專利名稱：具有用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣缸致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣缸致動器。
背景技術(shù)：
氣缸致動器一般由用于容納氣體的管狀護套(jacket)構(gòu)成，該管狀護套在一端由設(shè)有充氣閥的底部密閉地密封，并在相對端由設(shè)有用于使帶有活塞的桿通過的孔的頭部沿密閉地密封，帶有活塞的桿在護套內(nèi)進行平移運動；護套、底部和頭部形成活塞的行程腔，而活塞本身連同護套和底部形成氣體壓縮和膨脹腔。這種氣缸致動器通常、但不唯一地還用于諸如模具、壓模機等的情形中，其中，它們會經(jīng)受可能遭到損壞的操作條件，這種損壞會使氣缸致動器本身無法使用，因而需要更換它并中斷氣缸致動器在設(shè)置其中以進行工作的機器或設(shè)備的工作，而且它還會使在附近的操作者受傷，如在由過壓引起的爆炸的情況下或者在由于活塞的斷裂而造成桿退出的情況下，這種活塞的斷裂是由于過壓氣體造成的不期望的和不受控的上升推力引起的。經(jīng)驗顯示，在如下情況下出現(xiàn)最危急的狀況，S卩，氣缸致動器在其上工作的模具堵塞處于壓縮構(gòu)造中的致動器，然后該模具突然被釋放，從而引起活塞桿的不期望的返回推力，諸如由于沖擊造成使將活塞桿保持在護套內(nèi)的頭部或者活塞桿斷裂。在兩種情況下都存在桿可能由于力而被退出的較大風險，這對于會在附近的任何人員來說都是較大的危險。為了排除這種缺點，目前已知有用于避免桿不受控退出的各種裝置和設(shè)備。第一種類型的這種裝置是設(shè)置有形成于桿上接近活塞處的輔助安全肩部，因而， 如果在接合區(qū)域內(nèi)活塞和桿之間有折斷，則桿由于其輔助肩部鄰抵設(shè)置在氣缸致動器頭部上的對應(yīng)的防抽出肩部而保持在護套內(nèi)部。在用于防止桿退出的第二種類型的安全裝置中，由于預(yù)定強度的沖擊，活塞或者桿的預(yù)先確定的部分分離，且該部分破壞活塞或者桿的密封墊圈，從而使加壓氣體向外排出并防止桿的猛烈且不受控的退出。這兩種類型都起到將桿保持在護套內(nèi)的作用。但會發(fā)生上述類型裝置中的預(yù)先確定的斷裂不足以確保加壓氣體對于防止氣缸致動器在除了所提供的位置外的其它位置屈服或者防止活塞桿退出來說足夠快地排出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣缸致動器， 其能夠避免目前已知的具有用于過壓的安全裝置的氣缸致動器的限制。在此目的下，本發(fā)明的目標是提供一種確保過壓氣體安全逸出的氣缸致動器。本發(fā)明的另一目標是設(shè)計一種壓縮和膨脹腔內(nèi)的任何過壓決不會引起活塞桿的不受控退出的氣缸致動器。本發(fā)明的另一目標是設(shè)計一種其性能不遜于已知類型的相似氣體致動器的氣體致動器。本發(fā)明的又一目標是設(shè)計一種易于安裝到已知類型的機器和設(shè)備內(nèi)而無須專門改進的氣缸致動器。本發(fā)明的又一目標是提供一種具有用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣體致動器，該致動器結(jié)構(gòu)簡單并能用已知系統(tǒng)和技術(shù)以較低成本來制造。下面將變得更清楚的該目的和這些以及其它目標通過一種具有用于活塞桿受控退出的安全裝置的氣缸致動器來實現(xiàn)，該氣缸致動器包括用于容納氣體的管狀護套，該管狀護套在一端由設(shè)有充氣閥的底部密閉地閉合，并在相對端由設(shè)有用于使帶有活塞的桿通過的孔的頭部密閉地閉合，護套、底部和活塞形成氣體壓縮和膨脹腔，所述氣缸致動器的特征在于，它在用于將頭部固定到護套的區(qū)域一側(cè)上具有護套的內(nèi)表面上的淺凹入?yún)^(qū)域，該淺凹入?yún)^(qū)域設(shè)計成在所述頭部隨所述活塞的向外運動而分離的情況下中斷可選擇地由與所述活塞相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置或者由與所述頭部相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置所提供的密封，且這些墊圈裝置通常抵靠護套的所述內(nèi)表面而工作。


