CN102943961B - 膜片式气瓶及其开瓶机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜片式气瓶及其开瓶机构,开瓶机构包括使用时套装在气瓶瓶嘴上的导气罩,导气罩上设有气体通道,气体通道中沿前后方向移动密封装配有撞针,撞针前端具有在撞针前移时用于刺破瓶嘴的瓶口处设有的膜片的针部,导气罩上穿设有轴向与前后方向垂直的驱动转轴,驱动转轴绕其轴线与导气罩转动装配,驱动转轴与撞针之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构。驱动转轴转动通过机械联动机构驱动撞针向后移动以使得的针部脱离膜片,在撞针刺破膜片后,在转轴和机械联动机构共同作用下撞针可以迅速可靠的脱离膜片,避免撞针卡滞在膜片上。
Description
技术领域
本发明属于高压气源技术领域,具体涉及一种采用膜片进行密封的气瓶及其开瓶机构。
背景技术
目前,随着科学技术的不断发展,对压力容器的种类需求越来越多样化,对其工作压力的要求也越来越高,采用膜片式焊接结构密封的气瓶依靠其优异的长贮性能(气体泄漏量不大于0.02g/W,有效贮存期10年以上)越来越受到关注。伴随着膜片式气瓶的发展,市场对与其配套的开瓶机构的要求也越来越高。但由于该类产品的特殊性,目前国内市场上高于30MPa的膜片式气瓶开瓶机构种类极少且基本依赖进口,国外的此类开瓶机构种类也不多。
在公告号为CN201535433U的中国实用新型专利说明书中公开了一种高压气瓶,这种高压气瓶的瓶口采用膜片进行密封,且在高压气瓶的瓶嘴处设置有开瓶机构,该开瓶机构包括设置在瓶嘴处设的导气罩,在导气罩上设有阶梯通孔,在阶梯通孔的扩口段与高压气瓶的瓶嘴适配,在阶梯通孔的缩口段安装有用于刺破膜片的撞针,撞针的尾段延伸出导气罩,在撞针上穿装有复位弹簧,在导气罩上还开设有与阶梯通孔向相连通的气体输出孔。使用时,外力挤压撞针的尾段,撞针克服复位弹簧的弹力将膜片刺破,然后复位弹簧驱动撞针复位,撞针脱离膜片,高压气瓶的气体通过被刺破的膜片及导气罩上的阶梯通孔及气体输出孔输出。上述开瓶机构以复位弹簧为驱动力,采用撞击时开瓶,因此膜片多为金属膜片,常常因为复位弹簧弹力不足而导致撞针在刺破膜片后卡滞在膜片上,出现抱针现象,撞针和膜片不能正常脱离,进而出现截流问题,影响气瓶的输出流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膜片式气瓶的开瓶机构,以解决现有技术中撞针在刺破膜片后容易出现卡滞抱针的技术问题;同时,本实用新型还提供一种安装有上述开瓶机构的膜片式气瓶。
为实现上述目的,本发明所提供的膜片式气瓶的开瓶机构的技术方案是:膜片式气瓶的开瓶机构,包括使用时套装在气瓶瓶嘴上的导气罩,该导气罩上设有气体通道,所述气体通道中沿前后方向移动密封装配有撞针,撞针前端具有在撞针前移时用于刺破瓶嘴的瓶口处设有的膜片的针部,所述的导气罩上穿设有轴向与前后方向垂直的驱动转轴,驱动转轴绕其轴线与导气罩转动装配,驱动转轴与撞针之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构。
所述的机械联动机构为曲轴连杆机构,曲轴连杆机构包括所述撞针上固设有的连杆,连杆与驱动转轴转动装配,所述连杆具有与驱动转轴插配的通孔,驱动转轴上与通孔重合的轴段为曲轴段,该曲轴段上具有用于与通孔的孔壁对应顶压配合的凸部。
