三層活塞氣缸的輸出力是雙層活塞氣缸輸出力的1.49倍，是單層氣缸活塞輸出力的3.85倍，不增加氣壓源壓力，即可實現輸出更大的驅動力，且結構可靠，應用於針閥式熱流道系統時控制閥針的伸縮運動穩定可靠，能夠適應大澆口注塑，進而降低注塑時工藝調整的難度。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的結構示意圖。

圖2為沿圖1中A-A線的剖切視圖。

圖3為沿圖1中B-B線的剖切視圖。

圖4為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的三個活塞處於上部位置時的剖切視圖。

圖5為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的三個活塞處於中部位置時的剖切視圖。

圖6為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的三個活塞處於下部位置時的剖切視圖。

圖7為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的中活塞處於第一種運動狀態時的剖切視圖。

圖8為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的中活塞處於第二種運動狀態時的剖切視圖。

圖9為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的中活塞處於第三種運動狀態時的剖切視圖。

圖10為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的三個活塞與活塞杆連接的剖切視圖。

圖11為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的結構分解示意圖。

圖12為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸控制閥針關閉澆口狀態的結構示意圖。

圖13為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸控制閥針開啟澆口狀態的結構示意圖。

圖14為本實用新型實施例提供的三層活塞氣缸的氣體路徑結構示意圖。

附圖標記包括：

10—下缸體 11—第一下進氣孔 12—第二下進氣孔

20—下隔板 21—第一下導氣孔 22—第二下導氣孔

23—第一下異形導氣槽 24—第一上異形導氣槽 30—中缸體

31—第一中進氣孔 32—第二中進氣孔 40—上隔板

41—第一上導氣孔 42—第二上導氣孔 43—第二下異形導氣槽

44—第二上異形導氣槽 50—上缸體 51—上進氣孔

60—活塞杆 61—中空孔 62—下臺階

63—下環形槽 64—下卡簧 65—上臺階

66—上環形槽 67—上卡簧 70—下活塞

71—下外密封圈 72—下內密封圈 80—中活塞

81—中外密封圈 90—上活塞 91—上外密封圈

92—上內密封圈 100—限位螺絲 110—緊固螺絲

120—冷卻水塊 121—進水口 122—出水口

123—冷卻通道 130—閥針 131—T形頭部

140—定位銷 141—定位孔 150—固定螺釘

151—固定孔。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「長度」、「寬度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

如圖1至圖13所示，本實用新型實施例提供的一種三層活塞氣缸，包括層疊設置的下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50以及穿設所述下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50並用於驅動閥針130伸縮運動的活塞杆60，所述活塞杆60上連接有間隔設置的下活塞70、中活塞80和上活塞90，所述下活塞70、中活塞80和上活塞90分別位於所述上缸體50、中缸體30和下缸體10內並分別將所述上缸體50、中缸體30和下缸體10分為下腔室和上腔室。

進一步地參閱圖2～3，所述下缸體10開設有第一下進氣孔11和第二下進氣孔12，所述中缸體30開設有第一中進氣孔31和第二中進氣孔32，所述上缸體50開設有上進氣孔51；

進一步地參閱圖2～3，所述下隔板20開設有第一下導氣孔21和第二下導氣孔22，所述上隔板40開設有第一上導氣孔41和第二上導氣孔42。

進一步地參閱圖2～3，所述第一下進氣孔11與所述第一下缸體10的下腔室和所述第一下導氣孔21連通，所述第一下導氣孔21與所述中缸體30的下腔室和所述第一中進氣孔31連通，所述第一中進氣孔31與所述第一上導氣孔41連通，所述第一上導氣孔41與所述上缸體50的下腔室連通。

進一步地參閱圖2～3，所述第二下進氣孔12與所述第二下導氣孔22連通，所述第二下導氣孔22與所述下缸體10的上腔室和所述第二中進氣孔32連通，所述第二中進氣孔32與所述第二上導氣孔42連通，所述第二上導氣孔42與所述中缸體30的上腔室和所述上進氣孔51連通，所述上進氣孔51與所述上缸體50的上腔室連通。

本實用新型實施例的三層活塞氣缸，在整體結構體積不變的情況下，能夠實現加大氣缸的輸出力，即在相同氣體壓力的情況下，三層活塞氣缸的輸出力是雙層活塞氣缸輸出力的1.49倍，是單層氣缸活塞輸出力的3.85倍，不增加氣壓源壓力，即可實現輸出更大的驅動力，且結構可靠，應用於針閥式熱流道系統時控制閥針130的伸縮運動穩定可靠，能夠適應大澆口注塑，進而降低注塑時工藝調整的難度。

