一种防爆液压执行机构的制作方法

本发明涉及一种油缸设备技术领域，尤其涉及一种防爆液压执行机构。

背景技术：

液压执行机构是输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比的直线运动式执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能，液压执行机构的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动速度和力，液压执行机构的活塞能完成直线往复运动，输出的直线位移是有限的，液压执行机构是将液压能转换为往复直线运动的机械能的能量转换装置。

在炼油行业，常采用旁路回流的方式进行往复压缩机的流量调节，以匹配变化的工艺负荷。旁路调节能够很好地完成气量调节的任务，却造成了电能的大量浪费。往复压缩机气量无级调节系统解决了这一问题。它通过智能执行机构来控制进气阀的动作，利用延迟关闭进气阀的方式，实现了压缩机实际负荷与工艺负荷的匹配。如特开201084771、us005833209a等所述，执行机构包括电磁部件、液压部件以及进气部件。执行部件亦可参照us20040091365a1以及us20150139835a1等所述。现在市场上的油缸在做高能运动时其内部会产生较大的压力，在某些情况下存有爆裂的风险，以至于存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种防爆液压执行机构，用以提高现有技术中的油缸的工作效率和安全稳定性。本发明涉及的防爆液压执行机构符合jb/t10205-2010《液压缸技术条件》中的相关规定进行设计。

为了实现上述目的，本发明提供一种防爆液压执行机构，包括缸体100、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，所述缸体包括上缸体111、下缸体121，上缸体111具有活塞腔113、出油通道114，所述活塞杆200可滑动地安装在该活塞腔113内，该活塞腔113的顶部连接至所述连通孔332，所述出油通道114的顶部连接至所述出油孔112，所述出油通道114的低部连接至活塞腔113的底部；所述活塞杆200安装在上缸体111的活塞腔113内，上缸体111与下缸体121通过六角螺钉连接，下缸体121内具有一引导环122，该引导环122套在所述活塞杆200上并与该活塞杆200组成导流槽123，该导流槽123的一端连接至一卸油口700，另一端与所述活塞腔113的底部连通；所述活塞杆200外侧面设有环形槽211，该环形槽211与活塞腔113的内侧壁组成油密封区；

所述引导环122的位于导流槽123的下方设有密封圈124，所述下缸体121的底部设有泄气口600，泄气口600位于密封圈124的下方；连接块500套在活塞杆200的外侧，该连接块500的底部设有填料511；进气部件中的部分气体从连接块500与活塞杆200的间隙向上流动；密封圈124限制该气体上移并将其从泄气口600排出；

所述电磁阀300部件包括高速开关阀311、推杆314、衔铁315、圆筒317、压帽318，高速开关阀311包括阀芯325和阀腔326，所述推杆314的两端设置有钢球321，两端的钢球321均设置有球导向套312，一端球导向套312连接阀腔326的开口侧，一侧球导向套312设置有下球座313，下球座313通过o型密封圈323固定在圆柱销324上；所述衔铁315外侧设置圆筒317，在衔铁315端部设置有限位块316，限位块316通过十字槽沉头螺钉322与压帽318相连，在所述圆筒317的外侧包裹有线圈组件318；当所述阀芯325向所述阀腔326内侧移动时，所述高速开关阀311隔断进油孔331与连通孔332，所述阀芯325向所述阀腔326外侧移动时，所述高速开关阀311隔断出油孔112与连通孔332。

进一步的，一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，

（1）所述缸体中的上缸体111制备方法具体步骤为：

a1、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.35～0.42%，mn0.30～0.60%，si0.20～0.45%，cr1.35～1.65%，mo0.15～0.25%，al0.70～1.10%，cu痕量～0.30%，ni痕量～0.30%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b1、金属熔液处在740～780℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100～140mpa，并保压40～60s，然后退模、取件，即成上缸体111毛坯；

c1、对挤压铸造制成的缸体毛坯进行调质hrc28～35热处理，并对缸体的活塞腔113进行表面渗氮处理；

d1、磷化处理，在常温下，将（c）步骤中的毛坯在热火封闭温度为280-320℃下，采用磷化剂处理15～20min，处理后的工件抛丸处理；

（2）所述活塞杆200的制备方法具体步骤为：

a2、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.8~0.9%，mn0.30～0.60%，si0.20~0.45%，cr3.80～4.40%，mo4.50～5.50%，w5.50～6.75%，v1.75～2.20%，cu痕量～0.25%，ni痕量～0.25%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b2、金属熔液处在850-890℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100～140mpa，并保压40～60s，然后退模、取件，即成活塞杆200毛坯；

