CN101380931B - 气体压缩快速释放系统 - Google Patents
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Abstract
一种气体压缩快速释放系统，它有一个机架，其特殊之处是：在机架上设有充气装置和开启气缸，充气装置是由主充气罐、辅助充气罐、进气管和喷嘴，设在主充气罐内的阀芯构成，阀芯的前部与主充气罐的排气孔之间形成一个锥面配合，在开启气缸内设有隔板，隔板将缸体内腔分成工作室和贮气室，开启气缸的活塞位于工作室，开启气缸的活塞杆由贮气室一端的缸盖引出并与阀芯同轴连接，在隔板与活塞杆之间设有环形间隙。优点是：能将气体压缩并快速释放，可替代现有气体发生器来进行各种试验；可随意调节气体输出量和气体输出速度；开启速度快，响应延迟小。
Description
技术领域
本发明属于一种机电装置，特别涉及一种可替代现有的气体发生器并可反复使用的气体压缩快速释放系统。
背景技术
目前，在汽车安全气囊的研制开发领域，特别是在进行复制压力曲线和产品测试过程中，凡是与气体发生器相关的项目，都需要投入一定数量的真实气体发生器来进行消耗性试验，而气体发生器都属于一次性产品，不能重复使用，因此这些试验无疑加大了生产成本，降低了企业效益。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种能将单一或混合气体压缩并快速释放，可替代现有的气体发生器来进行各种试验，并可随意调节气体输出量和输出速度，开启速度快、响应延迟小的气体压缩快速释放系统。
本发明是这样实现的：它有一个机架，其特殊之处是：在机架上设有充气装置和开启气缸；所述的充气装置是由主充气罐，设在主充气罐上的辅助充气罐、进气管和喷嘴，设在主充气罐内并与喷嘴同轴的阀芯，以及固接在主充气罐后端的后端盖构成，所述的开启气缸为冲击式气缸且内设有工作室和贮气室，开启气缸的活塞杆由其一端的缸盖引出并与阀芯同轴连接；该气体压缩快速释放系统还设有气动控制系统和电控系统，气动控制系统分别与主充气罐和开启气缸相连，电控系统与气动控制系统中的电磁阀电连接，在开启气缸和主充气罐上分别设有与工作室、贮气室和主充气罐内腔连通的压力变送器，压力变送器分别与电控系统的信号输入端相连。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的辅助充气罐和进气管分别设在主充气罐的上、下两侧并与主充气罐内腔相通，在进气管的下端设有具有多个通路的接头，以连接不同的高压气源。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的阀芯是由插装在主充气罐内的阀芯体和连接在阀芯体后端的拉杆构成，在拉杆上套有连接螺母，以连接开启气缸的活塞杆。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的开启气缸是由一个缸体和分别设在缸体两端的前、后缸盖，固定在缸体内并与前缸盖相邻的隔板，设在缸体内位于隔板与后缸盖之间的活塞，以及设在活塞中心处并由前缸盖引出的活塞杆构成，所述的隔板将缸体内腔分成工作室和贮气室且活塞位于工作室，在活塞杆的后端连接有缓冲柱塞，在后缸盖上对应活塞杆的轴线处设有进气排气孔，进气排气孔与缓冲柱塞间隙配合。
上述的气体压缩快速释放系统，在隔板上设有与工作室连通的排气通道，在缸体上对应排气通道处设有排气接头，以确保工作可靠。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的气动控制系统是由分别与进气管相连的多个高压气源，分别设在每个高压气源与进气管之间的第一电磁换向阀，分别与工作室和贮气室相连的高压空气源，设在高压空气源与贮气室之间的第二电磁换向阀，以及串联在高压空气源与工作室之间的第三电磁换向阀和快速排气阀构成。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的电控系统采用工控机，工控机的控制信号输出端分别与第一、第二和第三电磁换向阀电联接。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的喷嘴是由连接在主充气罐前端的喷嘴第一接头和连接在喷嘴第一接头前端的喷嘴第二接头，以及连接在喷嘴第二接头前端的喷嘴导管构成。
