CN110542348B - 一种释压反制缓冲器及反制缓冲器后坐力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种释压反制缓冲器，包括缓冲器本体和位于缓冲器本体内具有推进体、复位组件与阻尼机构的复进装置，推进体的后端与阻尼机构连接，复位组件作用在推进体上，所述释压反制缓冲器还包括设在阻尼机构后部的制退装置；所述制退装置具有储存高压气体的储气机构和设在储气机构后部且能够与储气机构相通的喷气机构，当储气机构的高压气体由喷气机构向后喷出时，释压反制缓冲器获得向前的反冲力。本发明的优点是：冲击时缓冲器受到的后坐力得到有效反制，缓冲器受到的合外力显著降低，从而保证缓冲器和与缓冲器连接的构件及设备能更加平稳地运行及反制缓冲器后坐力的方法。

Description

一种释压反制缓冲器及反制缓冲器后坐力的方法

技术领域

本发明涉及一种释压反制缓冲器及反制缓冲器后坐力的方法，属于冲击减振技术领域。

背景技术

在高速冲击环境下，机械系统能抵御结构瞬时较大冲击力，缓冲器一直发挥着巨大的作用。有一类设备的缓冲器，通过连接构件安装在设备外部，如某些精密机床、航空航天装备和武器系统等。这类设备的缓冲器与所有缓冲器一样，在高强度冲击时，冲击产生的强大动能一部分被缓冲器内部的阻尼系统吸收转化为热能，一部分被复位弹簧以复位弹簧被压缩转化为弹性势能的形式储存，还有一部分被传导给缓冲器。这部分被传导给缓冲器的动能，使得缓冲器受到很强的后坐力，这种后坐力使缓冲器的连接构件及主体设备产生强烈震动，除了容易使相关构件受损，还常常导致设备不能平稳运行，影响作业精度和效果。

由于缓冲器的阻尼吸能和复位弹簧的压缩储能都需要向缓冲器施加向后的作用力，因此，无论多么先进的缓冲器都不可能在高强度冲击时自身及相关构件避免遭受这种后坐力。

为了消除或减轻后坐力对缓冲器及连接构件、主体设备的不良影响，本发明试图在一类冲击间隔时间相对较长的缓冲器受到高强度冲击获得后坐力时，为缓冲器即时提供一种与后坐力相反的反作用力，以极大限度降低缓冲器受到的合外力。

发明内容

本发明要解决的技术问题主要是，高强度冲击时缓冲器受到的后坐力太大的问题。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种释压反制缓冲器，包括缓冲器本体和位于缓冲器本体内具有推进体、复位组件与阻尼机构的复进装置，推进体的后端与阻尼机构连接，复位组件作用在推进体上，所述释压反制缓冲器还包括设在阻尼机构后部的制退装置；所述制退装置具有储存高压气体的储气机构和设在储气机构后部且能够与储气机构相通的喷气机构，当推进体受到冲击时，使得储气机构的高压气体能由喷气机构向后喷出，从而使释压反制缓冲器获得向前的反冲力。

进一步地，所述储气机构包括设置在阻尼机构后部的气囊室和位于气囊室内储存高压气体的弹性储压气囊；所述储压气囊的外周面与气囊室的内壁贴合，其后端面中央设有气流口，其前端面有一环形凹槽一，在环形凹槽一中央为圆面形中台，中台中心设有杆孔。

进一步地，所述制退装置还具有控制释压气流的控流组件，所述控流组件包括前端与阻尼机构连接的控流杆、与控流杆后端连接的控流体，所述控流组件的控流杆和控流体分别穿过储压气囊的杆孔和气流口，从而使得控流组件轴向穿过储压气囊。

进一步地，在位于储压气囊外部的控流杆上设有密压法兰一，在位于储压气囊内部的控流杆上设有密压垫圈一，密压垫圈一通过连接件与密压法兰一连接，从而利用密压垫圈一将杆孔的边缘压紧固定在密压法兰一上。

进一步地，所述控流体后端为密压盘，控流体前部为流量锥；所述密压盘和流量锥均为后端直径大于前端直径的锥面体。

进一步地，所述储压气囊后端面中央的气流口的内壁为后端直径大于前端直径的锥面形，所述控流体的密压盘的外锥面与气流口的锥面内壁相吻合；所述控流体的流量锥最大直径小于储压气囊的气流口的最小直径；储压气囊在密闭状态下，控流体的密压盘外锥面与气流口的锥面内壁贴合，控流体的流量锥位于储压气囊内。