c2、将毛坯浸渍于硬质合金中，用催化还原法使硬质合金吸附于毛坯表面，用工业烧结法加至1150～1200℃使硬质合金烧结牢固结合于毛坯上，然后研磨至所需尺寸；

d2、磷化处理，在常温下，将毛坯在热火封闭温度为540～560℃下，采用磷化剂处理15～20min，处理后的工件抛丸处理

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述上缸体111设置有m6螺纹孔，所述m6螺纹孔采用螺栓堵上焊死后磨平。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311设置有阀芯325和阀腔326，阀芯325设置在阀腔326内，通电后阀芯325左右移动。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311的工作频率为0~30hz。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400是采用2a12铝合金制作而成，对表面进行处理工艺：1）黑色氧化，将去油和酸洗后的防爆壳400在温度为126~142℃的氧化剂溶液中浸泡55~75min；2）防锈，再涂覆一层204-1防锈脂。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400内空间的净容积设有22-26cm²，在防爆壳400内净空间中注入导热硅胶。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述密封圈124是采用聚四氟乙烯与青铜组合材料制成而进行密封。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆液压执行机构在正常工作时的温度范围为-20℃～80℃。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述连接块500底部设有的填料511材料为玻纤、碳或青铜聚四氟乙烯复合材料中的一种或多种。

本发明有益效果：

1、通过上述技术方案所制得防爆液压执行机构，重量仅有10kg，同时实现缸体不透孔底壁厚超过3mm，负载效率可达到95.0%，大量节约了能源的消耗和减少企业成本；

2、本发明中活塞杆200与缸体配合间隙可达到0.001~0.003，明显优于现有技术；

3、本发明防爆液压执行机构防爆等级达到exdiibt4gb，提高了工作时稳定安全性能，增加了实用寿命和维修时间；

4、本防爆液压执行机构主要用于往复式压缩机无级气量调节系统，具有体积小、安装方便、运行频率高、具有防爆功能的特点，已经在市场上大规模生产。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构剖视图；

图2为图1的关键部件结构示意图；

图3为图1的关键部件结构示意图；

图4为图3的a处局部放大示意图；

图5为图1的b处局部放大示意图；

图6为图1的关键部件结构示意图；

图7为图6的c处局部放大示意图；

附图标记说明：100缸体，111上缸体，112出油孔，113活塞腔，114出油通道，121下缸体，122引导环，123导流槽，124密封圈，200活塞杆，211环形槽，300电磁阀，311高速开关阀，312球导向套，313下球座，314推杆，315衔铁，316限位块，317圆筒，318线圈组件，319压帽，321钢球，322十字槽沉头螺钉，323o型密封圈，324圆柱销，325阀芯，326阀腔，331进油孔，332连通孔，400防爆壳，500连接块，511填料，600泄气口，700卸油口。

具体实施方式

实施例1

本发明涉及的防爆液压执行机构符合jb/t10205-2010《液压缸技术条件》中的相关规定进行设计。

为了实现上述目的，本发明提供一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，所述缸体包括上缸体111、下缸体121，上缸体111具有活塞腔113、出油通道114，所述活塞杆200可滑动地安装在该活塞腔113内，该活塞腔113的顶部连接至所述连通孔332，所述出油通道114的顶部连接至所述出油孔112，所述出油通道114的低部连接至活塞腔113的底部；所述活塞杆200安装在上缸体111的活塞腔113内，上缸体111与下缸体121通过六角螺钉连接，下缸体121内具有一引导环122，该引导环122套在所述活塞杆200上并与该活塞杆200组成导流槽123，该导流槽123的一端连接至一卸油口700，另一端与所述活塞腔113的底部连通；所述活塞杆200外侧面设有环形槽211，该环形槽211与活塞腔113的内侧壁组成油密封区；

所述引导环122的位于导流槽123的下方设有密封圈124，所述下缸体121的底部设有泄气口600，泄气口600位于密封圈124的下方；连接块500套在活塞杆200的外侧，该连接块500的底部设有填料511；进气部件中的部分气体从连接块500与活塞杆200的间隙向上流动；密封圈124限制该气体上移并将其从泄气口600排出；

所述电磁阀300部件包括高速开关阀311、推杆314、衔铁315、圆筒317、压帽318，高速开关阀311包括阀芯325和阀腔326，所述推杆314的两端设置有钢球321，两端的钢球321均设置有球导向套312，一端球导向套312连接阀腔326的开口侧，一侧球导向套312设置有下球座313，下球座313通过o型密封圈323固定在圆柱销324上；所述衔铁315外侧设置圆筒317，在衔铁315端部设置有限位块316，限位块316通过十字槽沉头螺钉322与压帽318相连，在所述圆筒317的外侧包裹有线圈组件318；当所述阀芯325向所述阀腔326内侧移动时，所述高速开关阀311隔断进油孔331与连通孔332，所述阀芯325向所述阀腔326外侧移动时，所述高速开关阀311隔断出油孔112与连通孔332。