上述的气体压缩快速释放系统，所述的充气装置和开启气缸分别为两个，且平行设置在机架上。
本发明的优点是：能将单一或混合气体压缩并快速释放，可替代现有的全部冷式和大部分混合式、热式气体发生器来进行各种试验，如气囊模块展开实验、仪表盘和座椅及气囊气袋研发实验；通过更改辅助充气罐的体积，可随意调节气体输出量；通过改变喷嘴尺寸可调节气体输出速度；开启气缸开启速度快、响应延迟小于0.2ms，开启气缸控制阀芯完全打开用时小于2ms，在相同时间内充入气袋或气罐的气体摩尔数与实际气体发生器相等。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明的充气装置的结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明的开启气缸的结构示意图；
图6是图5的左视图；
图7是本发明的气动控制系统的原理图。
图中：1-机架，101-支架，102-盖板，2-气动控制系统，3-开启气缸，4-充气装置，5-喷嘴，501-喷嘴第一接头，502-螺母，503-喷嘴第二接头，504-喷嘴导管，6-接头，7-手轮，8-升降丝杠，9-升降螺母，10-行走轮，11-支撑盘，12-主充气罐，1201-排气孔，1202-压力变送器接口，13-支架，14-辅助充气罐，15-后端盖，16-螺栓，17-阀芯，1701-阀芯体，1702-拉杆，18-连接螺母，19-进气管，20-活塞杆，21-前缸盖，2101-进气通道，22-进气接头，23-隔板，2301-排气通道，24-排气接头，25-活塞，26-缸体，2601-工作室，2602-贮气室，27-橡胶垫，28-后缸盖，2801-进气排气孔，2802-缓冲通道，29-缓冲调节阀，30-法兰座，31-双头螺栓，32-气路接头，33-缓冲柱塞，34-锁紧螺母，35-密封圈，36-橡胶垫，37-支座，38-高压气源，39-气源处理三联件，40-压力表，41-第一电磁换向阀，42-安全阀，43～45-压力变送器，46-高压空气源，47-第三电磁换向阀，48-快速排气阀，49-电磁换向阀，50-第二电磁换向阀，51-工控机。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明有一个机架1，所述的机架1是由方管焊接而成的支架101和固定平铺在支架101上端的盖板102构成，在支架101底部四角处分别安装有行走轮10，在支架101的底部横梁上对称设有四个升降支撑装置。该升降支撑装置是由焊接在支架101的底部横梁上的升降螺母9，设在升降螺母9上的升降丝杠8，固定在升降丝杠8上端的手轮7和固定在升降丝杠8下端的支撑盘11构成。在盖板102上固定有相互连接的充气装置4和开启气缸3，所述的充气装置4包括一个主充气罐12，在主充气罐12的上、下两侧分别通过螺纹连接有与主充气罐内腔相通的辅助充气罐14和进气管19，在主充气罐12上端通过螺栓固定有一个支架13，所述的辅助充气罐14上部固定在支架13上。在主充气罐12的前端设有排气孔1201，在主充气罐12上对应排气孔1201处连接有喷嘴5，所述的喷嘴5是由通过螺纹连接在排气孔1201处的喷嘴第一接头501和通过螺母502连接在喷嘴第一接头501前端的喷嘴第二接头503，以及通过螺纹连接在喷嘴第二接头503前端的喷嘴导管504构成，在主充气罐12一侧设有压力变送器接口1202。在主充气罐12内设有与喷嘴5同轴的阀芯17，所述的阀芯17是由插装在主充气罐12内的阀芯体1701和通过螺纹连接在阀芯体1701后端的拉杆1702构成，阀芯体1701的前部与主充气罐12的排气孔1201之间形成一个锥面配合，在拉杆1702上套装有连接螺母18。