进一步地，所述喷气机构包括喷气管、节流套和节流杯；所述喷气管设在储压气囊后端外的缓冲器本体上，所述节流套固定在喷气管内的管口段，所述节流杯后部套在节流套前部的套管内，其前端与密压盘固接，整个节流杯能够在节流套内作轴向滑移；所述节流套外周面与喷气管内壁之间的间隙形成环状高压喷气道；所述节流杯外周面与喷气管内壁之间的间隙形成聚气道；所述喷气道与 聚气道相通；当密压盘向后脱离气流口时，储压气囊内高压气流经气流口和聚气道从喷气道向后高速喷出。

进一步地，所述复进装置的阻尼机构具有阻尼缸、密封在阻尼缸内的阻尼剂、以及位于阻尼缸内浸没在阻尼剂内的阻逆活塞；所述阻尼缸与气囊室之间设有阻尼板，所述阻尼板上设有阻尼剂通孔。

进一步地，在阻尼缸前端设有用于密封和真空补位的弹性密封面，所述密封面的周边被压紧固定在阻尼缸的内壁，密封面上有环形凹槽二，密封面的中央设有套装推进体的推进孔。

进一步地，在密封面前面还设有用于限制密封面向前凸出的挡板，在挡板上设有透气孔，在挡板前的缓冲器本体上设有与挡板上的透气孔相通的外气孔。

一种反制缓冲器后坐力的方法，是在所述缓冲器本体上设置储存高压气体的反冲装置，当缓冲器受到高速冲击产生后坐力时，利用后坐力控制反冲装置向后释放高压气体，使缓冲器获得向前推力以反制高速冲击时缓冲器受到的后坐力。

本发明的优点是：冲击时缓冲器受到的后坐力得到有效反制，缓冲器受到的合外力显著降低，从而保证缓冲器和与缓冲器连接的构件及设备能更加平稳地运行。

附图说明

图1为一种释压反制缓冲器轴向剖视示意图，图上箭头所示方向为缓冲器的前方；

图2为图1的局部放大图，主要示出气流口与控流组件的位置关系；

图3为图1的局部放大图，主要示出储压气囊前端面处的结构关系；

图4为图1的局部放大图，主要示出阻尼缸前部密封面处的结构关系；

图5为反制缓冲器释压反冲时的剖视示意图，图中箭头（非标注箭头）所示方向为气流方向；

图6为使用磁流变液作为阻尼剂的释压反制缓冲器轴向剖视示意图。

图中：1、缓冲器本体；2、复位腔；3、阻尼缸；4、气囊室；5、推进杆；51、密压法兰二；52、密压垫圈二；6、活塞；7、控流组件；71、控流杆；711、密压法兰一；712、密压垫圈一；72、控流体；721、密压盘；722、流量锥；8、储压气囊；81、气流口；82、充气嘴；83、凹槽一；84、中台；85、杆孔；9、喷气管；10、节流套；11、节流杯；12、喷气道； 13、聚气道；14、阻尼板；15、阻尼剂通孔；16、密封面；17、环形凹槽二；18、推进孔；19、挡板；20、透气孔；21、外气孔；22、复位簧；23、阻尼剂；24、线圈绕组；25、加速传感器；26、磁流变液。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

如图1所示，一种释压反制缓冲器，包括缓冲器本体1和位于缓冲器本体1内具有推进体、复位组件与阻尼机构的复进装置。

所述推进体是一种推进杆5，也可以是推进管，是承受冲击力的主体。

所述复位组件包括两端有孔的复位腔2和复位簧22，复位腔2位于缓冲器本体1前部，复位簧22位于复位腔2内；所述推进杆5沿轴向穿过复位腔2，复位簧22套在推进杆5上，其前端被限定在推进杆5上，后端被限定在复位腔2后底部；当推进杆5受冲击向后运动时，受到的冲击力一部分传导给复位簧22迫使复位簧22向后压缩；当冲击结束后，压缩的复位簧22迅速伸张使推进杆5复位。

