活塞杆内腔储油液压缸及液压起重机

技术领域

本发明涉及液压驱动缸，具体地涉及一种活塞杆内腔储油液压缸。此外，本发明还涉及一种液压起重机。

背景技术

液压起重机是一种以液压系统作为驱动动力的起重机。液压主泵从液压油箱中抽取液压油，形成高压液压油输送到工作液压缸中，推动活塞运动，形成液压起重器的动力。对于大吨位液压起重机来说，由于工作负载很大，需要使用体积更大的工作液压缸来产生大的推动力，因而，也需要更多的液压油才能推动液压缸的活塞运动。另一方面，由于工作负载很大，需要设置更粗的活塞杆来承受大的推动力，而活塞杆直径的增大，使得液压缸的无杆腔与有杆腔的容积差距增大，导致活塞杆伸出状态和活塞杆缩回状态液压缸内液压油的容纳量相差很大。因此，需要设置很大的液压油箱才能满足液压系统的需要，这就导致液压起重机整机体积和总质量的增加。

为了解决液压起重机液压油箱体积过大的问题，近来出现了利用液压缸活塞杆杆体内空腔来存储液压油的技术。中国发明专利CN104728191A公开了一种利用液压缸活塞杆空腔储油的液压系统，如图1所示，包括液压缸1和油箱8，液压缸1的活塞杆3在缸筒2的下方安装及工作，且液压缸1的缸筒2随活塞杆3进行往复运动和摆动。活塞杆3的下端开设与杆内腔相通的油孔，油孔通过油管与油箱8连通，活塞杆3下端的进气孔通过一根钢管连接到活塞杆3内的杆腔的上部。油箱8的注油口和气孔均竖直连接加注油管，加注油管的高度大于活塞杆3内的杆腔液面，并将活塞杆3内的杆腔液面作为加注液面和工作液面。在液压系统内部利用液压缸既有的结构空腔来增加储油量，有效的减小了油箱的体积、重量及安装空间。

该利用液压缸活塞杆空腔储油的液压系统具有如下技术缺陷：1、液压缸的活动空间受到限制：活塞杆与杆端安装面的夹角不能超过一定的角度，以确保杆腔内的液面始终不超过与杆腔进气口相连的钢管的开口；2、液压缸的行程受到限制：对于液压缸安装在垂直于地平面的场合，由于油箱进气口和注油口均需通过加注油管连接到高于活塞杆内的杆腔液面的高度，行程太长的话，加注油管的高度也要相应要加高，增加了油箱的承压。3、安装位置受到限制：液压油从活塞杆杆端的油孔进出活塞杆的杆腔，杆腔内液面上部的空气也通过活塞杆杆端的进气孔进出，因此，只适用于活塞杆安装在液压缸下端的场合，极大地限制系统的应用场景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活塞杆内腔储油液压缸，能够在不影响液压缸安装、使用的同时，利用活塞杆内空间储存液压油。

本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种液压起重机，液压油箱体积较小，液压缸安装灵活。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种活塞杆内腔储油液压缸，包括缸体、工作活塞和工作活塞杆，所述工作活塞固定在工作活塞杆的一端，且安装在所述缸体内，形成工作液压缸，还包括回油活塞和回油活塞杆，所述工作活塞杆的内部设置有杆内腔，所述回油活塞固定在所述回油活塞杆的一端，所述回油活塞安装在所述杆内腔内，将所述杆内腔分隔为储油腔和平衡腔，所述储油腔与所述工作液压缸的有杆腔相连通，所述平衡腔与外部空间相连通，所述回油活塞杆的另一端固定在所述缸体上。

优选地，所述工作活塞杆包括活塞杆柱、活塞杆筒和活塞杆头，所述活塞杆柱和活塞杆头分别安装在所述活塞杆筒的两端，使得所述活塞杆筒内部空间形成为所述杆内腔，所述工作活塞安装在所述活塞杆柱上，所述活塞杆柱上设置有回油杆孔和储油孔，所述回油活塞杆穿过所述回油杆孔固定在所述缸体上，所述储油孔连接储油腔与所述工作液压缸的有杆腔，所述活塞杆头上设置有平衡孔，所述平衡孔连接所述平衡腔与外部空间。通过该优选技术方案，杆内腔能够更好地适应回油活塞的运动，工作活塞杆的受力性能也能够得到保证，回油活塞的安装也更加方便。

