具有爆發力特性的壓縮氣彈簧的製作方法

2023-10-10 20:17:39

本發明涉及彈簧技術領域，尤其是一種具有爆發力特性的壓縮氣彈簧。

背景技術：

現有的壓縮氣彈簧工作部分的結構基本如以下產品，如專利公告號為CN2509373Y的一種高壓力壓縮氣彈簧，包括外筒及安裝於外筒兩端的後封與前封,在外筒內有活塞,連接於活塞上的活塞杆穿出前封,在靠近前封的外筒內設置密封套,在密封套的一端內壁設置臺階,該臺階與活塞杆的外壁一起構成環形凹槽,在凹槽內放置骨架油封。又如專利公告號為CN201908984U，一種可停頓壓縮氣彈簧，包括內壁設有軸向阻尼槽的缸筒、活塞杆以及後堵頭，後堵頭密封固定在缸筒的後部，導向套、導向密封圈套裝在活塞杆上並安裝在缸筒內，活塞杆的一端穿出缸筒、另一端具有活塞，活塞位於油道的後部裝有阻尼圈，活塞上的油道與缸筒的軸向阻尼槽對應，缸筒內壁上具有一個以上使軸向阻尼槽隔斷的環面，且軸向阻尼槽由兩個以上獨立的阻尼槽構成，這種結構可滿足不同工作行程要求的壓縮式氣彈簧。再如專利公告號為CN201218300Y的一種壓縮氣彈簧，包括缸體、設置在缸體內的活塞、與活塞連接且一端穿出缸體的活塞杆，缸體與活塞杆密封連接，活塞杆的前端部固定連接有筒形護罩，在與活塞杆相近的缸體一端上固定連接有薄形護套，且筒形護罩開口端套裝在薄形護套上，活塞杆在軸向移動時帶動筒形護罩沿缸體的外周面移動。這些氣彈簧都具有近乎線性的彈性曲線。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種在常規氣彈簧的基礎上，利用爆發動力源可逆液化體對活塞杆工作過程中進行瞬時緩衝、過載保護，並具有不同於線性彈性曲線特徵的爆發力特性壓縮氣彈簧。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種具有爆發力特性的壓縮氣彈簧，包括缸筒，一端位於缸筒內的活塞杆，其特徵是在缸筒內設有浮動活塞，在浮動活塞和活塞杆之間的缸筒空腔內設有惰性氣體，在相對活塞杆的另一端浮動活塞和缸筒形成的空腔內設有爆發動力源可逆液化體，爆發動力源可逆液化體在環境溫度變化時具有可逆的物理性變化，在爆發動力源可逆液化體溫度物理性變化過程中獲得爆發力。

本技術方案在現有的普通壓縮氣彈簧基礎上，設計浮動活塞，使浮動活塞把缸筒內腔主工作室分隔成兩部分，其中一個為輔助密封室，並在浮動活塞與後堵間注入爆發動力源可逆液化體，浮動活塞另一側（即主工作室）充裝常規工作用的惰性氣體。正常工作時，惰性氣體對浮動活塞產生設定的推動壓力，使爆發動力源可逆液化體受壓形成完全液體狀態，而這時氣彈簧處於負重全壓縮行程的工作狀態。而當氣彈簧的工作環境溫度升至缸筒內部爆發動力源可逆液化體的可物理性變化（升華）溫度時，即產生強大的氣體壓強推動浮動活塞，浮動活塞推動部件以及活塞杆向外做負重的伸展運動，也就是爆發力的完成工作。這種惰性氣體與爆發動力源可逆液化體的分隔結構確保了在定值壓力下爆發動力源可逆液化體的最小體機，也避免了惰性氣體與爆發動力源可逆液化體在混合狀態下使用，以及因爆發動力源可逆液化體的純度雜質而引起氣彈簧堵孔，伸縮運動不順等現象發生。

本技術方案可逆物理性變化爆發力的產生，關鍵就在爆發動力源液化體的選擇和量化計算，它關係到整個產品的安全性、可靠性，它的選擇原則是：選擇不易燃易爆、無毒、無腐蝕性或弱腐蝕性、環保液化體；選擇臨界溫度點、對應臨界壓強有可逆的物理性變化物質；利氣態方程等進行用量計算。

作為優選，當惰性氣體對浮動活塞產生設定的推動壓力時，爆發動力源可逆液化體受壓形成完全液體狀態，此時氣彈簧處於有負重全壓縮行程的工作狀態；當氣彈簧的工作環境溫度升至缸筒內爆發動力源可逆液化體可物理性變化溫度時，即產生氣壓推動浮動活塞，此時活塞杆向外做負重的伸展運動。

作為優選，所述的浮動活塞在缸筒中的位置滿足：惰性氣體與爆發動力源可逆液化體在定值壓力下，爆發動力源可逆液化體具有最小體機。

作為優選，所述的爆發動力源可逆液化體為非易燃易爆、無毒、無腐蝕性或弱腐蝕性的環保液化體。

作為優選，所述的爆發動力源可逆液化體是臨界溫度點、對應臨界壓強具有可逆的物理性變化的物質。

作為優選，所述的爆發動力源可逆液化體所需用量根據彈簧的物理性能計算獲得。爆發動力源可逆液化體所需用量綜合考慮各種因素，根據產品具體要求及工況情況靈活定義。

作為優選，所述的爆發動力源可逆液化體為低壓液化氣體，所述的低壓液化氣體是指臨界溫度大於70攝氏度的氣體。

作為優選，所述的爆發動力源可逆液化體為HFC-134a或二氧化碳或六氟化硫或三氟溴甲烷。CO2臨界溫度31.0攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）73.9千克力每平方米；常溫20攝氏度，至少約57.3千克力每平方米（即飽和壓強）呈液化態；其缺點是遇水呈弱酸性，弱腐蝕，所以謹慎選用。SF6，臨界溫度45.5攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）36.8千克力每平方米；常溫20攝氏度，至少要約20千克力每平方米（即飽和壓強）呈液化態；其缺點是溫室氣體，適用普通材料爆發力氣彈簧。三氟溴甲烷（CF3Br），臨界溫度67攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）39.6千克力每平方米；常溫25攝氏度，至少要約16.2千克力每平方米（即飽和壓強）才能液化；其缺點是溫室氣體，適用普通材料爆發力氣彈簧。