所述的连杆上的通孔为长度大于宽度的腰形孔,腰形孔的宽度方向为前后方向,腰形孔具有宽度方向上的前侧面和后侧面,所述曲轴段的凸部的外周面为弧形曲面,所述曲轴段的凸部设在曲轴段的一侧,曲轴段上与凸部相背的另一侧具有凹槽,该凹槽具有在曲轴段的凸部顶压在腰形孔的前侧面或后侧面上时对应顶压在腰形孔的后侧面或前侧面上的槽底。
所述的撞针的针部在撞针沿前后方向直线往复移动过程中具有针部已刺破膜片的前极限位置和针部已脱离膜片的后极限位置,将所述驱动转轴的轴向定义为上下方向,在导气罩上具有与驱动转轴轴孔同轴插配的上、下穿孔,驱动转轴通过与上、下穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配,在驱动转轴的上穿孔和\或下穿孔重合的轴段的外周面上绕周向均布有两个定位孔,在两定位孔中均布置有用于与对应穿孔的孔壁滚动配合的滚珠,在定位孔中还布置有两端分别顶压在定位孔的孔底及滚珠上的弹簧,在对应的上穿孔和\或下穿孔的孔壁上具有撞针沿前后方向移动到前或后极限位置时与所述滚珠卡装定位配合的定位凹坑。
所述的驱动转轴的两端均穿出所述的上、下穿孔,在驱动转轴的一个轴端设有在上下方向上与导气罩止推限位配合的止推台阶,驱动转轴的另一个轴端可拆固连有在上下方向上与导气罩止推限位配合的手柄。
本发明所提供的膜片式气瓶的技术方案是:膜片式气瓶,包括瓶嘴和开瓶机构,瓶嘴的瓶口处设有膜片,该开瓶机构包括固设在瓶嘴上的导气罩,导气罩上设有气体通道,气体通道中沿前后方向移动密封装配有撞针,撞针前端具有在撞针前移时用于刺破膜片的针部,所述的导气罩上穿设有轴向与前后方向垂直的驱动转轴,驱动转轴绕其轴线与导气罩转动装配,驱动转轴与撞针之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构。
所述的机械联动机构为曲轴连杆机构,曲轴连杆机构包括所述撞针上固设有的连杆,连杆与驱动转轴转动装配,所述连杆具有与驱动转轴插配的通孔,驱动转轴上与通孔重合的轴段为曲轴段,该曲轴段上具有用于与通孔的孔壁对应顶压配合的凸部。
所述的连杆上的通孔为长度大于宽度的腰形孔,腰形孔的宽度方向为前后方向,腰形孔具有宽度方向上的前侧面和后侧面,所述曲轴段的凸部的外周面为弧形曲面,所述曲轴段的凸部设在曲轴段的一侧,曲轴段上与凸部相背的另一侧具有凹槽,该凹槽具有在曲轴段的凸部顶压在腰形孔的前侧面或后侧面上时对应顶压在腰形孔的后侧面或前侧面上的槽底。
所述的撞针的针部在撞针沿前后方向直线往复移动过程中具有针部已刺破膜片的前极限位置和针部已脱离膜片的后极限位置,将所述驱动转轴的轴向定义为上下方向,在导气罩上具有与驱动转轴轴孔同轴插配的上、下穿孔,驱动转轴通过与上、下穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配,在驱动转轴的与上穿孔和\或下穿孔重合的轴段的外周面上绕周向均布有两个定位孔,在两定位孔中均布置有用于与对应穿孔的孔壁滚动配合的滚珠,在定位孔中还布置有两端分别顶压在定位孔的孔底及滚珠上的弹簧,在对应的上穿孔和\或下穿孔的孔壁上具有撞针沿前后方向移动到前或后极限位置时与所述滚珠卡装定位配合的定位凹坑。
所述的驱动转轴的两端均穿出所述的上、下穿孔,在驱动转轴的一个轴端设有在上下方向上与导气罩止推限位配合的止推台阶,驱动转轴的另一个轴端可拆固连有在上下方向上与导气罩止推限位配合的手柄。