在主充气罐12后端通过螺栓16固接后端盖15，在后端盖15上设有与阀芯体1701间隙配合的通孔，后端盖15的下部通过螺栓固定在盖板102上。在进气管19的下端连接有具有多个通口的接头6，本实施例以四通接头为例，以连接不同的高压气源，以上部件构成了充气装置4。所述的开启气缸3为冲击式气缸，它包括一个缸体26和分别固定在缸体26两端的前、后缸盖21和28，在缸体26内与前缸盖21相邻固定有隔板23，隔板23将缸体26内腔分成工作室2601和贮气室2602，其中工作室2601位于隔板23与后缸盖28之间。在工作室2601内设有活塞25，在活塞25中心孔设有活塞杆20，在活塞25与缸体26、活塞25和活塞杆20之间分别设有密封圈35。所述的活塞杆20的前端由前缸盖21引出并与拉杆1702通过连接螺母18连接，在活塞杆20的后端通过螺纹和锁紧螺母34同轴连接有缓冲柱塞33，在后缸盖28上对应活塞杆20的轴线处设有进气排气孔2801，进气排气孔2801与缓冲柱塞33间隙配合，在进气排气孔2801的后端口处通过螺纹连接有气路接头32。在隔板23与活塞杆20之间设有环形间隙，在隔板23上设有与工作室2601直接连通的排气通道2301，在缸体26上对应排气通道2301处设有排气接头24，在后端盖28上设有一个缓冲通道2802，缓冲通道2802将工作室2601与进气排气孔2801的后部连通，在后端盖28上对应缓冲通道2802处通过螺纹连接有缓冲调节阀29。在前缸盖21上设有与贮气室2602直接连通的进气通道2101，在前缸盖21上对应进气通道2101处设有进气接头22。在后缸盖28和隔板23对应活塞25一侧的端面上分别粘接有橡胶垫27和36，在后缸盖28的外侧设有法兰座30，法兰座30与后缸盖28、缸体26和前缸盖21通过双头螺栓31和螺母固接在一起，在缸体26的前下部焊接有支座37，支座37和法兰座30的下部均通过螺栓固定在盖板102上；以上部件构成了开启气缸3。所述的充气装置4和开启气缸3分别为两个。该气体压缩快速释放系统还设有气动控制系统2和电控系统，所述的气动控制系统2分别与主充气罐12和开启气缸3相连，电控系统采用工控机51。所述的气动控制系统2包括分别与进气管19下端的四通接头6通过胶管相连的三个高压气源38(即高压储气瓶)，三个高压气源38可分别储存不同的气体，在每个高压气源38与四通接头6之间的胶管上分别依次设有气源处理三联件39、压力表40、第一电磁换向阀41和安全阀42。在气路接头32和进气接头22上通过胶管并联有一个高压空气源46，高压空气源46可为高压储气瓶或高压空压机，在高压空气源46与进气接头22之间的胶管上依次设有气源处理三联件39、压力表40、第二电磁换向阀50和安全阀42，在高压空气源46与气路接头32之间的胶管上依次设有气源处理三联件39、压力表40、第三电磁换向阀47、安全阀42和快速排气阀48，所述的第一电磁换向阀41、第二电磁换向阀50和第三电磁换向阀47均为三位三通双电控电磁换向阀，在排气接头24上通过胶管连接有一个二位二通单电控电磁换向阀49，以上部件构成了气动控制系统2。在开启气缸3和主充气罐12的压力变送器接口1202上分别设有与工作室2601、贮气室2602和主充气罐12内腔相通的压力变送器45、44和43，压力变送器45、44和43与工控机51的信号输入端相连，工控机51的控制信号输出端分别与第一电磁换向阀41、第二电磁换向阀50和第三电磁换向阀47电连接。
工作时，将气袋或气罐设在喷嘴5的前端。