双层式气缸以及具有其的热流道装置的制作方法

本发明属于热流道技术领域，涉及一种双层式气缸以及具有该双层式气缸的热流道装置。

背景技术：

注塑设备中的热流道装置一般分为开放式和针阀式两种，对于常用的针阀式的热流道装置，一般包括动力机构、热咀、阀针、阀针套和分流板，动力机构驱动阀针在热咀内部往复移动，以使阀针启闭位于热咀末端的注塑口。其中，封针时(也即当阀针关闭上述注塑口时)，需要向阀针提供较大推力，来保证阀针与模具之间实现精密贴合，进而保证注塑质量。

现有的动力机构中，气缸因其具有清洁的优点而被广泛应用，但是气缸的推力往往较小。因此，在通入相同有效气压的情况下，往往通过增大气缸的内径，实现增大推力的目的。但是，这种结构会大大增加模板长宽方向尺寸和加工难度，导致生成成本增加；而且无法适用于模具上点位(对应上述注塑口)距离较近的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双层式气缸以及具有该双层式气缸的热流道装置，其能解决现有技术中的气缸推力小的问题。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施例提供了一种双层式气缸，所述气缸包括：

缸体，所述缸体包括第一气腔、第二气腔以及设置在所述第一气腔和所述第二气腔之间的中隔板；

活塞组件，所述活塞组件包括活塞杆、第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和所述第二活塞均连接在所述活塞杆上且沿纵向同步往复运动，所述第一活塞位于所述第一气腔内并能够将所述第一气腔分隔为此消彼长的第一主气腔和第一辅气腔，所述第二活塞位于所述第二气腔内并能够将所述第二气腔分隔为此消彼长的第二主气腔和第二辅气腔；

其中，所述第一主气腔、所述第一辅气腔、所述第二主气腔和所述第二辅气腔沿纵向由上往下依次排布，所述第一主气腔和所述第二主气腔通过串接通道相导通且二者其一连通至可引入压缩气体的第一气路通道；所述第一辅气腔和所述第二辅气腔的其中之一始终连通至外界环境且其中另一连通至可引入压缩气体的第二气路通道。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第一气路通道和所述第二气路通道交替引入压缩气体；所述气缸具有第一状态和第二状态；于所述第一状态时，所述第一气路通道引入压缩气体，所述第二气路通道输出气体；于所述第二状态时，所述第二气路通道引入压缩气体，所述第一气路通道输出气体。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第一气路通道具有第一气口，所述第一气口形成在所述第一主气腔的上方，所述第一气路通道与所述第一主气腔通过所述气口交汇连通。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第二气路通道具有第二气口，所述第二气路通道和所述第二辅气腔通过所述第二气口交汇连通，且所述第二气口始终位于所述第二活塞下方。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述缸体包括位于缸底，所述第二辅气腔形成于所述缸底的上表面和所述第二活塞之间；

所述缸底具有内周缘和由所述内周缘围出的第二避让通道；在所述活塞组件往复运动时，所述活塞杆的外表面与所述缸底的内周缘始终贴合相配。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述活塞组件中心处设置有可配置被驱动部件的通道，所述通道的下端开口与外界环境相连通；所述活塞组件上还设置有第三气路通道，所述第三气路通道连通所述第一辅气腔和所述通道。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述串接通道设置在所述活塞组件上；且所述气缸具有围绕所述活塞组件的中心轴均匀布设的至少两条所述串接通道。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述活塞杆包括第一端部及第二端部，所述第一端部的上端与所述第一活塞相连接；所述第二端部连接至所述第一端部下方且其直径小于所述第一端部的外表面直径；

所述活塞杆和所述第一活塞一体成型；所述第二活塞套设在所述第二端部上且被被限位于所述第一端部和卡簧之间。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施例提供了一种热流道装置，所述热流道装置包括热咀、阀针以及所述双层式气缸，所述阀针组装在所述活塞组件上；当所述第一气路通道引入压缩气体时，所述活塞组件带动所述阀针纵向向下运动以使所述热咀关闭；当所述第二气路通道引入压缩气体时，所述活塞组件带动所述阀针纵向向上运动以使所述热咀开启。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在等内径等气压的情况下，所述活塞组件在所述第一活塞所受推力和所述第二活塞所受推力的共同作用下纵向向下运动，所述气缸的总推力更大，从而可以保证所述阀针能够与模具之间紧密贴合；在模具上点位距离较近时，所述气缸同样适用，并能够保证所述阀针的封针效果；在需要同等推力的情况下，所述气缸的开框内径更小，模具强度高。

