氣彈簧及超壓釋放和填充閥組件的制作方法
【專利摘要】氣彈簧包括填充閥和由填充閥承載的破裂盤。超壓釋放和填充閥組件包括帶有閥通道的閥殼體；填充閥，所述填充閥由閥殼體承載并且包括延伸到閥通道中的閥桿，并且超壓釋放通道延伸通過所述填充閥；和由與超壓釋放通道連通的填充閥承載的破裂盤。氣彈簧可以在其中包括所述閥組件。
【專利說明】氣彈簧及超壓釋放和填充閥組件
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及氣彈簧，以及更特殊地，涉及用于氣彈簧的填充和超壓釋放閥。【背景技術】
[0002]氣彈簧是眾所周知的并且已被使用在用于鈑金沖壓操作的壓力機的模具中。例如，氣彈簧可以用作擠壓襯墊以及許多其它類型的應用。傳統的氣彈簧包括:外殼；活塞桿，所述活塞桿被承載在該外殼中；支撐和密封殼體，所述支撐和密封殼體通過保持器被保持在該外殼中，以便在該外殼中引導和保持該活塞桿；以及，壓力室，所述壓力室用于保持加壓氣體(在一些應用中通常是在例如2，000至5，000PSI的工作壓力下的氮)。殼體包括引導活塞桿在外殼內移動的一個或多個支撐部以及防止壓力室泄漏的一個或多個密封部。該加壓氣體將活塞桿偏置到延伸位置并且可屈服地阻擋活塞桿從延伸位置移動到收縮位置。通常，填充閥由外殼承載，以允許加壓氣體被引進到壓力室中。在一些實施方式中，氣彈簧還包括被布置在與填充閥分離并且平行的外殼的另一個端口中的破裂盤。

【發明內容】

[0003]在至少一個實施方式中，一種用于成型設備的氣彈簧包括外殼，所述外殼包括軸向延伸的側壁，所述軸向延伸的側壁建立敞開端部；與所述敞開端部軸向隔開的橫向延伸的閉合端部壁，以及由所述側壁和所述端部壁部分地建立以接納承受壓力氣體的壓力室。所述氣彈簧還包括活塞桿，所述活塞桿至少部分地接納在所述外殼中并且延伸通過所述活塞桿殼體以在延伸位置和收縮位置之間往復運動。所述氣彈簧還包括填充閥，所述填充閥與所述壓力室流體連通并且沿著閥軸線延伸；以及破裂盤，所述破裂盤與所述壓力室流體連通并且由所述填充閥承載。
[0004]在另一實施方式中，超壓釋放和填充閥組件包括閥殼體，和由所述閥殼體承載的填充閥。閥殼體包括第一敞開端部、第二敞開端部、以及在所述敞開端部之間的閥通道。填充閥由閥殼體承載，并且包括延伸到閥殼體的第二敞開端部并延伸到閥殼體的閥通道中的閥桿、延伸通過填充閥的超壓釋放通道、和由與超壓釋放通道連通的填充閥所承載的破裂盤。
[0005]本文所提出的氣彈簧和/其部件的一些潛在目的、特征和優點包括提供一種裝置，所述裝置能容易地與寬范圍的成型設備一起使用，容易地允許使用在具有各種配置和構造的氣彈簧之中的共用部件，且能夠易于根據需要保養并且更換其部件，能夠用在具有不同尺寸和力要求的寬范圍的應用中，容易適用于寬范圍的壓力機配置，包括超壓釋放閥和填充閥的組合，并且設計相對簡單、制造和組裝經濟、堅固、耐用、可靠并且在使用中具有長的使用壽命。當然，實施本發明的設備可能根本不獲得、獲得一些、全部或不同的目的、特征或優點(與關于本文所公開的解釋性實施例所提出的那些相比)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0006]將根據附圖提出優選實施例和最佳模式的以下詳細描述，在附圖中:
圖1是氣彈簧的解釋性實施例的截面視圖，其中超壓釋放和填充閥組件被示為在關閉位置；
圖2是圖1的氣彈簧和閥組件一部分的局部放大截面視圖；并且 圖3是圖1的氣彈簧和閥組件一部分的局部放大截面視圖，其示出所述閥組件在打開位置。
【具體實施方式】
[0007]更詳細地參考附圖，圖1圖示了氣彈簧10，所述氣彈簧10可以在成型設備(例如鈑金沖壓模具和機械壓力機(未示出))中使用。總體上，氣彈簧10可以包括外殼12、由該外殼12承載的引導和密封組件14、由外殼12承載并且延伸通過該引導和密封組件14的活塞桿16、以及壓力室17。根據本公開，該氣彈簧10包括與壓力室17流體連通的超壓釋放和填充閥組件18。
