CN104019174B - 高压密封氮气弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压密封氮气弹簧，内部充有氮气的氮气缸部件放置在油缸部件内部的油里；所述的油缸部件包括油缸空腔柱塞和油缸缸体，油缸空腔柱塞与导向套之间密封且活动连接，导向套与油缸缸体之间密封且固定连接；所述的氮气缸部件包括氮气缸端盖、氮气缸缸体和氮气空腔柱塞，氮气空腔柱塞的下端放置在油缸缸体的底面上，上端插入氮气缸缸体的内腔，氮气缸缸体的顶部安装有氮气缸端盖。本发明采用油缸部件盛油来密封氮气缸部件的结构，有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，结构设计简单合理，制造成本低，氮气系统控制稳定，温度变化控制稳定，同时由于油的润滑功能，使油缸部件与氮气缸部件具有很好的润滑性。
Description
技术领域
本发明涉及弹性元件技术领域，尤其涉及一种高压密封氮气弹簧。
背景技术
随着科学技术的不断进步，工业领域对弹性元件的要求越来越高，既要求弹性元件满足机械结构的各种需求，又要求弹性元件的小型化和高性能。现有技术中使用的常规弹性元件，如弹簧、弹性橡胶和气垫等，所产生的弹性力随着压缩量的增加成正比增加而不能在工作过程中保持恒定压力，且伸缩行程小，很多的工艺需要恒定的弹性变化，常规弹性元件给工艺设计要求带来了非常大的影响和限制，不能满足工艺需求，导致直接影响产品质量和效率，造成生产成本大幅提高。现有技术中的氮气弹簧可以解决这些问题，目前，我国各行业用的氮气弹簧以进口为主，氮气是一种惰性气体，无毒、无腐蚀、不燃烧，工作安全可靠，但是氮气的密度非常小，氮气弹簧内部压力增加，密封氮气的密封件负荷压力增大，和外部大气压的压差增大，氮气在高温高压下的密封是一个非常难解决的关键技术问题，制造成本高，氮气系统控制也很不稳定，温度变化的控制问题也比较难解决，同时随着高速运动，润滑性能下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压密封氮气弹簧，解决氮气弹簧在高温高压下的密封、稳定性控制、润滑以及降低成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：高压密封氮气弹簧，包括油缸部件和氮气缸部件，内部充有氮气的氮气缸部件放置在油缸部件内部的油里；所述的油缸部件包括油缸空腔柱塞和油缸缸体，油缸空腔柱塞的外圆周套装有导向套，油缸空腔柱塞与导向套之间密封且活动连接，导向套与油缸缸体之间密封且固定连接，油缸缸体的底部安装有单向注油阀组件，油缸空腔柱塞的顶部安装有密封堵头；所述的氮气缸部件包括氮气缸端盖、氮气缸缸体和氮气空腔柱塞，氮气空腔柱塞的下端放置在油缸缸体的底面上，上端插入氮气缸缸体的内腔，氮气空腔柱塞与氮气缸缸体之间密封，氮气空腔柱塞的底部安装有单向充气阀组件，氮气缸缸体的顶部安装有氮气缸端盖，氮气缸缸体与氮气缸端盖之间密封。
所述的油缸空腔柱塞与导向套之间通过防尘密封和唇形油封A密封。
所述的油缸空腔柱塞与导向套之间安装有导向环。
所述的导向套与油缸缸体之间通过O型圈A密封。
所述的导向套与油缸缸体之间通过卡环固定连接。
所述油缸空腔柱塞的顶部设有吊装环安装孔。
所述的氮气空腔柱塞与氮气缸缸体之间通过唇形油封B密封。
所述的氮气缸缸体与氮气缸端盖之间通过O型圈B密封。
所述油缸部件内部的油里放置有多个内部充有氮气的氮气缸部件。
本发明采用油缸部件盛油来密封氮气缸部件的结构，有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，结构设计简单合理，制造成本低，氮气系统控制稳定，温度变化控制稳定，同时由于油的润滑功能，使油缸部件与氮气缸部件具有很好的润滑性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：1.吊装环，2.油缸空腔柱塞，3.氮气缸端盖，4.氮气缸缸体，5.卡环，6.导向环，7.唇形油封A，8.O型圈A，9.唇形油封B，10.氮气空腔柱塞，11.单向充气阀组件，12.单向注油阀组件，13.油缸缸体，14.导向套，15.防尘密封，16.密封堵头，17.O型圈B。
具体实施方式
如图1所示，高压密封氮气弹簧，包括油缸部件和氮气缸部件，内部充有氮气的氮气缸部件放置在油缸部件内部的油里；所述的油缸部件包括油缸空腔柱塞2和油缸缸体13，油缸空腔柱塞2的外圆周套装有导向套14，油缸空腔柱塞2与导向套14之间通过防尘密封15和唇形油封A7密封且活动连接，油缸空腔柱塞2与导向套14之间安装有导向环6，导向套14与油缸缸体13之间通过O型圈A8密封且通过卡环5固定连接，油缸缸体13的底部安装有单向注油阀组件12，油缸空腔柱塞2的顶部安装有密封堵头16，油缸空腔柱塞2的顶部设有吊装环安装孔，在搬运的过程中安装上吊装环1，使用便利；所述的氮气缸部件包括氮气缸端盖3、氮气缸缸体4和氮气空腔柱塞10，氮气空腔柱塞10的下端放置在油缸缸体13的底面上，上端插入氮气缸缸体4的内腔，氮气空腔柱塞10与氮气缸缸体4之间通过唇形油封B9密封，氮气空腔柱塞10的底部安装有单向充气阀组件11，氮气缸缸体4的顶部安装有氮气缸端盖3，氮气缸缸体4与氮气缸端盖3之间通过O型圈B17密封；随着外力的增加，首先是油缸部件的油压增加，当F2＞F1时，可压缩氮气开始被压缩，也就是F2＝P2*S