CN113124017A - 一种基于co2相变的气动作动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于CO₂相变的气动作动装置，涉及气动作动技术领域，包括气缸盖、气缸缸体和推杆，在气缸缸体内设有相变筒，相变筒与气缸盖固定连接，相变筒介于推杆和气缸盖中间，在相变筒内设有加热管，加热管连接有第一接线柱和第二接线柱，第一接线柱和第二接线柱固定安装在气缸盖上并贯穿至气缸缸体外侧，气缸盖中心开设有第一通孔与相变筒内部贯穿，通孔内设有第一气液两用头；相变筒内填充有液态二氧化碳，相变筒筒壁上开设有易于破裂得槽口，通过将产气装置置于气缸内部，可提供很大的作用力，特别是狭小空间内，而且使用液态CO₂相变膨胀做功，很好的解决了火药燃烧对气缸造成的烧蚀问题，增长了气缸的寿命。

Description

一种基于CO2相变的气动作动装置

技术领域

本发明属于气动作动技术领域，具体涉及一种基于CO₂相变的气动作动装置。

背景技术

目前国内的气动作动装置主要分为两种类型，第一种类型产气药、气爆装置以及气管回路均布置在作动装置外部，但是这种作动装置结构较为复杂，所占空间较大，难以满足一些特殊结构的要求，更难布置在狭小空间内；第二类将产气药布置在作动装置内部，但是产气药为火药，它的燃烧会对作动装置的气缸造成不可恢复的烧蚀，而且一些反应产物及残渣滞留于气缸内部，难以清理，严重影响气缸寿命，因此，我们提出一种基于CO₂相变的气动作动装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于CO₂相变的气动作动装置，该装置既可以满足狭小空间安装的需求，又可以避免火药燃烧对气缸的损伤，提高了作动装置使用寿命。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于CO相变的气动作动装置，包括气缸盖、气缸缸体和推杆，在气缸缸体内设有相变筒，相变筒与气缸盖固定连接，相变筒介于推杆和气缸盖中间，在相变筒内设有加热管，所述加热管连接有第一接线柱和第二接线柱，所述第一接线柱和第二接线柱固定安装在气缸盖上并贯穿至气缸缸体外侧，所述气缸盖中心开设有第一通孔与相变筒内部贯穿，通孔内设有第一气液两用头；

所述相变筒内填充有液态二氧化碳，所述相变筒筒壁上开设有易于破裂得槽口。

作为本发明进一步的方案，所述相变筒靠近推杆一端的端面切除与气缸缸体内腔贯通，在相变筒靠近气缸缸体侧切口处设有爆破片，所述爆破片与相变筒可拆卸连接，所述爆破片靠近推杆一端的侧面开设有预制槽。

作为本发明进一步的方案，所述预制槽由两条相互垂直交叉的凹槽组成。

作为本发明进一步的方案，所述相变筒靠近推杆端还设有爆破片固定端头，所述爆破片固定端头被配置用以将爆破片固定夹持在相变筒上，所述爆破片固定端头与相变筒螺纹连接。

作为本发明进一步的方案，所述气缸缸体靠近气缸盖侧外圆周面上开设有放气孔，放气孔内设有第二气液两用头。

作为本发明进一步的方案，所述爆破片由不锈钢材料材质制成，所述爆破片的厚度为1.5～3mm，所述预制槽的深度为0.5～1mm。

作为本发明进一步的方案，所述推杆远离气缸盖端的滑杆上套接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧介于推杆活塞部和气缸缸体侧壁之间。

本发明的有益效果：本发明结构简单，将产气装置置于气缸内部，可提供很大的作用力，特别是狭小空间内，而且使用液态CO2相变膨胀做功，很好的解决了火药燃烧对气缸造成的烧蚀问题，增长了气缸的寿命；

同时减少了相变筒因爆裂产生的碎片对相变筒内壁造成的碰伤，通过爆破片设置使得相变筒可以循环使用，减少了浪费，同时便于加工制造，降低了对应的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种基于CO₂相变的气动作动装置剖面图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是本发明爆破片的结构示意图；

