CN111664140B - 一种流量可调式燃气起竖动力装置 - Google Patents

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Abstract

一种流量可调式燃气起竖动力装置，本发明涉及车辆技术领域，燃气发生器内沿轴向设有空壳结构，该空壳结构内左右活动设置有阀杆，且阀杆的一端连接有阀头，阀头穿过开设于上述空壳结构右端的内壳后开孔后，左右活动设置在喷管内，喷管贯通连接在燃气发生器与气液驱动器之间；阀杆的另一端与滑块连接固定，滑块螺纹连接在旋转轴上，旋转轴的另一端穿过开设于上述空壳结构左端的头部开孔后，与联轴器连接，联轴器的另一端与驱动电机的输出轴连接，驱动电机固定在连接箱体的外壁上。解决了传统液压起竖速度慢的问题，同时可以自主控制油液输出流量，特别适用于车载起竖系统。

Description

一种流量可调式燃气起竖动力装置
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种流量可调式燃气起竖动力装置。
背景技术
目前，随着特种车辆技术的不断发展，特种车辆对负载快速起竖能力的要求越来越高，在快速举升的过程中，为使负载获得更快的起竖速度、完成起竖动作，必须提供给液压动力装置更大的流量。
目前增加液压系统流量的方式主要有两种：（1）增大液压泵的排量、转速或增加液压泵的数量；（2）采用高压气瓶释放高压气体，从而快速推动储存的油液实现大流量输出。
对于上述的方式（1），虽然理论上可以通过增大液压泵的排量、转速或增加液压泵的数量的方式实现大流量输出，但是在工程实践中发现：为液压泵提供动力的现有动力源往往难以满足实际需求，因为这种方式会导致液压泵对动力源的输出功率要求极高，动力源必须输出非常大的功率才能满足液压泵正常工作，显然，现有液压泵难以满足要求，如果专门设计超高功率动力源，存在成本过高、难以推广应用的问题；对于上述的方式（2），虽然可以提供非常大的输出功率，但是这种方式会导致高压气瓶的体积非常大，占用更多空间，对安装空间本来就非常有限的车载系统带来困难，另外，超高压的气瓶压力，对材料和结构都提出了更高的要求，高压力容器在车辆行驶过程中带来安全风险。
因此，借鉴现有增加液压系统流量的方式存在对动力源要求高或高压气瓶占用空间大、危险性高的问题，如何有效的保证特种车辆液压系统对流量的需求，成为了本技术领域亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的流量可调式燃气起竖动力装置，解决了传统液压起竖速度慢的问题，同时可以自主控制油液输出流量，特别适用于车载起竖系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含燃气发生器、气液驱动器和流量调节机构；上述流量调节机构包含驱动电机、连接箱体、联轴器、旋转轴、滑块、阀杆、阀头、喷管；上述燃气发生器内沿轴向设有空壳结构，该空壳结构内左右活动设置有阀杆，且阀杆的一端连接有阀头，阀头穿过开设于上述空壳结构右端的内壳后开孔后，左右活动设置在喷管内，喷管贯通连接在燃气发生器与气液驱动器之间；阀杆的另一端与滑块连接固定，滑块螺纹连接在旋转轴上，旋转轴的另一端穿过开设于上述空壳结构左端的头部开孔后，与联轴器连接，联轴器的另一端与驱动电机的输出轴连接，驱动电机固定在连接箱体的外壁上，连接箱体固定在燃气发生器的头部外壁上，位于燃气发生器外部的旋转轴以及联轴器均设置在上述连接箱体内；所述的气液驱动器内部空间内左右活动设置有活塞，活塞将气液驱动器内部空间分设为左侧的燃气室和右侧的液压室，该液压室利用液压油管与期数系统的油缸进油腔连接。
进一步地，所述的旋转轴与头部开孔的接触处嵌设有动密封件。
进一步地，所述的阀头与内壳后开孔的接触处嵌设有耐高温密封件。
进一步地，所述的燃气发生器上连接有压力传感器，该压力传感器与外部控制端数据传输连接。
进一步地，所述的气液驱动器上连接有燃气安全阀。
进一步地，所述的活塞的左右两侧面均固定有隔热层。
进一步地，所述的活塞的外环壁上套设有密封环，密封环左右活动设置在气液驱动器壳体内。
进一步地，所述的燃气室内壁固定有挡板，挡板与活塞活动抵触设置。
进一步地，所述的燃气室内固定有温度传感器，温度传感器与外部控制端数据传输连接。
本发明的工作原理：工作时，液压室通过液压油管与起竖系统的油缸进油腔连通；起竖系统发出起竖信号后，点燃燃气发生器，燃气发生器在短时释放大流量高压燃气，高压燃气排入燃气室，并进一步推动活塞向液压室方向运动，使得液压室的内部空间瞬间变小，从而将液压油从液压室喷入到起竖系统的起竖油缸中；与此同时，在起竖过程中，驱动电机接收控制指令工作，带动与联轴器固定连接在一起的旋转轴转动，滑块与旋转轴螺纹连接，将旋转轴的转动运动转换为滑块的直线运动，阀杆与滑块固定连接，阀杆也做直线运动，阀头与阀杆固定连接，带动阀头做直线运动，改变喷管喉部面积，进而改变燃气发生器内部压力和推进剂燃速，从而改变燃气发生器输出流量，当燃气进入燃气室后，改变活塞运动速度以及液压室内部油液输出流量，最终控制与液压室连接的起竖系统的油缸运动速度，控制负载起竖角速度。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种流量可调式燃气起竖动力装置，解决了传统液压起竖速度慢的问题，同时可以自主控制油液输出流量，特别适用于车载起竖系统。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明：
