專(zhuān)利名稱：液壓呼吸閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬機(jī)械工程領(lǐng)域，特別是指利用液壓原理動(dòng)作的液壓呼吸閥。
目前利用液壓原理來(lái)控制機(jī)械的動(dòng)作隨處可見(jiàn)，如有軌線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械、機(jī)床刀架、某些實(shí)驗(yàn)室以及制造業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)械手，建筑礦山的挖掘機(jī)、推土機(jī)、起重臂、翻斗車(chē)、自動(dòng)排擋汽車(chē)等。
一般的液壓機(jī)械動(dòng)作和位移，大都在兩維空間進(jìn)行，機(jī)械手、起重臂雖在三維空間作業(yè)，但由人操作或在電腦中輸入固定線路程序，控制機(jī)械手的作業(yè)路線，它們不具備位移功能，能夠位移的也是由車(chē)輪代步。
有軌、線性往復(fù)作業(yè)工況下的機(jī)械，換向靠撞擊外碰塊電氣元件，人為位移外碰塊安裝位置方能變更行程，用途受限。要想在連續(xù)運(yùn)行工況的時(shí)段內(nèi)，將液壓動(dòng)作保持在三維空間，調(diào)控自如，現(xiàn)有技術(shù)卻難以完成。
隨著競(jìng)爭(zhēng)深化，交通工具對(duì)地形地貌要有無(wú)選擇適應(yīng)的能力，必然導(dǎo)致具有伸縮運(yùn)動(dòng)方式達(dá)到位移的走動(dòng)裝置出現(xiàn)。
仿生行走裝置的走動(dòng)肢體，要求在三維空間完成，起步、抬腿、伸出、著地、發(fā)力和收縮一連串動(dòng)作，而且又要在連續(xù)運(yùn)行工況的時(shí)段內(nèi)，同時(shí)具備變向和調(diào)整肢體動(dòng)作的頻率，變更步幅的能力。
液壓傳動(dòng)方案肯定比其它方式的傳力方案逼近生物的心、肺血液循環(huán)系統(tǒng)功能，但是液壓傳力回路有關(guān)行程順序動(dòng)作方面，尚停留在設(shè)外碰塊，行程變更靠人為移動(dòng)外碰塊位置的狀況。
現(xiàn)有車(chē)輛給行走裝置提供了在行進(jìn)中變向，變速的資訊，但要想走動(dòng)裝置在行動(dòng)中，同時(shí)完成變向、調(diào)整肢體動(dòng)作頻率、變更步幅大小則無(wú)資訊可查。
本實(shí)用新型的目的在于，提供一種液壓呼吸閥，其是應(yīng)用液體在封閉連通體或管路內(nèi)的特性，調(diào)控本實(shí)用新型在連續(xù)運(yùn)行工況下，改變或停止行程于任意位置。
本實(shí)用新型的再一目的是，提供一種液壓呼吸閥，其是采用壓力油與大氣交換能力原理，相當(dāng)于肺的呼吸作用，再與特定的液壓油泵，組成特殊回路；也就是說(shuō)安裝在機(jī)器人上，可模仿人體或動(dòng)物或肢體行動(dòng)，直接主控步幅大小，從而解決了仿生行走或仿生翼動(dòng)裝置，在連續(xù)運(yùn)行工況下，變向、變更頻率、改變步幅的難題。
本實(shí)用新型液壓呼吸閥，其中包括液壓缸和活塞，其特征在于，在缸體的前端緊固或焊接有端蓋，在端蓋上用螺接的方式接有軟管接頭，在缸體中裝有活塞式呼吸閥，缸體的另一端螺接有中隔圈，中隔圈的外側(cè)套有堅(jiān)固圈，堅(jiān)固圈與后缸體螺接，在中隔圈的中間穿設(shè)有一調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿的中間插設(shè)有一油管，油管固定在后端蓋的中間，后端蓋焊接固定于后缸體的后端部；在后端蓋的中心一側(cè)開(kāi)有進(jìn)回油孔；在與缸體、后缸體內(nèi)壁接觸的活塞式呼吸塊、調(diào)節(jié)桿的外壁上均安裝有密封圈，中隔圈與調(diào)節(jié)桿接觸的表面安裝有密封圈；在缸體的一端、中隔圈的上方開(kāi)有氣口；其中所述的油管的中心開(kāi)有送回油道；其中調(diào)節(jié)桿粗端與細(xì)端的連接部的細(xì)端處，開(kāi)有油孔；在活塞式呼吸塊的中間與調(diào)節(jié)桿相對(duì)處，利用卡簧安裝有一具彈性的緩沖墊。
為了使能更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及功效，現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，其中


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的工作原理示意圖，顯示活塞在AB兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的情形。