附图说明

图1是本发明一实施例的气缸的立体示意图；

图2是本发明一实施例的气缸的俯视图；

图3是沿图2中a-a的剖面视图；

图4是沿图2中a-b的剖面视图，其中示意的气缸处于第一状态。；

图5是沿图2中a-b的剖面视图，其中示意的气缸处于第二状态。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

应当理解的是尽管“第一”、“第二”等术语在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一活塞可以被称为第二活塞，并且类似地第二活塞也可以被称为第一活塞，这并不背离本申请的保护范围。

参看图1～5，本发明一实施例提供了一种热流道装置，其应用于注塑模具中，该热流道装置包括分流板、组装在所述分流板上的热咀、阀针200以及气缸100。其中，气缸100通过本发明一实施例提供的优选结构予以实现，当然，本发明一实施例提供的优选结构的气缸100不限于只应用于所述热流道装置中，其还可以应用于其他具有驱动需求的装置/设备中。

具体地，所述分流板和所述热咀中共同形成所述热流道系统的流道，该流道用于将注塑机喷嘴传输来的塑料熔体分配并输送至模具型腔内，其具有形成在所述分流板中的分流流道和形成在所述热咀中的输送流道，所述输送流道连通在所述分流流道的下游，所述输送流道的末端对应至模具型腔的浇口。也就是说，所述热咀末端对应至模具型腔的浇口(也即注塑口)，该浇口位置构成点位。

参图1，阀针200为长直杆结构，其一端组装连接在气缸100上，其另一端穿过分流板10后配置于所述热咀内。在所述气缸100的驱动下，阀针200能够沿阀针200的中心轴v往复运动以启闭所述热咀，使得所述流道实现送料和停止送料：当阀针200开启所述热咀时，所述分流板分配通道101内的塑料熔体依次经所述分流板内的所述分流流道、所述热咀内的所述输送流道后进入模具型腔内，所述流道实现送料；当阀针200关闭所述热咀时，塑料熔体无法通过所述热咀内的所述输送流道进入模具型腔内，所述流道停止送料。

为清楚地表达本申请内所描述的位置与方向，将阀针200的中心轴v确定的方向定义为纵向(也称上下方向)；阀针200从开启所述热咀切换为关闭所述热咀的过程中，阀针200的运动指向定义为“下”，反之，阀针200从关闭所述热咀切换为开启所述热咀的过程中，阀针200的运动指向定义为“上”；与纵向相垂直的方向定义为水平方向；自靠近中心轴v水平径向远离中心轴v的指向定义为“外”，反之定义为“内”。

在本申请中，气缸100设置为双层式气缸，以便于在与现有技术等内径等气压的情况下，能具有更大的推力。下面对气缸100的结构进行详细介绍。

参图2和图3，气缸100包括缸体、活塞组件和若干紧固件30。

在本实施例中，所述缸体包括缸体本体11、缸盖12、缸底13和中隔板14。缸体本体11具有纵向贯通其上下表面的中部开框；缸盖12通过紧固件30固定组装在缸体本体11上部并遮蔽所述开框的上方开口，缸盖12与缸体本体11之间优选设置有密封圈；缸底13通过紧固件30固定组装在缸体本体11下部并遮蔽所述开框的下方部分开口，缸底13与缸体本体11之间优选设置有密封圈。

所述缸体具有被缸体本体11的内壁(也即所述开框的边界)、缸盖12的下表面、缸底13的上表面共同围出的半封闭气腔空间，该气腔空间为所述开框的一部分；中隔板14设置在所述开框中并自缸体本体11向所述开框中心轴水平延伸，其优选地和缸体本体11一体成型；所述气腔空间大致以中隔板14作为分界，形成位于中隔板14上方(具体为中隔板14和缸盖12下表面之间)的第一气腔15和位于中隔板14下方(具体为中隔板14和缸底13上表面之间)的第二气腔16。也就是说，中隔板14设置在第一气腔15和第二气腔16之间。

