CN112610639A - 一种弹簧式液压阻尼装置及阻尼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧式液压阻尼装置及阻尼方法,解决了现有水下热动力航行器换速过程中燃料供应的压力特性曲线和时间须限定在一定范围内的问题,实现整个动力系统的自我保护和提高兵器打击的机动性,并克服安装空间小,满足换速过程中燃料供应压力的变化由近阶跃突变形式变换成一定时间内平缓上升的形式、并将换速压力特性曲线和时间控制在限定范围内的要求。
Description
技术领域
本发明属于水下热动力换速系统的一种延时阻尼装置,具体是一种弹簧式液压阻尼装置及阻尼方法。
背景技术
某型水下热动力航行器根据总体机动性的需求而设计了不同的速制,在由低速变高速的过程中,开关阀收到换速指令后打开,海水泵出口的高压海水通过管路连接到某二位三通的开关阀,再经液压阻尼装置作用到燃料泵的调节阀部件,高压海水推动调节阀阀芯运动,使溢流口开度减小,增大燃料流入燃烧室的压力及流量,从而实现低速到高速的切换。热动力系统工作压力一般为由十几兆帕到几十兆帕,高压工作下的动力系统在低速变高速时,为避免燃料瞬间冲入燃烧室而引起燃烧振荡和冲击,对换速过程的平稳性提出了极高的要求——换速的压力特性曲线和时间须限定在一定范围内。若压力上升太快,造成泵出的燃料流量、压力和燃烧室压力瞬间增大,发动机输出功率和扭矩也瞬间提升,由于动力及推进系统自身的运动惯性,来不及响应功率和扭矩的急速变化,对整个动力传动系统将造成不可恢复的损伤,甚至是被破坏掉,无法继续使用,这无疑对水下热动力航行器的正常使用和寿命造成了巨大的影响。若压力上升太慢,造成泵出的燃料流量、压力和燃烧室压力上升过于缓慢,发动机输出功率和扭矩也缓慢增加,降低了水下热动力航行器作战的机动性,作战时将处于被动的境地。以上都会严重影响整个水下热动力航行器的正常工作或寿命,故需要急需一种延时阻尼装置,使换高速时燃料泵出口压力和流量按系统要求平缓变化。
燃料供应压力上升过慢问题,可通过增加管径、缩短流动路径、减小换速腔容积或更改整个动力装置的布局来解决。而燃料供应压力上升过快问题,也可以考虑从上述措施的角度来解决。但要将换速过程中燃料供应压力的变化由近阶跃突变形式变换成一定时间内平缓上升的形式,并将其限定在一定时间范围内,仅通采取上述直观简单的措施并不能完全解决,故该问题是需迫切解决的一个难题。
目前针对水下热动力航行器动力系统的限定时间内的平缓换速过程,可使用电子组件的控制方法实现,这不但增加了系统复杂性,动力系统的装配、工作环境还极易造成电子组件的损坏,降低水下热动力航行器工作的可靠性。故迫切需要研制一种能够上述满足要求且小空间下安装、工作可靠的延时阻尼装置,用于水下热动力航行器动力系统的换速系统。
发明内容
本发明解决的技术问题是:为解决现有水下热动力航行器换速过程中燃料供应的压力特性曲线和时间须限定在一定范围内的问题,实现整个动力系统的自我保护和提高兵器打击的机动性,并克服安装空间小,满足换速过程中燃料供应压力的变化由近阶跃突变形式变换成一定时间内平缓上升的形式、并将换速压力特性曲线和时间控制在限定范围内的要求,本发明提出一种弹簧式液压阻尼装置及阻尼方法。
本发明的技术方案是:一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,包括第一壳体、挡圈、垫片、弹簧、活塞、第一孔板、第二孔板和第二壳体;
所述第一壳体为二级柱状体,大径端为空腔体,小径端沿轴线开有第一通孔,且第一通孔贯穿至大径腔;第一通孔外放置接嘴管,且接嘴管一端伸出第一通孔外;
