[实用新型]全密封无活塞压力缸及应用系统

说明书

本实用新型公开了一种全密封无活塞压力缸及应用系统。该压力缸包括外缸套筒和柔性可伸缩的全封闭压力腔体；全封闭压力腔体包括至少一个柔性可伸缩单元、前密封部件和后密封部件，在全封闭压力腔体内形成有连通的柔性可伸缩的后压力腔和柔性可伸缩的前压力腔；前密封部件和后密封部件将所有柔性可伸缩单元的前压力腔和后压力腔密封成一个柔性可伸缩的、无相对运动接触面的全封闭压力腔；全封闭压力腔体可滑动地插装在外缸套筒中。本实用新型从构造上省去了活塞、活塞杆和密封圈，使得压力缸的整体结构更加简单和可靠，并且无需精密机械加工，降低了制造成本，提高了可靠性。可以采用水或空气取代液压油作为动力传送介质。可以直接作为气压缸使用。

技术领域

本实用新型涉及一种压力缸，特别是一种全密封无活塞压力缸及应用系统。

背景技术

现有传统液压缸的基本构造离不开活塞、活塞杆和密封环。其工作原理是，通过进出口注入液压油，并通过对流体腔内的液压油加压推动或回收活塞及活塞杆，从而实现液压能向机械能的转换。传统双冲程液压缸通常具有多个密封圈，其中主要是活塞和活塞杆的密封元件。活塞杆的密封圈用于防止活塞杆在受压状态从流体腔进出时液压油逸出，用于防止外界的杂物进入液压缸内。同时活塞杆密封圈需要液压油滑润，以减少密封圈的摩擦耗损。活塞的密封圈用于在液压缸受压工作时防止液压油在前后二个流体腔体之间相互渗透。

现有高端液压缸不仅对液压缸能够承受的压力大小(能量输出的大小)有要求，更重要的是对活塞及活塞杆推进和回程距离的精确性有非常高的要求(控制的精确度最高能够达到0.1毫米)。因此，大多数传统双冲程液压缸通常采用容积泵对活塞及活塞杆推进和回程距离实施精确控制。能实现对距离精确控制的基本原理是液体和钢材质组成的流体腔体的体积在没有新注入液体的条件下都是固定的、不可压缩的，并且与压力无关。只要利用容积泵精确地控制注入液压油的体积大小就可以精确地控制活塞及活塞杆推进和回程的距离大小。容积泵通常有活塞型和旋转型等不同类型。容积泵的工作原理是将等体积和小容量流体控制性地注入流体腔体内，注入流体体积的多少与腔体内的压力无关。

传统液压缸的基本构造一百多年来没有本质变化，但其存在着一些固有缺陷，主要包括：一)由于需要对缸内相对运动的摩擦面进行润滑，因此动力传输介质必须是液压油或类似的流体，而不能使用普通水。液压油品种、规格繁多，不同使用环境和条件需要使用不同种类的液压油，使用不当会造成密封圈的损坏。同时，液压油易燃，存在使用和储存方面的安全隐患。另外，液压油的泄漏和废弃液压油的不当处置会对环境造成严重污染；二)缸筒内壁、活塞和活塞杆均需要精密机加工才能达到与密封圈的高度吻合，以达到在高压下减少摩擦力，同时防止液压油逸出的目的。精加工的要求造成了液压缸制造成本的提高；三)必须使用多个密封圈。密封圈不但成本高而且是整个液压缸最薄弱的环节，需要经常更换与维护。绝大多数液压缸的故障都是由密封圈的破损而造成的。通常液压缸密封圈破损并被替换后需要更换全部液压油。

当前，在海洋工程领域有一种名称为“海上平台靠船件(marine shock cell)”的装置，该装置采用橡胶与金属的硫化粘接技术，将同轴设置的二个钢套筒和一个橡胶筒连接成一体，形成单个靠船件，用来降低海上平台与靠泊船只之间产生的冲撞力、吸收靠泊冲撞能量。如图1A剖面图所示，单个靠船件主要由三部分组成：一个外钢套筒101，一个与外钢套筒101同轴设置的内钢套筒102和一个安置在外钢套筒101和内钢套筒102之间的橡胶筒103。橡胶筒103的外表面与外钢套筒101的内表面硫化粘接；橡胶筒103的内表面与内钢套筒102的外表面硫化粘接。单个靠船件的工作原理可以由图1B所示：当内钢套筒102前端受到靠泊船只的冲撞力F1时，由于橡胶筒103的柔性和内钢套筒102的回收，最大冲撞力受到限制，冲撞能量被储存于变形的橡胶筒103体内。当冲撞力F1消失后，储存于变形后的橡胶筒103体内的能量迅速转化为橡胶筒103的回复力，使橡胶筒103恢复到其原始状态，如图1A所示。