CN108533325A - 具有高稳定性活塞组件的单缸气动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机领域，具体涉及一种根据运行工况调整气源输出压力的气动机，其活塞在气源输出压力变化时能够减小受力的波动，提高运行的稳定性；包括：压缩气源容器、气缸缸体、活塞组件、辅助增压装置、传感器和控制器，活塞组件包括活塞头和套杆式的活塞杆，活塞杆包括外杆和内杆，内、外杆之间的空隙中设有缓冲器，缓冲器包括柔性的外壳和壳内填充的磁流变液，内杆制成电磁铁的形式，磁流变液可在内杆的磁场作用下改变自身的阻尼性质，在输出气体的压力增大的瞬间，外杆在受力突增的情况下，磁流变液的阻尼被控制变小，使外杆在空隙处得到更大的缓冲作用，从而使内杆的受力稳定性不受影响，保证活塞杆的输出的稳定。

Description

具有高稳定性活塞组件的单缸气动机

技术领域

本发明属于发动机领域，特别涉及一种具有高稳定性活塞组件的单缸气动机。

背景技术

单汽缸的发动机，也称气动引擎或气动机，是利用压缩气源的压力能进行运转的机械，例如：张勋的专利产品气动式引擎的结构，电子阀控制汽门放风频率，使压缩气桶内的压缩气体由排气口排出经入气口推动活塞，再由出气口排出而经进气口进入压缩气桶，其通过压缩气体推动汽缸活塞而产生动能(参考专利文献CN102477870A)。

耿会堂的专利产品以太阳能为动力的发电机组，热交换管内的介质被太阳能集热管加热，直至沸腾，当蒸汽压力超过磁铁的吸合力后，瞬间爆发，使活塞向上冲起，并通过曲柄连杆机构等将活塞的直线运动变为圆周运动，带动发电机运转发电，当活塞下落重新堵住气体喷嘴后，需待蒸气压力再次超过磁铁的吸合力后，再次将活塞向上冲起(参考专利文献CN101230787A)。

湖南长信建设集团有限公司的专利产品一种低能耗挖槽机，发动机系统为气动机，包括空气压缩泵、压缩空气罐等，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区和设置在下方的低压区，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气(参考专利文献CN105804796A)。

北京航空航天大学的专利产品一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达，其压缩空气的耗气量大幅度减少，其利用磁动装置的储能作用，辅助压缩空气做功，使其以间歇式供气推动转子旋转，可明显提高效率，显著地降低耗气量(参考专利文献CN103061814A)。

发明内容

本发明提供一种根据运行工况调整气源输出压力的气动机，其活塞具有缓冲机构，用于在气源输出压力变化时，减小活塞的受力的波动，提高活塞和气动机整体的运行稳定性。

一种单缸气动机，其包括压缩气源容器、气缸缸体、活塞组件，活塞组件在压缩气源容器的输出气体的作用下在气缸缸体内往复运动；

其还包括，

辅助增压装置，其为设于压缩气源容器和气缸缸体之间的气路上的涡轮增压器，用于可控地使压缩气源容器的输出气体的压力增大；

传感器，用于监测单缸气动机的转速和/或负载；

控制器，用于根据传感器监测到的数据控制辅助增压装置的运行，当单缸气动机的转速和/或负载未超过预定值时，控制器控制辅助增压装置不运行，当气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器控制辅助增压装置运行使输出气体的压力增大；

活塞组件包括活塞头和套杆式的活塞杆，活塞杆包括外杆和内杆，内杆套在外杆内，内杆的外端部和外杆的内端部之间存在一个空隙，空隙中设有缓冲器，缓冲器的一端与内杆的外端部固定连接，另一端与外杆的内端部相抵接，缓冲器包括柔性的外壳和壳内填充的磁流变液；

内杆制成电磁铁的形式，即：内杆是由铁金属制成的芯，且内杆的中段具有凹部，凹部内缠绕有导电线，内杆产生的磁场的大小通过导电线的通电量调节，缓冲器内的磁流变液可在内杆的磁场作用下改变自身的阻尼性质；

控制器被配置为：

在传感器监测到单缸气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器先控制接通导电线并调节导电线的通电量以改变内杆所产生的磁场的大小，使磁流变液的阻尼变小，缓冲器的缓冲性能变大，延迟预定时间后，控制器再控制辅助增压装置增大输出气体的压力，从而在输出气体的压力增大的瞬间，外杆在受力突增的情况下，使外杆在空隙处得到更大的缓冲作用，从而使内杆的受力稳定性不受影响，保证活塞杆的输出的稳定；在传感器监测到单缸气动机的转速和/或负载降到预定值以下时，控制器控制断开导电线，内杆不产生磁场，使磁流变液的阻尼恢复至初始值。

本发明的有益效果是：气动机可以根据运行工况调整气源输出压力，并在气压变化时减小活塞的受力的波动，提高活塞和气动机整体的运行稳定性。

附图说明

图1示出了单缸气动机的结构示意图；

图2示出了活塞杆的结构示意图；

图3示出了内杆的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图1-3，详细描述本系统的结构以及所实现的功能。