具體地，參閱圖2～3和圖7～9，本實用新型實施例的三層活塞氣缸的工作原理為：

控制閥針130上升的工作過程為：

第一下進氣孔11進氣，氣體進入到第一下缸體10的下腔室內，然後驅動下活塞70上升；同時，氣體經過第一下導氣孔21進入到中缸體30的下腔室內，然後驅動中活塞80上升；同時，氣體經過第一中進氣孔31，再經過第一上導氣孔41進入到上缸體50的下腔室內，然後驅動上活塞90上升；從而實現驅動活塞杆60上升，進而實現控制與活塞杆60連接的閥針130的上升。

控制閥針130下降的工作過程為：

第二下進氣孔12進氣，氣體經過第二下導氣孔22進入到下缸體10的上腔室內，然後驅動下活塞70下降；同時，氣體經過第二中進氣孔32，再經過第二上導氣孔42進入到中缸體30的上腔室內，然後驅動中活塞80下降；同時，氣體經過上進氣孔51進入到上缸體50的上腔室內，然後驅動上活塞90下降；從而實現驅動活塞杆60下降，進而實現控制與活塞杆60連接的閥針130的下降。

如此，即實現控制閥針130實現上下伸縮運動。那麼，本實施例的三層活塞氣缸應用在針閥式熱流道系統的工作原理為：

在產品生產注塑時，分流板與熱嘴的流道內部是熱膠料，可直接通過膠口注塑到模腔內。注塑產品時：生產注塑產品時，閥針130要為開起狀態(如圖12)，膠料才能通過膠口注塑到模腔內注塑成產品，但閥針130默認是關閉狀態。

注塑過程：注塑機給出注塑信號→信號通過時間控制器輸送給電磁換向閥→電磁方向閥使壓縮空氣進入各缸體的下腔室→各活塞向上運動→澆口打開→開始注塑。此過程為閥針130開起過程。

產品取出：射膠完成後，產品得到充分冷卻後，頂出產品時，澆口為關閉狀態(如圖13)，針閥式熱流道系統內的融熔狀態的膠料在產品頂出時不會通過膠口流出，對產品取件。

取出過程：注塑機注塑信號結束→時間控制器傳遞信號給電磁方向閥換向→壓縮空氣進入各缸體的上腔室→壓縮空氣驅動各活塞向下運動→各活塞帶動與活塞杆60連接的閥針130關閉膠口→模具冷卻→開模→頂出→取出產品。此過程即是閥針130關閉(即閥針130封膠)過程。

參閱圖2～3和圖7～9，本實施例中，所述下隔板20的下表面和上表面分別設有與所述第二下導氣孔22和所述第一下導氣孔21連通的第一下異形導氣槽23和第一上異形導氣槽24；所述第一下異形導氣槽23與所述下缸體10的上腔室連通，所述第一上異形導氣槽24與所述中缸體30的下腔室連通。具體地，氣體經過第一下導氣孔21時繼續經過第一上異形導氣槽24可以實現進入到中缸體30的下腔室內，如此實現驅動中活塞80上升；同理，氣體經過第二下進氣孔12時繼續經過第一下異形導氣槽23以實現進入到下缸體10的上腔室內，如此實現驅動下活塞70下降。

參閱圖2～3和圖7～9，本實施例中，所述上隔板40的下表面和上表面分別設有與所述第二上導氣孔42和所述第一上導氣孔41連通的第二下異形導氣槽43和第二上異形導氣槽44；所述第二下異形導氣槽43與所述中缸體30的上腔室連通，所述第二上異形導氣槽44與所述上缸體50的下腔室連通。具體地，氣體經過第一上導氣孔41時繼續經過第二上異形導氣槽44可以實現進入到上缸體50的下腔室內，如此實現驅動上活塞90上升；同理，氣體經過第二中進氣孔32時經過第二下異形導氣槽43以實現進入到中缸體30的上腔室內，如此實現驅動中活塞80下降。

這樣，通過下隔板20和上隔板40的巧妙結構設計，實現對氣體的設定導向。

參閱圖4～6，進一步地，下隔板20和上隔板40把三個缸體組成三個完整密封空間，此設計是能實現三層活塞氣缸結構的關鍵所在，下隔板20和上隔板40的上下兩個面都有密封槽口(圖未示)設計，通過在密封槽口內設置密封圈飛抵接相鄰的缸體，從而實現層疊設置的下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50之間密封性良好。

參閱圖10，本實施例中，所述中活塞80與所述活塞杆60固定連接，優選地，所述中活塞80與所述活塞杆60一體成型。所述下活塞70和所述上活塞90均與所述活塞杆60可拆卸連接。具體地，可拆卸的連接設計可以便於實現下活塞70和上活塞90分別裝配到下缸體10和上缸體50內，同時，也便於對下活塞70和上活塞90進行後期的更換和維護。

參閱圖4～9，本實施例中，所述活塞杆60上位於所述中活塞80的下側設有間隔布置的下臺階62和下環形槽63，所述活塞杆60上位於所述中活塞80的上側設有間隔部件的上臺階65的上環形槽66；所述下活塞70套接於所述活塞杆60上且抵接所述下臺階62並通過一下卡簧64卡持於所述下環形槽63以抵壓所述下活塞70，所述上活塞90套接於所述活塞杆60上且抵接所述上臺階65並通過一上卡簧67卡持於所述上環形槽66以抵壓所述上活塞90。