驱动电机1、连接箱体2、联轴器3、旋转轴4、头部开孔5、动密封件6、滑块7、阀杆8、内壳后开孔9、耐高温密封件10、阀头11、喷管12、压力传感器13、燃气安全阀14、燃气室15、温度传感器16、活塞17、挡板18、密封环19、隔热层20、液压室21、燃气发生器22、气液驱动器23。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含燃气发生器22、气液驱动器23和流量调节机构；上述流量调节机构包含驱动电机1、连接箱体2、联轴器3、旋转轴4、滑块7、阀杆8、阀头11、喷管12；燃气发生器22上连接有压力传感器13，该压力传感器13与外部控制端数据传输连接，燃气发生器22内沿轴向设有空壳结构（该燃气发生器22还应包括点火单元、固体推进剂、包覆层、挡药板等结构，上述结构与现有技术的燃气发生器22内部结构相同，未在图中画出），该空壳结构内左右活动设置有阀杆8，且阀杆8的一端连接有锥头状的阀头11，阀头11穿过开设于上述空壳结构右端的内壳后开孔9后，左右活动设置在喷管12内（阀头11与内壳后开孔9的接触处嵌设有耐高温密封件10，该耐高温密封件10可以为高温密封石墨线或者为密封活塞环），喉管式的喷管12贯通连接在燃气发生器22与气液驱动器23之间；气液驱动器23上连接有燃气安全阀14，阀杆8的另一端与滑块7连接固定，滑块7螺纹连接在旋转轴4上，旋转轴4的另一端穿过开设于上述空壳结构左端的头部开孔5后，与联轴器3连接（旋转轴4与投不开孔5的接触处嵌设有由橡胶材质制成的动密封件6），联轴器3的另一端与驱动电机1的输出轴连接，驱动电机1固定在连接箱体2的外壁上，连接箱体2固定在燃气发生器22的头部外壁上，位于燃气发生器22外部的旋转轴4以及联轴器3均设置在上述连接箱体2内；所述的气液驱动器23内部空间内左右活动设置有活塞17，活塞17的左右两侧面均固定有隔热层20，活塞17的外环壁上套设有密封环19，密封环19左右活动设置在气液驱动器23壳体内，活塞17将气液驱动器23内部空间分设为左侧的燃气室15和右侧的液压室21，燃气室15内固定有温度传感器16，温度传感器16与外部控制端数据传输连接，液压室21利用液压油管与期数系统的油缸进油腔连接，燃气室15内壁固定有挡板18，挡板18与活塞17活动抵触设置。
本具体实施方式的工作原理：工作时，液压室21通过液压油管与起竖系统的油缸进油腔连通；起竖系统发出起竖信号后，点燃燃气发生器22，燃气发生器22在短时释放大流量高压燃气，高压燃气排入燃气室15，并进一步推动活塞17向液压室21方向运动，使得液压室21的内部空间瞬间变小，从而将液压油从液压室21喷入到起竖系统的起竖油缸中；与此同时，在起竖过程中，驱动电机1接收控制指令工作，带动与联轴器3固定连接在一起的旋转轴4转动，滑块7与旋转轴4螺纹连接，将旋转轴4的转动运动转换为滑块7的直线运动，阀杆8与滑块7固定连接，阀杆8也做直线运动，阀头11与阀杆8固定连接，带动阀头11做直线运动，改变喷管12喉部面积，进而改变燃气发生器22内部压力和推进剂燃速，从而改变燃气发生器输出流量，当燃气进入燃气室15后，改变活塞17运动速度以及液压室21内部油液输出流量，最终控制与液压室21连接的起竖系统的油缸运动速度，控制负载起竖角速度。
燃气发生器22燃气输出流量的调节是通过燃气压力控制实现的，在燃气发生器22内部安装有压力传感器13，为燃气流量闭环控制提供反馈信号，反馈信号接入驱动电机1的控制器，当需要减小流量时，由驱动电机1控制锥头状的阀头11向喷管12喉部面积增大的方向移动，此时燃气发生器22内部压力减小，推进剂燃速减小从而减小燃气输出流量，根据压力传感器13的信号提供计算此时的燃气流量反馈给驱动电机1转动。
在活塞17运动的过程中，密封环19保证了燃气室15和液压室21的完全分离，既能够防止燃气室的高压高温气体进入液压室21，避免出现漏气的情况，也能够防止液压室21的油液进入燃气室15，避免出现漏油的问题。
活塞17位于燃气室15的一侧和位于液压室21的一侧均设置隔热层20，隔热层20能够隔绝燃气室15和液压室21之间的热传递，使得液压室21的油液温度控制在安全范围内，避免液压室21由于温度过高造成油液燃烧的危险，从而进一步提高装置的安全性。
