靠壓力介質運轉的往復式活塞馬達的製作方法
2023-06-02 23:59:21
專利名稱：靠壓力介質運轉的往復式活塞馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種靠壓力介質如壓縮空氣運轉的往復式活塞馬達。
本發明的往復式活塞馬達例如可用於驅動液壓柱塞泵。在已有技術的實施例中，裝在缸體外面的伺服閥通常用於壓縮空氣的進入和送出。該伺服閥由處在端部位置的活塞驅動的控制閥加以控制。
本發明的目的在於提供一種前述型式但結構更為簡單、因而造價低廉的往復式活塞馬達。本發明的目的由權利要求1特徵部分所述的往復式活塞馬達加以實現。
由於閥件裝在活塞的本體之內、並且靠與活塞衝程的兩端的止動件接觸的驅動裝置直接驅動，所以，本發明的活塞馬達只需由很少的幾個部件組成而且製造成本較低。
本發明的活塞馬達的一種特別適用於驅動高壓柱塞泵的實施例，其特徵如權利要求2所述。在此應用中的缸體可以簡單地在壓力腔的相對端以封閉的形式實施，此外，通過把壓力腔與供應壓力介質的連接部分直接連接起來，壓力介質通道的密封設計步驟就可以降到最少。
活塞中的壓力介質通道可以與外部例如通過一個在動力傳送件如活塞杆或泵柱塞內的一個通道與壓力介質的進出口連接。
另一個改進實施例其特徵如權利要求3所述。其中，連接部分很短因而不產生密封問題。
本發明的活塞馬達的部件的數目還可進一步通過權利要求4所述的方法加以減少。
通過權利要求5所述的方法還可以再進一步減少部件的數目。採用這個方法後只需要一個單獨的部件即一個閥件就可以控制活塞的往復運動。
另一個改進部份其特徵如權利要求6所述。其中，該閥件可以從一個位置快速轉換到另一個位置。從而，此閥總是以可靠方式位於兩個位置中的一個，由此得到可靠的轉換。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
圖1是本發明的單缸活塞馬達在工作衝程中的簡圖。
圖2是圖1的馬達在回程中的簡圖。
圖3是本發明較佳實施例的一個活塞馬達的部份剖面立體圖。
圖4和圖5是圖3的馬達閥在兩個不同工作位置時的簡圖。
圖1的馬達包括一個在底端4封閉的缸體2；一個在缸體2內滑動的活塞3。在活塞3和封閉端4之間形成了一個壓力腔5，壓力介質能以下面將要說明的方式進入此壓力腔5，以便把活塞3在工作衝程內往上壓。一個延伸到缸體2外面的活塞杆6與活塞3相連接，由此活塞能夠作功。
在簡圖1和2中示出的圓柱件形式的第一閥10裝於活塞3內，此圓柱件在活塞3的圓柱內孔中可以作軸向滑動。圓柱件的中部有一個槽20。由此槽20形成的一個腔通過一個橫向孔21和一個縱向孔22而與壓力腔5相連通。圖1所示的第一閥在關閉位置，而圖2所示的第一閥在連通位置。在圖2的連通位置，一側道11把活塞3兩側的缸體空間通過在閥體內的孔21和22連接起來。
第二閥12具有與第一閥10相同的形狀。在圖1所示的連通位置中，第二閥12通過在其閥體內的孔把在活塞3內形成的壓力介質通道13與壓力腔5連接起來。該壓力介質通道13通過一個在活塞杆內的軸向通道與一諸如供應壓縮空氣的壓力介質的連接部分14連接起來。
馬達1還包括安裝在活塞杆6周圍的彈簧15，此彈簧15一側支承在活塞3上、另一側靠著與缸體2固定連接的馬達的一個部分。因而，彈簧15以朝著缸體封閉端4的方向推動活塞3。
比較圖1和圖2可知第一閥10和第二閥12是可滑動地裝在缸體3內的。閥體的凸出端形成可以分別與壓力腔5的止動件16和在缸體2相對端的止動件17共同作用的驅動件。
馬達1的運轉過程如下。
在如圖1所示的第一閥10和第二閥12的位置，壓力介質通過連接部分14和在活塞3內的壓力介質通道13以及第二閥流到壓力腔5。壓力腔5中的壓力介質克服彈簧15的力把活塞3以及與活塞杆6連接的被驅動裝置往上壓。
當活塞3在缸體2內向上運動一定的距離時，由閥10和12的凸出部份形成的驅動件與止動件17接觸，閥10和12從圖1所示的位置運動到圖2所示的位置。此時第一閥10連通、第二閥12閉合。由於第二閥12閉合，壓力介質不能再向壓力腔5提供；由於第一閥10連通，壓力介質通過側道11流出壓力腔5到活塞3上面的空間。因此，活塞3兩側的缸體空間的壓力平衡。由於彈簧15對活塞3所施加的力，活塞向下運動。