所述第二壳体整体为柱状体外壁为多阶梯状,沿轴线开有第二通孔,且该通孔为变阶孔;侧壁上开有通孔;
所述第二壳体和第一壳体小径端固连,且第二壳体侧壁上的通孔与接嘴管伸出端贯通;第一壳体轴线与第二壳体轴线相互垂直;
所述活塞同轴位于第一壳体的大径腔内,活塞上套有弹簧;弹簧另一端与垫片接触;弹簧初始状态为预压缩状态;
所述垫片中心处开有通孔,通孔轴线与第一壳体轴线相互重合,用于弹簧支撑;
所述挡圈与垫片接触,用于固定垫片和弹簧;
所述第一孔板一端开有中心孔,所述第二孔板一端开有偏心孔;在第二壳体通孔内,若干第一孔板和若干第二孔板交替布置;
液体通过若干第一孔板和若干第二孔板后,减缓液体流速;活塞在液体压力下克服弹簧阻力进行轴向运动,使得液体通过接嘴管进入大径腔,起延时作用。
本发明进一步的技术方案是:所述活塞一端开有圆形凹槽,作为液体预填充腔,实现活塞的平缓启动,且该端靠近第一壳体大径腔底部;圆形凹槽轴线与活塞轴线重合;靠近开槽的一端侧壁开有放置活塞密封圈的凹槽;活塞另一端设为倒角。
本发明进一步的技术方案是:所述活塞的倒角避免活塞小空间下微倾斜与弹簧内圈的卡滞。
本发明进一步的技术方案是:所述第一孔板整体为柱状体,一端开口一端封闭,封闭端开有中心孔。
本发明进一步的技术方案是:所述第二孔板整体为柱状体,一端开口一端封闭,封闭端开有偏心孔。
本发明进一步的技术方案是:所述第一孔板和第二孔板相互组合时,开口端朝向液体流入方向。
本发明进一步的技术方案是:所述接嘴管设有倒角,用于与出口管路硬密封连接。
本发明进一步的技术方案是:所述挡圈中心处开有通孔,通孔轴线与第一壳体轴线重合,挡圈外壁与第一壳体上挡圈槽为间隙配合。
本发明进一步的技术方案是:所述垫片的通孔用于在活塞向上运动时,将活塞上方腔体内的空气顺利排出。
本发明进一步的技术方案是:一种弹簧式液压阻尼装置的阻尼方法,包括以下步骤:
步骤1:液体进入第二壳体内,经过第一孔板中心孔和第二孔板的偏心孔后,流速下降;
步骤2:经过第一孔板和第二孔板后,液体一部分经第二壳体通孔后流出,一部分经接嘴管进入第一壳体的圆形凹槽;
步骤3:活塞在液体压力下,克服弹簧阻力沿轴线向上运动,活塞未开有凹槽的另一端与垫片接触,此时对出口液体的压力缓冲作用完成。
发明效果
本发明的技术效果在于:本发明提出一种弹簧式液压阻尼装置及阻尼方法,很好地解决了水下热动力航行器动力系统的有限空间对其外形尺寸特殊要求和可靠性的难题,换速时使燃料供应按照压力特性曲线平缓变化,有效避免了换速过快引起的燃烧振荡和冲击、甚至是由高压剧烈变化引起爆炸,保证了动力系统自身的安全性,故该种装置的工作性能直接影响到动力系统运行的安全性。初始安装或低速时,某二位三通的开关阀处于关闭状态,3对成对孔板7、8装入壳体1的进口端,活塞5通过弹簧4、垫片3及挡圈2固定于壳体1中。低速变高速时,某二位三通的开关阀打开,带压液体进入该弹簧式液压阻尼装置,3对孔板对液流起到阻尼作用,活塞5在液体压力作用下克服弹簧阻力向上运动,直至活塞顶部与垫片3接触,液体填充活塞活动后的腔体,起到延时作用。
本发明提出的新型弹簧式液压阻尼装置,通过成对孔板和活塞特殊结构的引入,不仅从原理上解决了动力系统对其外形安装尺寸小的高难要求,可靠地实现了水下热动力航行器的燃料供应压力特性曲线和时间限定在一定范围内的要求,保证了航行器大机动工作时动力系统的安全性。降低了不可知因素发生时引起的对动力系统的破坏性,能够有效降低科研、生产、试验阶段各组件的加工维护成本。
附图说明
图1是弹簧式液压阻尼装置总体结构的剖视图;
图2是活塞结构的剖视图;
图3是孔板结构的剖视图;
