氣液緩衝器的製作方法

2023-06-05 22:18:36

專利名稱：氣液緩衝器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣液緩衝器。
背景技術：
緩衝器是工業上應用較為普遍的緩衝減振設備，主要作用是吸收各種衝擊能量、保護設備和降低噪音等。傳統氣液緩衝器用活塞將氣室與液室隔離，因此需要複雜的安裝結構和密封結構。此外，在有些情況下，設備可能遭遇到突發衝擊。例如，當水下爆炸物在艦船附近水下發生非接觸爆炸時，會產生超高溫、超高壓、能量巨大的氣泡脈動衝擊波，衝擊波以水中音速的速度到達船體後，沿著船體殼板、構架傳遞到整個船體，引起船體劇烈的自下而上的衝擊運動，這種非接觸爆炸對船舶電氣設備的破壞作用主要表現為電氣設備受衝擊產生高加速度，承受較大慣性力，造成固定件斷裂，電氣設備產生位移，拉斷水、電、氣聯繫，或相互擠壓、碰撞，使設備喪失正常，甚至損壞。因此，為了應對這樣的以高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為特點的衝擊，發揮抗衝擊作用，需要一種能夠有效保護重要儀器設備及例如人員免受損害的新型結構的氣液緩衝器。

實用新型內容本實用新型提供的一種新型結構的氣液緩衝器，其能夠降低加工難度及成本，簡化緩衝器的安裝結構和密封結構。此外，根據本實用新型的優選實施例的氣液緩衝器還能夠應對以高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為特點的衝擊，發揮抗衝擊作用。根據本實用新型的實施例，提供了一種氣液緩衝器，緩衝器在被豎直安裝時能夠沿緩衝器的軸線方向壓進和伸張，該緩衝器的特徵在於包括:柱塞，其在緩衝器被豎直安裝時處於緩衝器的下端並具有沿軸線方向延伸的筒狀結構，柱塞的一端是封閉端，另一端是開放端，並且在柱塞中設置沿軸線方向延伸的芯棒，芯棒的一端固定到柱塞的封閉端；夕卜筒，其在緩衝器被豎直安裝時處於緩衝器的上端並具有沿軸線方向延伸的筒狀結構，外筒的一端是封閉端，另一端是開放端；以及塞底，其設置在柱塞的開放端中並且可以沿著軸線方向相對於柱塞滑動。其中，在柱塞的開放端與外筒的開放端彼此面對的狀態下，柱塞和外筒沿著軸線方向能夠相對滑動地布置，塞底由布置在外筒中的支撐部支撐，以使得在柱塞和外筒相對滑動時，塞底相對於外筒保持固定，柱塞的內壁與外筒的外壁密封接觸並且塞底與柱塞的內表面密封接觸，從而在塞底與柱塞之間形成用於填充液壓流體的液室並且在塞底與外筒之間形成用於填充氣體的氣室，並且塞底具有沿軸線方向穿透塞底的阻尼孔，芯棒穿過阻尼孔而延伸，從而在芯棒與阻尼孔之間形成阻尼縫隙。根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器由於垂直使用，在重力作用下氣體和液壓油自動分離，因此不需要考慮活塞的密封系統，降低了加工難度及成本，並簡化了安裝結構和密封結構。此外，與現有技術中的氣液緩衝器相比，其油腔直徑比氣腔直徑要小，這樣可以在總長相同的條件實現更大行程的設計，可抗長脈衝衝擊。[0007]根據本實用新型的優選實施例，阻尼縫隙對液壓流體具有阻尼特性，可以通過芯棒和/或阻尼孔來控制阻尼縫隙的阻尼特性。根據本實用新型的優選實施例，芯棒是實心錐形，通過確定芯棒的錐度來控制阻尼縫隙的阻尼特性。芯棒可以沿軸向包括具有不同錐度的區段。根據本實用新型的優選實施例，芯棒是實心圓柱形，在芯棒的外表面上沿軸線方向形成凹槽，通過確定凹槽的形狀來控制阻尼縫隙的阻尼特性。根據本實用新型的優選實施例，芯棒是圓筒形狀，圓筒形狀在接近柱塞的封閉端的一端處封閉並且在另一端處開放，在芯棒上形成通孔，通過確定通孔來控制阻尼縫隙的阻尼特性。根據本實用新型的優選實施例，支撐部為支撐管，在支撐管的管壁上形成穿透孔或穿透槽。根據本實用新型的優選實施例，外筒的封閉端由尾蓋封閉，在尾蓋中設置用於向氣室充氣的充氣閥。