當活塞3向下運動一定的距離後，由第一閥10和第二閥凸出在活塞3下面的部份形成的驅動件與止動件16接觸，閥10和12重新回到圖1所示的位置。由此，側道11閉合，而壓力介質通道13連通，壓力介質再一次流進壓力腔5，使活塞再向上運動。
因此，活塞3與活塞杆6以往復形式連續運動，此時，連接於活塞杆6的裝置即可被驅動。
圖3所示的馬達30是經進一步改進的實施例。同樣，馬達30也是一個單缸馬達，它的缸體31各自由底蓋32和頂蓋33所封閉。以已知的方式用四個拉緊螺栓把蓋32和33相互拉緊，從而夾緊缸筒31。
活塞35可滑動地裝在缸體31內。活塞35的厚度尺寸比活塞35能在缸體31內運行的衝程大。
在緊挨活塞的相對端處，用密封件36和37把活塞密封在缸體內。其中，活塞35在密封件36和37之間有一個較小的外徑。在缸體31高度的中部、在其壁中安有一個壓力介質出口孔40。由於前述的活塞35的厚度，當活塞35在兩極端位置時，此出口孔40正好留在密封件36和37之內並與由較小直徑形成的環腔連通起來。
相應於馬達1的第一閥10和第二閥12的閥此時在馬達30內相互組合成一連體件38。下部51形成第一閥，當它在連通位置時，把活塞35兩側的缸體空間相互連通起來；閥體38的上部形成第二閥52，當它在連通位置時，把壓力介質通道49與活塞35上面的缸體空間相連。此種狀況的馬達30，壓力腔也形成在缸體35的下側。
一個供應壓力介質的連接部分39、具體說是壓縮空氣連接部分39裝在底蓋32內，它使壓力介質流向活塞35下面的壓力腔。下面結合圖4和5對閥38的運行作進一步的說明。連接活塞35的兩相對側的側道連通部分閉合，使得通過連接部分39提供的壓力介質把活塞35往上壓。壓力介質同時從活塞35上面的缸體空間通過壓力介質通道和出口40排出。由於此實施例使用壓縮空氣，出口40能使壓縮空氣通過一個出氣口消聲器41直接流到四周。
當活塞35向上運動時，柱塞43被往上壓。此柱塞43是高壓泵44的一個柱塞。後者有一個具有吸入閥48的入口47，在相對端有一個具有排氣閥46的出口45。當柱塞43往下運動，介質例如液體被吸入到柱塞的空間；而柱塞43在往上的衝程中，此介質通過出口45被壓出。
在螺旋壓縮彈簧42的影響下，活塞35與柱塞43一起開始回程。
如圖3及圖4所示，閥38包括一個把該第一閥51和第二閥52組合起來的閥體50。第一閥51有一個軸向密封面53。在閥體50內有一個使介質通過橫向孔54流向密封面53的軸向孔55。在第一閥51的閉合位置，使活塞35兩側的缸體空間互不連通。
在如圖5所示的第一閥51的連通位置則彼此連通。
圖4中的第二閥52處於連通位置。在這個連通位置，第二閥在活塞35上面的缸體空間和活塞35中的壓力介質通道49之間提供一個連通部分。通過此壓力介質通道49，壓力介質能從活塞35上面的缸體空間流到出口40。
在活塞35被往上壓的工作衝程期間，處於活塞35上面的介質因而可以通過此通道49和出口40被排出。
在此工作衝程中，閥體50位於如圖4所示的位置。因為，作用在活塞35下側的壓縮空氣壓力作用在軸向密封面53的較大的直徑上，而外面空氣的較低壓力作用在密封面53的較小的直徑上。所以，有一個使閥體50閉合的向上的合壓力。
當活塞35到達它的工作衝程末端時，一個容納在閥體50頂部的彈簧56與缸體的上壁接觸。在缸體空間內安有一個緩和活塞35與缸體上壁衝撞的用緩衝材質做的圓盤58，以便降低噪聲、延長活塞的使用壽命。
在活塞35進一步向上運動期間，彈簧56受壓，就對閥體50產生一個向下的偏置壓力。當活塞35向上運動了足夠的一段距離時，閥體50的頂邊與圓盤58接觸，閥體50相對於活塞35被往下去。從而，密封面53的接觸位置被打開。閥體50的頂端與圓盤58形成密封，所以在活塞35下面的壓力能直接傳送到孔55。從而，因壓力不同而引起的上述向上的合力消失。隨後，由於彈簧56中積聚的力的結果，閥體50以衝程方式運動到圖5的位置。