從以下對根據(jù)本發(fā)明的具有用于活塞桿受控退出的安全裝置的氣缸致動器的三個較佳的但非排它性的實施例的詳細描述中，本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點將會變得更加顯而易見，這些實施例在附圖中以非限制性的例子而示出，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的氣缸致動器的側(cè)面剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例、處于活塞桿完全伸開的構(gòu)造中的氣缸致動器的細節(jié)的側(cè)面剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例、在斷裂失效情況下的氣缸致動器的與圖2相同的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的氣缸致動器的側(cè)面剖視圖；圖5是圖4的細節(jié)的視圖；圖6是處于第二操作構(gòu)造的、與圖4相同的側(cè)視圖；圖7是圖6的細節(jié)的視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的氣缸致動器的側(cè)面剖視圖；圖9是處于第二操作構(gòu)造的圖8的第一細節(jié)的視圖；圖10是在與圖9的細節(jié)相同的、處于第二操作構(gòu)造的圖8的第二細節(jié)的視圖。
具體實施例方式參見附圖，用附圖標記10表示具有用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣缸致動器。氣缸致動器10包括用于容納氣體的管狀護套11，該管狀護套在一端由設(shè)有充氣閥13的底部12密閉地閉合，并在相對端由設(shè)有使帶有活塞16的桿15通過的孔的頭部14 密閉地閉合。護套11、底部12和活塞16形成氣體壓縮和膨脹腔17，而護套11、活塞16和頭部 14形成用于活塞16本身的行程腔18。
氣缸致動器10在用于將頭部14固定到護套11上的區(qū)域19 一側(cè)處設(shè)置有護套11 的內(nèi)表面22上的淺凹入?yún)^(qū)域21，該淺凹入?yún)^(qū)域設(shè)計成中斷由墊圈裝置23提供的密封，這些墊圈裝置與活塞16相關(guān)聯(lián)并抵靠護套11的內(nèi)表面22工作。淺凹入?yún)^(qū)域21適于允許加壓氣體在活塞16完全退出護套11之前從壓縮和膨脹腔17逸出。在此處借助于本發(fā)明非限制性例子而描述的根據(jù)本發(fā)明的氣缸致動器10的這個實施例中，護套11具有橫截面減小的部分20，根據(jù)所進行的許多測試，該部分是在超過帶有頭部14的活塞16的預(yù)定極限的沖擊情形下最易斷裂的部分。在本發(fā)明的這個實施例中，淺凹入?yún)^(qū)域21設(shè)有一系列凹槽對，這些凹槽側(cè)向設(shè)置在護套11的內(nèi)表面22的同一周向帶的弧上。在未示出的一個替代實施例中，這種淺凹入?yún)^(qū)域可由護套的內(nèi)表面的螺紋部或者由位于內(nèi)表面22的周邊上的環(huán)形槽所形成。在本發(fā)明的這個第一實施例中，頭部14由環(huán)形墊圈支承體25和閉合環(huán)沈構(gòu)成， 該閉合環(huán)將被擰到環(huán)形體25的對應(yīng)螺紋套環(huán)27上以鎖定它。環(huán)形體25由鎖定環(huán)四保持在護套11內(nèi)，插入該鎖定環(huán)以突出到形成于護套11 的內(nèi)表面22上的環(huán)形槽30內(nèi)，該環(huán)形槽30鄰近護套本身的端部31 ；在相對側(cè)上，環(huán)四被按壓到形成于環(huán)形本體25內(nèi)的周向中空部33內(nèi)。在該第一實施例中，墊圈裝置23由具有V形唇的密封環(huán)28構(gòu)成。在氣缸致動器10的正常操作中，密封環(huán)28抵靠護套11的內(nèi)表面22而工作。在本發(fā)明的實施例的該例子中，橫截面減小的部分20位于環(huán)形體25的鎖定環(huán)四所用的環(huán)形槽30與設(shè)置護套11的外表面上、在內(nèi)環(huán)形槽30處的外部槽36之間。位于桿15和活塞16之間的連接部38設(shè)有相對較大的曲率半徑，從而，在活塞15 和環(huán)形體25之間有沖擊的情況下，或者在未預(yù)期的載荷情況下，護套11的端部31是屈服那一部分。