[发明专利]一种迷宫密封高速缆索气缸

说明书

技术领域

本发明涉及缆索气缸的机械设备领域。

背景技术

现有的缆索气缸，其动力输出是活塞通过柔性的缆索以拉力的方式输出动力，气缸结构紧凑，行程长，其缆索通常是钢丝绳外包聚氨酯或尼龙。外包聚氨酯或尼龙的目的，是在钢丝绳表面形成光滑表面，与气缸端盖的密封圈实现机械动密封。

这种缆索气缸，其存在的问题：

密封圈需要对缆索施加一定的压力，运动中的缆索表面和密封圈磨损比较大，在高速运行时磨损特别明显；

工作环境要求严格。如果环境中有灰尘，灰尘很容易附着在缆索表面，会导致缆索与密封圈摩擦力大大增加，对密封圈的磨损急剧加大；

这种钢丝绳外包聚氨酯或尼龙的缆索，其加工制造比较困难，主要是钢丝绳的外径不严格匀称，很难做到外包聚氨酯或尼龙的厚度均匀。这种不均匀导致密封不严，运动中存在抖动，加快缆索和密封圈磨损，降低产品寿命；

在需要大的拉力或长的行程时，钢丝绳的重量比较大。

上述种种限制，导致现有的缆索气缸只适合低速、小压力的应用场合。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种迷宫密封高速缆索气缸，技术方案如下：

气缸内活塞通过缆索输出动力，缆索的受力为拉力。所述缆索截面形态为圆形、椭圆形或长方形。缆索以钢丝、碳纤维、芳纶、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维或其它高强度纤维材料中的一种多股编织而成，或多种材料混合多股编织而成。缆索从气缸端部穿出的结合部位采用迷宫密封，缆索与密封体不直接接触，大大降低磨损。

具体说明如下。

如图1所示，迷宫密封高速缆索气缸由缸筒1、活塞2、第一端盖3、第一通气孔4，第二端盖5、第二通气孔6，缆索7，第一迷宫密封腔8，第一迷宫密封体9，第二迷宫密封腔10，第二迷宫密封体11，第一气室12，第二气室13，第一滑轮14，第二滑轮15，工作台16组成；

所述活塞2位于缸筒1内，所述第一端盖3、第二端盖5分别位于缸筒1左右两端，其与缸筒1的接触部位采取密封措施防止漏气。所述第一端盖3上的第一通气孔4，第二端盖5上的第二通气孔6分别作为缸筒1内部第一气室12，第二气室13与外部气体的进出通道；

所述缆索7穿过活塞2，缆索7与活塞2固定连接，两者结合部位密封防止第一气室12和第二气室13互相串气。活塞2可拉动缆索7左右往复运动；

所述第一迷宫密封体9被第一迷宫密封腔8包围，第二迷宫密封体11被第二迷宫密封腔10包围，第一迷宫密封体9、第一迷宫密封腔8、第一端盖3及第二迷宫密封体11、第二迷宫密封腔10、第二端盖5的中心为中空的通道，缆索7通过该通道穿出缸筒1，而后通过第一滑轮14，第二滑轮15连接工作台16，所述缆索7与工作台16固定连接。缆索7在活塞2的拉动下，带动工作台16运动，工作台16对外输出动力。所述第一迷宫密封腔8、第二迷宫密封腔10既可置于缸筒1内部，也可置于缸筒1外部；

所述第一迷宫密封体9、第二迷宫密封体11通过采取多节梳齿27、空腔28组成的迷宫密封结构达到密封效果，如图2。这种迷宫密封方式，缆索7与梳齿27间有一定间隙，梳齿27与缆索7没有接触或很少接触。缆索7运动速度比较小时，缆索7与梳齿27不接触，此时两者间无任何摩擦；缆索7高速运动时会产生一定的侧向抖动，缆索7会碰到梳齿27，两者间因此产生一定的摩擦，即便这样，其摩擦也远小于常规的机械动密封摩擦，可通过恰当的系统设计控制在一定的范围内而不影响系统的工作；

所述缆索7采用截面为圆形、椭圆形或长方形等多种形态的编织绳或编织带，相应的，第一端盖3、第一迷宫密封腔8、第一迷宫密封体9的中心孔也要设计成适应所述缆索7截面形态的圆形、椭圆形或长方形，以便所述缆索7无障碍通过。所述缆索7采用编织绳或编织带目的是为了达到拉伸强度的同时加强缆索的柔软性，以更好绕过第一滑轮14、第二滑轮15。缆索7的材料采用钢丝、碳纤维、芳纶、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维或其它高强度纤维材料中的一种或多种混合使用。使用高强度纤维材料可以减轻缆索重量，尤其是凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维等高强度材料，其拉伸比强度是钢材料的5～6倍，同样的拉力强度下，其重量只有钢丝绳的1/5～1/6，是优选的材料。