本发明的有益效果是:本发明所提供的膜片式气瓶的开瓶机构的导气罩上设置有驱动转轴,在驱动转轴和撞针传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构,驱动转轴转动通过机械联动机构驱动撞针向前移动以使得撞针的针部刺破膜片,然后,驱动转轴转动通过机械联动机构驱动撞针向后移动以使得撞针的针部脱离膜片,保证在对气瓶放气时,在撞针刺破膜片后,在转轴和机械联动机构共同作用下撞针可以迅速可靠的脱离膜片,避免撞针卡滞在膜片上,消除抱针现象,保证气瓶输出气体的流量。
进一步的,机械联动机构为曲轴连杆机构,该曲轴连杆机构包括与驱动转轴转动装配的连杆,通过驱动转轴上的曲轴段和连杆实现驱动转轴和撞针的传动连接,这种曲轴连杆机构的动作可靠度高,各部件设计合理,整体装配紧凑,可有效减小开瓶机构的体积。
本发明所提供的膜片式气瓶在放气时,驱动转轴转动通过机械联动机构驱动撞针向前移动以使得撞针的针部刺破膜片,然后,驱动转轴转动通过机械联动机构驱动撞针向后移动以使得撞针的针部脱离膜片,保证在对气瓶放气时,在撞针刺破膜片后,在转轴和机械联动机构共同作用下撞针可以迅速可靠的脱离膜片,避免撞针卡滞在膜片上,消除抱针现象,保证气瓶输出气体的流量。
附图说明
图1是本发明所提供的膜片式气瓶的开瓶机构一种实施例的结构示意图;
图2是图1中撞针的结构示意图;
图3是图1中驱动转轴的结构示意图;
图4是图1中的开瓶机构工作时的状态示意图;
图5是本发明所提供的膜片式气瓶一种实施例的局部结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示,一种膜片式气瓶的开瓶机构的实施例,该实施例中的开瓶机构包括使用时套装在气瓶1的瓶嘴17上的导气罩11,该导气罩11上设有气体通道200,导气罩的前部具有与气体通道200相连通的用于与气瓶的瓶嘴17密封插配的接口111,在气体通道200中沿前后方向移动装配有撞针2,撞针2与气体通道200之间移动密封配合,在撞针2中部的外周面上开设有环形凹槽,在环形凹槽中设有保证撞针2和气体通道200之间移动密封配合的挡圈9和密封圈10,在撞针2前端具有用于在撞针向前移动时刺破气瓶瓶口处的膜片16的针部21,在导气罩11上固设有用于连通充气负载的输出接头14,该输出接头14上开设有与气体通道相连通的气体输出孔15,与现有技术不同的是:在导气罩11上穿设有轴向与前后方向垂直的驱动转轴5,驱动转轴5绕其轴线与导气罩11转动装配,将驱动转轴5的轴向定义为上下方向,在导气罩11上设有与驱动转轴同轴插配的上穿孔12和下穿孔13,驱动转轴5通过与上、下穿孔之间的轴孔转动配合与导气罩11转动装配。在驱动转轴5与与撞针2之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构,所述驱动转轴5转动时通过机械联动机构驱动撞针2沿前后方向往复移动以使得撞针2的针部21向前移动以刺破膜片、向后移动以脱离膜片。
本实施例中的机械联动机构为曲轴连杆机构,该曲轴连杆机构包括撞针2后部一体设有的连杆22,该连杆与驱动转轴转动装配,在连杆22上具有与驱动转轴插配的通孔220,驱动转轴5上与通孔对重合的轴段为曲轴段50,该曲轴段50上具有用于与通孔的孔壁对应顶压配合的凸部51,在驱动转轴5带动曲轴段50转动时,曲轴段50上的凸部51通过顶压通孔220的孔壁带动连杆22及撞针2沿前后方向往复直线移动。此处的连杆22上的通孔220为长度大于宽度的腰形孔,腰形孔的宽度方向为前后方向,腰形孔具有宽度方向上的前侧面和后侧面,所述曲轴段50的凸部51的外周面为弧形曲面,所述曲轴段50的凸部51设在曲轴段的一侧,在曲轴段50上与凸部51相背的另一侧设有凹槽52,该凹槽52具有在凸部顶压在腰形孔的前侧面或后侧面上时对应顶压在腰形孔的后侧面或前侧面上的槽底。