所述阻尼机构包括设在缓冲器本体中部的阻尼缸3、密封在阻尼缸3内的阻尼剂23，位于阻尼缸3内并浸没在阻尼剂23内的活塞6；活塞6的前端与推进杆5连接。当推进杆5受冲击向后运动时，受到的冲击力除一部分传导给复位簧22外，其余全部传导给活塞6，活塞6在冲击力作用下在阻尼剂23内推行。由于阻尼剂23具有吸能特性，活塞6在阻尼剂23内推行时一部分动能被阻尼剂23吸收使阻尼剂23升温，另一部分动能则通过阻尼剂23传导给缓冲器本体1，使得缓冲器受到后坐力。

缓冲器的后坐力还要加上复位簧22压缩时传导给缓冲器本体1的力，这使得所有缓冲器在受到冲击时都会具有相当大的后坐力。

所述释压反制缓冲器还包括设在阻尼机构后部的制退装置；所述制退装置具有储存高压气体的储气机构和设在储气机构后部且能够与储气机构相通的喷气机构，当储气机构的高压气体由喷气机构向后喷出时，释压反制缓冲器获得向前的反冲力。这种反冲力就是用于反制缓冲器在受冲击时受到的后坐力，使得缓冲器的合外力显著降低，从而实现对缓冲器及相关连接构件的保护。

如图1、2、3所示，所述储气机构包括设置在阻尼机构后部的气囊室4和位于气囊室4内储存高压气体的弹性储压气囊8；所述储压气囊8的外周面与气囊室4的内壁贴合，其后端面中央设有气流口81，由喷气机构向后喷出高压气体就是经过气流口81流出的；储压气囊8的前端面有一环形凹槽一83，以便于增加端面的伸缩面积；在环形凹槽一83中央为圆面形中台84，其中台84中心设有用于套接推进杆5的杆孔85。

如图1所示，在储压气囊8上还设有充气嘴82，由外接气泵通过充气嘴82向储压气囊8实施高速高压充气。

所述制退装置还具有控制释压气流的控流组件7，所述控流组件7包括前端与阻尼机构中的活塞6连接的控流杆71、与控流杆71后端连接的控流体72，所述控流组件7的控流杆71和控流体72分别穿过储压气囊8的杆孔85和气流口81，从而使得控流组件7轴向穿过储压气囊8。

控流组件用于控制储压气囊8的高压气流通过气流口81的开、关及流量大小。

由于活塞6是与作为承受冲击主题的推进杆5直接连接的，控流组件7与活塞6连接实际也是与推进杆5连接。这样设计是为了在推进杆5受到冲击时控流组件7能即时响应，对气流口81实施开、关及流经气流口81的气流流量大小实施控制。

如图3所示，在位于储压气囊8外部的控流杆71上设有密压法兰一711，在位于储压气囊8内部的控流杆71上设有密压垫圈一712，密压垫圈一712通过连接件（连接件可采用螺栓等）与密压法兰一711连接，从而利用密压垫圈一712将杆孔85的边缘压紧固定在密压法兰一711上。

显然，这是为了储压气囊8的杆孔85与套在杆孔85内的控流杆71之间能够更好地密封。

如图1、2所示，所述控流体72后端为密压盘721，控流体72前部为流量锥722；所述密压盘721和流量锥722均为后端直径大于前端直径的锥面体。

如图1、2、3所示，所述储压气囊8后端面中央的气流口81的内壁为后端直径大于前端直径的锥面形，所述控流体72的密压盘721的外锥面与气流口81的锥面内壁相吻合；所述控流体72的流量锥722的最大直径小于储压气囊8的气流口81的最小直径；储压气囊8在密闭状态下，控流体72的密压盘721外锥面与气流口81的锥面内壁贴合，控流体72的流量锥722位于储压气囊8内。

如图2、3、5所示，这样设计的作用原理是，当推进杆5受到冲击向后运动时，密压盘721向后从气流口81脱出，这样，气流口81被打开，储压气囊8中的高压气流从气流口81喷流出去。由于流量锥722为后端大于前端的锥面体，随着推进杆5向后高速运动，流量锥722向后通过气流口81时位于气流口81处的截面积由大迅速变小，气流口实际的开放大小由小迅速增大，从气流口81喷流出去的气流因此也相应增大，以确保获得足够的反冲力。