圖3是本實(shí)用新型的工作原理示意圖，顯示活塞在CB兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的情形。
圖4是本實(shí)用新型的工作原理示意圖，顯示活塞在C點(diǎn)的靜止?fàn)顟B(tài)。
圖5是本實(shí)用新型的工作原理示意圖，顯示活塞任意位移量的狀態(tài)。
圖6是本實(shí)用新型應(yīng)用于傳力系統(tǒng)時(shí)的方框示意圖。
首先請(qǐng)參閱
圖1，為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括有缸體4，在缸體4的前端螺接有端蓋1，端蓋1上有一圓孔并螺接有一軟管接頭19，在缸體4的后端內(nèi)螺接有一中隔圈6，中隔圈6為一端粗另一端較細(xì)且中部有一環(huán)狀凸臺(tái)，在其環(huán)狀凸臺(tái)上，套在缸體4的外壁有一緊固圈7，緊固圈7的內(nèi)壁面有螺紋，且與后缸體8螺接，后缸體8套在中隔圈6的粗端，在后缸體8的另一端焊接有一后端蓋11，后端蓋11的中心處有一圓孔，其圓孔中固接有一油管9，油管9的前端與調(diào)節(jié)桿5的內(nèi)孔動(dòng)配合，調(diào)節(jié)桿5大體為一T型，且其前端伸入到中隔圈6的中心孔中，后端與后缸體8的內(nèi)壁動(dòng)配合，在中隔圈6的后端的外壁面，與后缸體8內(nèi)壁面接觸的部位安裝有密封圈10；同時(shí)中隔圈6的內(nèi)孔壁面，與調(diào)節(jié)桿5的外壁接觸的壁面上有密封圈10，在調(diào)節(jié)桿5的內(nèi)壁面，與油管9外壁接觸的壁面上也安裝有密封圈10；另在缸體4的中間裝有一活塞式呼吸閥2，活塞式呼吸閥2的外壁面與缸體4接觸的內(nèi)壁面間裝有密封圈10，在活塞式呼吸閥2與調(diào)節(jié)桿5靠近一端利用卡簧22裝設(shè)有一具有彈性的緩沖墊3；在大體概似T型的調(diào)節(jié)桿5粗端與細(xì)端的結(jié)合部的細(xì)端壁面開(kāi)有油孔16；在后端蓋11的中心一側(cè)也開(kāi)有進(jìn)回油孔20；在整個(gè)裝置的后部通過(guò)后端蓋11與三位回通換向閥12連接(因三位四通換向閥12為已知技術(shù)，故在此不詳細(xì)描述)。
以下對(duì)本實(shí)用新型的工作過(guò)程描述如下，在
圖1中的后缸體8的后端蓋11和調(diào)節(jié)桿5的中間形成有一油室17，其油室17中的液壓油通過(guò)安裝在后面的三位四通換向閥12控制油室17中的油量，如需將調(diào)節(jié)桿5向前推進(jìn)時(shí)，油從后端蓋11上的進(jìn)回油孔20進(jìn)入油室17，將調(diào)節(jié)桿5向前推進(jìn)，如需將調(diào)節(jié)桿5向后拉回時(shí)，油從后端蓋11中間安裝的油管9進(jìn)入，將油送到調(diào)節(jié)桿5的中心孔中，并從調(diào)節(jié)桿5上的油孔16進(jìn)入中隔圈6與調(diào)節(jié)桿5之間形成的中油室13中，將調(diào)節(jié)桿5壓向后退的方向，其油室17中多余的油量通過(guò)后端蓋11上的進(jìn)回油孔20送回到三位四通換向閥中，也就是通過(guò)對(duì)油室17和中油室13的進(jìn)油和排油，來(lái)達(dá)到控制調(diào)節(jié)桿5的前進(jìn)與后退，從而達(dá)到控制活塞式呼吸塊2的行程大小，其中在活塞式呼吸塊2和中隔圈6之間自然形成有一氣室21，在中隔圈6的上方，缸體4的外壁上開(kāi)有氣口14，其是通過(guò)氣口14來(lái)達(dá)到對(duì)氣室21的進(jìn)氣和補(bǔ)氣，同時(shí)，在活塞式呼吸塊2和端蓋1之間還有一前油室18，其中的油量通過(guò)活塞式呼吸塊2的運(yùn)動(dòng)從安裝在端蓋1上的軟管接頭19送出或補(bǔ)進(jìn)。
再請(qǐng)參閱圖2至圖5，其是本實(shí)用新型的工作原理示意圖，其中的201為雙向工作缸，功能是在壓力油推連桿作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊c連桿是連體結(jié)構(gòu)，固定式。202和204往復(fù)型油泵油缸，其功能給油液加壓，連桿上兩個(gè)端點(diǎn)作直線、另一作圓周運(yùn)動(dòng)。203和205呼吸式缸或呼吸式閥，其功能，調(diào)節(jié)雙向工作缸行程用，可自動(dòng)吸收和補(bǔ)償油量，缸上開(kāi)有氣口，活塞、連桿是獨(dú)立存在的兩個(gè)零件。由上述三種液壓缸在一張圖上表述原理，它們的功能、結(jié)構(gòu)各異、簡(jiǎn)圖上無(wú)重大區(qū)分，在這里特加注釋?zhuān)岳斫庹f(shuō)。
