一种可逐级伸出缩回的多级中心套管液压缸结构

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，更具体地说，它涉及一种可逐级伸出缩回的多级中心套管液压缸结构。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。液压缸是一些机械中的执行机构，主要提供推拉力，在一些机械中，需要用到长行程液压缸，但是安装空间尺寸受限，这就需要用到多级液压缸。目前，多级液压缸级数伸出的顺序，取决于每级活塞受力情况，合力大的那一级先运动，由于油源的流量一定，每级的容积不同，会导致每级的运动速度不同。现有的两级以上的多级液压缸存在着乱序的问题，即，当两级及以上多级液压缸同时使用并且运行速度相同时，两级及以上多级液压缸的油源相同，每级活塞同时被加压，但由于液压缸本身摩擦力等阻力不同，会出现两件及以上多级液压缸的直径不同的活塞同时运行，而每级的油源流量相同，但容积大小不同，从而导致各件多级液压缸伸出速度不同，这个时候，各件多级液压缸会出现不同步的情况，这就会导致多级液压缸受力不均，超出多级液压缸的额定负载范围，使得多级液压缸本体出现变形、密封件损坏等损伤，造成多级液压缸的寿命减短甚至报废。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可逐级伸出缩回的多级中心套管液压缸结构，各级中间缸筒和活塞杆可实现逐级伸出或缩回，解决了现有技术中多级活塞液压在伸出或缩回的过程中各级活塞发生乱序的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种可逐级伸出缩回的多级中心套管液压缸结构，包括缸体、多级的中间缸筒和一个活塞杆，其中，多级的中间缸筒中的前一中间缸筒套设在多级的中间缸筒的后一中间缸筒外，所述缸体套设在多级中间缸筒中的首级中间缸筒外，多级中间缸筒中的末级中间缸筒套设在活塞杆外；

首级中间缸筒的外壁与缸体的内壁滑动连接，所述缸体内设置有贯穿首级中间缸筒的缸体套管，所述缸体套管是中空结构，所述缸体套管与首级中间缸筒的底部滑动连接，首级中间缸筒的底部外壁与缸体内壁之间形成缸体无杆腔，所述缸体设置有通向缸体无杆腔的第一油路和通向缸体套管的第二油路，所述第一油路和第二油路通过主油路连通，所述主油路与第一油泵连通；

前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒的外壁滑动连接，前一中间缸筒设置有贯穿后一中间缸筒的缸筒套管，前一中间缸筒的缸筒套管与后一中间缸筒的底部滑动连接，且，后一中间缸筒的缸筒套管套设在前一中间缸筒的缸筒套管外，首级中间缸筒的缸筒套管套设在缸体套管外，前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒底部的外壁之间形成缸筒无杆腔，多个缸筒套管之间相互连通，且末级中间缸筒的缸筒套管的末端密封，所述缸体套管与首级中间缸筒的缸筒套管连通；

末级中间缸筒的内壁与活塞杆的外壁滑动连接，所述活塞杆套设在末级中间缸筒的缸筒套管外且两者滑动连接，所述活塞杆的底部与末级中间缸筒的底部内壁形成活塞无杆腔；

所述缸体套管远离缸体底部的一端设置有第一导油孔，中间缸筒的底部均设有连通油路，首级中间缸筒的连通油路与第一导油孔配合，且首级中间缸筒的连通油路通向首级中间缸筒内的缸筒无杆腔，在首级中间缸筒完全伸出的状态下，首级中间缸筒的连通油路的入口与第一导油孔连通，前一中间缸筒的缸筒套管远离前一中间缸筒的一端设置有第二导油孔，后一中间缸筒的连通油路通向后一中间缸筒的缸筒无杆腔内，在后一中间缸筒完全伸出的状态下，后一中间缸筒的连通油路与前一中间缸筒的缸筒套管的第二导油孔连通，末级中间缸筒的连通油路通向活塞无杆腔；