[0008]如在以下將更詳細地討論的，所述閥組件18可以用作允許加壓氣體傳送到壓力室17中并離開，并且可以用作提供保護抵抗在壓力室17中的氣體超壓。所述閥組件18可以用作單向閥，以允許氣體導入到氣彈簧10的壓力室17中，同時(在室17中不存在超壓情況時)防止壓力室17中的氣體不期望地離開氣彈簧10。在需要時，閥組件18可以被打開以將加壓氣體從氣彈簧10的壓力室17中釋放。盡管在一個實施方式中被不為由外殼12的特定部分承載，在其他實施方式中，所述閥組件18可以由活塞桿16承載或由外殼12的另一部分承載。
[0009]外殼12可以包括側壁20，所述側壁20可以在閉合端部22處以及在其中接納所述引導和密封組件14以及活塞桿16的敞開端部24處軸向地終止。壓力室17至少部分地由側壁20和端部壁22建立，以接納承受壓力的氣體。閉合端部22可以是附連(例如通過焊接接合)到側壁20的分開部件或可以與側壁20整體生產。外殼12的側壁20具有至少部分地限定壓力室17的內表面26，以及外表面30。外殼12可以為總體上具有例如圓柱形的形狀，其中內表面26或外表面30中的至少一個是圓柱形的。側壁20的內表面26可以具有圓周形的保持器槽32，所述保持器槽32被建構用于接納保持器(本文通過示例方式示出為卡環(snap ring)34)，以將氣彈簧10保持在其組裝狀態。為了有利于將氣彈簧10安裝和定位在壓力機內，一對縱向地隔開的圓周形槽36，38可以被機加工、成型或另外形式地設置在鄰近其端部22, 24的外殼12的外表面30中。為了將氣體導入到氣彈簧10中，外殼12可以包括通道或填充端口 40，所述通道或填充端口 40可以以任何適合的方式設置通過外殼12的閉合端部22。填充端口 40可以包括用于將填充閥組件18聯接到外殼12的螺紋通道42。外殼的閉合端部22還可以包括在壓力室17和填充端口 40之間并且與它們流體連通的通道39。
[0010]引導和密封組件14可以布置在外殼12的敞開端部24中并且可以密封地聯接到外殼12。所述組件14可以包括活塞桿殼體44、和引導襯套46、桿密封部48、桿刮拭器50、防塵蓋52、外殼密封部54和支撐環56，所有這些都可以由殼體44承載。引導襯套46可以由任何適合的低摩擦材料構成，并且可以被設定尺寸以可滑動地接合活塞桿16從而引導活塞桿16以在外殼12內軸向往復運動。殼體44可以包括在外表面中的肩部以與卡環34協作，所述卡環34可移除地將殼體44保持在外殼12中。
[0011]活塞桿16被至少部分地設置在外殼12中并穿過引導和密封組件14以跨過氣彈簧10的循環在延伸位置和收縮位置之間沿著軸線A往復運動，所述氣彈簧10的循環包括收縮行程和延伸或返回行程。活塞桿16通過在壓力室17中的氣體所起作用，以朝向延伸位置偏置活塞桿16并且離開收縮位置。活塞桿16通過引導和密封組件殼體44延伸出外殼12，并且包括:軸向外端部，所述軸向外端部可與壓力機的撞錘或其它部分、模具部件或成型設備(未示出)的其它零件接合；以及，軸向內端部，所述軸向內端部設置在外殼12中并可以徑向地增大并可與活塞桿殼體44的一部分接合以將活塞桿16保持在外殼12中。活塞桿16與桿密封部48成密封接合并且與活塞桿襯套46成滑動接合以引導延伸位置和收縮位置之間的相對運動。
[0012]所述閥組件18可以包括被接納在外殼12的填充端口 40中的閥殼體60，以及在閥殼體60和外殼12之間的密封部62。更為具體地，閥組件18可以由外殼12密封地承載或聯接到外殼12。閥組件18還可以包括由閥殼體60承載的閥64，以及在閥64和閥殼體60之間的密封部66以有效地建立逆止閥。閥64可以沿著縱向延伸的閥軸線V相對于閥殼體60往復運動(根據直線運動)。雖然未示出，閥組件18還可以包括將閥60偏置到抵靠密封部66的正常關閉位置的彈簧。所述彈簧可以設置在閥64和閥殼體60的任何適當部分之間或在任何其它適當位置中。