所述喷气机构包括喷气管9、节流套10和节流杯11；所述喷气管9设在储压气囊8后端外的缓冲器本体1上，所述节流套10固定在喷气管9内的管口段，所述节流杯11后部套在节流套10前部的套管内，其前端与密压盘721固接，整个节流杯11能够在节流套10内作轴向滑移；所述节流套10外周面与喷气管9内壁之间的间隙形成环状高压喷气道12；所述节流杯11外周面与喷气管9内壁之间的间隙形成聚气道13；所述喷气道12与 聚气道13相通；当密压盘721向后脱离气流口81时，储压气囊8内高压气流经气流口81和聚气道13从喷气道12向后高速喷出。这样的设置，就是要使高压反冲气流在喷离缓冲器时有足够的压力。

所述聚气道13的总截面面积大于喷气道12的总截面面积。这一是保证高压反冲气流在喷离缓冲器时有足够的压力，同时更要保证高压气流从储压气囊8能顺畅进入聚气道13。

当冲击结束后，先前向后压缩的复位簧22迅速向前伸张，使推进杆5连同活塞6及控流组件7在阻尼机构的阻尼作用下复位，密压盘721封堵气流口，使气流口关闭；充气嘴82迅速向储压气囊8充气，已备缓冲器下次受到冲击时使用。

如图1、3所示，所述阻尼缸3与气囊室4之间设有阻尼板14，所述阻尼板14上设有阻尼剂通孔15。阻尼板14的设置一方面用于限制储压气囊8，避免储压气囊8在高压下向阻尼缸3凸出，另一方面，是通过阻尼板14上的设置的阻尼剂通孔15增加阻尼效果，阻尼剂23在被挤压通过阻尼剂通孔15时能够将动能转化为热能。

如图1、4所示，在阻尼缸3后端设有用于密封和真空补位的弹性密封面16，所述密封面16的周边被压紧固定在阻尼缸3的内壁，密封面16上有环形凹槽二17，密封面16的中央设有套装推进体的推进孔18。所述推进孔18套在推进杆5上，在推进杆5上设有密压法兰二51和密压垫圈二52；由密压垫圈二52将套在推进杆5上的推进孔18的边缘密压在密压法兰二51上。

所述密封面16用于真空补位是指推进杆5受到冲击向后运动时，活塞6将阻尼剂23向后推时，使阻尼缸3前部产生负压，具有形成真空的趋向，设有环形凹槽二17的弹性密封面16将在外气压下向阻尼缸3内凹陷。

在密封面16前部还设有用于限制密封面向复位腔2凸出的挡板19，在挡板19上设有透气孔20；在挡板19与复位腔2之间的缓冲器本体1上设有为挡板19上的透气孔20供气的外气孔21。

一种反制缓冲器后坐力的方法，是在所述缓冲器本体上设置储存高压气体的反冲装置，当缓冲器受到高速冲击产生后坐力时，利用后坐力控制反冲装置向后释放高压气体，使缓冲器获得向前推力以反制高速冲击时缓冲器受到的后坐力。

上述反制缓冲器后坐力的方法，是在设置与复进装置的推进体相连接的控流组件，在缓冲器受到高速冲击时使推进体向推动控流组件中的密压盘721来打开储压气囊8的气流口81，并通过流量锥722按冲击速度控制气流口反冲气流的流量大小来获得反冲力的大小和作用时间的长短。冲击速度越快， 缓冲器受到的后坐力越大；同时，冲击速度越快，推进体后退速度越快，气流口81的开放量由小变大的速度越快，获得的反冲力也就越大，缓冲器受到的后坐力被反制的效果也就越好。

如图6所示，本实施例所述的阻尼23，也可以选用磁流变液26，在活塞上设置产生电磁的线圈绕组24，在缓冲器本体1上设置加速传感器25。通过加速传感器25感应冲击强度，并利用加速传感器25按冲击强度控制线圈绕组24的供电量来控制磁流变液26的粘稠度。同时，通过加速传感器25控制储压气囊8的气压强度，实现在某一冲击强度下，气压反冲力与冲击后坐力的最佳匹配。