所述缸体的内壁与首级中间缸筒的外壁之间设有缸体有杆腔，前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒的外壁之间设有缸筒有杆腔，末级中间缸筒的内壁与活塞缸的外壁之间设有活塞有杆腔，中间缸筒的外壁靠近缸体底部的一端均设有连通孔，相邻的两个缸筒有杆腔通过连通孔连通，首级中间缸筒的连通孔将缸体有杆腔与首级中间缸筒的缸筒有杆腔连通，末级中间缸筒的连通孔将末级中间缸筒的缸筒有杆腔与活塞有杆腔连通，所述活塞杆的侧壁设置有第三油路，所述第三油路的一端始终与活塞有杆腔连通，所述第三油路的另一端与第二油泵连通。

在其中一个实施例中，所述中间缸筒的数量至少为一个，本发明的中间缸筒数量可根据实际需要增加。

在其中一个实施例中，所述中间缸筒的数量为一个，此时，首级中间缸筒、末级中间缸筒、前一中间缸筒和后一中间缸筒均为同一个中间缸筒。

在其中一个实施例中，所述中间缸筒的数量为两个，此时，首级中间缸筒为前一中间缸筒，末级中间缸筒为后一中间缸筒。

在其中一个实施例中，所述中间缸筒包括作为侧壁的筒体和作为底部的挡环，所述挡环与所述筒体螺纹连接，所述挡环与缸筒套管或缸体套管滑动连接，所述挡环内设置有连通油路，连通油路的入口设置挡环的内壁，连通油路的出口通向与挡环连接的筒体内部，挡环的内壁设置有两组密封环，两组密封环分别位于连通油路的入口的前方和后方。挡环与缸筒套管或缸体套管发生相对滑动时，筒体内的液压油不会通过挡环与缸筒套管或缸体套管之间的空隙流动。

在其中一个实施例中，所述缸体的外表面设置有第一连接部，便于与外部设备连接。

在其中一个实施例中，所述活塞杆的外端设置有第二连接部，通过第二连接部可与外部设备连接。

在其中一个实施例中，所述缸筒套管的长度大于所述缸体套管的长度。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过各级中间缸筒的连通油路与对应各级中间缸筒的套管的导油孔的配合，实现了各级中间缸筒和活塞杆的逐级有序伸出，通过依次连通的缸体有杆腔、多个缸筒有杆腔和活塞有杆腔的配合，实现了各级中间缸筒和活塞杆的逐级有序缩回，在油源的流量压力稳定的情况下，使得缸体负载均衡，有效避免了缸体的损伤，两级及以上多级液压缸同时伸出不会出现乱级的情况，解决了现有技术中多级活塞液压在伸出或缩回的过程中各级活塞发生乱序的问题。

附图说明

图1是本发明的各级活塞均未启动时的示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中B处的放大示意图；

图4是本发明的一级活塞完全伸出时的示意图；

图5是图4中C处的放大示意图；

图6是图4中D处的放大示意图。

图中：1-缸体，2-第一中间缸筒，3-第二中间缸筒，4-第三中间缸筒，5-活塞杆，6-挡环，7-缸体套管，8-第一缸筒套管，9-第二缸筒套管，10-第三缸筒套管，11-缸体有杆腔，12-第一缸筒有杆腔，13-第二缸筒有杆腔，14-活塞有杆腔，15-主油路，16-第一油路，17-第二油路，18-第三油路，19-第一连接部，20-第二连接部，21-连通油路，22-第一导油孔，23-第二导油孔，24-连通孔，25-密封环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

一种可逐级伸出缩回的多级中心套管液压缸结构，包括缸体1、多级的中间缸筒和一个活塞杆5，其中，多级的中间缸筒中的前一中间缸筒套设在多级的中间缸筒的后一中间缸筒外，所述缸体1套设在多级中间缸筒中的首级中间缸筒外，多级中间缸筒中的末级中间缸筒套设在活塞杆5外；

首级中间缸筒的外壁与缸体1的内壁滑动连接，所述缸体1内设置有贯穿首级中间缸筒的缸体套管7，所述缸体套管7是中空结构，所述缸体套管7与首级中间缸筒的底部滑动连接，首级中间缸筒的底部外壁与缸体1内壁之间形成缸体无杆腔，所述缸体1设置有通向缸体无杆腔的第一油路16和通向缸体套管7的第二油路17，所述第一油路16和第二油路17通过主油路15连通，所述主油路15与第一油泵连通；