HFC-134a，又名1,1,1,2-四氟乙烷，CH2FCF3，臨界溫度101攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）40千克力每平方米；是一種環保氣體，適用普通材料爆發力氣彈簧。

作為優選，所述的浮動活塞包括活塞支架，活塞支架上設有與缸筒內壁全密封的抗磨密封圈。

作為優選，所述的活塞杆端部設有活塞組件，活塞組件上設有阻尼孔和對氣孔。

本發明的有益效果是：本技術方案除了具有支撐、緩衝、制動、高度調節及角度調節等常規功能外，並在氣彈簧處於負重全壓縮行程的工作狀態對爆發動力源可逆液化體進行儲能，而在氣彈簧的工作環境溫度達到一定值時，完成爆發力工作，獲得更加平穩的工作速度，解決動態力變化較大的工作狀態問題，結構合理簡單，容易控制，變化多樣，適應性廣，避免失效。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖。

圖2是本發明圖1的浮動活塞部位局部放大結構示意圖。

圖3是本發明圖1的活塞組件部位局部放大結構示意圖。

圖中：1. 前連接件，2. 活塞杆，3. 缸筒，4. 導向密封組件，5. 活塞組件，51. 阻尼孔，52. 密封環，53. 對氣孔，6. 惰性氣體，7. 後堵及連接件，8. 浮動活塞，81. 活塞支架，82. 抗磨密封圈，9. 爆發動力源可逆液化體。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

如圖1所示，本實施例一種具有爆發力特性的壓縮氣彈簧，包括缸筒3、活塞杆2，活塞杆2一端位於缸筒內並設有活塞組件5，活塞杆2另一端設置前連接件1，在缸筒3內腔一端裝有導向密封組件4，導向密封組件4由三層密封單元疊加而成，導向密封組件4內孔與活塞杆2配合。

在缸筒3內偏後堵及連接件7一端設有浮動活塞8，浮動活塞8包括活塞支架81，活塞支架81呈工字形結構，如圖2所示，活塞支架81的圓周上設有與缸筒3內壁全密封的抗磨密封圈82。

活塞杆2端部的活塞組件5上設有阻尼孔51和對氣孔53，如圖3所示，並在活塞組件5和缸筒3內壁配合面上設有密封環52。

在浮動活塞8和活塞杆2端部活塞組件5之間的缸筒3空腔內充有惰性氣體6，在相對活塞杆2的另一端浮動活塞8和缸筒3形成的空腔內充有爆發動力源可逆液化體9。

爆發動力源可逆液化體9在環境溫度變化時具有可逆的物理性變化，在爆發動力源可逆液化體溫度物理性變化過程中獲得爆發力。具體地說，當惰性氣體6對浮動活塞8產生設定的推動壓力時，爆發動力源可逆液化體9受壓形成完全液體狀態，此時，氣彈簧（產品）處於有負重全壓縮行程的工作狀態。當氣彈簧的工作環境溫度升至缸筒3內爆發動力源可逆液化體9可物理性變化溫度時，即產生氣壓推動浮動活塞8，此時活塞杆2向外做負重的伸展運動。

浮動活塞8在缸筒3中的位置設定要滿足：惰性氣體6與爆發動力源可逆液化體9在定值壓力下，爆發動力源可逆液化體9具有最小體機。這種定值壓力以及爆發動力源可逆液化體9所需用量是根據彈簧的物理性能計算獲得。

進一步，爆發動力源可逆液化體9為非易燃易爆、無毒、無腐蝕性或弱腐蝕性的環保液化體，是臨界溫度點、對應臨界壓強具有可逆的物理性變化的物質。而且，爆發動力源可逆液化體9為低壓液化氣體，低壓液化氣體是指臨界溫度大於70攝氏度的氣體。

實施例一，爆發動力源可逆液化體9為HFC-134a，又名1,1,1,2-四氟乙烷（CH2FCF3），臨界溫度101攝氏度，對應臨界壓強即最小壓強40千克力每平方米，適用普通材料爆發力氣彈簧。

實施例二，爆發動力源可逆液化體9為二氧化碳（CO2），臨界溫度31.0攝氏度，對應臨界壓強即最小壓強為73.9千克力每平方米；常溫20攝氏度，至少約57.3千克力每平方米（即飽和壓強）呈液化態。

實施例三，爆發動力源可逆液化體9為六氟化硫（SF6），臨界溫度45.5攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）36.8千克力每平方米；常溫20攝氏度，至少要約20千克力每平方米（即飽和壓強）呈液化態，適用普通材料爆發力氣彈簧。

實施例四，爆發動力源可逆液化體9為三氟溴甲烷。CF3Br，臨界溫度67攝氏度，對應臨界壓強（即最小壓強）39.6千克力每平方米；常溫25攝氏度，至少要約16.2千克力每平方米（即飽和壓強）才能液化，適用普通材料爆發力氣彈簧。

另外，還有其它能滿足要求的液化體也能選用，或其它液化體混合之後也能滿足使用要求的均能使用，上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何對本發明的簡單變換後的結構、方法等均屬於本發明的保護範圍。