根據本實用新型的優選實施例，塞底還具有穿透塞底的單向閥，單向閥僅允許液壓流體從液室向氣室流動。當緩衝器受到巨大衝擊時，塞底上的單向閥全部迅速打開，緩解瞬間高壓力衝擊，減小整個系統對外作用力非常小，從而能夠應對以高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為特點的衝擊，發揮抗衝擊作用。根據本實用新型的優選實施例，柱塞的封閉端作為用於固定到在緩衝器下方的固定基部的固定端，在外筒上具有用於連接到在固定基部上方的被緩衝設備的連接部。本實用新型提供的一種新型結構的氣液緩衝器，其能夠簡化緩衝器的安裝結構和密封結構。此外，本實用新型的氣液緩衝器還能夠應對這樣的以高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為特點的衝擊，發揮抗衝擊作用。

圖1示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器的截面圖。圖2示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器的安裝平臺示意圖。圖3到圖6示出了根據本實用新型的實施例的芯棒的結構圖。圖7示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器中的單向閥的結構圖。圖8示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器的充氣閥的結構圖。圖9示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器中的支撐部的結構。
具體實施方式
圖1示出了根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器的截面圖。如圖1所示，根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器主要由柱塞3、芯棒4、外筒7、塞底6、支撐部8等組成。如圖1所不,柱塞3和外筒7都具有一端封閉、一端開放的筒狀結構。柱塞3的外徑與外筒7的內徑大致彼此相符，使得在柱塞3的開放端與外筒7的開放端彼此面對的狀態下，柱塞3被容納在外筒7的開放端內，柱塞3的外表面與外筒7的內表面密封接觸並且柱塞3和外筒7能夠沿緩衝器的軸線方向(見圖1中的虛線)相對於彼此滑動。[0025]芯棒4被設置在柱塞3內，並沿緩衝器的軸線方向延伸。塞底6布置在柱塞3的開放端中，並且由設置在外筒7內的支撐部8支撐，使得在柱塞3和外筒7相對滑動時，塞底6由於支撐部8的支撐而相對於外筒7保持固定，並相對於柱塞3沿軸線方向滑動。通過這樣的布置，在塞底6與柱塞3之間形成了用於填充液壓流體2的液室，並且在塞底6與外筒7之間形成用於填充氣體的氣室。在塞底6中形成沿軸線方向穿透塞底6的阻尼孔，該阻尼孔連接氣室9和液室，並使得芯棒4能夠穿過阻尼孔延伸，從而在芯棒4與阻尼孔之間形成阻尼縫隙。此外，在柱塞3與外筒7之間，以及在塞底6與柱塞3之間，都布置有相應的密封結構，從而在相對滑動時保持密封。由此構成了本實用新型的氣液緩衝器的基本結構。以下，參照圖1和圖2解釋根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器的工作情況。如圖2所示，根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器一般被垂直安裝在固定基部I (例如地面、艦船甲板)上。在安裝後的狀態中，柱塞3位於緩衝器的下端，並且外筒7位於緩衝器的上端，柱塞的封閉端作為固定端固定到固定基部I (例如甲板)上，外筒通過例如連接部連接到被緩衝的設備。