雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠在巖石力學試驗中實現長時間恒定高壓加載的雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置。其特征是利用大小活塞截面積的成比例增壓原理，采用氣體驅動液體的方法實現整個裝置的恒定高液壓輸出；采用氣體伺服閥實現氣壓的高精度調節，解決了恒定高液壓的調節問題；采用氣流推動氣體導向閥產生往復快速移動，解決了氣流在雙向氣路中的調節問題；采用氣體驅動活塞雙向作動實現液壓增壓，解決了恒定高液壓的連續輸出問題。雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置可以在液壓壓力不足的情況下自動啟動并及時補足壓力，輸出液壓的壓力達到預定值后也會自動停止運行，從而實現液壓的長時間恒定輸出。
【專利說明】
雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置
[0001]技術領域巖石力學試驗技術與設備領域
[0002]【背景技術】當前巖石力學試驗設備主要通過伺服閥控制高壓油源來實現巖石試樣的加載，伺服閥控制高壓油源來實現伺服加載已經是目前一項較為成熟的技術，這種技術對于實現巖石試樣的長時間恒定高壓加載非常困難，主要在于以下問題難以解決:首先由于需要高壓油源，所以必須實現持續高壓供油，而大功率設備運行的能耗和噪音都很大；其次大功率電機運行造成液壓油溫度升高很快，會直接導致液壓油碳化；另外高精度電液伺服閥在持續高壓作用下連續工作而極易發生故障。巖石力學試驗過程中，要想在大尺度巖石試樣中模擬真實地層應力，必須實現巖石試樣的長時間恒定高壓加載，而上述三個問題導致伺服閥控制高壓油源的加載方式很難實施巖石試樣的長時間恒壓加載。
[0003]
【發明內容】
本發明提供一種能夠在巖石力學試驗中實現長時間恒定高壓加載的雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置。其特征是利用大小活塞截面積的成比例增壓原理，采用氣體驅動液體的方法實現整個裝置的恒定高液壓輸出；采用氣體伺服閥實現氣壓的高精度調節，解決了恒定高液壓的調節問題；采用氣流推動氣體導向閥產生往復快速移動，解決了氣流在雙向氣路中的調節問題；采用氣體驅動活塞雙向作動實現液壓增壓，解決了恒定高液壓的連續輸出問題。雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置可以在液壓壓力不足的情況下自動啟動并及時補足壓力，輸出液壓的壓力達到預定值后也會自動停止運行，從而實現液壓的長時間恒定輸出。
[0004]雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置，由雙路伺服氣壓驅動部分以及雙向作動液壓增壓部分這兩大部分構成，所述雙路伺服氣壓驅動部分由高壓氣進口 1，氣壓伺服閥2，伺服閥連接塊3，密封氣體導向閥4，氣壓活塞15，右側消音器連接塊17，右側氣體消音器18，左側消音器連接塊19，左側氣體消音器20，上側頂壓式氣體閥門21，下側頂壓式氣體閥門22，剛性外殼23組成；所述雙向作動液壓增壓部分由上側低壓液進口 5，上側進口單向閥6，上側出口單向閥7，上側高壓液出口 8，上側液壓連接塊9，下側低壓液進口 10，下側進口單向閥11，下側出口單向閥12，下側高壓液出口 13，下側液壓連接塊14，液壓活塞16組成。
[0005]基本原理與技術:根據輸入高壓氣可任意調節壓力的需求，采用高精度氣體伺服閥實現輸入氣壓的高精度伺服控制；根據伺服氣壓作用于氣壓活塞實現雙向作動的需求，采用氣體導向閥在行程兩端所形成的氣流通道對氣壓活塞下部和上部面交替作用氣壓，氣體導向閥的往復運動通過氣壓活塞在行程兩端作用于頂壓式氣體閥門后改變氣流方向來實現的，高壓氣體驅動作動器過程中排出的空氣通過左右兩側的氣體消音器排出并有效抑制產生的噪音；氣壓活塞在氣體驅動作用下帶動液壓活塞產生往復運動，由于氣壓活塞和液壓活塞截面積的大比例從而在液體中形成很高的壓力，從而實現液壓的增壓；液壓活塞在進行往復運動時可以通過上下側進口單向閥將低壓液體吸入，液壓活塞實施增壓后高壓液體由出口單向閥排出用于給巖石試樣加載。
[0006]雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置，由雙路伺服氣壓驅動部分以及雙向作動液壓增壓部分這兩大部分構成。
[0007]雙路伺服氣壓驅動部分由高壓氣進口 1，氣壓伺服閥2，伺服閥連接塊3，密封氣體導向閥4，氣壓活塞15，右側消音器連接塊17，右側氣體消音器18，左側消音器連接塊19，左側氣體消音器20，上側頂壓式氣體閥門21，下側頂壓式氣體閥門22，剛性外殼23組成。氣壓伺服閥2通過伺服閥連接塊3與裝置主體連接，連接部位應保證可靠的密封性能，氣壓伺服閥2可以實現氣體壓力的精準伺服，密封氣體導向閥4安裝有多道密封圈以保證氣流導向的精準，密封氣體導向閥4依靠上側頂壓式氣體閥門21和下側頂壓式氣體閥門22改變氣流方向來實現上下往復運動來形成氣流通道，高壓氣體驅動作動器過程中排出的空氣通過右側氣體消音器18和左側氣體消音器20釋放以抑制噪音，剛性外殼23由高強高硬剛制成以保證裝置的安全性。
