一种可串联的单向气压锁止机构
技术领域
本发明属于机械、液压领域，涉及一种可串联的单向气压锁止机构。
背景技术
气压作动筒受限于气体刚度小的原因，通常无法保证在受到外部负载时活塞杆能够不受影响的停留在预定位置。当需要气压作动筒活塞能够不受外部负载影响的保持位置时，通常需要在作动筒中设计气压锁止机构。
发明内容
本发明的目的：
本发明提供了一种可串联的单向气压锁止机构，结构简单，工作可靠。
本发明采取的技术方案为：
一种可串联的单向气压锁止机构，包括了所需锁定的活塞杆7以及活塞5、压缩弹簧6、钢球2、挡环3、圆锥环1、限位环4、外筒8。
挡环3固定安装在外筒8的环槽内，两个零件之间无法相对运动；压缩弹簧6、活塞5、限位环4、钢球2、圆锥环1依次套在活塞杆7上，并能够随着活塞杆7在外筒8中沿轴线方向运动；其中圆锥环1零件与活塞杆7采用螺纹连接的方式固定在一起，限制其他五个套在活塞杆7上的零件只能在圆锥环1和活塞杆7的凸台之间进行有限的轴向窜动；压缩弹簧6一端压在活塞杆7的凸台上，另一端压在活塞5端面；活塞5受到压缩弹簧6的推力作用，压在限位环4一侧，使限位环另一侧与圆锥环1接触，同时活塞5右侧外圆与外筒8内孔之间形成活动密封，阻止气体流通；钢球2安装在活塞5沿轴向布置的每个圆孔中，与圆锥环1的圆锥面接触。
挡环3两侧具有相互背离的两个斜面，且挡环3直径最小部分需要小于所有钢球2共同围成的圆环的直径，能够对钢球2行成有效的阻挡。
活塞5周向均匀地开有至少3个圆孔，其大小能允许钢球2通过；且每个周向开孔内部具有空腔结构，每个空腔结构能够完全容纳一个钢球2。
活塞5和外筒8内壁之间形成活动密封，阻止气体流过。
活塞5靠近挡环3的一侧外径比挡环3的内径小，以保证活塞5可以通过挡环3。
圆锥环1具有圆环锥面，且锥环3斜面与水平面所成的锐角不大于挡环侧面与水平面所成的锐角。
活塞杆7具有一个凸台作为弹簧承压面，通过压缩弹簧6对活塞5提供持续的推力。
外筒8沿轴向布置有一个以上环槽用于根据需要安装挡环3，且两道环槽间距离不小于钢球2直径。
外筒8内径不大于活塞5左端外径与两倍的钢球2直径之和，避免钢球从活塞5中完全脱出。
本发明的有益效果：
该装置在上锁时只需要克服较小的弹簧力就可以实现机构锁定。受到有外部开锁趋势的机械负载时，钢球受到圆锥环分力的影响使锁止机构的锁定更加紧固，理论上可以在任意大的外部负载下实现稳定锁定。开锁时只需要提供较低的压力克服弹簧李即可实现解锁。本发明能够通过增加零件形成串联单向锁止机构，更准确地限制活塞杆运动。
本发明设计的可串联的单向气压锁止机构利用增减挡圈可以实现调节锁止机构级别，结构简单，工作可靠。其针对的锁止装置在机械流体工程领域有较为广阔的应用前景。因此该发明可以为以后有限空间条件下该类锁止装置的设计提供宝贵的经验。
附图说明
图1：本发明的组成示意图
图2：本发明未锁定状态示意图
图3：本发明开锁状态示意图
1-圆锥环，2-钢球，3-挡环，4-限位环，5-活塞，6-压缩弹簧，7-活塞杆、8-外筒。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1，一种单向气压锁止装置，包括圆锥环1，钢球2，挡环3，限位环4，活塞5，弹簧6，活塞杆7、外筒8。