首先控制工作室2601充气，如图7所示，通过工控机51控制第三电磁换向阀47和电磁换向阀49右侧的电磁铁通电，存储在高压空气源46内的压缩空气经气源处理三联件39、压力表40、第三电磁换向阀47、安全阀42和快速排气阀48进入工作室2601，从而推动活塞25右移至隔板23，当压力变送器45测得的进气压力升至设定压力时，压力变送器45动作，第三电磁换向阀47和电磁换向阀49断电，停止向工作室2601充气；然后工控机51控制贮气室2602充气，控制第二电磁换向阀50右侧的电磁铁通电，压缩空气由高压空气源46经气源处理三联件39、压力表40、第二电磁换向阀50、安全阀42进入贮气室2602，当压力变送器44测得的进气压力升至设定压力时，压力变送器44动作，第二电磁换向阀50断电，停止向贮气室2602充气；其次通过工控机51控制充气装置4充气，根据需要控制相应的第一电磁换向阀41右侧的电磁铁通电，压缩空气由高压气源38经气源处理三联件39、压力表40、第一电磁换向阀41、安全阀42、接头6进入主充气罐12和辅助充气罐14，当压力变送器43测得的进气压力升至设定压力时，压力变送器43动作，相应的第一电磁换向阀41断电，停止充气；最后通过工控机51控制启动，控制第三电磁换向阀47左侧的电磁铁通电，快速排气阀48打开，工作室2601气压迅速下降，使活塞25带动阀芯快速左移，排气孔1201瞬间打开，主充气罐12和辅助充气罐14通过喷嘴5向气袋或气罐喷射气体，至此完成气体压缩喷射的全过程。
Claims (9)
1.一种气体压缩快速释放系统，包括机架，其特征是：在机架上设有充气装置和开启气缸；所述的充气装置是由主充气罐，设在主充气罐上的辅助充气罐、进气管和喷嘴，设在主充气罐内并与喷嘴同轴的阀芯，以及固接在主充气罐后端的后端盖构成，所述的开启气缸为冲击式气缸且内设有工作室和贮气室，开启气缸的活塞杆由其一端的缸盖引出并与阀芯同轴连接；该气体压缩快速释放系统还设有气动控制系统和电控系统，气动控制系统分别与主充气罐和开启气缸相连，电控系统与气动控制系统中的电磁阀电连接，在开启气缸和主充气罐上分别设有与工作室、贮气室和主充气罐内腔连通的压力变送器，压力变送器分别与电控系统的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的辅助充气罐和进气管分别设在主充气罐的上、下两侧并与主充气罐内腔相通，在进气管的下端设有具有多个通路的接头。
3.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的阀芯是由插装在主充气罐内的阀芯体和连接在阀芯体后端的拉杆构成，在拉杆上套有连接螺母。
4.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的开启气缸是由一个缸体和分别设在缸体两端的前、后缸盖，固定在缸体内并与前缸盖相邻的隔板，设在缸体内位于隔板与后缸盖之间的活塞，以及设在活塞中心处并由前缸盖引出的活塞杆构成，所述的隔板将缸体内腔分成工作室和贮气室且活塞位于工作室，在活塞杆的后端连接有缓冲柱塞，在后缸盖上对应活塞杆的轴线处设有进气排气孔，进气排气孔与缓冲柱塞间隙配合。
5.根据权利要求4所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：在隔板上设有与工作室连通的排气通道，在缸体上对应排气通道处设有排气接头。
6.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的气动控制系统是由分别与进气管相连的多个高压气源，分别设在每个高压气源与进气管之间的第一电磁换向阀，分别与工作室和贮气室相连的高压空气源，设在高压空气源与贮气室之间的第二电磁换向阀，以及串联在高压空气源与工作室之间的第三电磁换向阀和快速排气阀构成。
7.根据权利要求1或6所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的电控系统采用工控机，工控机的控制信号输出端分别与第一、第二和第三电磁换向阀电联接。
8.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的喷嘴是由连接在主充气罐前端的喷嘴第一接头和连接在喷嘴第一接头前端的喷嘴第二接头，以及连接在喷嘴第二接头前端的喷嘴导管构成。
9.根据权利要求1所述的气体压缩快速释放系统，其特征是：所述的充气装置和开启气缸分别为两个，且平行设置在机架上。
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