所述活塞组件沿纵向往复运动地设置在所述缸体中，其包括第一活塞21、第二活塞22和活塞杆23。第一活塞21和第二活塞22均固定连接在活塞杆23上且沿纵向同步往复运动；第一活塞21位于第一气腔15内，参图4和图5，随着第一活塞21的往复运动，第一活塞21能够将第一气腔15分隔为此消彼长的第一主气腔151和第一辅气腔152，可以理解的是，第一主气腔151和第一辅气腔152虽然随着第一活塞21的往复运动而变化，但二者总是存在的(如本实施例，参图4和图5，第一活塞21在设计时预留了一圈环形槽211，所以第一辅气腔152总是存在的，当然在替代实施例中，第一主气腔151和第一辅气腔152也可以是由于制作精度的原因而总是存在)；第二活塞22位于第二气腔16内，参图4和图5，随着第二活塞22的往复运动，第二活塞22能够将第二气腔16分隔为此消彼长的第二主气腔161和第二辅气腔162，可以理解的是，第二主气腔161和第二辅气腔162虽然随着第二活塞22的往复运动而变化，由于制作精度的原因，但二者总是存在的。

其中，第一主气腔151、第一辅气腔152、第二主气腔161、第二辅气腔162沿纵向依次排布。也就是说，第一主气腔151形成在第一活塞21上方，具体形成在缸盖12的下表面和第一活塞21的上表面之间；第一辅气腔152形成在第一活塞21下方，具体形成在第一活塞21和中隔板14之间；第二主气腔161形成在第二活塞22上方，具体形成在第二活塞22和中隔板14之间；第二辅气腔162形成在第二活塞22下方，具体形成在第二活塞22和缸底13上表面之间。

其中，第一主气腔151和第二主气腔161通过串接通道44始终相导通，也即二者之间维持相同的气体压强；第一主气腔151和第二主气腔161的其中之一连通至第一气路通道41，在本实施例中以第一主气腔151连通至第一气路通道41的方式予以实现(下文将详述)。第一辅气腔152和第二辅气腔162的其中之一始终连通至外界环境以维持大气压强，且第一辅气腔152和第二辅气腔162的其中另一连通至第二气路通道42，在本实施例中以第一辅气腔152始终连通至外界环境且第二辅气腔162连通至第二气路通道42的方式予以实现(下文将详述)。

第一气路通道41能够引入压缩气体(也即高于大气压强的气体)，也能够向外排出气体；同样的，第二气路通道42能够引入压缩气体，也能够向外输出气体。第一气路通道41和第二气路通道42交替引入压缩气体，也就是说，在同一时刻，第一气路通道41和第二气路通道42只有一个引入压缩气体。

参图4，在第一气路通道41引入压缩气体时，气缸100处于第一状态：压缩气体进入第一主气腔151，第一活塞21在压缩气体的推力作用下带动所述活塞组件纵向向下运动，第一辅气腔152向外界环境中排气；同时，第一主气腔151内的压缩气体还可以通过串接通道44进入第二主气腔161，第二活塞22在压缩气体的推力作用下带动所述活塞组件纵向向下运动，第二辅气腔162向第二气路通道42排气。因此，相较于现有技术，在等内径等气压的情况下，所述活塞组件在第一活塞21所受推力和第二活塞22所受推力的共同作用下纵向向下运动，气缸100的总推力更大。

参图5，在第二气路通道42引入压缩气体时，气缸100处于第二状态：压缩气体进入第二辅气腔162，第二活塞22在压缩气体的推力作用下带动所述活塞组件纵向向上运动，第二主气腔161内的气体通过串接通道44进入第一主气腔151，第一主气腔151内的气体向第一气路通道41排气，同时，第一辅气腔152从外界环境中引入气体。

本实施例中，第一气路通道41包括形成在缸体本体11内的第一区段411和形成在缸盖12内的第二区段412，在第一区段411和第二区段412的交汇处设置有密封圈，从而使得第一区段411和第二区段412之间可密封对接；第二区段412具有形成在缸盖12的下表面处的第一气口410，第二区段412和第一主气腔151通过第一气口410交汇连通，也就是说，第一气路通道41与第一主气腔151在第一主气腔151的上方实现交汇连通。这样，使得第一气口410连通且始终只连通第一主气腔151、第一辅气腔152、第二主气腔161和第二辅气腔162四者之中的第一主气腔151。