本发明中的可串联的单向气压锁止装置主要结构如下：挡环3固定安装在外筒8的环槽内，两个零件之间无法相对运动。压缩弹簧6、活塞5、限位环4、钢球2、圆锥环1等六个零件依次套在活塞杆7上，并可以随着活塞杆7在外筒8中沿轴线方向运动。其中圆锥环1零件与活塞杆7采用螺纹连接的方式固定在一起，限制其他五个套在活塞杆7上的零件只能在圆锥环1和活塞杆7的凸台之间进行有限的轴向窜动。压缩弹簧6一端压在活塞杆7的凸台上，另一端压在活塞5端面。活塞5受到压缩弹簧6的推力作用，压在限位环4一侧，使限位环另一侧与圆锥环1接触，同时活塞5右侧外圆与外筒8内孔之间形成活动密封，阻止气体流通。钢球2安装在活塞5沿轴向布置的每一个圆孔中，与圆锥环1的圆锥面接触。
挡环3两侧具有相互背离的两个斜面，且挡环3直径最小部分需要小于所有钢球2共同围成的圆环的直径，能够对钢球2行成有效的阻挡。
活塞5周向均匀地开有至少3个圆孔，其大小能允许钢球2通过；且每个周向开孔内部具有空腔结构，每个空腔结构能够完全容纳一个钢球2。活塞5和外筒8内壁之间形成活动密封，阻止气体流过。活塞5靠近挡环3的一侧外径比挡环3的内径小，以保证活塞5可以通过挡环3。
圆锥环1具有圆环锥面，且锥环3斜面与水平面所成的锐角不大于挡环侧面与水平面所成的锐角。
活塞杆7具有一个凸台作为弹簧承压面，通过压缩弹簧6对活塞5提供持续的推力。
外筒8沿轴向布置有一个以上环槽用于根据需要安装挡环3，且两道环槽间距离不小于钢球2直径。外筒8内径不大于活塞5左端外径与两倍的钢球2直径之和，避免钢球从活塞5中完全脱出。
其基本工作原理在于：活塞杆7通过压缩弹簧6保持对活塞5的压力，使得活塞5有向锁定方向运动的趋势。钢球2分布在活塞5沿周向均匀分布的圆孔中，随活塞5一起具有向锁定方向运动的趋势。钢球2因为受到圆锥环1的限制，向锁定方向运动的趋势转变为向外扩散的趋势，其外部凸出活塞5的左端外环面。钢球2的向外凸出导致多个钢球围成的圆环直径大于挡环3内孔，使活塞杆7及套在其上的零件与无法顺利通过挡环3，从而达成锁止的目的。通过沿轴向依次布置多道挡环3实现多级锁止。
图1所示为本发明锁定状态。
未锁定状态：图2。活塞5受到压缩弹簧6的推力，一直有向右运动的趋势，带动活塞5周向开孔中的钢球2向左运动。钢球2受到圆锥环1的作用，向左运动的同时向周围扩散，直到超出活塞5的外圆面。
未锁定状态至锁定状态：由图2至图1。在外部上锁力作用下，活塞杆7带动除挡环3、外筒8外的所有零件同步向左运动，直至钢球2与挡环3右侧斜面接触。活塞杆7继续向左运动，钢球2受到挡环3的阻挡无法运动，活塞5也无法向左移动，导致压缩弹簧6被压缩。这个过程中因为圆锥环1随活塞杆7一起运动，圆锥环1和活塞5间的距离将会扩大，为钢球2提供足够的空间。钢球2在挡环3右侧斜面引导下向内收缩，直至完全缩回活塞5内部，使活塞5穿过挡环3。
活塞5穿过挡环3后，钢球2不再有克服弹簧6的压缩力，活塞5在弹簧力作用下重新靠近圆锥环1，将钢球2向外挤出，形成图1的状态。此时如果继续推动活塞杆左移，将会重复上述过程，钢球2通过新的挡环3形成多级锁定装置。
锁定状态：图1状态时如果活塞杆7受向右的外部负载力，外部负载将通过圆锥环1挤压钢球2。此时钢球2受到圆锥环1斜面与挡环3斜面的共同作用，受到挤压会导致钢球2进一步扩散，使结构锁死无法打开，实现了单向锁止的目的。
锁定状态至开锁状态：图1至图3。在结构左侧提供气压压力，活塞5将在气体压力作用下克服弹簧力向右运动，远离圆锥环1。在圆锥环1与活塞5间形成足够的容腔容纳钢球2，钢球2受到挡环3左侧斜面引导向内收缩直至完全缩回活塞5内部，使活塞5穿过挡环3，完成压力解锁的过程。