上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种释压反制缓冲器，包括缓冲器本体（1）和位于缓冲器本体（1）内具有推进体、复位组件与阻尼机构的复进装置，推进体的后端与阻尼机构连接，复位组件作用在推进体上，其特征在于：所述释压反制缓冲器还包括设在阻尼机构后部的制退装置；所述制退装置具有储存高压气体的储气机构和设在储气机构后部且能够与储气机构相通的喷气机构，当推进体受到冲击时，使得储气机构的高压气体能由喷气机构向后喷出，从而使释压反制缓冲器获得向前的反冲力；所述储气机构包括设置在阻尼机构后部的气囊室（4）和位于气囊室（4）内储存高压气体的弹性储压气囊（8）；所述储压气囊（8）的外周面与气囊室（4）的内壁贴合，其后端面中央设有气流口（81），其前端面有一环形凹槽一（83），在环形凹槽一（83）中央为圆面形中台（84），中台（84）中心设有杆孔（85）；所述复进装置的阻尼机构具有阻尼缸（3）、密封在阻尼缸（3）内的阻尼剂（23）、以及位于阻尼缸（3）内浸没在阻尼剂（23）内的阻逆活塞（6）；所述阻尼缸（3）与气囊室（4）之间设有阻尼板（14），所述阻尼板（14）上设有阻尼剂通孔（15）。

2.根据权利要求1所述的释压反制缓冲器，其特征在于：所述制退装置还具有控制释压气流的控流组件（7），所述控流组件（7）包括前端与阻尼机构连接的控流杆（71）、与控流杆（71）后端连接的控流体（72），所述控流组件（7）的控流杆（71）和控流体（72）分别穿过储压气囊（8）的杆孔（85）和气流口（81），从而使得控流组件（7）轴向穿过储压气囊（8）。

3.根据权利要求2所述的释压反制缓冲器，其特征在于：在位于储压气囊（8）外部的控流杆（71）上设有密压法兰一（711），在位于储压气囊（8）内部的控流杆（71）上设有密压垫圈一（712），密压垫圈一（712）通过连接件与密压法兰一（711）连接，从而利用密压垫圈一（712）将杆孔（85）的边缘压紧固定在密压法兰一（711）上。

4.根据权利要求2所述的释压反制缓冲器，其特征在于：所述控流体（72）后端为密压盘（721），控流体（72）前部为流量锥（722）；所述密压盘（721）和流量锥（722）均为后端直径大于前端直径的锥面体。

5.根据权利要求4所述的释压反制缓冲器，其特征在于：所述储压气囊（8）后端面中央的气流口（81）的内壁为后端直径大于前端直径的锥面形，所述控流体（72）的密压盘（721）的外锥面与气流口（81）的锥面内壁相吻合；所述控流体（72）的流量锥（722）最大直径小于储压气囊（8）的气流口（81）的最小直径；储压气囊（8）在密闭状态下，控流体（72）的密压盘（721）外锥面与气流口（81）的锥面内壁贴合，控流体（72）的流量锥（722）位于储压气囊（8）内。

6.根据权利要求4所述的释压反制缓冲器，其特征在于：所述喷气机构包括喷气管（9）、节流套（10）和节流杯（11）；所述喷气管（9）设在储压气囊（8）后端外的缓冲器本体（1）上，所述节流套（10）固定在喷气管（9）内的管口段，所述节流杯（11）后部套在节流套（10）前部的套管内，其前端与密压盘（721）固接，整个节流杯（11）能够在节流套（10）内作轴向滑移；所述节流套（10）外周面与喷气管（9）内壁之间的间隙形成环状高压喷气道（12）；所述节流杯（11）外周面与喷气管（9）内壁之间的间隙形成聚气道（13）；所述喷气道（12）与聚气道（13）相通；当密压盘（721）向后脱离气流口（81）时，储压气囊（8）内高压气流经气流口（81）和聚气道（13）从喷气道（12）向后高速喷出。

7.根据权利要求1所述的释压反制缓冲器，其特征在于：在阻尼缸（3）前端设有用于密封和真空补位的弹性密封面（16），所述密封面（16）的周边被压紧固定在阻尼缸（3）的内壁，密封面（16）上有环形凹槽二（17），密封面（16）的中央设有套装推进体的推进孔（18）。

8.根据权利要求7所述的释压反制缓冲器，其特征在于：在密封面（16）前面还设有用于限制密封面向前凸出的挡板（19），在挡板（19）上设有透气孔（20），在挡板（19）前的缓冲器本体（1）上设有与挡板（19）上的透气孔（20）相通的外气孔（21）。

9.一种如权利要求1所述释压反制缓冲器反制后坐力的方法，其特征在于：在所述缓冲器本体上设置储存高压气体的反冲装置，当缓冲器受到高速冲击产生后坐力时，利用后坐力控制反冲装置向后释放高压气体，使缓冲器获得向前推力以反制高速冲击时缓冲器受到的后坐力。

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