可以理解的是，第一气路通道41的设置位置不限于本实施例，例如还可以仅设置在缸体本体11内或仅设置在缸盖12内。

在本实施例中，第二气路通道42形成在缸体本体11内，其具有形成在缸底13侧方处的第二气口420，第二气路通道42和第二辅气腔162通过第二气口420交汇连通，该第二气口420始终在第二活塞22下方，这样，使得第二气口420连通且始终只连通第一主气腔151、第一辅气腔152、第二主气腔161和第二辅气腔162四者之中的第二辅气腔162。

可以理解的是，第二气路通道42的设置位置不限于本实施例，例如还可以设置在缸底13内或者设置在缸体本体11以及缸底13内。

进一步地，第一活塞21的外周缘与第一气腔15的侧表面(也即所述开框的边界或称缸体本体11的内壁)贴合相配，第一活塞21的外周缘优选设置有密封圈，在第一活塞21往复运动时，第一活塞21外周缘的密封圈始终紧密贴合第一气腔15的侧表面，从而使得第一主气腔151和第一辅气腔152之间无气流交换，第一主气腔151和第一辅气腔152之间彼此独立不相通。

同样的，第二活塞22的外周缘与第二气腔16的侧表面(也即所述开框的边界或称缸体本体11的内壁)贴合相配，第二活塞22的外周缘优选设置有密封圈，在第二活塞22往复运动时，第二活塞22外周缘的密封圈始终紧密贴合第二气腔16的侧表面，从而使得第二主气腔161和第二辅气腔162之间无气流交换，第二主气腔161和第二辅气腔162之间彼此独立不相通。

进一步地，中隔板14的内周缘围出第一避让通道，活塞杆23可穿过所述第一避让通道并与第一活塞21、第二活塞22分别相连接。

在所述活塞组件往复运动时，活塞杆23的外表面与中隔板14的内周缘始终贴合相配，中隔板14的内周缘优选设置有密封圈，在所述活塞组件往复运动时，中隔板14内周缘的密封圈始终紧密贴合活塞杆23的外表面，从而使得第一气腔15和第二气腔16之间不会经所述第一避让通道形成气流交换，第一辅气腔152和第二主气腔161之间彼此独立不相通。

进一步地，缸底13具有内周缘和由其内周缘围出的第二避让通道，所述第二避让通道贯通缸底13的上下表面，所述第二避让通道可供所述活塞组件与被驱动部件(例如本实施例中的阀针200)之间实现连接。

在本实施例中，活塞杆23穿套在所述第二避让通道中，在所述活塞组件往复运动时，活塞杆23的外表面与缸底13的内周缘始终贴合相配，缸底13的内周缘优选设置有密封圈，在所述活塞组件往复运动时，缸底13内周缘的密封圈始终紧密贴合活塞杆23的外表面，从而使得第二气腔16与外界环境之间不会经所述第二避让通道形成气流交换，第二辅气腔162和外界环境之间彼此独立不相通。

可以理解的是，在其它实施例中，还可以设置为被驱动部件与缸底13的内周缘始终贴合相配，或者，在第一辅气腔152与第二气路通道42相连通而第二辅气腔162和外界环境相连通的变更实施例中，则无需活塞杆23或被驱动部件与缸底13的内周缘之间进行密封。

进一步地，在本实施例中，活塞杆23包括第一端部231及第二端部232。

第一端部231的外表面呈圆柱形，其上端与第一活塞21相连接；在所述活塞组件往复运动时，第一端部231的外表面与中隔板14的内周缘始终贴合相配。

第二端部232连接至第一端部231下方，其外表面呈圆柱形且外表面直径小于第一端部231的外表面直径；第二端部232与第一端部231的中心轴位于同一直线上。并且，第二端部232的下端向下延伸并插置于所述第二避让通道内，在所述活塞组件往复运动时，第二端部232的外表面与缸底13的内周缘始终贴合相配。

在本实施例中，活塞杆23和第一活塞21一体成型；第二活塞22呈环形结构，其从下向上套设在活塞杆23的第二端部232上；活塞杆23的第二端部232上还套设有卡簧50，第二活塞22被限位于活塞杆23的第一端部231和卡簧50之间。优选地，第二活塞22的内周缘和活塞杆23第二端部232的外表面贴合相配，在本实施例中，第二活塞22的内周缘优选设置有密封圈，当然，在替代实施例中，该密封圈还可以设置在活塞杆23第二端部232的外表面上。