柱塞3的封閉端可以以螺紋、螺栓等各種方式連接到甲板，連接部可以是以法蘭等方式將氣液緩衝器和被緩衝的設備連接在一起。液壓流體2填充在柱塞3中的液室中，通過重力與氣室中的氣體自動分離。在圖2中，被緩衝的設備圖示為設備平臺，緩衝器安裝在平臺的四個角部。但是，本領域技術人員可以根據實際需要，改變被緩衝的設備、緩衝器的數目、安裝位置以及緩衝方式。當固定端和甲板承受衝擊時，緩衝器進入壓進過程，柱塞3迅速伸進外筒7，柱塞中的液壓油通過阻尼孔的阻尼縫隙向上噴，使液壓油進入外筒7內，並且隨著緩衝器沿軸線方向的壓進，外筒7中的氣體受到壓縮，從而使腔內壓力按氣態方程變化，氣體吸收並儲存衝擊能量。在衝擊之後，氣體儲存的能量需要釋放，強迫柱塞3回復到原位，從而使得緩衝器伸張，液壓油再次通過阻尼縫隙進入柱塞內的液室內。當液壓油通過芯棒與塞底的阻尼孔之間的阻尼縫隙時，芯棒為變截面，因而通過芯棒與塞底之間的阻尼縫隙產生的阻尼力按預定規律變化。在緩衝器的伸張過程中，這些阻尼力將吸收相當部分的衝擊能量，使得釋放的衝擊能量明顯減少，延長了釋放衝擊能量的時間，衝擊能量得到了緩解。通過根據需要進行涉及芯棒和阻尼孔，可以對阻尼縫隙的阻尼特性的變化規律預先進行各種設置。也就是說，緩衝器的工作過程包括壓進過程和伸張過程，具體如下:1.壓進過程當受到衝擊作用時，外筒7連同平臺相對靜止不動，固定在基座上的柱塞3隨著甲板的運動加速伸進，此時柱塞3內的液壓油經過阻尼縫隙流進外筒7，壓縮筒內氣體，增大筒內壓力，直到柱塞與外筒的相對速度為零時，壓進過程結束。2.伸張過程由於氣體受到壓縮導致氣壓升高，從而吸收大部分衝擊能量。當柱塞停止伸進後，壓縮的氣體膨脹做功，推動外筒7內的液壓油流回柱塞3內。液壓油通過芯棒與塞底的阻尼孔流回柱塞3內，此過程產生阻尼力消耗相當一部分能量，從而降低了外伸的速度，直到緩衝器回復到初始位置。根據本實用新型的實施例的氣液緩衝器由於垂直使用，在重力作用下氣體和液壓油自動分離，因此不需要考慮活塞的密封系統，降低了加工難度及成本。此外，與現有技術中的氣液緩衝器相比，其油腔直徑比氣腔直徑要小，這樣可以在總長相同的條件實現更大行程的設計，可抗長脈衝衝擊。優選地，芯棒4可以根據具體情況設計不同的錐度、小孔、開槽等方式，調整緩衝器在伸進或伸張過程中的力學性能，以滿足不同使用工況的要求。圖3到圖6示出了芯棒的構造的具體示例。圖3為實心錐形芯棒，通過錐度的變化調整阻尼特性，可以為多錐度的配合方式。圖4示出了錐形芯棒的錐度可以根據需要而沿芯棒的軸向改變的情況，其中示出了沿著芯棒的軸向包括三個具有不同錐度的區段。通過更加自由地設置芯棒的錐度，可以改變芯棒相對於塞底處於不同位置的情況下的阻尼特性，以實現不同的衝擊性能要求。圖5為實心圓柱形芯棒,在圓柱形芯棒的外表面上沿軸向形成凹槽,通過確定凹槽的形狀來控制阻尼縫隙的阻尼特性。圖6為空心圓筒形狀芯棒，該圓筒形狀芯棒在接近柱塞的封閉端的一端處封閉並且在另一端處開放，並且通過在芯棒上形成通孔，通過確定通孔的大小及排列方式等來控制阻尼縫隙的阻尼特性。在此基礎上，本領域技術人員可以根據實際設計需要對芯棒的結構進行各種設計，並且芯棒的各種構造可以任意彼此結合。此外，阻尼孔的形狀和大小也可以用來調整阻尼特性。並且，阻尼孔與芯棒可以被任意組合來調整阻尼特性。優選地，如圖1所示，在塞底6上可以設置單向閥5。單向閥5僅允許液壓流體從液室向氣室流動。單向閥5的結構如圖7所示。在設置單向閥5的情況下，當緩衝器處於壓進過程中時，塞底6上的單向閥5可以被壓力油全部打開，柱塞中的液壓油可以通過單向閥5上噴，液壓油能迅速填入外筒內，實現氣液壓力平衡。因此，當緩衝器受到巨大衝擊時，塞底上的單向閥13全部迅速打開，緩解瞬間高壓力衝擊，整個系統對外作用力非常小，夕卜筒連同平臺相對靜止不動。當緩衝器處於伸張過程中時，此時外筒7內為高壓區，單向閥由於壓力作用而關閉，液壓油通過芯棒與塞底間的阻尼縫隙或者阻尼孔流回柱塞3內，對整個衝擊過程起到緩衝作用，保護了平臺上重要儀器設備及人員。