在燃气室15安装燃气安全阀14，当燃气室15的压力超过安全压力范围时，燃气安全阀14迅速打开，将多余燃气排放至大气环境中，以确保装置的安全。
在气液驱动器内部设有挡板18，当油液注入一定量时，活塞17运动到挡板18位置，自动停止运动，系统停止注入油液，方便向液压室21中预先注入油液。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果是：本具体实施方式提供了一种流量可调式燃气起竖动力装置，将流量可调式燃气发生器应用于起竖动力装置，满足特种车辆对高压大流量输出的要求，具有体积小，成本低，可靠性强等突出优点；通过流量可调式燃气发生器作为起竖动力装置，降低了系统对输出功率的要求，适用于大吨位负载快速起竖系统，输出的高压大流量可以很好的使用起竖变负载工况，能够满足特种车辆起竖动力装置的要求。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：它包含燃气发生器(22)、气液驱动器(23)和流量调节机构；上述流量调节机构包含驱动电机(1)、连接箱体(2)、联轴器(3)、旋转轴(4)、滑块(7)、阀杆(8)、阀头(11)、喷管(12)；上述燃气发生器(22)内沿轴向设有空壳结构，该空壳结构内左右活动设置有阀杆(8)，且阀杆(8)的一端连接有阀头(11)，阀头(11)穿过开设于上述空壳结构右端的内壳后开孔(9)后，左右活动设置在喷管(12)内，喷管(12)贯通连接在燃气发生器(22)与气液驱动器(23)之间；阀杆(8)的另一端与滑块(7)连接固定，滑块(7)螺纹连接在旋转轴(4)上，旋转轴(4)的另一端穿过开设于上述空壳结构左端的头部开孔(5)后，与联轴器(3)连接，联轴器(3)的另一端与驱动电机(1)的输出轴连接，驱动电机(1)固定在连接箱体(2)的外壁上，连接箱体(2)固定在燃气发生器(22)的头部外壁上，位于燃气发生器(22)外部的旋转轴(4)以及联轴器(3)均设置在上述连接箱体(2)内；所述的气液驱动器(23)内部空间内左右活动设置有活塞(17)，活塞(17)将气液驱动器(23)内部空间分设为左侧的燃气室(15)和右侧的液压室(21)，该液压室(21)利用液压油管与期数系统的油缸进油腔连接；
所述的燃气室(15)内壁固定有挡板(18)，挡板(18)与活塞(17)活动抵触设置；
它的工作原理：工作时，液压室(21)通过液压油管与起竖系统的油缸进油腔连通；起竖系统发出起竖信号后，点燃燃气发生器(22)，燃气发生器(22)在短时释放大流量高压燃气，高压燃气排入燃气室(15)，并进一步推动活塞(17)向液压室(21)方向运动，使得液压室(21)的内部空间瞬间变小，从而将液压油从液压室(21)喷入到起竖系统的起竖油缸中；与此同时，在起竖过程中，驱动电机(1)接收控制指令工作，带动与联轴器(3)固定连接在一起的旋转轴(4)转动，滑块(7)与旋转轴(4)螺纹连接，将旋转轴(4)的转动运动转换为滑块(7)的直线运动，阀杆(8)与滑块(7)固定连接，阀杆(8)也做直线运动，阀头(11)与阀杆(8)固定连接，带动阀头(11)做直线运动，改变喷管(12)喉部面积，进而改变燃气发生器(22)内部压力和推进剂燃速，从而改变燃气发生器输出流量，当燃气进入燃气室(15)后，改变活塞(17)运动速度以及液压室(21)内部油液输出流量，最终控制与液压室(21)连接的起竖系统的油缸运动速度，控制负载起竖角速度。
2.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的旋转轴(4)与头部开孔(5)的接触处嵌设有动密封件(6)。
3.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的阀头(11)与内壳后开孔(9)的接触处嵌设有耐高温密封件(10)。
4.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的燃气发生器(22)上连接有压力传感器(13)，该压力传感器(13)与外部控制端数据传输连接。
5.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的气液驱动器(23)上连接有燃气安全阀(14)。
6.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的活塞(17)的左右两侧面均固定有隔热层(20)。
7.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的活塞(17)的外环壁上套设有密封环(19)，密封环(19)左右活动设置在气液驱动器(23)壳体内。
8.根据权利要求1所述的一种流量可调式燃气起竖动力装置，其特征在于：所述的燃气室(15)内固定有温度传感器(16)，温度传感器(16)与外部控制端数据传输连接。
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