在本实施例中,驱动转轴5通过曲轴连杆机构驱动撞针2沿前后方向往复移动过程中,撞针2的针部21在撞针沿前后方向往复移动过程中具有针部21已刺破膜片16的前极限位置和针部21已脱离膜片16的后极限位置。针对本实施例具体来说,驱动转轴5带动曲轴段50绕驱动转轴5的轴线转动时,当曲轴段50的凸部51顶压在连杆22的腰形孔的前侧面上时,撞针2的针部21向前移动到前极限位置,撞针2的针部21已将膜片16刺破,此时,连杆22的腰形孔的后侧面则与曲轴段的凹槽52的槽底相接触。而当曲轴段50的凸部51顶压在连杆22的腰形孔的后侧面上时,撞针2的针部21向后移动到后极限位置,撞针2的针部21已经与膜片16相脱离,此时,连杆22的腰形孔的前侧面则与驱动转轴5的凹槽52的槽底相接触。
在本实施例中,驱动转轴5通过与上、下穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配在一起,为降低摩擦力,驱动转轴5的与下穿孔13相重合的轴段的外周面上绕周向均布有两个定位孔61,在两定位孔61中均布置有用于与对应的下穿孔13的孔壁滚动配合的滚珠8,在定位孔61中还布置有两端分别顶压在定位孔的孔底及滚珠上的弹簧60,在对应的下穿孔13的孔壁具有撞针2的针部21沿前后方向移动到前极限位置或后极限位置时与所述滚珠8卡装定位配合的定位凹坑130。当滚珠8随驱动转轴5转动至下穿孔13的定位凹坑130所在位置时,在弹簧60的顶推作用下,滚珠8被弹簧60顶紧定位凹坑130内,形成一定的转动阻力,对驱动转轴进行定位。而当需要将驱动转轴旋转时,施加在驱动转轴上的转矩克服上述转动阻力时,滚珠在下穿孔的孔壁的定义作用下,将压缩弹簧,滚珠向定位孔内回退以让开定位凹坑,从而保证驱动转轴的正常转动。
本实施例中的驱动转轴5穿设在导气罩11上,为便于安装定位和操作,驱动转轴的上下轴端均穿出所述上、下穿孔,在驱动转轴5的下轴端设有在上下方向上与导气罩止推限位配合的止推台阶53,而驱动转轴5的上轴端则固连有在上下方向上与导气罩止推限位配合的手柄3,该手柄3通过销轴4与驱动转轴5的上轴端可拆固连,通过手柄3和驱动转轴5的止推台阶53将驱动转轴5在上下方向上限位装配在导气罩11上。同时,将手柄3与驱动转轴5可拆固连,这样在使用时将手柄3安装在驱动转轴5上,而不使用时,可以将手柄3拆下,避免误操作。
如图1所示,气瓶1内贮存有高压气体,开瓶机构处于初始位置,撞针2的针部21处于与膜片16相分离的后极限位置,此时,曲轴段50上的凸部51顶压在连杆22的腰形孔的后侧面上,而连杆22的腰形孔的前侧面则与曲轴段的凹槽52的槽底相接触,且驱动转轴5上的两个滚珠8卡装在下穿孔13的孔壁上设有的两个定位凹坑130中。当需要开瓶供气时,转动手柄3,手柄3带动驱动转轴5转动,曲轴段的凸部51同步转动,如图4所示,手柄3转动180°,驱动转轴5的曲轴段50的凸部51顶压在连杆2的腰形孔的前侧面上,而连杆2的腰形孔的后侧面则与驱动转轴5的凹槽52的槽底相接触,撞针2的针部21处于前极限位置,撞针2的针部21刺破膜片,此时,驱动转轴5上的两个滚珠8在跟随驱动转轴5转动一圈后正好又卡装在下穿孔13内周面上设有的两个定位凹坑中。为防止撞针2的针部刺破膜片后与膜片不分离,出现抱针现象,影响气瓶的输出流量,此时可再转动手柄3,使开瓶机构回复到如图1所示的初始位置,撞针2的针部21处于与膜片16相分离的后极限位置,用机械传动连接的方法使得撞针2与膜片16脱离迅速可靠,便于气瓶内高压气体的顺利输出。