进一步优选地，所述工作活塞杆还包括隔套，所述隔套连接在所述活塞杆柱与活塞杆筒之间连接部分的外侧，且所述隔套的一侧形成与所述工作活塞之间的连接面，所述隔套上设置有连接所述储油孔与所述工作液压缸的有杆腔的通孔。在该优选技术方案中，隔套的使用一方面提高了活塞杆柱与活塞杆筒之间的连接强度，另一方面提高了工作活塞的定位强度，能够更好地把液压油作用在工作活塞上的压力转化成工作活塞杆上的推力。

优选地，所述活塞杆头的内侧设置有避让孔，所述回油活塞通过固定结构固定在所述回油活塞杆的一端，当所述回油活塞位于邻近所述活塞杆头处时，所述避让孔能够容纳所述固定结构。在该优选技术方案中，避让孔的设置能够防止在回油活塞杆的缩回状态下，回油活塞的固定结构与活塞杆头的内壁相干涉。

进一步优选地，所述平衡孔的一端开口于所述避让孔内，所述平衡孔的另一端开口处设置有空气滤清器。在该优选技术方案中，平衡孔开口于避让孔内能够防止回油活塞及其固定结构对平衡孔的排气形成影响，空气滤清器能够保证进入平衡腔中空气的清洁，防止空气中的尘埃造成活塞杆筒内壁的损伤。

优选地，所述回油杆孔内设置有回油杆导向套，所述回油活塞杆从所述回油杆导向套内穿过所述回油杆孔。通过该优选技术方案，导向套能够提高回油活塞杆的稳定性以及回油活塞杆与回油杆孔之间的密封性能，防止储油腔内液压油的泄露。

优选地，所述缸体包括缸底、缸筒和缸头，所述缸底和缸头分别固定在所述缸筒的两端，所述缸头上设置有工作杆孔，所述工作活塞杆穿过所述工作杆孔与所述工作活塞相连接，所述缸底上设置有缸底回油杆孔，所述回油活塞杆穿过所述缸底回油杆孔固定在所述缸底的外侧。通过该优选技术方案，能够方便工作活塞、工作活塞杆及其内部的回油活塞、回油活塞杆的设置和安装。

进一步优选地，所述缸底的外侧设置有回油杆固定孔，所述回油活塞杆的端部连接有回油杆固定接头，并通过该回油杆固定接头固定在所述回油杆固定孔内。在该优选技术方案中，能够方便回油活塞杆的安装和与缸底之间的连接，并使得回油活塞杆及其连接结构位于缸底的外形轮廓之内。

优选地，所述回油活塞的有效行程大于所述工作液压缸的有效行程。通过该优选技术方案，能够保证工作液压缸在有效行程范围内工作时，回油活塞杆必定位于有效行程范围内，防止在工作液压缸的有效行程范围内导致回油活塞与活塞杆柱或者活塞杆头发生干涉。

本发明第二方面提供了一种液压起重机，该液压起重机使用了本发明第一方面所提供的活塞杆内腔储油液压缸。

通过上述技术方案，本发明的活塞杆内腔储油液压缸，在工作活塞杆的内部设置有杆内腔，该杆内腔能够用于储存液压油，减小存储在液压油箱中的液压油的量，因而可以使用体积较小的液压油箱，减小了液压油箱的体积和重量。在杆内腔内设置回油活塞，将杆内腔分隔为与液压油路相通的储油腔和与外部空间相通的平衡腔的设置，使得储油腔与外部空间相隔离，使得储油腔不再受空间位置的限制，提高了使用的灵活性。回油活塞杆的端部固定在缸体上的设置，能够在工作液活塞杆伸出时，带动回油活塞运动，使得储油腔缩小，将储存在储油腔内的液压油排出，实现自回油功能。在工作活塞杆伸出，工作液压缸无杆腔需要大量的液压油注入时，储油腔缩小，排出储油腔内的液压油；而在工作活塞杆缩回，工作液压缸无杆腔中的液压油大量排出，需要存储空间时，储油腔扩大，从而能够容纳更多的液压油，液压油的存储和回油要求均得到了满足。本发明的活塞杆内腔储油液压缸，在利用工作活塞杆内腔存储液压油的同时，对工作活塞的限制更小，使用更加灵活方便。同时带有自回油功能，杆内腔中液压油的存储和排出更加方便。

本发明的液压起重机，由于使用了本发明的活塞杆内腔储油液压缸，也具有上述优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是一种现有的利用活塞杆内腔储油的液压系统结构示意图；