1、202和204與201接通時(shí)，若無(wú)203和205存在，由202和204產(chǎn)生的瞬時(shí)微量差，其積分值會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)窒息式自鎖。
2、用L表示201活塞左側(cè)最大容積，R表示活塞右側(cè)容積。它們與202、203；204、205的容積有下列關(guān)系式L=202=203。R=204=205。201中由于活塞連桿的連體結(jié)構(gòu)，L≠R。依此可選偏主件，組成應(yīng)用回路。
3、蓄油量。
蓄油量是指由201左；202、203；201右，204、205連通封閉組成的兩條油路中，變化運(yùn)轉(zhuǎn)所要求的油量。
關(guān)系式201左+202+203=3L；201右+204十205=3R最大空間。
但是201左，202、203回路內(nèi)蓄油量由11/8L+δL給出。
201右，204、205回路內(nèi)蓄油量由11/8R-δR給出。
在201中，δL、δR是活塞兩側(cè)按要求靜止點(diǎn)設(shè)定位置所需的附加量，δL=δR·a。a是常數(shù)由L=aR給出。a=1-r2/R2。
0≤δL≤1/2L；0≤δL≤1/2R。
δL=aδR當(dāng)δR=0時(shí)δL=0(其中R是201內(nèi)活塞半徑，r是連桿半徑)。
例當(dāng)選定停點(diǎn)于中點(diǎn)，即給定δR=0時(shí)δL=0兩條回路的蓄油量就分別為11/8R和11/8L。
此時(shí)靜止點(diǎn)在201的中點(diǎn)。
再請(qǐng)看圖2，在圖2中給出201的活塞停止于中點(diǎn)、203活塞也停止于中點(diǎn)、205活塞在中點(diǎn)區(qū)域(待分析再定位)。202和204內(nèi)活塞位置由曲軸連桿同步定位的。我們選定回路內(nèi)以中點(diǎn)為靜點(diǎn)201。δR=0 δL=0，兩條油路蓄油量分別為11/8L和11/8R。
1．現(xiàn)在已知201左側(cè)給定油量為1/8L,203內(nèi)也給定了油量為1/8L(中點(diǎn)為靜止點(diǎn))。
2．參閱圖2，由曲軸、連桿關(guān)系。202活塞在缸的中點(diǎn)，決定了204的活塞位置在Q點(diǎn)。DQ＞DP。
3．在201R,204、205的三個(gè)蓄油空間內(nèi)，共同蓄油給定為11/8R現(xiàn)在已知201R有油量1/8R，計(jì)算出204油量為DQ量＞1/8R。故得出205內(nèi)油量＜1/8R，其活塞與螺桿分開(kāi)的距離相當(dāng)于PQ，也就是說(shuō)在205中活塞偏離中點(diǎn)有一個(gè)PQ值。
在曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，202內(nèi)容積變化為0→L。
204內(nèi)容積變化為R→0。
壓出、吸入的油分別來(lái)去于201的活塞左右兩側(cè)由于循環(huán)不斷，201的活塞就往復(fù)不斷。也就是說(shuō)工作時(shí)，202、204交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓出的油無(wú)法被已飽和的203和205吸收，因螺桿在中點(diǎn)限止了活塞，使203和205的蓄油空間為1/8L和1/8R。
202、204在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀下，作壓縮行程時(shí)，每一次必將L或R的量全部排出，這個(gè)量也只有201活塞兩側(cè)吸收，推動(dòng)活塞做功。
再注意圖2中，P點(diǎn)為活塞，Q點(diǎn)為204活塞。由泵給定出202和204缸的中點(diǎn)與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)中點(diǎn)O等距離。
在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，OP與OQ之差就是兩缸的瞬時(shí)微量差。
請(qǐng)注意，每當(dāng)202在壓出油、204在吸入油，205內(nèi)活塞要按瞬時(shí)微量差關(guān)系離開(kāi)螺桿接觸。又當(dāng)204壓油202吸油時(shí)203內(nèi)的活塞也會(huì)出現(xiàn)同樣情況，這就是肺活動(dòng)。
若想將201中的活塞范圍，限定在包括中點(diǎn)(靜止點(diǎn))的左邊或右邊作往復(fù)作業(yè)行程，只須調(diào)節(jié)螺桿之一的位置撥移至低處即可。