這樣，如圖3中所示，活塞16繼續(xù)其由加壓氣體推動的向外行程，直到密封環(huán)觀到達凹槽對，如圖3中所示。那時，氣體經(jīng)過形成于密封環(huán)28和凹槽M之間的逸出路徑逸出，從而致使活塞16 的速度突然降低，而該活塞已由于與環(huán)形體25的沖擊所造成的能量損耗而減速?；钊?6和承載該活塞的桿15如果完全從護套11中離開則具有不危險的較低速度。淺凹入?yún)^(qū)域21形成用于活塞桿受控退出的裝置，該裝置在具有帶有活塞16的桿 15有不受控退出的風險的情況下確保氣缸致動器10的安全。根據(jù)本發(fā)明的氣體致動器在圖4至7中示出其第二實施例并在此用附圖標記110表不。在包括護套111、具有充氣閥113的底部112、頭部114和氣體腔117的第二實施例中，頭部114由套筒140構(gòu)成，該套筒軸向設(shè)有使具有活塞116的桿115通過的孔。與套管140相關(guān)聯(lián)的密封裝置123由用于提供桿115動態(tài)密封的內(nèi)密封環(huán)141和靜態(tài)外密封環(huán)127構(gòu)成，該靜態(tài)外密封環(huán)壓抵護套111的內(nèi)表面122，如圖4所示且在圖5 中詳細示出。
套管140在固定區(qū)域119中借助于防抽出環(huán)143連接到護套111內(nèi)部，該防抽出環(huán)插設(shè)在兩個彼此相對的肩部之間，即形成于套筒140的外側(cè)上的第一肩部144和護套111 的內(nèi)表面122上的第二肩部145。如果第一肩部144由于突然的過載(例如，桿15的不受控的返回行程)而屈服， 且由氣體向外推動的套筒140上升而將靜態(tài)密封環(huán)127帶到淺凹入?yún)^(qū)域121，則淺凹入?yún)^(qū)域 121中斷由與套筒140相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置123或者由抵靠護套111的內(nèi)表面122工作的靜態(tài)密封環(huán)127所提供的密封，如圖6和圖7中細節(jié)所示。以懸臂方式設(shè)置第一肩部144，從而提供較佳的屈服點。套筒140設(shè)置有第三肩部146，該第三肩部具有比防抽出環(huán)143的內(nèi)徑大的外徑， 并設(shè)計成則防止套筒140從護套111中離開，而這明顯是如果防抽出環(huán)143在沖擊或一般故障期間保持在其座內(nèi)的話。淺凹入?yún)^(qū)域121由位于內(nèi)表面122的周邊上的凹槽或環(huán)形槽構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的氣體致動器在圖8至10中示出其第三實施例并在此用附圖標記210表不。在包括護套211、具有充氣閥213的底部212、頭部214和氣體腔217的該第三實施例中，頭部214由環(huán)形墊圈支承體225和閉合環(huán)2 構(gòu)成，該閉合環(huán)將被擰到環(huán)形體225 的對應(yīng)螺紋套環(huán)(collar) 227上以鎖定它。環(huán)形體225由鎖定環(huán)2 保持在護套211內(nèi)，該鎖定環(huán)被插入以在固定區(qū)域219處突出于環(huán)形槽230內(nèi)，該環(huán)形槽230形成于護套211的內(nèi)表面222上，接近該護套端部231。環(huán)2 在相對側(cè)上被按壓到形成于環(huán)形體225內(nèi)的周向中空部233中。在該第三實施例中，墊圈裝置223由具有V形唇的密封環(huán)2 構(gòu)成，該密封環(huán)裝配到由桿215承載的活塞216上。在氣缸致動器210的正常操作中，密封環(huán)2 抵靠護套211的內(nèi)表面222工作。以懸臂方式將第一肩部244設(shè)置在形成于環(huán)形體225內(nèi)的周向中空部233處。用于限制環(huán)形體225的行程的第二肩部形成于第一肩部244下方。如果第一肩部244如圖9中示例的那樣屈服，且由氣體推動的活塞216所推動的環(huán)形體225上升而將密封環(huán)2 帶到淺凹入?yún)^(qū)域121，則淺凹入?yún)^(qū)域221中斷由與活塞216 相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置223或者由抵靠護套211的內(nèi)表面222工作的密封環(huán)2 所提供的密封， 如圖10中所示。