[0008]雙向作動液壓增壓部分由上側低壓液進口 5，上側進口單向閥6，上側出口單向閥7，上側高壓液出口 8，上側液壓連接塊9，下側低壓液進口 10，下側進口單向閥11，下側出口單向閥12，下側高壓液出口 13，下側液壓連接塊14，液壓活塞16組成。上側液壓連接塊9和下側液壓連接塊14與裝置主體的連接要嚴格保證密封性，液壓活塞16與裝置主體之間應設置密封圈以保證密封性，上側高壓液出口 8和下側高壓液出口 13應采用高強高硬剛內襯密封材料制成，以保證可靠的剛度和密封性。
【附圖說明】
[0009]圖1是雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置三維外觀圖；圖2是雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置中高壓氣體作用于氣壓活塞下端面時A-A剖面圖；圖3是雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置中高壓氣體作用于氣壓活塞上端面時A-A剖面圖。
[0010]1:高壓氣進口 ；2:氣壓伺服閥；3:伺服閥連接塊；4:密封氣體導向閥；5:上側低壓液進口 ；6:上側進口單向閥；7:上側出口單向閥；8:上側高壓液出口 ；9:上側液壓連接塊；10:下側低壓液進口 ；11:下側進口單向閥；12:下側出口單向閥；13:下側高壓液出口 ；14:下側液壓連接塊；15:氣壓活塞；16:液壓活塞；17:右側消音器連接塊；18:右側氣體消音器；19:左側消音器連接塊；20:左側氣體消音器；21:上側頂壓式氣體閥門；22:下側頂壓式氣體閥門；23:剛性外殼。
[0011]【具體實施方式】1.首先高壓氣體通過高壓進氣口 I進入伺服閥2來實現壓力的伺服調整，伺服調整后的高壓氣作用于密封氣體導向閥4向上運動到行程末端，此時高壓氣流通過形成的氣流通道進入氣壓活塞15的下部空間并推動氣壓活塞15和液壓活塞16產生向上運動，運動過程中氣壓活塞15上部空間的空氣通過形成的氣流通道進入右側消音器連接塊17并通過右側氣體消音器18排出，這樣下側進口單向閥11打開，低壓液經由下側低壓液進口 10進入增壓裝置，同時上側出口單向閥7打開，由于氣壓活塞15和液壓活塞16面積比而增壓后的高壓流體經由上側出口單向閥7和上側高壓液出口 8流出。
[0012]2.氣壓活塞15在氣壓作用下向上運動到極限位置后，氣壓活塞15作用于上側頂壓式氣體閥門21，使之處于開啟狀態，這時氣流作用于密封氣體導向閥4并使之產生向下運動到形成末端，此時高壓氣流通過形成的氣流通道進入氣壓活塞15的上部空間并推動氣壓活塞15和液壓活塞16產生向下運動，運動過程中氣壓活塞15下部空間的空氣通過形成的氣流通道進入右側消音器連接塊19并通過右側氣體消音器20排出，這樣上側進口單向閥6打開，低壓液經由上側低壓液進口 5進入增壓裝置，同時下側出口單向閥12打開，由于氣壓活塞15和液壓活塞16面積比而增壓后的高壓流體經由下側出口單向閥12和下側高壓液出口 13流出。
【主權項】
1.一種能夠在巖石力學試驗中實現長時間恒定高壓加載的雙向作動氣驅伺服液壓增壓裝置，由雙路伺服氣壓驅動部分以及雙向作動液壓增壓部分這兩大部分構成，所述雙路伺服氣壓驅動部分由高壓氣進口(1)，氣壓伺服閥(2)，伺服閥連接塊(3)，密封氣體導向閥(4)，氣壓活塞(15)，右側消音器連接塊(17)，右側氣體消音器(18)，左側消音器連接塊(19)，左側氣體消音器(20)，上側頂壓式氣體閥門(21)，下側頂壓式氣體閥門(22)，剛性外殼(23)組成，氣壓伺服閥(2)通過伺服閥連接塊(3)與裝置主體連接，連接部位應保證可靠的密封性能，氣壓伺服閥(2)可以實現氣體壓力的精準伺服，密封氣體導向閥(4)安裝有多道密封圈以保證氣流導向的精準，密封氣體導向閥(4)依靠上側頂壓式氣體閥門(21)和下側頂壓式氣體閥門(22)改變氣流方向來實現上下往復運動來形成氣流通道，高壓氣體驅動作動器過程中排出的空氣通過右側氣體消音器(18)和左側氣體消音器(20)釋放以抑制噪音，剛性外殼(23)由高強高硬剛制成以保證裝置的安全性；所述雙向作動液壓增壓部分部分由上側低壓液進口(5)，上側進口單向閥￠)，上側出口單向閥(7)，上側高壓液出口(8)，上側液壓連接塊(9)，下側低壓液進口(10)，下側進口單向閥(11)，下側出口單向閥(12)，下側高壓液出口(13)，下側液壓連接塊(14)，液壓活塞(16)組成，上側液壓連接塊(9)和下側液壓連接塊(14)與裝置主體的連接要嚴格保證密封性，液壓活塞(16)與裝置主體之間應設置密封圈以保證密封性，上側高壓液出口(8)和下側高壓液出口(13)應采用高強高硬剛內襯密封材料制成，以保證可靠的剛度和密封性。
【文檔編號】F15B3/00GK105889153SQ201410528029
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月9日
【發明人】赫建明, 李曉, 鄭博, 李守定
【申請人】中國科學院地質與地球物理研究所