进一步的，一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，

（1）所述缸体中的上缸体111制备方法具体步骤为：

a1、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.35%，mn0.60%，si0.35%，cr1.65%，mo0.2%，al0.9%，cu痕量，ni痕量，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b1、金属熔液处在760℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至120mpa，并保压60s，然后退模、取件，即成上缸体111毛坯；

c1、对挤压铸造制成的缸体毛坯进行调质hrc28～35热处理，并对缸体的活塞腔113进行表面渗氮处理；

d1、磷化处理，在常温下，将（c）步骤中的毛坯在热火封闭温度为300℃下，采用磷化剂处理15min，处理后的工件抛丸处理；

（2）所述活塞杆200的制备方法具体步骤为：

a2、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.8%，mn0.60%，si0.35%，cr4.4%，mo5.0%，w5.5%，v2.20%，cu痕量，ni痕量，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b2、金属熔液处在850℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至120mpa，并保压40s，然后退模、取件，即成活塞杆200毛坯；

c2、将毛坯浸渍于硬质合金中，用催化还原法使硬质合金吸附于毛坯表面，用工业烧结法加至1150℃使硬质合金烧结牢固结合于毛坯上，然后研磨至所需尺寸；

d2、磷化处理，在常温下，将毛坯在热火封闭温度为560℃下，采用磷化剂处理20min，处理后的工件抛丸处理

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述上缸体111设置有m6螺纹孔，所述m6螺纹孔采用螺栓堵上焊死后磨平。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311设置有阀芯325和阀腔326，阀芯325设置在阀腔326内，通电后阀芯325左右移动。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311的工作频率为30hz。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400是采用2a12铝合金制作而成，对表面进行处理工艺：1）黑色氧化，将去油和酸洗后的防爆壳400在温度为134℃的氧化剂溶液中浸泡55min；2）防锈，再涂覆一层204-1防锈脂。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400内空间的净容积为26cm²，在防爆壳400内净空间中注入导热硅胶。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述密封圈124是采用聚四氟乙烯与青铜组合材料制成而进行密封。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆液压执行机构在正常工作时的温度范围为80℃。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述连接块500底部设有的填料511材料为青铜聚四氟乙烯复合材料。

实施例2

其余具体同实施例1

一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，

（1）所述缸体中的上缸体111制备方法具体步骤为：

a1、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.42%，mn0.30%，si0.20%，cr1.50%，mo0.25%，al0.70%，cu0.15%，ni0.15%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b1、金属熔液处在740℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至140mpa，并保压50s，然后退模、取件，即成上缸体111毛坯；

c1、对挤压铸造制成的缸体毛坯进行调质hrc28～35热处理，并对缸体的活塞腔113进行表面渗氮处理；

d1、磷化处理，在常温下，将（c）步骤中的毛坯在热火封闭温度为320℃下，采用磷化剂处理20min，处理后的工件抛丸处理；

（2）所述活塞杆200的制备方法具体步骤为：

a2、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.9%，mn0.45%，si0.20%，cr3.80%，mo5.50%，w6.75%，v2.00%，cu0.25%，ni0.25%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b2、金属熔液处在870℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100mpa，并保压60s，然后退模、取件，即成活塞杆200毛坯；

c2、将毛坯浸渍于硬质合金中，用催化还原法使硬质合金吸附于毛坯表面，用工业烧结法加至1200℃使硬质合金烧结牢固结合于毛坯上，然后研磨至所需尺寸；

d2、磷化处理，在常温下，将毛坯在热火封闭温度为550℃下，采用磷化剂处理15min，处理后的工件抛丸处理

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述上缸体111设置有m6螺纹孔，所述m6螺纹孔采用螺栓堵上焊死后磨平。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311设置有阀芯325和阀腔326，阀芯325设置在阀腔326内，通电后阀芯325左右移动。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311的工作频率为1hz。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400是采用2a12铝合金制作而成，对表面进行处理工艺：1）黑色氧化，将去油和酸洗后的防爆壳400在温度为142℃的氧化剂溶液中浸泡55min；2）防锈，再涂覆一层204-1防锈脂。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400内空间的净容积为22cm²，在防爆壳400内净空间中注入导热硅胶。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述密封圈124是采用聚四氟乙烯与青铜组合材料制成而进行密封。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆液压执行机构在正常工作时的温度范围为-20℃。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述连接块500底部设有的填料511材料为玻纤。