以懸臂方式設(shè)置第一肩部M4，從而提供較佳的屈服點。第二肩部246具有比鎖定環(huán)229的內(nèi)徑大的外徑，并設(shè)計成防止環(huán)形體225從護套211中脫出。淺凹入?yún)^(qū)域221由位于內(nèi)表面222的周邊上的凹槽或環(huán)形槽構(gòu)成。在實踐中業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實現(xiàn)了想要的目標和目的。實際上，本發(fā)明提供氣缸致動器10和110，由于淺凹入?yún)^(qū)域21和121，該氣缸致動器10和110確保加壓氣體安全通氣，從而避免桿15和115以及活塞16、116和216的任何不受控的退出。此外，本發(fā)明提供一種氣體致動器，其中，壓縮和膨脹腔17和117中的任何過載決不會引起活塞16和116不受控的退出，這是因為在由于不受控的上升的沖擊情形下，活塞
716和116以及桿15和115被設(shè)計成進行抵抗，同時具有減小橫截面的部分20以及套筒140 的第一肩部144屈服并允許活塞或套筒繼續(xù)其行程直到密封裝置23和123碰到對應(yīng)的淺凹入?yún)^(qū)域21和121，從而使氣體排出并驟然降低具有活塞的桿的退出速度。此外，本發(fā)明提供其性能不遜于已知類型的相似氣體致動器的氣體致動器。此外，本發(fā)明提供易于安裝到已知類型的機器和設(shè)備內(nèi)而無須專門改進的氣體致動器。最后，本發(fā)明提供具有用于活塞桿的受控退出的安全裝置的氣體致動器，該致動器結(jié)構(gòu)簡單并能用已知系統(tǒng)和技術(shù)以較低成本來制造。可對這樣構(gòu)思的本發(fā)明進行大量更改和改變，這些更改和改變都落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，所有的細節(jié)還可用其它技術(shù)等同元素來代替。在實踐中，所使用的材料以及相隨形狀和尺寸，根據(jù)具體要求以及技術(shù)現(xiàn)狀，可以是任何材料、形狀和尺寸。本申請要求意大利專利申請第PD2009A000100號的優(yōu)先權(quán)，在此以參見的方式引入其內(nèi)容。在任何權(quán)利要求中所提到的技術(shù)特征后都跟有附圖標記，包含這些附圖標記僅僅是為了增加權(quán)利要求書的可理解性，因此這些附圖標記對于借助這些附圖標記識別的每個元件的解釋并沒有任何限制作用。
權(quán)利要求
1.一種具有用于活塞桿受控退出的安全裝置的氣缸致動器(10，110，210)，所述氣缸致動器包括用于容納氣體的管狀護套(11，111，211)，所述管狀護套在一端由設(shè)有充氣閥 (13，113，213)的底部(12，112，212)密閉地閉合，并在相對端由設(shè)有用于使帶有活塞(16， 116，216)的桿(15，115，215)通過的孔的頭部(14，114，214)密閉地閉合，所述護套(11， 111，211)、所述底部(12，112，212)和所述活塞(16，116，216)形成氣體壓縮和膨脹腔(17， 117，217)，所述氣缸致動器的特征在于，它在用于將所述頭部(14，114，214)固定到所述護套(11，111，211)的區(qū)域(19，119，219) —側(cè)上具有在所述護套(11，111，211)的內(nèi)表面02，122，222)上的淺凹入?yún)^(qū)域(21，121，221)，所述淺凹入?yún)^(qū)域設(shè)計成在所述頭部(14， 114,214)隨所述活塞(16，116，216)的向外運動而分離的情形下中斷可選擇地由與所述活塞(16，216)相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置03，22；3)或者由與所述頭部(114)相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置 (123)所提供的密封，且這些墊圈裝置通常抵靠所述護套(11，111，211)的所述內(nèi)表面02， 122，222)而工作。
2.如權(quán)利要求1所述的氣缸致動器，其特征在于，所述淺凹入?yún)^(qū)域由至少一個凹槽04)構(gòu)成，所述凹槽側(cè)向設(shè)置在所述護套(11)的所述內(nèi)表面02)的同一周向帶的弧上。