[0013]參考圖2，閥殼體60可以包括:第一敞開端部59，第二敞開端部61和在敞開端部59,61之間的閥通道68。閥殼體60的第一端部59可以包括外緊固部70、與閥通道68同軸的沉孔72、與閥通道68同軸的第二沉孔74以及工具特征部76。緊固部分70可以包括外螺紋，并且工具特征部76可以包括內部平面的六邊形沉孔或其它內表面幾何體以與任何合適的非圓形工具協作從而將閥殼體60安裝到端口 40中。閥殼體60的第一敞開端部59可以具有例如由外緊固部70建立的第一直徑,并且閥殼體60也可以具有小于第一直徑70的在敞開端部59，61之間的第二直徑78。閥殼體60也可以包括在第一和第二直徑70，78之間的第三直徑80以及在第二和第三直徑78，80之間的肩部82，以在填充端口 40內軸向地接合外殼12的對應肩部84,從而因此限制閥殼體60可能被抒進外殼12中的程度。
[0014]殼體密封件62可以由閥殼體60承載，并且可以包括繞著閥殼體60外部被承載的軸頸或徑向密封部。例如，密封件62可以被承載在閥殼體60的第二直徑78中的對應的外槽86中，并且可以接觸填充端口 40的對應的光滑圓柱形表面。密封件62可以包括O形環部并且可以是彈性體，并且更具體地說，可以由聚氨酯、Buna-N (腈)、VIT0N、硅樹脂或任何其它適當的密封材料構成。例如，密封件62對于硅樹脂材料具有邵氏A型標準(ASTM 2240 )的20和60之間(或者對于腈和VITON材料的60和95之間)的計量。
[0015]閥64可以包括閥桿88，所述閥桿88延伸進入并通過閥殼體60的第二敞開端部61并且延伸進入閥殼體60的閥通道68中；延伸通過閥64的超壓釋放通道90 ;和由與超壓釋放通道90連通的閥64承載的破裂盤92。閥64還可以包括閥頭94，所述閥頭94從閥桿88處延伸并且直徑大于閥桿88但直徑小于閥殼體60的第二直徑78。閥64還可以包括第一端部96,所述第一端部96對應于閥殼體60的第一端部59并且延伸到閥殼體60的沉孔72中。環形保持器98可被接納在鄰近閥64的第一端部96的對應環形槽中。保持器98替代地可以是增大部分，所述增大部分可以是砧鉚的、型鍛的或任何其他適當方式成型的。[0016]在一個實施例中，閥64附加地可以包括盤保持器100，所述盤保持器100聯接到閥頭94以將破裂盤92保持到閥64。破裂盤92和保持器100可以接納在超壓釋放通道90的沉孔102中(例如在閥頭94中)。保持器100可以包括環形部件，所述環形部件具有與閥的沉孔102的對應內螺紋相互補地螺紋接合的外螺紋，并且具有非圓形的內部工具特征部以在其中接納緊固工具(未示出)。保持器100可以包括與破裂盤92流體連通的貫穿通道101，和與貫穿通道101流體連通的緊固器通道103 (例如六角凹頭)。在其他實施例中，破裂盤可以焊接到閥64，用粘結劑聯接到閥64，或以任何其他適當方式由閥64承載。
[0017]閥64還包括第二閥端部104，所述第二閥端部104與閥殼體60的第二端部61對應。超壓釋放通道90軸向地延伸在第一和第二閥端部96，104之間，并且與橫向延伸的流體流動通道105連通以建立流體超壓釋放流動路徑。
[0018]閥密封部66可以包括設置在閥頭100和閥殼體60的第二敞開端部61之間的面密封部。當閥64關閉時，密封部66接合閥64和閥殼體60的對應密封表面。并且，當閥64打開時，流體注入或排出流動路徑被建立，其通過閥桿88和閥通道68之間的空隙，并經過密封部66，并且通過通道39到壓力室17。密封部66可以包括O形環部并且可以是彈性體，(并且)更具體地說，可以由聚氨酯、Buna-N (腈)、VIT0N、硅樹脂或任何其它適當的密封材料構成。例如，密封部66對于硅樹脂材料具有邵氏A型標準(ASTM 2240)的20和60之間(或者對于腈和VITON材料的60和95之間)的計量。