图2是本发明的活塞杆内腔储油液压缸一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1 缸体 11 缸底

111 回油杆固定孔 12 缸筒

121 第一油口 122 第二油口

13 缸头 2 工作活塞

21 工作活塞固定螺母 3 工作活塞杆

301 储油腔 302 平衡腔

31 活塞杆柱 311 储油孔

312 回油杆导向套 313 导向套螺母

32 活塞杆筒 33 活塞杆头

331 平衡孔 332 避让孔

333 空气滤清器 34 隔套

4 回油活塞 41 回油活塞固定螺母

5 回油活塞杆 51 回油杆固定接头

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2所示，本发明的塞杆内腔储油液压缸的一种实施例，包括缸体1、工作活塞2、工作活塞杆3、回油活塞4和回油活塞杆5。工作活塞2固定在工作活塞杆3的一端，并连同工作活塞杆3的一端一同安装在缸体1内，且工作活塞杆3的另一端伸出缸体1外，形成工作液压缸。工作活塞2的外侧，与缸体1内壁的接触面上通常设置有密封组件，防止工作液压缸无杆腔与有杆腔之间产生液压油泄露。工作活塞杆3的内部设置有杆内腔，回油活塞4固定在回油活塞杆5的一端，并连同回油活塞杆5的一端安装在杆内腔内，回油活塞杆5的另一端穿过工作活塞杆3工作活塞2所在的一端固定在缸体1上。回油活塞4将杆内腔分隔为邻近工作活塞2一侧的储油腔301和远离工作活塞2一侧的平衡腔302。储油腔301与工作液压缸的有杆腔相连通，且平衡腔302与外部空间相连通。回油活塞4的外侧面上，回油活塞4与杆内腔的壁部之间同样设置有密封组件，保证储油腔301与平衡腔302之间的有效隔断，防止储油腔301内的液压油向平衡腔302内泄露。当工作活塞杆2伸出时，带动固定在缸体1上的回油活塞杆5伸出，回油活塞4在杆内腔内向工作活塞2方向接近，推动存储在储油腔301内的液压油进入工作油缸有杆腔，并从工作油缸有杆腔中排出，回到液压油箱，补充液压油箱中的液压油大量进入工作液压缸无杆腔所造成的液压油量下降。此时，储油腔301中存储的液压油是在回油活塞4的推动下主动回流到液压油箱中的，这就实现了储油腔301中存储的液压油的自回油功能。当工作活塞杆2缩回时，带动固定在缸体1上的回油活塞杆5缩回，回油活塞4在杆内腔内向远离工作活塞2的方向运动，储油腔301的容积变大，工作油缸有杆腔中的液压油大量进入储油腔301中，在储油腔301内存储。这就使得从液压油箱泵入工作液压缸有杆腔中的液压油量大幅增加，防止大量的液压油从工作液压缸无杆腔回流到液压油箱中，导致液压油箱无法容纳。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例中，如图2所示，工作活塞杆3包括活塞杆柱31、活塞杆筒32和活塞杆头33。活塞杆柱31和活塞杆头33均为实体结构，活塞杆柱31和活塞杆头33分别固定在活塞杆筒32的两端，形成具有所需机械强度的工作活塞杆3，并使得活塞杆筒32的内部空间与外界相隔绝，形成为独立的杆内腔。活塞杆柱31的端部外侧设置有安装台阶，工作活塞2安装在活塞杆柱31的安装台阶上，并使用工作活塞固定螺母21将工作活塞2固定在活塞杆柱31上。活塞杆筒32为具有一定厚度的金属圆筒，在提供内部容纳空间的同时，也具有足够的机械强度，能够将工作液压缸无杆腔内液压油对工作活塞2的推力由活塞杆柱31传递给活塞杆头33，推动液压起重机动作。活塞杆柱31的中轴线上设置有回油杆孔，回油活塞杆5穿过该回油杆孔固定在缸体1上。回油活塞杆5的直径较小，对工作液压缸的无杆腔和杆内腔的空间影响较小。在活塞杆柱31的边缘部分设置有连接储油腔301与工作液压缸的有杆腔的储油孔311，储油孔311可以设置多个，形成储油腔301与工作液压缸的有杆腔之间供液压油顺利通过的连接通路。活塞杆头33上设置有平衡孔331，平衡孔331连接平衡腔302与外部空间，形成连通平衡腔302和外部空间的连接通路，当回油活塞4在杆内腔中运动时，保证平衡腔302中压力的平衡。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例中，如图2所示，在工作活塞杆3外，活塞杆柱31与活塞杆筒32相连接的部分还设置有隔套34。隔套34一方面能够加强活塞杆柱31与活塞杆筒32之间的连接强度，另一方面在隔套34的一侧形成与工作活塞2相接触的连接面，能够更好地形成对工作活塞2的固定，更好地将液压油对工作活塞2的压力转换为工作活塞2对活塞杆柱31和活塞杆筒32的推力，缓解活塞杆柱31安装台阶所承受的推力。隔套34上与储油孔311相对的位置设置有连接储油孔311与工作液压缸的有杆腔的通孔，方便液压油通过储油孔311进出储油腔301。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例在，如图2所示，回油活塞4通过固定结构固定在回油活塞杆5的一端，该固定结构可以是回油活塞固定螺母41，也可以是销柱结构，或者是卡槽结构。活塞杆头33的内侧设置有避让孔332，使得回油活塞杆5处于缩回状态，回油活塞4位于邻近活塞杆头33位置时，回油活塞4的固定结构能够位于避让孔332内，防止固定结构与活塞杆头33发生碰撞。