3.如前述權(quán)利要求所述的氣缸致動器，其特征在于，所述頭部(14)由環(huán)形墊圈支承體 (25)和閉合環(huán)06)構(gòu)成，所述閉合環(huán)將被擰到所述環(huán)形體0 的對應(yīng)螺紋套環(huán)(XT)上來鎖定它，所述環(huán)形體0 由鎖定環(huán)09)保持在所述護套(11)內(nèi)，所述鎖定環(huán)被插入以突出于環(huán)形槽(30)內(nèi)，所述環(huán)形槽形成于所述護套(11)的所述內(nèi)表面02)上，接近所述護套的端部(31)，所述環(huán)09)在相對側(cè)上被按壓到形成于所述環(huán)形體0 內(nèi)的周向中空部 (33)內(nèi)。
4.如前述權(quán)利要求所述的氣缸致動器，其特征在于，所述墊圈裝置由具有V形唇的密封環(huán)08)構(gòu)成，所述密封環(huán)抵靠所述護套(11)的所述內(nèi)表面02)而正常工作。
5.如前述權(quán)利要求所述的氣缸致動器，其特征在于，所述削弱部00)位于用于所述環(huán)形體0 的所述鎖定環(huán)09)的內(nèi)環(huán)形槽(30)與在所述內(nèi)環(huán)槽(30)處設(shè)置于所述護套(II)的外表面上的外部槽(36)之間。
6.如前述權(quán)利要求所述的氣缸致動器，其特征在于，所述桿(1 和所述活塞(16)之間的連接部(38)設(shè)置有這樣的曲率半徑，即，在所述活塞(16)和所述環(huán)形體0 之間有沖擊的情況下，所述護套(11)的所述端部(31)由于所述削弱部00)的斷裂而分離。
7.如前述權(quán)利要求所述的氣缸致動器，其特征在于，所述頭部(114)由套筒(140)構(gòu)成，所述套筒軸向地設(shè)有使具有活塞(116)的桿(11 通過的孔，所述套筒(140)具有用于與所述桿(11 動態(tài)密封的內(nèi)密封環(huán)(141)和靜態(tài)外密封環(huán)(127)，所述靜態(tài)外密封環(huán)壓抵所述護套(111)的內(nèi)表面(122)，所述套管(140)借助于防抽出環(huán)(143)連接到所述護套(III)的內(nèi)部，所述防抽出環(huán)插設(shè)在兩個彼此相對的肩部之間，即，形成于所述套筒(140) 的外側(cè)上的第一肩部(144)和所述護套(111)的所述內(nèi)表面(12 上的第二肩部(145)，如果所述第一肩部(144)屈服，且由氣體向外推動的所述套筒(140)上升，將所述靜態(tài)密封環(huán) (127)帶到所述淺凹入?yún)^(qū)域(121)，所述淺凹入?yún)^(qū)域(121)適于中斷由與所述套筒(140)相關(guān)聯(lián)的所述墊圈裝置或者由抵靠所述護套(111)的所述內(nèi)表面(12 工作的所述靜態(tài)密封環(huán)(127)所提供的密封。
8.如權(quán)利要求7所述的氣缸致動器，其特征在于，所述第一肩部(144)設(shè)置成懸臂式， 從而提供較佳的屈服點。
9.如權(quán)利要求8所述的氣缸致動器，其特征在于，所述淺凹入?yún)^(qū)域(121)由位于所述內(nèi)表面(122)的周邊上的凹槽或環(huán)形槽構(gòu)成。
全文摘要
一種具有用于活塞桿受控退出的安全裝置的氣缸致動器(10，110)，該氣缸致動器在用于將頭部(14，114)固定到所述護套(11，111)的區(qū)域(19，119)一側(cè)上具有在護套(11，111)的內(nèi)表面(22，122)上的淺凹入?yún)^(qū)域(21，121)，在頭部(14，114)隨活塞(16，116)的向外運動而分離的情況下，該淺凹入?yún)^(qū)域設(shè)計成中斷可選擇地由與活塞(16)相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置(23)或者由與頭部(114)相關(guān)聯(lián)的墊圈裝置(123)所提供的密封，并且這些墊圈裝置通常抵靠護套(11，111)的內(nèi)表面(22，122)而工作。
文檔編號F16F9/32GK102405360SQ201080018139
公開日2012年4月4日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者A·卡佩勒, D·范緹納多, M·斐奧雷斯 申請人:異型彈簧有限公司