附图标记说明:1-第一壳体,2-挡圈,3-垫片,4-弹簧,5-活塞,6-活塞密封圈,7-孔板I,8-孔板II,9-密封圈;10-第二壳体;11-接嘴管;12-第二通孔;13-底部圆形凹槽;14-中心孔;15-偏心孔
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图3,本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种弹簧式液压阻尼装置,由壳体1,3对孔板7、8、活塞5、弹簧4、垫片3及挡圈2等组成。其特征在于所述的壳体1由接管嘴和桶形壳体焊接而成,接管嘴出口设计74°锥密封形式,由外螺纹实现出口连接;进口为插入式O形圈密封形式,由螺钉可靠连接;中部为T形通路设计。垫片3中间开有圆孔,在活塞向上运动时,将活塞上方腔体内的空气顺利排出。所述的活塞5底部开有圆形凹槽,为液体预填充腔;顶部特殊的倒角结构设计,避免了小空间下微倾斜与弹簧4内圈的卡滞。正常工作时,活塞在下方液体压力的作用下,克服弹簧力及摩擦阻力而向上运动,活塞上部与垫片底面相接触时,对出口液体的压力缓冲作用完成。所述的3对成对孔板设计,其中孔板7为偏心孔设计,孔板8为中心孔设计,可将水下热动力航行器总体对机动性的要求转换成换速时间的要求,进而转换成某压力下液体流速的要求,可通过改变孔板上孔径的大小来实现液体流速的改变。
参照图1。本发明弹簧式液压阻尼装置包括壳体1,3对孔板7、8、活塞5、弹簧4、垫片3及挡圈2等。
3对成对孔板7、8装入壳体1的进口端,活塞5通过弹簧4、垫片3及挡圈2固定于壳体1中。
壳体1由接管嘴和桶形壳体焊接而成,接管嘴出口设计74°锥密封形式,由外螺纹实现出口连接;进口为插入式O形圈密封形式,由螺钉可靠连接;中部为T形通路设计。垫片3中间开有圆孔,在活塞向上运动时,将活塞上方腔体内的空气顺利排出。
参照图2。活塞5底部开有圆形凹槽,为液体预填充腔,有效解决了活塞初始动作时的出口压力的出现的一次振荡问题;顶部特殊的倒角结构设计,避免了小空间下活塞微倾斜时与弹簧4内圈的卡滞。正常工作时,活塞在下方液体压力的作用下,克服弹簧力及摩擦阻力而向上运动,直至活塞上部与垫片底面接触,实现对出口液体的延时作用。
参照图3。3对成对的孔板,其中孔板7为偏心孔设计,孔板8为中心孔设计,可将水下热动力航行器总体对机动性的要求转换成换速时间的要求,进而转换成某压力下液体流速的要求,可通过改变孔板上孔径的大小来实现液体流速的改变。
由于该装置体积小、重量轻、反应迅速,可直接固连于系统管路上,无需额外的安装座。低速变高速时,开关阀打开,带压液体进入该弹簧式液压阻尼装置,3对孔板对液流起到阻尼作用,活塞5在液体压力作用下克服弹簧阻力向上运动,直至活塞顶部与垫片3底部接触,液体填充活塞活动后的腔体,起到延时作用。该装置满足了动力系统的自我保护和水下热动力航行器的总体对机动性能的要求。
Claims (10)
1.一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,包括第一壳体(1)、挡圈(2)、垫片(3)、弹簧(4)、活塞(5)、第一孔板(7)、第二孔板(8)和第二壳体(10);
所述第一壳体(1)为二级柱状体,大径端为空腔体,小径端沿轴线开有第一通孔,且第一通孔贯穿至大径腔;第一通孔外放置接嘴管(11),且接嘴管(11)一端伸出第一通孔外;
所述第二壳体(10)整体为柱状体外壁为多阶梯状,沿轴线开有第二通孔(12),且该通孔为变阶孔;侧壁上开有通孔;
