CN203009680U - 气液缓冲器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气液缓冲器。该缓冲器在被竖直安装时能够沿缓冲器的轴线方向压进和伸张，该缓冲器包括柱塞和外筒，二者都具有沿轴线方向延伸的筒状结构，并且二者的一端都是封闭端，另一端都是开放端，柱塞处于缓冲器的下端，并且外筒处于缓冲器的上端。在柱塞的封闭端上设置沿轴线方向延伸的芯棒。缓冲器还包括设置在柱塞的开放端中并且可以沿着轴线方向相对于柱塞滑动的塞底，塞底由布置在外筒中的支撑部支撑，以使得在柱塞和外筒相对滑动时，塞底相对于外筒保持固定。塞底具有沿轴线方向穿透塞底的阻尼孔，芯棒穿过阻尼孔而延伸，从而在芯棒与阻尼孔之间形成阻尼缝隙。

Description

气液缓冲器

技术领域

本实用新型涉及一种气液缓冲器。

背景技术

缓冲器是工业上应用较为普遍的缓冲减振设备，主要作用是吸收各种冲击能量、保护设备和降低噪音等。

传统气液缓冲器用活塞将气室与液室隔离，因此需要复杂的安装结构和密封结构。此外，在有些情况下，设备可能遭遇到突发冲击。例如，当水下爆炸物在舰船附近水下发生非接触爆炸时，会产生超高温、超高压、能量巨大的气泡脉动冲击波，冲击波以水中音速的速度到达船体后，沿着船体壳板、构架传递到整个船体，引起船体剧烈的自下而上的冲击运动，这种非接触爆炸对船舶电气设备的破坏作用主要表现为电气设备受冲击产生高加速度，承受较大惯性力，造成固定件断裂，电气设备产生位移，拉断水、电、气联系，或相互挤压、碰撞，使设备丧失正常，甚至损坏。因此，为了应对这样的以高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为特点的冲击，发挥抗冲击作用，需要一种能够有效保护重要仪器设备及例如人员免受损害的新型结构的气液缓冲器。

实用新型内容

本实用新型提供的一种新型结构的气液缓冲器，其能够降低加工难度及成本，简化缓冲器的安装结构和密封结构。此外，根据本实用新型的优选实施例的气液缓冲器还能够应对以高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为特点的冲击，发挥抗冲击作用。

根据本实用新型的实施例，提供了一种气液缓冲器，缓冲器在被竖直安装时能够沿缓冲器的轴线方向压进和伸张，该缓冲器的特征在于包括：柱塞，其在缓冲器被竖直安装时处于缓冲器的下端并具有沿轴线方向延伸的筒状结构，柱塞的一端是封闭端，另一端是开放端，并且在柱塞中设置沿轴线方向延伸的芯棒，芯棒的一端固定到柱塞的封闭端；外筒，其在缓冲器被竖直安装时处于缓冲器的上端并具有沿轴线方向延伸的筒状结构，外筒的一端是封闭端，另一端是开放端；以及塞底，其设置在柱塞的开放端中并且可以沿着轴线方向相对于柱塞滑动。其中，在柱塞的开放端与外筒的开放端彼此面对的状态下，柱塞和外筒沿着轴线方向能够相对滑动地布置，塞底由布置在外筒中的支撑部支撑，以使得在柱塞和外筒相对滑动时，塞底相对于外筒保持固定，柱塞的内壁与外筒的外壁密封接触并且塞底与柱塞的内表面密封接触，从而在塞底与柱塞之间形成用于填充液压流体的液室并且在塞底与外筒之间形成用于填充气体的气室，并且塞底具有沿轴线方向穿透塞底的阻尼孔，芯棒穿过阻尼孔而延伸，从而在芯棒与阻尼孔之间形成阻尼缝隙。

根据本实用新型的实施例的气液缓冲器由于垂直使用，在重力作用下气体和液压油自动分离，因此不需要考虑活塞的密封系统，降低了加工难度及成本，并简化了安装结构和密封结构。此外，与现有技术中的气液缓冲器相比，其油腔直径比气腔直径要小，这样可以在总长相同的条件实现更大行程的设计，可抗长脉冲冲击。

根据本实用新型的优选实施例，阻尼缝隙对液压流体具有阻尼特性，可以通过芯棒和/或阻尼孔来控制阻尼缝隙的阻尼特性。

根据本实用新型的优选实施例，芯棒是实心锥形，通过确定芯棒的锥度来控制阻尼缝隙的阻尼特性。芯棒可以沿轴向包括具有不同锥度的区段。

根据本实用新型的优选实施例，芯棒是实心圆柱形，在芯棒的外表面上沿轴线方向形成凹槽，通过确定凹槽的形状来控制阻尼缝隙的阻尼特性。

根据本实用新型的优选实施例，芯棒是圆筒形状，圆筒形状在接近柱塞的封闭端的一端处封闭并且在另一端处开放，在芯棒上形成通孔，通过确定通孔来控制阻尼缝隙的阻尼特性。

根据本实用新型的优选实施例，支撑部为支撑管，在支撑管的管壁上形成穿透孔或穿透槽。

根据本实用新型的优选实施例，外筒的封闭端由尾盖封闭，在尾盖中设置用于向气室充气的充气阀。

根据本实用新型的优选实施例，塞底还具有穿透塞底的单向阀，单向阀仅允许液压流体从液室向气室流动。

当缓冲器受到巨大冲击时，塞底上的单向阀全部迅速打开，缓解瞬间高压力冲击，减小整个系统对外作用力非常小，从而能够应对以高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为特点的冲击，发挥抗冲击作用。