作为本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一种具体实施方式，如图2所示，平衡孔331的一端开口于避让孔332内，平衡孔331的另一端开口处的活塞杆头33上设置有空气滤清器333。使得通过平衡孔331进入平衡腔302中的空气都需要经过空气滤清器333的过滤，保证平衡腔302的清洁和干燥，防止空气中的颗粒性尘埃进入平衡腔333，造成杆内腔管壁的损伤。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例中，如图2所示，活塞杆柱31上的回油杆孔内设置有回油杆导向套312，回油活塞杆5从回油杆导向套312内穿过回油杆孔。回油杆导向套312通常使用高耐磨合金材料制成，能够对回油活塞杆5形成支承作用，保证回油活塞杆5在回油杆孔内顺畅滑动。在回油杆导向套312与活塞杆柱31的接触面上，以及回油杆导向套312与回油活塞杆5的接触面上均设置有密封件，密封件能够提高回油杆导向套312与活塞杆柱31和回油活塞杆5之间的密封性能，防止液压油通过的回油杆孔泄露。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例中，如图2所述，缸体1包括缸底11、缸筒12和缸头13。缸底11和缸头13分别固定在缸筒12的两端，缸筒12内部的空间形成工作液压缸的液压腔，缸筒12的两端分别设置有第一油口121和第二油口122，通过第一油口121和第二油口122能够向液压腔内注入液压油和从液压腔内回油。在缸底11和缸头13与缸筒12的连接处均设置有密封件，保证液压腔的密封。缸头13上设置有工作杆孔，工作活塞杆3穿过工作杆孔与工作活塞2相连接，使得工作活塞位于缸体1内，而工作活塞杆3的一端位于缸体1外。工作活塞2将液压腔分隔为位于缸底11一侧的无杆腔和位于缸头13一侧的有杆腔，第一油口121设置在缸筒12上缸底11所在的一端，且与工作液压缸的无杆腔相连通，第二油口122设置在缸筒12上缸头13所在的一端，且与工作液压缸的有杆腔相连通。通过第一油口121注入液压油，第二油口122回油，推动工作活塞2向缸头13方向运动，工作活塞杆3伸出；通过第二油口122注入液压油，第一油口121回油，推动工作活塞2向缸底11方向运动，工作活塞杆3缩回。工作活塞杆3与缸头13之间设置有密封件，以防止液压油的泄露。工作杆孔内也可以设置有导向套，以对工作活塞杆3起密封和支承作用，保证工作活塞杆3的长期稳定运动。在缸底11的中心开设有缸底回油杆孔，回油活塞杆5穿过该缸底回油杆孔伸出缸底11，并固定在缸底11的外侧，这样使得回油活塞杆5与缸底11之间的固定和拆分十分方便。

作为本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一种具体实施方式，如图2所示，在缸底11的外侧设置有回油杆固定孔111，回油杆固定孔111为覆盖缸底回油杆孔外侧出口的盲孔，回油活塞杆5的端部安装在缸底回油杆孔内，回油杆固定接头51从回油杆固定孔111内与回油活塞杆5的端部固定连接，并可以使用螺钉等连接结构将回油杆固定接头51固定在回油杆固定孔111的底部，形成回油杆活塞5与缸底11之间的连接。使用回油杆固定接头51连接回油杆活塞5和缸底11，使得回油杆活塞5与缸底11之间的连接和拆分十分方便，又避免了回油杆活塞5的端部及其连接结构凸出缸底11的外侧，与其他结构形成干涉。