所述第二壳体(10)和第一壳体(1)小径端固连,且第二壳体(10)侧壁上的通孔与接嘴管(11)伸出端贯通;第一壳体(1)轴线与第二壳体(10)轴线相互垂直;
所述活塞(5)同轴位于第一壳体(1)的大径腔内,活塞(5)上套有弹簧(4);弹簧(4)另一端与垫片(3)接触;弹簧(4)初始状态为预压缩状态;
所述垫片(3)中心处开有通孔,通孔轴线与第一壳体(1)轴线相互重合,用于弹簧(4)支撑;
所述挡圈(2)与垫片(3)接触,用于固定垫片(3)和弹簧(4);
所述第一孔板(1)一端开有中心孔,所述第二孔板(8)一端开有偏心孔;在第二壳体(10)通孔内,若干第一孔板(1)和若干第二孔板(8)交替布置;
液体通过若干第一孔板(1)和若干第二孔板(8)后,减缓液体流速;活塞(5)在液体压力下克服弹簧(4)阻力进行轴向运动,使得液体通过接嘴管进入大径腔,起延时作用。
2.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述活塞(5)一端开有圆形凹槽(13),作为液体预填充腔,实现活塞的平缓启动,且该端靠近第一壳体(1)大径腔底部;圆形凹槽(13)轴线与活塞(5)轴线重合;靠近开槽的一端侧壁开有放置活塞密封圈的凹槽;活塞(5)另一端设为倒角。
3.如权利要求2所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述活塞(5)的倒角避免活塞(5)小空间下微倾斜与弹簧4内圈的卡滞。
4.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述第一孔板(1)整体为柱状体,一端开口一端封闭,封闭端开有中心孔。
5.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述第二孔板(8)整体为柱状体,一端开口一端封闭,封闭端开有偏心孔。
6.如权利要求4和5所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述第一孔板(1)和第二孔板(8)相互组合时,开口端朝向液体流入方向。
7.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述接嘴管(11)设有倒角,用于与出口管路硬密封连接。
8.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述挡圈(2)中心处开有通孔,通孔轴线与第一壳体(1)轴线重合,挡圈(2)外壁与第一壳体(1)上挡圈槽为间隙配合。
9.如权利要求1所述的一种弹簧式液压阻尼装置,其特征在于,所述垫片(3)的通孔用于在活塞(5)向上运动时,将活塞(5)上方腔体内的空气顺利排出。
10.基于权利要求1所述一种弹簧式液压阻尼装置的阻尼方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:液体进入第二壳体(10)内,经过第一孔板(1)中心孔和第二孔板(8)的偏心孔后,流速下降;
步骤2:经过第一孔板(1)和第二孔板(8)后,液体一部分经第二壳体(10)通孔后流出,一部分经接嘴管进入第一壳体的圆形凹槽;
步骤3:活塞(5)在液体压力下,克服弹簧(4)阻力沿轴线向上运动,
活塞(5)未开有凹槽的另一端与垫片(3)接触,此时对出口液体的压力缓冲作用完成。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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