在這個位置上，第二閥52的密封面57是閉合的，缸體上部空間與出口之間的連通被斷開，而活塞35兩側的缸體空間之間則通過孔54和55而彼此連通。壓力介質通過此連通部分可以從活塞下面往上流，從而使壓力平衡。然後，彈簧42把活塞35往下壓，其中壓力介質流出壓力腔到活塞35上面的缸體空間。外面空氣的壓力通過出口40作用在軸向密封面57的小直徑上；通過連接部分39供應的壓縮空氣的壓力作用在大直徑上。這樣，閥體50在圖5所示的位置就有一個向下的力。
在向下衝程的末端，彈簧59首先再與缸體的底部接觸並受壓。當閥體50底面與缸體底部接觸時，密封面57的接觸位置被打開，由此，氣體開始沿密封面57流到出口40。密封面57上的壓力差逐漸變小，因而，作用於閥體50的向下壓力下降，而累積在彈簧59的力必然把閥體50往上壓。隨著密封面57的進一步打開，壓力差完全消失，因而，閥體50充分往上運動，直到密封面53再一次封閉。隨後，壓縮空氣的壓力再一次作用在密封面53的大直徑上，而在活塞35上麵缸體空間內較低壓力作用在小直徑上，因而產生了一個向上的力。
從上述內容可知在每次轉換時，閥體50以衝程方式快速地以一個位置轉換到另一個位置而不拖延。因而，能起到預定的開關作用，避免了閥和活塞在衝程末端的振蕩。
本發明的往復式活塞馬達可用在許多應用場合。上面雖然用壓縮空氣作為壓力介質，但也可用其它有壓力的氣體，例如可用來自壓力缸的氣體作為壓力介質。本發明的活塞馬達也可用壓力下的液體作為壓力介質，在此場合，閥的尺寸要適合液體的特性，特別是適合液體的粘滯性。
本發明除了特別適合於用作柱塞泵的驅動馬達之外，還可用在許多其它應用中。往復運動能直接用作驅動運動，例如用于振動篩、打樁機、鋸床等等，以及用於例如靠曲柄-連杆機構轉換的旋轉運動。由於只用很有限的幾個部件就可以製造本發明活塞馬達，因此本發明的這種活塞馬達有一個很廣的使用範圍。
權利要求
1.一種往復式活塞馬達，它至少包括一個至少其一端封閉的缸體；一個能在缸體內滑動並能與缸體的封閉端形成一壓力腔的活塞；一個動力傳送件，如一個與活塞耦合併延伸到缸體外面的活塞杆；一個裝在活塞內、並在其連通位置把在活塞兩側的缸體空間相互連接起來的第一閥；一個裝在活塞內、並在其連通位置把在活塞內形成的壓力介質通道與活塞一側的缸體空間連接起來的第二閥；一個把活塞推向缸體封閉端的彈性件；與閥連接的驅動件，當驅動件與在壓力腔的止動件接觸時，第一閥封閉，而第二閥連通，而當驅動件與缸體的另一端的止動件接觸時，第一閥連通而第二閥閉合。
2.如權利要求1所述的活塞馬達，其特徵在於供應壓力介質的連接部分連續與壓力腔相連，同樣，缸體的另一端連續保持封閉。
3.如權利要求1或2所述的活塞馬達，其特徵在於該活塞通過一確定的衝程可往復運動，該活塞的厚度尺寸比此衝程大；在兩端，活塞在缸體內密封；其中，在活塞的中心位置、沿著衝程的中間位置，在缸體壁中設置了與壓力介質通道連接起來的連通機構。
4.如上述權利要求中的任何一項所述的活塞馬達，其特徵在於第一閥和第二閥被相互連成一體。
5.如權利要求4所述的活塞馬達，其特徵在於該閥在活塞內軸向延伸，驅動件由閥的部分組成，後者能伸出活塞相應側的外面。
6.如權利要求4或5所述的活塞馬達，其特徵在於驅動件能通過壓力彈簧與止動件接觸，該閥有軸向密封面，在封閉位置，壓力介質的高壓作用在密封面的大直徑側。
7.如上述權利要求中的任何一項所述的活塞馬達，其特徵在於動力傳送部件是一個與缸體連接的高壓柱塞泵的柱塞，此柱塞與活塞同軸。
全文摘要
一種往復式活塞馬達，包括一在一端封閉的缸體；一在缸體內滑動的活塞，它與該缸體封閉端一起形成壓力腔；一動力傳動件。還包括二個裝在活塞內的第一閥和第二閥，前者在連通位置把活塞兩側的缸體空間連通；後者在連通位置把活塞內的壓力介質通道與活塞一側的缸體空間連通；把活塞推向缸體封閉端的彈性件；與閥連接的驅動件，當它與壓力腔的止動件接觸時，第一閥封閉而第二閥連通，當它與缸體內另一端的止動件接觸時，則反之。
文檔編號F01L21/04GK1118405SQ9510079
公開日1996年3月13日 申請日期1995年2月23日 優先權日1994年2月23日
發明者J·諾德 申請人:J·諾德