图4是图1中B处的放大示意图；

图中：1-气缸盖、2-第一接线柱、3-第二接线柱、4-第一气液两用头、5- 爆破片、6-爆破片固定端头、7-加热管、8-相变筒、9-第二气液两用头、10- 气缸缸体、11-第一密封圈、12-第二密封圈、13第三密封圈、14-推杆、15-连接螺栓、16-缓冲弹簧、17-第四密封圈、18-导向底盘、501-预制槽、20-第一支撑簧、51-第五密封圈、91-第二顶针、92-第二支撑簧。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于CO₂相变的气动作动装置，包包括气缸盖1、气缸缸体10和推杆14，气缸盖1和气缸缸体10之间设有密封圈，气缸盖1和气缸缸体10通过螺丝固定连接，推杆14活塞块端周侧面开设有多条凹槽，凹槽内分别安装有用于密封的第一密封圈11、第二密封圈12和第三密封圈13，在气缸缸体10内设有相变筒8，相变筒8与气缸盖1 固定连接，相变筒8介于推杆14和气缸盖1中间，相变筒8内设有加热管7，加热管7连接有第一接线柱2和第二接线柱3，第一接线柱2和第二接线柱3 固定安装在气缸盖1上并贯穿至气缸缸体10外侧，气缸盖1中心开设有第一通孔与相变筒8内部贯穿，通孔内设有第一气液两用头4，从第一气液两用头 4处向相变筒8内填充有液态二氧化碳，相变筒8筒壁上开设有易于破裂得槽口。

使用时，将气缸缸体10通过连接螺栓15紧固安装在导向底盘18上，气缸缸体10与导向底盘18之间安装有第四密封圈17，保证气缸缸体10的气密性，通过第一气液两用头4端向相变筒8内冲入足量的液态二氧化碳，将外部导线与第一接线柱2和第二接线柱3相连，发出电信号，在相变筒8内部的加热管7快速释放热量，相变筒8内部的液态CO₂迅速转变为超临界态CO₂，体积扩大数百倍，相变筒8内压力极具上升，达到一定程度，相变筒8 筒壁沿开设的预制槽破裂，超临界态CO₂冲入气缸，推动推杆14向前运动进行做功。

在另一公开的是实施例中，如图2和3所示，在相变筒8靠近推杆14一端的端面切除与气缸缸体10内腔贯通，在相变筒8靠近气缸缸体10侧切口处设有爆破片5，爆破片5与相变筒8可拆卸连接，爆破片5靠近推杆14一端的侧面开设有预制槽501，即当相变筒8内压强增大时，气压压强达到一定极限值时，爆破片5沿预制槽501处发生裂纹，是的相变筒8内气体瞬间溢出从而推动推杆14向右运动，通过爆破片5设置使得相变筒8可以循环使用，减少了浪费，同时便于加工制造，降低了对应的成本，同时再次使用时无需将相变筒8与气缸盖1拆卸，爆破片5更加便于更换，同时为了避免0出现爆裂进而造成碎片过多，在爆破片5表层涂覆有胶层，进而进一步保护了气缸缸体10的内壁。

优选地，预制槽501由两条相互垂直交叉的凹槽组成，使得爆破片5沿预制槽501处出现破裂时，裂口足够大，保证瞬时地气压推力。

进一步地，在相变筒8靠近推杆14端还设有爆破片固定端头6，述爆破片固定端头6被配置用以将爆破片5固定夹持在相变筒8上，爆破片固定端头6与相变筒8螺纹连接，提高了爆破片5更换地便捷性。