請(qǐng)參閱圖3，其中呼吸缸203的活塞處于中點(diǎn)位置，而205內(nèi)的螺桿位置已退出到最低點(diǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，由于曲軸的帶動(dòng)，202壓出的油全部進(jìn)入201內(nèi)活塞左側(cè)，同時(shí)204吸進(jìn)R的油液，201右側(cè)已由活塞推動(dòng)，不再存在蓄油空間，即蓄油為0。1/8R的油量只有存在于205內(nèi)。由于205的螺桿在低位，此時(shí)活塞與螺桿脫離接觸造成的空間為1/8R量值，曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在下行程當(dāng)204壓出了全部油時(shí)，這些有壓力的油，它首先向壓力弱的地方流動(dòng)，由于205活塞的背面是大氣，就推動(dòng)活塞與螺桿接觸，205內(nèi)的油量就為1R。剩余的1/8R量油被壓向201右側(cè)。將201內(nèi)活塞推移至中位。此時(shí)202是吸油過(guò)程末了，201活塞側(cè)的油是1/8L，故知203內(nèi)不存在有油，203內(nèi)螺桿沒(méi)有調(diào)動(dòng)過(guò)，仍保持在中位，這樣活塞被吸向最高位時(shí)，與中位螺桿分離空間就是1/8R。這個(gè)空間由大氣填充。
請(qǐng)參閱圖4，在圖4中的呼吸缸203,205的螺桿均退出至最低點(diǎn)，造成203和205能夠達(dá)到設(shè)計(jì)容積為L和R狀況。此時(shí)由軸帶動(dòng)202和204缸工作時(shí)，202中的油液在壓力推動(dòng)下走向壓力小的地方，故全進(jìn)入203，在203內(nèi)飽和情況才被壓入201內(nèi)活塞左側(cè)，但203內(nèi)足以容納進(jìn)入的油量L，而1/8L又存在于201活塞左側(cè)內(nèi)，而同樣情況下，204的油液只能進(jìn)出于205內(nèi)。而在201活塞右側(cè)又剛好有1/8R量存在。在此種情況下，泵在不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，壓出吸收的油來(lái)去于203和205，使201活塞兩側(cè)油液相對(duì)穩(wěn)定，故活塞靜止不動(dòng)。
再請(qǐng)參閱圖5，在圖5中203的螺桿位置已調(diào)退與最低點(diǎn)有一距離K處，205的活塞位置出現(xiàn)在與最高點(diǎn)有一距離K處，造成的原因由201左側(cè)，202、203組成的回路來(lái)說(shuō)明，202在曲軸帶動(dòng)下，活塞到達(dá)上死點(diǎn)，壓出了L的油，壓力油先進(jìn)入203內(nèi)，203活塞被推向與螺桿接觸，則203內(nèi)充入了(1-K)L的油，剩余的(1/8+K)R油存在于201內(nèi)活塞左側(cè)，而201內(nèi)活塞的右側(cè)則是(1/8-K)R。恰巧204在活塞帶動(dòng)下到達(dá)下死點(diǎn)，吸入了R量的油。故剩余的K·R油存在于205內(nèi)，如是205內(nèi)活塞點(diǎn)上死點(diǎn)就有一個(gè)K值存在。
再回過(guò)來(lái)201活塞左側(cè)的油量是(1/8+K)L，此亦說(shuō)明活塞位置在201中點(diǎn)的右側(cè)，與中點(diǎn)有K值的距離。
同理，205內(nèi)螺桿也調(diào)退與最低點(diǎn)有一個(gè)K1值，就會(huì)造成201內(nèi)活塞往左移，在201中點(diǎn)左側(cè)與中點(diǎn)有一個(gè)K1值存在，然后固定不變203與205螺桿，這樣201活塞經(jīng)中點(diǎn)往左行至K1點(diǎn)回頭又經(jīng)中點(diǎn)往右到達(dá)K點(diǎn)，再回頭往復(fù)，于是行程是K+K1。K≤1/8,K1≤1/8。(1為201內(nèi)的活塞最大設(shè)計(jì)行程)K、K1為任意值。K+K1＜1。
結(jié)論已證明實(shí)現(xiàn)了活塞行程的內(nèi)調(diào)控。前已證明可選定蓄油量達(dá)到選擇停點(diǎn)。選擇又可在選定停點(diǎn)下，實(shí)現(xiàn)201缸內(nèi)包括停止點(diǎn)在行程內(nèi)的調(diào)控。也就是在動(dòng)力不停的帶動(dòng)油泵作業(yè)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作缸內(nèi)活塞按要求停于任意位置，且調(diào)控行程值。這種調(diào)控是內(nèi)調(diào)的。