[0019]在組裝期間，引導和密封組件14和活塞桿16可以被組裝進外殼12中并以任何適當的方式被保持在其中。對于閥組件18，密封部66可以被放置跨過閥64的閥桿88，并且閥64可以被插入到閥殼體60的第二敞開端部61中直到閥64的第一端部96伸出到閥殼體60的沉孔72，74中的一個或兩個中。保持器98可以聯接到閥64的第一端部96中的槽中，或者第一端部96可以通過砧鉚、型鍛等，或通過任何其他適當的技術而增大以將閥64保持在殼體60中。同樣,殼體密封件62可被放置跨過殼體60的第二直徑78并且放置到密封槽86中。此后，閥組件18可被插入到外殼12的端口 40中，并且外緊固部70可以聯接到端口 40至設定深度(例如通過擰到端口螺紋42中直到接合對應肩部82，84)。
[0020]在運行時，參考圖3，任何適當的加壓裝置(未示出)可以被聯接到端口螺紋42以將加壓氣體引進端口 40中。加壓裝置的一部分將把閥64進一步移位到端口 40中從而使閥64從密封部66中脫開。因此，加壓氣體可以在閥桿88周圍，在閥通道68和閥桿88之間，經過密封部66，在閥頭94周圍，并通過閥頭94和通道41之間的空隙，通過通道39，并流動到壓力室17中。一旦所期望的壓力達到，加壓裝置就可以收縮以允許閥64靠著密封部66就座并因此將加壓氣體密封在壓力室17內。
[0021]通過迫使閥64沿著其軸線V移動到外殼12中并離開密封部66，氣體可以從壓力室17中放出。當因為超壓條件使破裂盤92上的力超過破裂盤92的強度時，在壓力室17內的超壓可以被釋放。因此，盤92破裂并允許氣體從壓力室17流動通過通道39，通過在通道41和閥頭94之間的空隙，通過通道101，103進入閥64的第二端部104，通過破裂盤92，通過閥通道90、橫向通道105和沉孔72，74，通過端口 40并離開氣彈簧10。
[0022]因此，氣彈簧10包括與壓力室17串聯流體連通的填充閥和破裂盤，并且更具體地，超壓釋放和填充閥組件18可以設置在氣彈簧外殼12的現有填充端口 40中。這在制造和組裝期間允許更少的機加工、更低復雜度和更低的成本，并提供了更具柔韌性的氣彈簧設計。實際上，目前公開的設計允許終端用戶改裝現有的氣彈簧以與閥組件18—起使用。這種設計還允許終端用戶更換破裂盤并安裝在不同超壓處破裂的盤。
[0023]氣彈簧10可以以任何適當的方式組裝，并且其各種部件可以以任何適當的方式制造并且可由任何適當材料構成。例如，外殼12可以由管材和/或棒材車削、打孔、鉆孔、攻絲和/或另外方面的機加工。在另一實施例中，閥組件18的閥64和閥殼體60可以由例如鋼鐵、黃銅或任何其它合適材料的棒材機加工。
[0024]在各種實施方式中，氣彈簧10中的一個或多個可以用在成型設備中，以便向成型模具或工件的可移動部件或支撐件提供屈服力或返回力。例如，在壓邊圈實施方式中，氣彈簧10可以提供抵靠成型模具壓邊圈的屈服力以保持金屬工件，同時成型模具的另一部分對工件成型、切割、拉伸或彎曲。在升降機的實施方式中，氣彈簧10可以提供屈服力和返回力，以將工件提離成型模具的表面，或另外地維持對工件的控制。在凸輪工具實施方式中，氣彈簧10可以施加屈服力，以將凸輪促動的工具返回到其原本位置。當然，氣彈簧10可以用于其他實施方式的廣泛范圍。
[0025]應該理解，本領域的普通技術人員將認識被包括在本發明的范圍內的其它實施例。以上所示出和所描述的多種布置僅僅是解釋性的，并非完全的或排他的陳列或陳述。當然，根據本公開仍然可以獲得其它實施例和實施方式。以上所描述的實施例旨在解釋性的而不是限制性的。本發明的范圍由隨后的權利要求所限定。
【權利要求】
1.一種用于成型設備的氣彈簧，包括: 外殼，所述外殼包括:軸向延伸的側壁，敞開端部，與所述敞開端部軸向隔開的橫向延伸的閉合端部壁，由所述側壁和所述端部壁部分地建立以接納承受壓力氣體的壓力室；活塞桿殼體，所述活塞桿殼體至少部分地接納在所述外殼中； 活塞桿，所述活塞桿至少部分地接納在所述外殼中并且延伸通過所述活塞桿殼體和所述外殼以在延伸位置和收縮位置之間往復運動；以及 填充閥，所述填充閥與所述壓力室流體連通并且沿著閥軸線延伸；以及 破裂盤，所述破裂盤與所述壓力室流體連通并由填充閥承載。