实施例3

其余具体同实施例1

一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，

（1）所述缸体中的上缸体111制备方法具体步骤为：

a1、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.38%，mn0.45%，si0.45%，cr1.35%，mo0.15%，al1.10%，cu0.30%，ni0.30%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b1、金属熔液处在780℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100mpa，并保压40s，然后退模、取件，即成上缸体111毛坯；

c1、对挤压铸造制成的缸体毛坯进行调质hrc28～35热处理，并对缸体的活塞腔113进行表面渗氮处理；

d1、磷化处理，在常温下，将（c）步骤中的毛坯在热火封闭温度为280℃下，采用磷化剂处理18min，处理后的工件抛丸处理；

（2）所述活塞杆200的制备方法具体步骤为：

a2、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.85%，mn0.30%，si0.45%，cr4.10%，mo4.50%，w6.10%，v1.75%，cu0.12%，ni0.12%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b2、金属熔液处在890℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至140mpa，并保压50s，然后退模、取件，即成活塞杆200毛坯；

c2、将毛坯浸渍于硬质合金中，用催化还原法使硬质合金吸附于毛坯表面，用工业烧结法加至1180℃使硬质合金烧结牢固结合于毛坯上，然后研磨至所需尺寸；

d2、磷化处理，在常温下，将毛坯在热火封闭温度为540℃下，采用磷化剂处理18min，处理后的工件抛丸处理

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述上缸体111设置有m6螺纹孔，所述m6螺纹孔采用螺栓堵上焊死后磨平。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311设置有阀芯325和阀腔326，阀芯325设置在阀腔326内，通电后阀芯325左右移动。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述电磁阀300高速开关阀311的工作频率为15hz。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400是采用2a12铝合金制作而成，对表面进行处理工艺：1）黑色氧化，将去油和酸洗后的防爆壳400在温度为126℃的氧化剂溶液中浸泡75min；2）防锈，再涂覆一层204-1防锈脂。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400内空间的净容积设有24cm²，在防爆壳400内净空间中注入导热硅胶。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述密封圈124是采用聚四氟乙烯与青铜组合材料制成而进行密封。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆液压执行机构在正常工作时的温度范围为50℃。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述连接块500底部设有的填料511材料为玻纤和碳的复合材料。

对比例4

其余具体同实施例1

一种防爆液压执行机构，包括缸体、活塞杆200、电磁阀300、防爆壳400、连接块500、泄气口600、卸油口700，

（1）所述缸体中的上缸体111制备方法具体步骤为：

a1、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c0.50%，mn0.10%，si0.60%，cr1.00%，mo0.50%，al0.20%，cu0.50%，ni0.50%，p0.10%，s0.10%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b1、金属熔液处在650℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100～180mpa，并保压20s，然后退模、取件，即成上缸体111毛坯；

c1、对挤压铸造制成的缸体毛坯进行调质hrc28～35热处理，并对缸体的活塞腔113进行表面渗氮处理；

d1、磷化处理，在常温下，将（c）步骤中的毛坯在热火封闭温度为350℃下，采用磷化剂处理30min，处理后的工件抛丸处理；

（2）所述活塞杆200的制备方法具体步骤为：

a2、制金属熔液，金属熔液中化学成分重量百分比为：c1.50%，mn0.90%，si0.10%，cr2.50%，mo6.50%，w1.20%，v3.50%，cu0.50%，ni0.50%，p0.10%，s0.10%，余量为铝及不可避免的夹杂质；

b2、金属熔液处在1100℃时，取一定量金属熔液快速、平稳地浇入预热好的挤压铸造模具型腔内，快速合模，当冲头接近金属熔液表面时，加压至100～80mpa，并保压100s，然后退模、取件，即成活塞杆200毛坯；

c2、将毛坯浸渍于硬质合金中，用催化还原法使硬质合金吸附于毛坯表面，用工业烧结法加至900℃使硬质合金烧结牢固结合于毛坯上，然后研磨至所需尺寸；

d2、磷化处理，在常温下，将毛坯在热火封闭温度为600℃下，采用磷化剂处理5min，处理后的工件抛丸处理。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆壳400是采用2a12铝合金制作而成，对表面进行处理工艺：1）黑色氧化，将去油和酸洗后的防爆壳400在温度为160℃的氧化剂溶液中浸泡30min；2）防锈，再涂覆一层204-1防锈脂。

进一步的，一种防爆液压执行机构，所述防爆液压执行机构在正常工作时的温度范围为100℃。

通过实施例获得本发明装置的技术效果具体如下表：

负载效率：根据2000kw往复式压缩机一年运行工作8400小时计算。

由上表数据可知，实施例1的负载效率达到95%、重量为10kg，实施例2的的负载效率达到92.5%、重量为10.4kg，实施例3的负载效率达到94.3%、重量为10.3kg，相比实施例2-3和对比例1，实施例1的技术效果最为显著。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所作的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。