2＞F1＝P1*S1，因为氮气缸部件被油包裹，因此不存在润滑问题，F1＝P1*S1＝P1*π*(D1/2)2，F2＝P2*S2＝P2*π*(D2/2)2，D2＝D1+2h，其中，氮气缸部件内部压强值，F1：氮气缸部件内部正压力，S1：氮气缸部件内部的受力面积，D1：氮气缸端盖的直径，P2：氮气缸部件外部压强值，F2：氮气缸部件外部正压力，S2：氮气缸部件外部的受力面积，D2：氮气缸部件的外径，h：氮气缸缸体的单边壁厚，根据以上计算，各密封件承受的最大压差负荷是初始负荷，整个压缩过程各密封件承受的压差要远远小于初始，油缸部件在外力作用下，液压油压力上升，压缩氮气缸部件，当外力撤下，油缸部件内部油压降低，氮气缸部件靠内部压力，使氮气缸部件复位；通过液压和氮气压力的能量转化，控制油压系统，实现控制氮气，氮气缸部件内部和外部油压的压差在可控范围内，通过氮气缸部件的位移变化，传递到油缸空腔柱塞2，从而达到油缸空腔柱塞2可以实现弹性位移，因为油的密度远远大于氮气的密度，动密封性能比较容易控制，制造成本低，通过能量转化，控制液压油比较容易；在温度变化和高速运动中，加压液压油起到密封和温度变化的调节，并给予足够的润滑，使摩擦带来的影响降到最低，温度变化降到最小，使氮气缸部件润滑效果最好，趋近于无磨损状态，无气体泄漏，以延长动密封的使用寿命；采用聚四氟乙烯的导向环6、聚四氟乙烯的防尘密封15、唇形油封A7、唇形油封B9作为动密封结构的主体，它利用了聚四氟乙烯于金属表面接触作滑动摩擦面，又充分利用了弹性O型圈随压力的增加自紧式密封的优点，用作往复轴密封具有独特的优势，其结构简单、紧凑、轴向尺寸小，同时采用了双耐磨导向环6来保证运动稳定性，其结构和运动配合精度能保证抗偏载能力，保证密封效果，另外还通过润滑油增强部件润滑效果，通过密封件及相关构件的表面耐磨处理，增加其耐磨性，承压能力，减小摩擦阻力，具有高可靠性；油缸部件内部也可以同时放入多个氮气缸部件，以保证系统的可靠性，可以在多个氮气缸部件冲入不同压力，使压力均衡变化，可以在系统中很方便实现弹压力恒定和延时动作，是一种具有柔性性能的可调弹性系统；通过充气工具和单向充气阀组件11连接，氮气缸部件充满氮气，达到要求压力：5–20Mpa后，装入油缸部件内，然后再通过注油工具和单向注油阀组件12连接，对油缸部件加油压：3-10Mpa，加油压之前需要通过密封堵头16排气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.高压密封氮气弹簧，其特征在于：包括油缸部件和氮气缸部件，内部充有氮气的氮气缸部件放置在油缸部件内部的油里；所述的油缸部件包括油缸空腔柱塞(2)和油缸缸体(13)，油缸空腔柱塞(2)的外圆周套装有导向套(14)，油缸空腔柱塞(2)与导向套(14)之间密封且活动连接，导向套(14)与油缸缸体(13)之间密封且固定连接，油缸缸体(13)的底部安装有单向注油阀组件(12)，油缸空腔柱塞(2)的顶部安装有密封堵头(16)；所述的氮气缸部件包括氮气缸端盖(3)、氮气缸缸体(4)和氮气空腔柱塞(10)，氮气空腔柱塞(10)的下端放置在油缸缸体(13)的底面上，上端插入氮气缸缸体(4)的内腔，氮气空腔柱塞(10)与氮气缸缸体(4)之间密封，氮气空腔柱塞(10)的底部安装有单向充气阀组件(11)，通过充气工具和单向充气阀组件(11)连接，氮气缸部件充满氮气后装入油缸部件内，通过注油工具和单向注油阀组件(12)连接，对油缸部件加油压，氮气缸缸体(4)的顶部安装有氮气缸端盖(3)，氮气缸缸体(4)与氮气缸端盖(3)之间密封，氮气缸缸体(4)插入油缸空腔柱塞(2)内，通过氮气缸部件的位移变化，传递到油缸空腔柱塞(2)，油缸空腔柱塞(2)实现弹性位移。
2.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的油缸空腔柱塞(2)与导向套(14)之间通过防尘密封(15)和唇形油封A(7)密封。
3.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的油缸空腔柱塞(2)与导向套(14)之间安装有导向环(6)。
4.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的导向套(14)与油缸缸体(13)之间通过O型圈A(8)密封。
5.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的导向套(14)与油缸缸体(13)之间通过卡环(5)固定连接。
6.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述油缸空腔柱塞(2)的顶部设有吊装环安装孔。
7.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的氮气空腔柱塞(10)与氮气缸缸体(4)之间通过唇形油封B(9)密封。
8.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述的氮气缸缸体(4)与氮气缸端盖(3)之间通过O型圈B(17)密封。
9.根据权利要求1所述的高压密封氮气弹簧，其特征在于：所述油缸部件内部的油里放置有多个内部充有氮气的氮气缸部件。
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