前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒的外壁滑动连接，前一中间缸筒设置有贯穿后一中间缸筒的缸筒套管，前一中间缸筒的缸筒套管与后一中间缸筒的底部滑动连接，且，后一中间缸筒的缸筒套管套设在前一中间缸筒的缸筒套管外，首级中间缸筒的缸筒套管套设在缸体套管7外，前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒底部的外壁之间形成缸筒无杆腔，多个缸筒套管之间相互连通，且末级中间缸筒的缸筒套管的末端密封，所述缸体套管7与首级中间缸筒的缸筒套管连通；

末级中间缸筒的内壁与活塞杆5的外壁滑动连接，所述活塞杆5套设在末级中间缸筒的缸筒套管外且两者滑动连接，所述活塞杆5的底部与末级中间缸筒的底部内壁形成活塞无杆腔；

所述缸体套管7远离缸体1底部的一端设置有第一导油孔22，中间缸筒的底部均设有连通油路21，首级中间缸筒的连通油路21与第一导油孔22配合，且首级中间缸筒的连通油路21通向首级中间缸筒内的缸筒无杆腔，在首级中间缸筒完全伸出的状态下，首级中间缸筒的连通油路21的入口与第一导油孔22连通，前一中间缸筒的缸筒套管远离前一中间缸筒的一端设置有第二导油孔23，后一中间缸筒的连通油路21通向后一中间缸筒的缸筒无杆腔内，在后一中间缸筒完全伸出的状态下，后一中间缸筒的连通油路21与前一中间缸筒的缸筒套管的第二导油孔23连通，末级中间缸筒的连通油路21通向活塞无杆腔；

所述缸体1的内壁与首级中间缸筒的外壁之间设有缸体有杆腔11，前一中间缸筒的内壁与后一中间缸筒的外壁之间设有缸筒有杆腔，末级中间缸筒的内壁与活塞缸的外壁之间设有活塞有杆腔14，中间缸筒的外壁靠近缸体1底部的一端均设有连通孔24，相邻的两个缸筒有杆腔通过连通孔24连通，首级中间缸筒的连通孔24将缸体有杆腔11与首级中间缸筒的缸筒有杆腔连通，末级中间缸筒的连通孔24将末级中间缸筒的缸筒有杆腔与活塞有杆腔14连通，所述活塞杆5的侧壁设置有第三油路18，所述第三油路18的一端始终与活塞有杆腔14连通，所述第三油路18的另一端与第二油泵连通。

其中，所述中间缸筒的数量至少为一个，本发明的中间缸筒数量可根据实际需要增加。

在本实施例中，所述中间缸筒包括作为侧壁的筒体和作为底部的挡环6，所述挡环6与所述筒体螺纹连接，所述挡环6与缸筒套管或缸体套管7滑动连接，所述挡环6内设置有连通油路21，连通油路21的入口设置挡环6的内壁，连通油路21的出口通向与挡环6连接的筒体内部，挡环6的内壁设置有两组密封环25，两组密封环25分别位于连通油路21的入口的前方和后方。挡环6与缸筒套管或缸体套管7发生相对滑动时，筒体内的液压油不会通过挡环6与缸筒套管或缸体套管7之间的空隙流动。

如图1-6所示，以中间缸筒的数量是三个为例来说明本发明的使用方法，为了方便描述，以第一中间缸筒2来表示首级中间缸筒，以第二中间缸筒3来表示第二个中间缸筒，以第三中间缸筒4来表示末级中间缸筒，三个中间缸筒之间存在两个缸筒无杆腔和两个缸筒有杆腔，以第一缸筒有杆腔12和第二缸筒有杆腔13来区分两个缸筒有杆腔，以第一缸筒无杆腔和第二缸筒无杆腔来区分两个缸筒无杆腔，另外，三个中间缸筒的缸筒套管也依次以第一缸筒套管8、第二缸筒套管9和第三缸筒套管10来区分，本发明的使用方法如下：