具體地，下卡簧64和上卡簧67結構大致呈C字形，通過下卡簧64和上卡簧67分別將下活塞70和上活塞90安裝於活塞杆60靠近其兩端的位置，與中活塞80形成三層活塞疊加的結構，完成組裝後，三個活塞分別置於三個缸體的密閉空間內，分別受到壓力上下運動，從而帶動閥針130的上下運動。其中，下卡簧64和上卡簧67將下活塞70和上活塞90活塞杆60固定在一起，使三層活塞在運動過程中可以保持同步，實現驅動力的累加。

如圖10所示，本實施例中，所述下活塞70與所述下缸體10和所述活塞杆60之間分別設有下外密封圈71和下內密封圈72；所述中活塞80與所述中缸體30之間設有中外密封圈81；所述上活塞90與所述上缸體50和所述活塞杆60之間分別設有上外密封圈91和上內密封圈92。具體地，下外密封圈71和下內密封圈72的設置可以確保下活塞70與下缸體10和活塞杆60之間的密封性，中外密封圈81的設置可以確保中活塞80與中缸體30之間的密封性，上外密封圈91和上內密封圈92的設置可以確保上活塞90與上缸體50和活塞杆60之間的密封性。

參閱圖4～6和圖10，本實施例中，所述活塞杆60沿其軸向方向的中部開設有中空孔61，所述中空孔61內設有內螺紋(圖未示)，所述內螺紋上適配連接於可上下調節的限位螺絲100，所述限位螺絲100設有用於掛設所述閥針130的T形頭部131的U形槽(圖未示)。具體地，中空孔61加工有內螺紋，可以安裝限位螺絲100，閥針130通過限位螺絲100的U形槽結構固定，限位螺絲100在螺紋內部可以上下調整，從而實現調整閥針130的目的。

參閱圖4～6和圖10，本實施例中，所述內螺紋上還適配連接於有用於鎖緊所述限位螺絲100的緊固螺絲110。具體地，緊固螺絲110優選採用基米螺絲，其作用是鎖緊限位螺絲100，利用緊固螺絲110與限位螺絲100的疊加以消限間隙，可以達到防止限位螺絲100松退的目的。

參閱11，本實施例中，所述三層活塞氣缸還包括定位銷140和固定螺釘150，層疊設置的所述下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50均設有位置對應且連通的定位孔141和固定孔151，所述定位銷140穿設所述定位孔141以對所述下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50實現定位，所述固定螺釘150穿設所述固定孔151以對所述下缸體10、下隔板20、中缸體30、上隔板40和上缸體50實現鎖緊。具體地，定位銷140和固定螺釘150的作用是防止下隔板20、上隔板40與和下缸體10、中缸體30和上缸體50之間發生錯位及固定作用。

參閱圖2～3，本實施例中，所述三層活塞氣缸還包括層疊設置於所述下缸體10下方的冷卻水塊120，所述冷卻水塊120的側部設有進水口121和出水口122，所述冷卻水塊120的內部還設有連通所述進水口121和所述出水口122的冷卻通道123。具體地，冷卻水塊120的設置是為了最大可能的減少熱量向三個缸體的傳導，減少高溫對三個缸體內的密封件的影響，提高各部件的使用壽命以及在生產過程中的穩定性，使三層活塞氣缸能夠適合於工作在高溫環境下。

當然，三層活塞氣缸在結構設計時，已經考慮了耐高溫情況，但在實際應用中還是要遵守一些基本的原則，比如，在針閥式熱流道系統啟動前，必須先給冷卻水塊120通入冷卻水。在熱流道關閉後，仍然需要對氣缸持續冷卻30分鐘以上，用以保護三層活塞氣缸內的密封件，延長三層活塞氣缸的使用壽命。

本實施例中，各密封圈採用氟橡膠材料，確保在高溫情況下的穩定性，保證三層活塞氣缸的使用壽命。

最後可以參閱圖14，氣體分別從第一下進氣孔進入時的路徑以及第二下進氣孔進入時的路徑。

綜上所述可知本實用新型乃具有以下所述的優良特性：一、結構簡單，拆裝方便，可方便氣缸的維護；二、冷卻水塊120上設有單獨的冷卻通道123，通過冷卻通道123運水可以降低氣缸的整體溫度，從而保護三層活塞氣缸各零部件的使用壽命；三、閥針130的調節簡單，只需要調節緊固螺絲110就能很方便的調節閥針130的長度；四、三層活塞結構增大了輸出力，使三層活塞氣缸的應用更廣泛。從而得以令其在使用上，增進以往技術中所未有的效能而具有實用性，成為一極具實用價值的產品。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的思想和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。