可以理解的是，活塞杆23的第一端部231具有下表面2311，该下表面2311构成第一端部231与第二端部232之间的直径突变面；第二活塞22位于该下表面2311和卡簧50之间并被限位。

进一步地，如前所述，第一主气腔151和第二主气腔161通过串接通道44始终相导通，也就是说，在任意时刻，气体都能够沿着串接通道44在第一主气腔151与第二主气腔161之间流动。在实际中，可以用多种方式来设置串接通道44，例如，本实施例中，串接通道44设置在所述活塞组件上；或者，在变换实施例中，还可以在缸体本体11或者缸体本体11以及缸盖12上设置串接通道44。

具体地，本实施例中，串接通道44设置为纵向延伸的长直结构。

串接通道44的上端开口位于第一活塞21的上表面处并且与第一气路通道41的第一气口410至少部分纵向正对设置，这样，可使第一气路通道41与串接通道44之间形成平稳的气流流动，而且还可以使得气流在串接通道44内平稳流动，避免紊流的出现。

串接通道44的下端开口开设在下表面2311处，也即位于第二活塞22上方，而第二主气腔161同样形成在第二活塞22上方，这样，可使得串接通道44始终连通第二主气腔161。当然，不限于此。

气缸100优选具有围绕所述活塞组件的中心轴均匀布设的至少两条串接通道44，一方面可以加快第一主气腔151和第二主气腔161之间的气流流动速率，从而保证气缸100的响应速度，另一方面可以避免所述活塞组件重心偏移而受力不均。

进一步地，所述活塞组件还包括安装部24，阀针200的上端安装在安装部24上。参图4，在第一气路通道41引入压缩气体时，气缸100处于第一状态，所述活塞组件驱动阀针200同步纵向向下运动，以使阀针200关闭所述热咀；参图5，在第二气路通道42引入压缩气体时，气缸100处于第二状态，所述活塞组件驱动阀针200同步纵向向上运动，以使阀针200开启所述热咀。相较于现有技术，在等内径等气压的情况下，所述活塞组件在第一活塞21所受推力和第二活塞22所受推力的共同作用下纵向向下运动，气缸100的总推力更大，从而可以保证阀针200能够与模具之间实现精密贴合。也就是说，在模具上点位距离较近时，该气缸100同样适用，并能够保证阀针200的封针效果。

可以理解的是，在本实施例中，所述活塞组件的中心轴、活塞杆23第一端部231的中心轴、活塞杆23第二端部232的中心轴、所述开框的中心轴以及阀针200的中心轴v均共线。

另外，所述活塞组件中心处形成有配置阀针100的阀针通道，具体地，活塞杆23设置为中空结构，其内壁围出至少部分所述阀针通道，所述阀针通道的下端开口与外界环境相连通。

所述活塞组件上还设置有水平延伸的第三气路通道43，该第三气路通道43靠近第一活塞21的下表面设置(具体设置在活塞杆23上端部并紧邻第一活塞21)，并且第三气路通道43连通第一辅气腔152和所述阀针通道。这样，第一辅气腔152通过第三气路通道43、所述阀针通道连通至外界环境，一方面，保证所述活塞组件在往复运动时，不会有额外的负载；另一方面，避免在缸体本体11上另外开设气孔，降低加工难度。

优选地，在本实施例中，第一活塞21的外径与第二活塞22的外径相等。也即，第一活塞21的外周缘所确定的直径与第二活塞22的外周缘所确定的直径相等。

与现有技术相比，本发明一实施例的气缸100及所述热流道装置具有以下有益效果：1、在等内径等气压的情况下，所述活塞组件在第一活塞21所受推力和第二活塞22所受推力的共同作用下纵向向下运动，气缸100的总推力更大，从而可以保证阀针200能够与模具之间实现精密贴合，也即，在模具上点位距离较近时，该气缸100同样适用，并能够保证阀针200的封针效果；2、在需要同等推力的情况下，气缸100的所述开框内径更小，模具强度高；3、气缸100的零件较少，装配工艺简单，连接强度高且密封性好；4、第三气路通道43开设在活塞杆23上，并借助配置阀针200的所述阀针通道，使第二辅气腔152与外界环境相连通，从而保证所述活塞组件在往复运动时，不会有额外的负载，且避免在缸体本体11上另外开设气孔，降低加工难度。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。