在上述实施例中,撞针2的中部的密封圈10与气体通道200密封移动配合,而驱动转轴及机械联动机构均位于所述密封圈10的后方,这样在装配时就不需要考虑驱动转轴与导气罩的密封情况。而如果在其他实施例中,将驱动转轴及机械联动机构设置在密封圈的前方,此时,就要保证考虑驱动转轴与导气罩之间的密封配合,避免气瓶在向负载充气时出现气体泄漏的情况。
在上述实施例中,传动连接在驱动转轴5和撞针2之间的曲轴连杆机构包括连杆2和曲轴段50,在其他实施例中,机械联动机构也可以为两端分别铰接在驱动转轴和撞针上的联动杆,联动杆上与驱动转轴相铰接的铰接部与驱动转轴的轴线偏心布置,而联动杆上与撞针相铰接的铰接部最好位于撞针的中心部位,这样随着驱动转轴的转动,联动杆上与驱动转轴相铰接的铰接部在随着驱动转轴转动的同时在前后方向上移动,通过驱动杆驱动撞针在前后方向上往复移动,进而保证撞针的针部向前移动以刺破膜片,并在刺破膜片后向后移动以与膜片脱离。
在上述实施例中,驱动转轴的曲轴段的凸部的顶部与凹槽的槽底的距离等于腰形孔的前侧面与后侧面的距离,这样当曲轴段的顶部顶压在腰形孔的前侧面上时,腰形孔的后侧面与凹槽的槽底相接触。在其他实施例中,腰形孔的前、后侧面的距离也可以稍微大于曲轴段的凸部的顶部与凹槽的槽底的距离,以不影响驱动转轴的曲轴段驱动连杆移动为准。
在上述实施例中,连杆一体固设在撞针的后部,在其他实施例中,连杆也可以通过插配并安装插销固定的方式与撞针固连在一起,此时,同样可以实现连杆和撞针的同步动作。
在上述实施例中,仅在驱动转轴的与下穿孔相对应的轴段处设置滚珠,在其他实施例中,也可以在驱动转轴与上穿孔相对应的轴段处设置滚珠,此时,需要在上穿孔相对应的内周面上设置定位凹坑,也可以仅设置用于减小驱动转后与穿孔之间的转动摩擦力的钢球,而不再设置定位凹坑。
在上述实施例中,驱动转轴通过与穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配在一起,在其他实施例中,驱动转轴也可以通过轴承结构与导气罩转动装配在一起。
如图5所示,一种膜片式气瓶的实施例,该实施例中的气瓶1包括瓶嘴17,在瓶嘴17的瓶口处设有安装有膜片16,在瓶嘴处安装有开瓶机构,该开瓶机构的结构如图1至图3所示,在此不再赘述,将瓶嘴17与导气罩的接口111对接即可。
Claims (8)
1.膜片式气瓶的开瓶机构,包括使用时套装在气瓶瓶嘴上的导气罩,该导气罩上设有气体通道,所述气体通道中沿前后方向移动密封装配有撞针,撞针前端具有在撞针前移时用于刺破瓶嘴的瓶口处设有的膜片的针部,其特征在于:所述的导气罩上穿设有轴向与气体通道的前后方向垂直的驱动转轴,驱动转轴绕其轴线与导气罩转动装配,驱动转轴与撞针之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构,所述的机械联动机构为曲轴连杆机构,曲轴连杆机构包括所述撞针上固设有的连杆,连杆与驱动转轴转动装配,所述连杆具有与驱动转轴插配的通孔,驱动转轴上与通孔重合的轴段为曲轴段,该曲轴段上具有用于与通孔的孔壁对应顶压配合的凸部。
2.根据权利要求1所述的膜片式气瓶的开瓶机构,其特征在于:所述的连杆上的通孔为长度大于宽度的腰形孔,腰形孔的宽度方向为前后方向,腰形孔具有宽度方向上的前侧面和后侧面,所述曲轴段的凸部的外周面为弧形曲面,所述曲轴段的凸部设在曲轴段的一侧,曲轴段上与凸部相背的另一侧具有凹槽,该凹槽具有在曲轴段的凸部顶压在腰形孔的前侧面或后侧面上时对应顶压在腰形孔的后侧面或前侧面上的槽底。