由上可知，采用不同功能、不同數(shù)量的液壓缸的組合，可以內(nèi)調(diào)行程和任意指定停點(diǎn)。這是在本實(shí)用新型作業(yè)下完成的。
選定停點(diǎn)，將呼吸缸(或閥)內(nèi)調(diào)節(jié)桿，均調(diào)至低位，打開(kāi)201連通201左、右兩側(cè)封閉回路的附加回路，該附加回路上有一特殊缸，該可吸收和釋出δL和δR，一旦δL,δR選定，附加回路關(guān)閉。(1+1/8)L±δL與(1+1/8)R+δR就選定，調(diào)節(jié)靜止點(diǎn)完成。
在201內(nèi)δL=πR2·LδR=πR2(1-r2/R2)L附加回路是回路設(shè)計(jì)問(wèn)題，故不列入本說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖6，為本實(shí)用新型應(yīng)用于傳力系統(tǒng)時(shí)的方框示意圖，其中原動(dòng)機(jī)與液壓變速箱連接，液壓變速箱與液壓往復(fù)泵連接，另液壓變速箱又分出兩個(gè)支路，分別各接有三位四通閥和液壓呼吸閥，同時(shí)液壓呼吸閥又與液壓往復(fù)泵到雙向工作缸中的管路連接。其中液壓變速箱包括，高速齒輪泵，低速油馬達(dá)和油箱，高速步輪泵除供油給低速油馬達(dá)外，尚可供油經(jīng)三位四通閥調(diào)控液壓呼吸閥的肺活量，促使雙向工作缸行程變量，調(diào)控回油經(jīng)三位四通閥流回液壓變速箱。液壓變速箱的油馬達(dá)帶動(dòng)液壓往復(fù)泵，其每一缸與液壓呼吸閥以及雙向工作缸的油室連通，且兩兩等積。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)合理和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1．一種液壓呼吸閥，其中包括液壓缸和活塞，其特征在于，在缸體的前端緊固或焊接有端蓋，在端蓋上用螺接的方式接有軟管接頭，在缸體中裝有活塞式呼吸閥，缸體的另一端螺接有中隔圈，中隔圈的外側(cè)套有緊固圈，緊固圈與后缸體螺接，在中隔圈的中間穿設(shè)有一調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿的中間插設(shè)有一油管，油管固定在后端蓋的中間，后端蓋焊接固定于后缸體的后端部。
2．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中在后端蓋的中心一側(cè)開(kāi)有進(jìn)回油孔。
3．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中在與缸體、后缸體內(nèi)壁接觸的活塞式呼吸塊、調(diào)節(jié)桿的外壁上均安裝有密封圈，在中隔圈與調(diào)節(jié)桿接觸的表面安裝有密封圈。
4．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中在缸體的一端、中隔圈的上方開(kāi)有氣口。
5．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中所述的油管的中心開(kāi)有送回油道。
6．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中調(diào)節(jié)桿粗端與細(xì)端的連接部的細(xì)端處，開(kāi)有油孔。
7．按權(quán)利要求1所述的液壓呼吸閥，其特征在于，其中在活塞式呼吸塊的中間與調(diào)節(jié)桿相對(duì)處，利用卡簧安裝有一具彈性的緩沖墊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種液壓呼吸閥,其包括液壓缸和活塞,在缸體前端接有端蓋,其上接有軟管接頭,缸體中裝有活塞式呼吸閥,另一端接有中隔圈,中隔圈的外側(cè)套有緊固圈,并與后缸體螺接,中間穿設(shè)一調(diào)節(jié)桿,油管接在調(diào)節(jié)桿中間,后端蓋焊接在后缸體的后部,并在中心一側(cè)開(kāi)有進(jìn)油孔,各滑動(dòng)配合部位均安裝有密封圈,本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)巧妙,結(jié)構(gòu)合理及有應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01L21/02GK2319573SQ98201130
公開(kāi)日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1998年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月11日
發(fā)明者廖仁智 申請(qǐng)人:廖仁智