使得本實用新型的氣液緩衝器能夠應對以高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為特點的衝擊，發揮抗衝擊作用。單向閥可以採用本領域中已知的各種不同方式，例如:1、彈簧式，依靠液體壓力頂起彈簧控制的閥瓣，壓力消失後，彈簧力將閥瓣壓下，封閉液體倒流；2、重力式，與彈簧式類似，利用重力代替彈簧的壓力，依靠閥瓣的自身重力封閉閥門，防止倒流；3、旋啟式，液體在閥體內直通，依靠壓力頂開一側的旋轉閥瓣，壓力失去後，閥瓣依靠自重回位，反向的液體壓力封閉閥瓣。但是注意，本領域技術人員應該理解單向閥可以採用本領域中的任何已知結構。此外，優選地，如圖1所示，外筒7的封閉端可以由尾蓋10封閉。在尾蓋10上可以設置可調節氣壓的充氣閥10。由於初始安裝時氣液緩衝器需支撐起平臺及其上安放的各種設備，因此初始氣壓的設定與平臺及其上安放的各種設備的總重量有關，充氣閥10可以根據不同重量調整氣液緩衝器氣腔壓力，同時初始氣壓對緩衝器的性能有一定的影響，因此通過改變初始氣壓可以實現一定範圍內的性能要求。傳統的氣液緩衝器一般都是一次性充壓，不能實現氣壓的調節，不能更好的滿足現場的需要。如圖8所示，充氣閥主要由閥芯13、密封塊14、螺旋彈簧16、圓螺母17以及閥蓋18組成。當需要充氣時，打開閥蓋18，接上高壓氣源，推動閥芯13，高壓氣源通過小孔15進入氣室，完成充氣後，在螺旋彈簧16的作用下閥芯13彈回初始位置，密封塊14進行密封，充完氣後擰上閥蓋18，整個充氣過程非常簡便快捷。圓螺母17用於調節初始彈簧壓縮力，即推動閥芯的初始力。閥蓋18通過螺紋連接並設有一道靜密封更好的保證了不漏氣。但是注意，本領域技術人員應該理解充氣閥可以採用本領域中的任何已知結構。此外，支撐部固定在塞底與尾蓋之間，在衝擊過程中對於塞底6起到支撐作用。如圖9所示，支撐部8可以是管狀支撐部，即，支撐管。當支撐部8具有支撐管的結構時，如圖9所示，支撐管上可以加工出一些孔或開通槽等，降低液壓油流動時產生的阻尼力，從而使得在受衝擊時，液壓油能迅速填入外筒內，實現氣液壓力平衡。此外，支撐部可以具有任何形狀，只要其能夠保持塞底6與外筒7之間的相對位置關係。本實用新型的氣液緩衝器至少具有以下優點:1、該新型結構氣液緩衝器由於垂直使用，在重力作用下氣體和液壓油自動分離，因此不需要考慮活塞的密封系統，降低了加工難度及成本，並簡化了安裝結構和密封結構。此外，與現有技術中的氣液緩衝器相比，其油腔直徑比氣腔直徑要小，這樣可以在總長相同的條件實現更大行程的設計，可抗長脈衝衝擊。2、該新型結構氣液緩衝器可以對於突發衝擊所產生的高峰值、高壓力、持續時間短、單脈衝形式為主要破壞的能量起到緩衝作用。因此，根據本實用新型的實施例的緩衝器例如可以用於爆炸領域，能夠應對水下非接觸爆炸。3、現有技術中的緩衝器包括用彈簧和聚氨酯做成的緩衝器。因此，相比於現有技術中的這種緩衝器，該新結構的氣液緩衝器與它們相比，具有吸收衝擊能量效率高，產生的反作用力小，使用壽命長、可高頻率使用等優點。如前所述，儘管說明書中已經參考附圖對本實用新型的示例性實施例進行了說明，但是本實用新型不限於上述具體實施方式
。本實用新型的範圍應當由權利要求及其等同含義來限定。
權利要求1.