在本发明的活塞杆内腔储油液压缸的一些实施例中，如图2所述，回油活塞4的有效行程L1大于工作液压缸的有效行程L。这样就能够保证工作液压缸的有效行程被包覆在回油活塞4的有效行程之内，确保当工作活塞杆3达到最大行程时，回油活塞4不会与塞杆柱31或者活塞杆头33之间形成干涉。

如图2所示的活塞杆内腔储油液压缸的工作原理为：在液压缸的伸出过程中，液压泵从液压油缸中抽取液压油，通过第一油口121进入工作液压缸的无杆腔中，推动工作活塞2向缸头13方向运动，工作活塞杆3伸出，推动工作机构工作。同时，工作液压缸有杆腔中的液压油通过第二油口122回流到液压油缸中。在工作机构负载较大时，需要较大直径的工作活塞来产生大的驱动力，也需要大直径的工作活塞杆来推动工作机构工作。大直径的工作活塞2就需要从液压油箱中抽取更多的液压油进入工作液压缸的无杆腔，大直径的工作活塞杆3就会导致从工作液压缸的有杆腔中回流的液压油的量较少，导致液压油箱中存储的液压油量下降。由于回油活塞杆5的一端固定在缸底11上，在工作活塞杆3伸出时，回油活塞杆5带动回油活塞4产生与活塞杆柱31接近的相对运动，推动存储在储油腔301内的液压油通过储油孔311流入工作液压缸有杆腔中。同时，回油活塞4向活塞杆柱31方向的相对运动使得平衡腔302的容积变大，外界的空气通过空气滤清器333和平衡孔331进入平衡腔302中，保持回油活塞4两侧的压力平衡。从储油腔301中流入工作液压缸有杆腔内的液压油通过第二油口122回流到液压油箱中，弥补液压油箱中液压油量的下降，保证液压油箱中的液压油量能够满足液压系统的用油需要。

在液压缸的缩回过程中，液压泵从液压油缸中抽取液压油，通过第二油口122进入工作液压缸的有杆腔中，推动工作活塞2向缸底11方向运动，工作活塞杆3缩回，带动工作机构回位。同时，工作液压缸无杆腔中的液压油通过第一油口121回流到液压油缸中。由于从工作液压缸的无杆腔中回流到液压油缸中的液压油的量要远多于从液压油缸中抽取到工作液压缸有杆腔中的液压油的量，这会导致液压油箱中存储的液压油量明显增多。此时，工作活塞杆3的缩回使得回油活塞杆5带动回油活塞4产生与活塞杆头33接近的相对运动，储油腔301扩大，使得工作液压缸有杆腔中的液压油通过储油孔311流入储油腔301中，在储油腔301内存储。同时，回油活塞4向活塞杆头33方向的相对运动推动平衡腔302中的空气通过平衡孔331排出，保持回油活塞4两侧的压力平衡。工作液压缸有杆腔中的液压油向储油腔301中的流动使得液压油箱中更多的液压油通过液压泵输送到工作液压缸有杆腔中，并进入储油腔301中存储，从而减少液压油箱中存储的液压油的量，保证使用较小的液压油箱就能够满足液压油存储的需要，减小液压油缸的体积和重量。

本发明的活塞杆内腔储油液压缸，由于储油腔32与外部空间相隔离，液压缸的安装形式不受限制，无论液压缸的底端朝上还是朝下，均可实现储油腔32的储油及自回油功能。本发明的活塞杆内腔储油液压缸，无需在液压缸外增加其他附件，即可达到减少油箱体积的目的，对液压系统的正常控制没有任何特殊要求。本发明的活塞杆内腔储油液压缸，在提供工作活塞杆内部储油空间的同时，对工作活塞杆的安装角度及液面高度没有任何要求，不影响液压油缸的原有功能，控制方便，能够适应更多的应用场景。本发明的活塞杆内腔储油液压缸，工作活塞杆内储油空间的设置对液压缸的行程没有任何限制，仅优选要求内部回油活塞4的有效行程L1大于工作液压缸的有效行程L，简化工作活塞2的行程控制。

本发明的液压起重机，由于使用了本发明任一实施例的活塞杆内腔储油液压缸，也具有本发明的活塞杆内腔储油液压缸相应实施例的优点。

在本发明的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一些实施例”、“一种具体实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。