单缸气动机，其包括压缩气源容器1、气缸缸体2、活塞组件3，活塞组件3在压缩气源容器1的输出气体的作用下在气缸缸体2内往复运动；

其还包括，

辅助增压装置4，其为设于压缩气源容器1和气缸缸体2之间的气路上的涡轮增压器，用于可控地使压缩气源容器1的输出气体的压力增大；

传感器5，用于监测单缸气动机的转速和/或负载；

控制器6，用于根据传感器5监测到的数据控制辅助增压装置4的运行，当单缸气动机的转速和/或负载未超过预定值时，控制器6控制辅助增压装置4不运行，当气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器6控制辅助增压装置4运行使输出气体的压力增大；

活塞组件3包括活塞头7和套杆式的活塞杆8，活塞杆8包括外杆9和内杆10，内杆10套在外杆9内，内杆10的外端部和外杆9的内端部之间存在一个空隙，空隙中设有缓冲器11，缓冲器11的一端与内杆10的外端部固定连接，另一端与外杆9的内端部相抵接，缓冲器11包括柔性的外壳和壳内填充的磁流变液；

内杆10制成电磁铁的形式，即：内杆是由铁金属制成的芯，且内杆的中段具有凹部12，凹部12内缠绕有导电线13，内杆10产生的磁场的大小通过导电线13的通电量调节，缓冲器11内的磁流变液可在内杆10的磁场作用下改变自身的阻尼性质；

控制器6被配置为：

在传感器5监测到单缸气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器6先控制接通导电线13并调节导电线13的通电量以改变内杆10所产生的磁场的大小，使磁流变液的阻尼变小，缓冲器11的缓冲性能变大，延迟预定时间后，控制器6再控制辅助增压装置4增大输出气体的压力，从而在输出气体的压力增大的瞬间，外杆9在受力突增的情况下，使外杆9在空隙处得到更大的缓冲作用，从而使内杆10的受力稳定性不受影响，保证活塞杆3的输出的稳定；在传感器5监测到单缸气动机的转速和/或负载降到预定值以下时，控制器6控制断开导电线13，内杆10不产生磁场，使磁流变液的阻尼恢复至初始值。

本领域技术人员应该认识到，不背离正如一般性地描述的本发明的实质和范围，可以对各个特定的实施例中示出的发明进行各种各样的变化和/或修改。因此，从所有方面来讲，这里的实施例应该被认为是说明性的而并非限定性的。同样，本发明包括任何特征的组合，尤其是专利权利要求中的任何特征的组合，即使该特征或者特征的组合并未在专利权利要求或者这里的各个实施例中被明确地说明。

Claims (2)

1.一种单缸气动机，其根据运行工况调整气源的输出压力，其特征在于，活塞具有缓冲机构，用于减小活塞受力的波动，提供运行稳定性。

2.一种单缸气动机，其包括压缩气源容器、气缸缸体、活塞组件，活塞组件在压缩气源容器的输出气体的作用下在气缸缸体内往复运动；

其特征在于，

辅助增压装置，其为设于压缩气源容器和气缸缸体之间的气路上的涡轮增压器，用于可控地使压缩气源容器的输出气体的压力增大；

传感器，用于监测单缸气动机的转速和/或负载；

控制器，用于根据传感器监测到的数据控制辅助增压装置的运行，当单缸气动机的转速和/或负载未超过预定值时，控制器控制辅助增压装置不运行，当单缸气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器控制辅助增压装置运行使输出气体的压力增大；

活塞组件包括活塞头和套杆式的活塞杆，活塞杆包括外杆和内杆，内杆套在外杆内，内杆的外端部和外杆的内端部之间存在一个空隙，空隙中设有缓冲器，缓冲器的一端与内杆的外端部固定连接，另一端与外杆的内端部相抵接，缓冲器包括柔性的外壳和壳内填充的磁流变液；

内杆制成电磁铁的形式，即：内杆是由铁金属制成的芯，且内杆的中段具有凹部，凹部内缠绕有导电线，内杆产生的磁场的大小通过导电线的通电量调节，缓冲器内的磁流变液可在内杆的磁场作用下改变自身的阻尼性质；

控制器被配置为：

在传感器监测到单缸气动机的转速和/或负载超过预定值时，控制器先控制接通导电线并调节导电线的通电量以改变内杆所产生的磁场的大小，使磁流变液的阻尼变小，缓冲器的缓冲性能变大，延迟预定时间后，控制器再控制辅助增压装置增大输出气体的压力，从而在输出气体的压力增大的瞬间，外杆在受力突增的情况下，使外杆在空隙处得到更大的缓冲作用，从而使内杆的受力稳定性不受影响，保证活塞杆的输出的稳定；在传感器监测到单缸气动机的转速和/或负载降到预定值以下时，控制器控制断开导电线，内杆不产生磁场，使磁流变液的阻尼恢复至初始值。