一種氣液緩衝器，所述緩衝器在被豎直安裝時能夠沿所述緩衝器的軸線方向壓進和伸張，所述緩衝器的特徵在於包括: 柱塞，其在所述緩衝器被豎直安裝時處於所述緩衝器的下端並具有沿所述軸線方向延伸的筒狀結構，所述柱塞的一端是封閉端，另一端是開放端，並且在所述柱塞中設置沿所述軸線方向延伸的芯棒，所述芯棒的一端固定到所述柱塞的封閉端； 外筒，其在所述緩衝器被豎直安裝時處於所述緩衝器的上端並具有沿所述軸線方向延伸的筒狀結構，所述外筒的一端是封閉端，另一端是開放端；以及 塞底，其設置在所述柱塞的開放端中並且可以沿著所述軸線方向相對於所述柱塞滑動， 其中，在所述柱塞的開放端與所述外筒的開放端彼此面對的狀態下，所述柱塞和所述外筒沿著所述軸線方向能夠相對滑動地布置，所述塞底由布置在所述外筒中的支撐部支撐，以使得在所述柱塞和所述外筒相對滑動時，所述塞底相對於所述外筒保持固定， 所述柱塞的內壁與所述外筒的外壁密封接觸並且所述塞底與所述柱塞的內表面密封接觸，從而在所述塞底與所述柱塞之間形成用於填充液壓流體的液室並且在所述塞底與所述外筒之間形成用於填充氣體的氣室，並且 所述塞底具有沿所述軸線方向穿透所述塞底的阻尼孔，所述芯棒穿過所述阻尼孔而延伸，從而在所述芯棒與所述阻尼孔之間形成阻尼縫隙。
2.根據權利要求1所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述阻尼縫隙對所述液壓流體具有阻尼特性，通過所述芯棒和/或所述阻尼孔來控制所述阻尼縫隙的所述阻尼特性。
3.根據權利要求2所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述芯棒是實心錐形，通過確定所述芯棒的錐度來控制所述阻尼縫隙的阻尼特性。
4.根據權利要求3所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述芯棒沿軸向包括具有不同錐度的區段。
5.根據權利要求2所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述芯棒是實心圓柱形，在所述芯棒的外表面上沿軸線方向形成凹槽，通過確定所述凹槽的形狀來控制所述阻尼縫隙的阻尼特性。
6.根據權利要求2所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述芯棒是圓筒形狀，所述圓筒形狀在接近所述柱塞的封閉端的一端處封閉並且在另一端處開放，在所述芯棒上形成通孔，通過確定所述通孔來控制所述阻尼縫隙的阻尼特性。
7.根據權利要求1所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述支撐部為支撐管，在所述支撐管的管壁上形成穿透孔或穿透槽。
8.根據權利要求1所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述外筒的封閉端由尾蓋封閉，在所述尾蓋中設置用於向所述氣室充氣的充氣閥。
9.根據權利要求1所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述塞底還具有穿透所述塞底的單向閥，所述單向閥僅允許所述液壓流體從所述液室向所述氣室流動。
10.根據權利要求1所述的氣液緩衝器，其特徵在於， 所述柱塞的所述封閉端作為用於固定到在所述緩衝器下方的固定基部的固定端， 在所述外筒上具有用於連接到在所述固定基部上方的被緩衝設備的連 接部。
專利摘要本實用新型提供了一種氣液緩衝器。該緩衝器在被豎直安裝時能夠沿緩衝器的軸線方向壓進和伸張，該緩衝器包括柱塞和外筒，二者都具有沿軸線方向延伸的筒狀結構，並且二者的一端都是封閉端，另一端都是開放端，柱塞處於緩衝器的下端，並且外筒處於緩衝器的上端。在柱塞的封閉端上設置沿軸線方向延伸的芯棒。緩衝器還包括設置在柱塞的開放端中並且可以沿著軸線方向相對於柱塞滑動的塞底，塞底由布置在外筒中的支撐部支撐，以使得在柱塞和外筒相對滑動時，塞底相對於外筒保持固定。塞底具有沿軸線方向穿透塞底的阻尼孔，芯棒穿過阻尼孔而延伸，從而在芯棒與阻尼孔之間形成阻尼縫隙。
文檔編號F16F9/06GK203009680SQ201220623819
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者王慶, 程雲豔, 於龍, 鄭召豐, 趙澎, 劉傑 申請人:北京金自天和緩衝技術有限公司