3.根据权利要求1或2所述的膜片式气瓶的开瓶机构,其特征在于:所述的撞针的针部在撞针沿前后方向直线往复移动过程中具有针部已刺破膜片的前极限位置和针部已脱离膜片的后极限位置,将所述驱动转轴的轴向定义为上下方向,在导气罩上具有与驱动转轴同轴插配的上、下穿孔,驱动转轴通过与上、下穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配,在驱动转轴的与上穿孔和\或下穿孔重合的轴段的外周面上绕周向均布有两个定位孔,在两定位孔中均布置有用于与对应穿孔的孔壁滚动配合的滚珠,在两定位孔中还布置有两端分别顶压在定位孔的孔底及滚珠上的弹簧,在对应的上穿孔和\或下穿孔的孔壁上具有撞针沿前后方向移动到前或后极限位置时与所述滚珠卡装定位配合的定位凹坑。
4.根据权利要求3所述的膜片式气瓶的开瓶机构,其特征在于:所述的驱动转轴的两端均穿出所述的上、下穿孔,在驱动转轴的一个轴端设有在上下方向上与导气罩止推限位配合的止推台阶,驱动转轴的另一个轴端能拆卸的固连有在上下方向上与导气罩止推限位配合的手柄。
5.膜片式气瓶,包括瓶嘴和开瓶机构,瓶嘴的瓶口处设有膜片,该开瓶机构包括固设在瓶嘴上的导气罩,导气罩上设有气体通道,气体通道中沿前后方向移动密封装配有撞针,撞针前端具有在撞针前移时用于刺破膜片的针部,其特征在于:所述的导气罩上穿设有轴向与气体通道的前后方向垂直的驱动转轴,驱动转轴绕其轴线与导气罩转动装配,驱动转轴与撞针之间传动连接有用于将驱动转轴的旋转运动转换为撞针的直线运动的机械联动机构,所述的机械联动机构为曲轴连杆机构,曲轴连杆机构包括所述撞针上固设有的连杆,连杆与驱动转轴转动装配,所述连杆具有与驱动转轴插配的通孔,驱动转轴上与通孔重合的轴段为曲轴段,该曲轴段上具有用于与通孔的孔壁对应顶压配合的凸部。
6.根据权利要求5所述的膜片式气瓶,其特征在于:所述的连杆上的通孔为长度大于宽度的腰形孔,腰形孔的宽度方向为前后方向,腰形孔具有宽度方向上的前侧面和后侧面,所述曲轴段的凸部的外周面为弧形曲面,所述曲轴段的凸部设在曲轴段的一侧,曲轴段上与凸部相背的另一侧具有凹槽,该凹槽具有在曲轴段的凸部顶压在腰形孔的前侧面或后侧面上时对应顶压在腰形孔的后侧面或前侧面上的槽底。
7.根据权利要求5或6所述的膜片式气瓶,其特征在于:所述的撞针的针部在撞针沿前后方向直线往复移动过程中具有针部已刺破膜片的前极限位置和针部已脱离膜片的后极限位置,将所述驱动转轴的轴向定义为上下方向,在导气罩上具有与驱动转轴同轴插配的上、下穿孔,驱动转轴通过与上、下穿孔的轴孔转动配合与导气罩转动装配,在驱动转轴的与上穿孔和\或下穿孔重合的轴段的外周面上绕周向均布有两个定位孔,在两定位孔中均布置有用于与对应穿孔的孔壁滚动配合的滚珠,在两定位孔中还布置有两端分别顶压在定位孔的孔底及滚珠上的弹簧,在对应的上穿孔和\或下穿孔的孔壁上具有撞针沿前后方向移动到前或后极限位置时与所述滚珠卡装定位配合的定位凹坑。
8.根据权利要求7所述的膜片式气瓶,其特征在于:所述的驱动转轴的两端均穿出所述的上、下穿孔,在驱动转轴的一个轴端设有在上下方向上与导气罩止推限位配合的止推台阶,驱动转轴的另一个轴端能拆卸的固连有在上下方向上与导气罩止推限位配合的手柄。
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