优选地，推杆14远离气缸盖1端的滑杆上套接有缓冲弹簧16，缓冲弹簧 16介于推杆14活塞部和气缸缸体10侧壁之间，缓冲弹簧16起到复位地作用。

进一步地，如图1和4所示，在气缸缸体10靠近气缸盖1侧外圆周面上开设有放气孔，放气孔内设有第二气液两用头9，第二气液两用头9内设有顶针91和支撑弹簧92，顶针91与第二气液两用头9内壁滑动连接，第二气液两用头9内壁上设有限制顶针91竖直运动地限位块，支撑弹簧92设在顶针 91的下端，支撑弹簧92另一端与第二气液两用头9内壁上的固定块固定连接，在支撑弹簧92的作用下顶针91与第二气液两用头9内壁的固定块贴合，做功完毕后，压缩第二气液两用头9内的顶针91，顶针91驱动支撑弹簧92后移，顶针91与第二气液两用头9外壁产生间隙，即可将做功后的气态C02排出气缸缸体10外，停止按压第二气液两用头9的顶针91，完成排气，之前因为高压作用被做推杆14活塞头压缩的缓冲弹簧16将推杆14弹回原位，将气缸盖1与气缸缸体10拆卸分离，将相变筒8更换即可再次进行注液使用。

在一些实施例中，爆破片5由不锈钢材料材质制成，爆破片5的厚度为 1.5～3mm，预制槽501的深度为0.5～1mm。

本发明的工作原理是：当作动装置需要工作时，将外部导线与第一接线柱2、第二接线柱3相连，发出电信号，在相变筒8内部的加热管7快速释放热量，相变筒8内部的液态CO₂迅速转变为超临界态CO₂，体积扩大数百倍，相变筒8内压强极具上升，达到一定程度，在相变筒8筒壁上设置预制槽破裂，超临界态CO₂冲入气缸，推动做功杆14向前运动进行做功；本发明避免了火药爆炸燃烧产生的高温高压冲击波对气缸的冲击与烧蚀作用，同时由于CO₂属于惰性气体，与火药产生的硫化物不同，不仅不会在高温下与气缸材质发生反应，而且由于CO₂相变吸热，进一步避免了高温对气缸的影响，同时避免了火药燃烧后气缸清洁的问题，可以快速的二次使用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系为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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。因此，从任意一处来说，都应将实施例看作是指导性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于CO₂相变的气动作动装置，包括气缸盖(1)、气缸缸体(10)和推杆(14)，其特征在于，所述气缸缸体(10)内设有相变筒(8)，所述相变筒(8)与气缸盖(1)固定连接，所述相变筒(8)介于推杆(14)和气缸盖(1)中间，所述相变筒(8)内设有加热管(7)，所述加热管(7)连接有第一接线柱(2)和第二接线柱(3)，所述第一接线柱(2)和第二接线柱(3)固定安装在气缸盖(1)上并贯穿至气缸缸体(10)外侧，所述气缸盖(1)中心开设有第一通孔与相变筒(8)内部贯穿，通孔内设有第一气液两用头(4)；

所述相变筒(8)内填充有液态二氧化碳，所述相变筒(8)筒壁上开设有易于破裂得槽口。

2.根据权利要求1所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述相变筒(8)靠近推杆(14)一端的端面切除与气缸缸体(10)内腔贯通，在相变筒(8)靠近气缸缸体(10)侧切口处设有爆破片(5)，所述爆破片(5)与相变筒(8)可拆卸连接，所述爆破片(5)靠近推杆(14)一端的侧面开设有预制槽(501)。

3.根据权利要求2所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述预制槽(501)由两条相互垂直交叉的凹槽组成。

4.根据权利要求3所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述相变筒(8)靠近推杆(14)端还设有爆破片固定端头(6)，所述爆破片固定端头(6)被配置用以将爆破片(5)固定夹持在相变筒(8)上，所述爆破片固定端头(6)与相变筒(8)螺纹连接。

5.根据权利要求1或3任一所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述气缸缸体(10)靠近气缸盖(1)侧外圆周面上开设有放气孔，放气孔内设有第二气液两用头(9)。

6.根据权利要求2或4任一所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述爆破片(5)由不锈钢材料材质制成，所述爆破片(5)的厚度为1.5～3mm，所述预制槽(501)的深度为0.5～1mm。

7.根据权利要求1或6任一所述的一种基于CO₂相变的气动作动装置，其特征在于，所述推杆(14)远离气缸盖(1)端的滑杆上套接有缓冲弹簧(16)，所述缓冲弹簧(16)介于推杆(14)活塞部和气缸缸体(10)侧壁之间。

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