各级中间缸筒和活塞杆5的伸出过程：

第一油泵与缸体1的主油路15连通，向缸体1内输入液压油，液压油通过第一油路16进入缸体无杆腔内推动第一中间缸筒2沿着缸体套管7向外伸出，同时液压油通过第二油路17进入缸体套管7内，由于缸体套管7、第一缸筒套管8、第二缸筒套管9和第三缸筒套管10是连通的，且第三缸筒套管10的末端是密封的，因此液压油最终到达第三缸筒套管10内，因为此时第一缸筒无杆腔、第二缸筒无杆腔和活塞无杆腔均处于压缩状态，进入第三缸筒套管10内的液压油不能推动活塞杆5在第三缸筒套管10上运动，即第一中间缸筒2、第二中间缸筒3、第三中间缸筒4和活塞杆5作为一个整体，该整体由第一中间缸筒2带动，进入第三缸筒套管10内的液压油只能推动第一中间缸筒2与缸体套管7上发生相对运动，第一中间缸筒2向外伸出；

当第一中间缸筒2运动至缸体套管7的端部时，第一中间缸筒2到达伸出的极限位置，第一中间缸筒2的挡环6上的连通油路21与缸体套管7的端部的第一导油孔22对准，缸体套管7内的液压油流经第一导油孔22和连通油路21并进入第一缸筒无杆腔内，推动第二中间缸筒3沿着第一缸筒套管8继续向前伸出；当第二中间缸筒3运动至伸出的极限位置时，第二中间缸筒3的挡环6上的连通油路21与第一缸筒套管8端部的第二导油孔23对准，第一缸筒套管8内的液压油流经第二导油孔23和连通油路21并进入第二缸筒无杆腔内，推动第三中间缸筒4沿着第二缸筒套管9继续向前伸出；当第三中间缸筒4运动至伸出的极限位置时，第三中间缸筒4的挡环6上的连通油路21与第二缸筒套管9端部的第二导油孔23对准，第二缸筒套管9内的液压油流经第二导油孔23和连通油路21并进入活塞无杆腔内，推动活塞杆5沿着第三缸筒套管10继续向前伸出至活塞杆5可伸出的极限位置，至此，本发明完成了各级中间缸筒及活塞杆5的有序伸出。

需要说明的是，缸体有杆腔11、第一缸筒有杆腔12、第二缸筒有杆腔13和活塞有杆腔14之间，两两通过连通孔24连通，且活塞有杆腔14通过第三油路18与第二油泵连通，在各级中间缸筒和活塞杆5有序伸出的过程中，第二油泵始终不启动，缸体有杆腔11、第一缸筒有杆腔12、第二缸筒有杆腔13和活塞有杆腔14的液压油最终经第三油路18排出，具体过程如下：

在第一中间缸筒2伸出的过程中，缸体有杆腔11的容积逐渐减小，缸体有杆腔11内的液压油通过连通孔24进入相邻的第一缸筒有杆腔12内，由于缸体有杆腔11、第一缸筒有杆腔12、第二缸筒有杆腔13和活塞有杆腔14之间连通，因此，缸体有杆腔11内的液压油逐渐排出，当第一中间缸筒2伸出至极限位置时，缸体有杆腔11的容积达到最小；同理，在第二中间缸筒3伸出的过程中，第一缸筒有杆腔12的容积逐渐减小，第一缸筒有杆腔12内的液压油逐渐排出，当第二中间缸筒3伸出至极限位置时，第一缸筒有杆腔12的容积达到最小；在第三中间缸筒4伸出的过程中，第二缸筒有杆腔13的容积逐渐减小，第二缸筒有杆腔13内的液压油逐渐排出，当第三中间缸筒4伸出至极限位置时，第二缸筒有杆腔13的容积达到最小；在活塞杆5伸出的过程中，活塞有杆腔14的容积逐渐减小，活塞有杆腔14内的液压油逐渐排出，当活塞伸出至极限位置时，活塞有杆腔14的容积达到最小，此时，活塞有杆腔14仍与第三油路18连通。