2.根據權利要求1所述的氣彈簧，還包括: 超壓釋放和填充閥組件，所述超壓釋放和填充閥組件與壓力室流體連通，并且包括: 閥殼體，所述閥殼體具有閥通道 '及 填充閥，所述填充閥具有延伸到閥殼體的閥通道中的閥桿，延伸通過填充閥的超壓釋放通道，和由與超壓釋放通道連通的填充閥承載的破裂盤。
3.根據權利要求2所述的氣彈簧，其中，所述填充閥還具有設置在閥殼體和壓力室之間的閥頭，其中，破裂盤由所述閥頭承載。
4.根據權利要求2所述的氣彈簧，其中，外殼還包括與壓力室流體連通的填充端口，并且閥組件承載在外殼的所述填充端口中，以使得閥殼體由外殼承載并接納在所述填充端口中。
5.根據權利要求2所述的氣彈簧，其中，外殼的端部壁包括與壓力室和填充端口流體連通的通道，并且其中，填充閥組件還包括在閥殼體和外殼端部壁之間的第一密封部。
6.根據權利要求2所述的氣彈簧，其中，所述組件還包括第二密封部，當填充閥關閉時，所述第二密封部接合填充閥和閥殼體的對應密封表面，并且其中，當填充閥打開時，流體注入或排出流動路徑建立在閥桿和閥通道之間并經過所述第二密封部。
7.根據權利要求2所述的氣彈簧，其中，所述填充閥包括與閥殼體的第一端部對應的第一閥端部，與閥殼體的第二敞開端部對應的第二閥端部，并且其中，超壓釋放通道軸向延伸在所述第一和第二閥端部之間，并與橫向延伸的流體流動通道連通以建立流體超壓釋放流動路徑。
8.一種超壓釋放和填充閥組件，包括: 閥殼體，所述閥殼體包括: 第一敞開端部， 第二敞開端部，和 在所述敞開端部之間的閥通道；和 填充閥，所述填充閥由閥殼體承載，并且包括: 閥桿，所述閥桿延伸到閥殼體的第二敞開端部中并延伸到閥殼體的閥通道中， 超壓釋放通道，所述超壓釋放通道延伸通過填充閥，和 破裂盤，所述破裂盤由與超壓釋放通道連通的填充閥承載。
9.根據權利要求8所述的閥組件，還包括設置在填充閥和閥殼體之間的密封部，其中，當填充閥關閉時，所述密封部接合填充閥和閥殼體的對應密封表面，并且其中，當填充閥打開時，流體注入或排出流動路徑建立在閥桿和閥通道之間并經過所述密封部。
10.根據權利要求9所述的閥組件，其中，所述填充閥包括直徑比閥桿更大的閥頭，并且其中，所述密封部是設置在閥頭和閥殼體的第二敞開端部之間的面密封部。
11.根據權利要求8所述的閥組件，其中，閥殼體的第一敞開端部包括外緊固部和與閥通道同軸的沉孔，并且其中，填充閥包括第一端部，所述第一端部延伸到沉孔中并且包括直徑比所述閥通道更大的增大部分，并且其中，所述增大部分包括承載在填充閥的環形槽中的環形保持器，還并且其中，閥殼體的第一敞開端部還包括第二沉孔，所述第二沉孔與閥通道同軸并且包括內部工具特征部。
12.根據權利要求8所述的閥組件，其中，閥殼體的第一敞開端部具有第一直徑，閥殼體在所述敞開端部之間具有比第一直徑更小的第二直徑，并且其中，所述填充閥包括閥頭，所述閥頭在直徑上比閥桿更大但是在直徑上比閥殼體的第二直徑更小。
13.根據權利要求8所述的閥組件，其中，所述填充閥包括直徑比閥桿更大的閥頭，并且其中，填充閥還包括保持器，所述保持器聯接到閥頭以將破裂盤保持到填充閥，其中破裂盤和保持器被接納在超壓釋放通道的沉孔中。
14.根據權利要求8所述的閥組件，還包括密封部，所述密封部由閥殼體承載。
15.根據權利要求8所述的閥組件，其中，填充閥包括與閥殼體的第一敞開端部對應的第一閥端部，與閥殼體的第二敞開端部對應的第二閥端部，并且其中，超壓釋放通道軸向延伸在第一和第二閥端部之間，并且與橫向延伸的流體流動通道連通以建立流體超壓釋放流動路徑。
【文檔編號】F16F9/34GK103925322SQ201410009485
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】J.W.摩斯 申請人:達德科公司