各级中间缸筒和活塞杆5的缩回过程：

在各级中间缸筒和活塞杆5完全伸出后，缸体有杆腔11、第一缸筒有杆腔12、第二缸筒有杆腔13和活塞有杆腔14均处于最小的压缩状态；

第二油泵与第三油路18连通，通过第三油路18向活塞有杆腔14注入液压油，活塞有杆腔14逐渐扩大使活塞杆5向第三中间缸筒4内缩回，使活塞无杆腔内的液压油通过第三中间缸筒4的连通油路21和第二缸筒套管9的第二导油孔23进入第二缸筒套管9内，由于缸体套管7、第一缸筒套管8、第二缸筒套管9和第三缸筒套管10是连通的，所以这部分液压油通过第二缸筒套管9-第一缸筒套管8-缸体套管7进入第二油路17，从而经主油路15流出；

当活塞杆5完全缩回第三中间缸筒4内时，活塞无杆腔容积最小，此时活塞有杆腔14的容积达到最大，且在此时活塞有杆腔14才通过连通孔24与第二缸筒有杆腔13连通，因此活塞有杆腔14内的液压油进入第二缸筒有杆腔13内，使第二缸筒有杆腔13的容积逐渐增大，推动第三中间缸筒4向第三中间缸筒4缩回，第二缸筒无杆腔内的液压油通过第三中间缸筒4的连通油路21和第一缸筒套管8的第二导油孔23流至第一缸筒套管8内，从而依次经过缸体套管7、第二油路17和主油路15流出；

当第三中间缸筒4完全缩回第二中间缸筒3内时，第二缸筒无杆腔容积最小，此时第二缸筒有杆腔13的容积达到最大，且在此时第二缸筒有杆腔13才通过通孔与第一缸筒有杆腔12连通，因此第二缸筒有杆腔13内的液压油进入第一缸筒有杆腔12内，使第一缸筒有杆腔12的容积逐渐增大，推动第二中间缸筒3向第一中间缸筒2缩回，第一缸筒无杆腔内的液压油通过第二中间缸筒3的连通油路21和第一缸筒套管8的第二导油孔23流至缸体套管7内，从而经过第二油路17和主油路15流出；

当第二中间缸筒3完全缩回第一中间缸筒2内时，第一缸筒有杆腔12的容积达到最大，且在此时第一缸筒有杆腔12通过连通孔24与缸体有杆腔11连通，第一缸筒有杆腔12内的液压油进入缸体有杆腔11内推动第一中间缸筒2完全缩回缸体1内，缸体无杆腔内的液压油经第一油路16和第二油路17流入主油路15，最终流出，至此，本发明完成了各级中间缸筒和活塞杆5的有序缩回。

另外，在第二中间缸筒3伸出过程中，第一缸筒有杆腔12与缸体有杆腔11不再连通，此时缸体有杆腔11通过连通孔24与第一缸筒无杆腔连通，由于第一缸筒无杆腔内已充满液压油，因此即使第一缸筒无杆腔内的液压油进入缸体有杆腔11内，也不能扩大缸体有杆腔11的容积，所以不会压缩缸体无杆腔，即缸体有杆腔11与第一缸筒无杆腔连通不会影响多级活塞的逐级伸出，同理，在第三中间缸筒4和活塞杆5伸出的过程中，第一缸筒有杆腔12与第二缸筒无杆腔的连通及第二缸筒有杆腔13与活塞无杆腔连通不会影响多级活塞的逐级伸出不会影响各级中间缸筒和活塞杆5的逐级伸出。

本发明适用于中间缸筒数量大于或等于一的液压缸。比如，当所述中间缸筒的数量为一个，此时，首级中间缸筒、末级中间缸筒、前一中间缸筒和后一中间缸筒均为同一个中间缸筒；或者，当所述中间缸筒的数量为两个，此时，首级中间缸筒为前一中间缸筒，末级中间缸筒为后一中间缸筒。

在本实施例中，所述缸体1的外表面设置有第一连接部19，便于与外部设备连接。

在本实施例中，所述活塞杆5的外端设置有第二连接部20，通过第二连接部20可与外部设备连接。

在本实施例中，所述缸筒套管的长度大于所述缸体套管7的长度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。