根据本实用新型的优选实施例，柱塞的封闭端作为用于固定到在缓冲器下方的固定基部的固定端，在外筒上具有用于连接到在固定基部上方的被缓冲设备的连接部。

本实用新型提供的一种新型结构的气液缓冲器，其能够简化缓冲器的安装结构和密封结构。此外，本实用新型的气液缓冲器还能够应对这样的以高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为特点的冲击，发挥抗冲击作用。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器的截面图。

图2示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器的安装平台示意图。

图3到图6示出了根据本实用新型的实施例的芯棒的结构图。

图7示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器中的单向阀的结构图。

图8示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器的充气阀的结构图。

图9示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器中的支撑部的结构。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的实施例的气液缓冲器的截面图。如图1所示，根据本实用新型的实施例的气液缓冲器主要由柱塞3、芯棒4、外筒7、塞底6、支撑部8等组成。

如图1所示，柱塞3和外筒7都具有一端封闭、一端开放的筒状结构。柱塞3的外径与外筒7的内径大致彼此相符，使得在柱塞3的开放端与外筒7的开放端彼此面对的状态下，柱塞3被容纳在外筒7的开放端内，柱塞3的外表面与外筒7的内表面密封接触并且柱塞3和外筒7能够沿缓冲器的轴线方向（见图1中的虚线）相对于彼此滑动。

芯棒4被设置在柱塞3内，并沿缓冲器的轴线方向延伸。塞底6布置在柱塞3的开放端中，并且由设置在外筒7内的支撑部8支撑，使得在柱塞3和外筒7相对滑动时，塞底6由于支撑部8的支撑而相对于外筒7保持固定，并相对于柱塞3沿轴线方向滑动。通过这样的布置，在塞底6与柱塞3之间形成了用于填充液压流体2的液室，并且在塞底6与外筒7之间形成用于填充气体的气室。在塞底6中形成沿轴线方向穿透塞底6的阻尼孔，该阻尼孔连接气室9和液室，并使得芯棒4能够穿过阻尼孔延伸，从而在芯棒4与阻尼孔之间形成阻尼缝隙。此外，在柱塞3与外筒7之间，以及在塞底6与柱塞3之间，都布置有相应的密封结构，从而在相对滑动时保持密封。

由此构成了本实用新型的气液缓冲器的基本结构。以下，参照图1和图2解释根据本实用新型的实施例的气液缓冲器的工作情况。

如图2所示，根据本实用新型的实施例的气液缓冲器一般被垂直安装在固定基部1（例如地面、舰船甲板）上。在安装后的状态中，柱塞3位于缓冲器的下端，并且外筒7位于缓冲器的上端，柱塞的封闭端作为固定端固定到固定基部1（例如甲板）上，外筒通过例如连接部连接到被缓冲的设备。柱塞3的封闭端可以以螺纹、螺栓等各种方式连接到甲板，连接部可以是以法兰等方式将气液缓冲器和被缓冲的设备连接在一起。液压流体2填充在柱塞3中的液室中，通过重力与气室中的气体自动分离。在图2中，被缓冲的设备图示为设备平台，缓冲器安装在平台的四个角部。但是，本领域技术人员可以根据实际需要，改变被缓冲的设备、缓冲器的数目、安装位置以及缓冲方式。

当固定端和甲板承受冲击时，缓冲器进入压进过程，柱塞3迅速伸进外筒7，柱塞中的液压油通过阻尼孔的阻尼缝隙向上喷，使液压油进入外筒7内，并且随着缓冲器沿轴线方向的压进，外筒7中的气体受到压缩，从而使腔内压力按气态方程变化，气体吸收并储存冲击能量。在冲击之后，气体储存的能量需要释放，强迫柱塞3回复到原位，从而使得缓冲器伸张，液压油再次通过阻尼缝隙进入柱塞内的液室内。当液压油通过芯棒与塞底的阻尼孔之间的阻尼缝隙时，芯棒为变截面，因而通过芯棒与塞底之间的阻尼缝隙产生的阻尼力按预定规律变化。在缓冲器的伸张过程中，这些阻尼力将吸收相当部分的冲击能量，使得释放的冲击能量明显减少，延长了释放冲击能量的时间，冲击能量得到了缓解。通过根据需要进行涉及芯棒和阻尼孔，可以对阻尼缝隙的阻尼特性的变化规律预先进行各种设置。

也就是说，缓冲器的工作过程包括压进过程和伸张过程，具体如下：

1．压进过程

当受到冲击作用时，外筒7连同平台相对静止不动，固定在基座上的柱塞3随着甲板的运动加速伸进，此时柱塞3内的液压油经过阻尼缝隙流进外筒7，压缩筒内气体，增大筒内压力，直到柱塞与外筒的相对速度为零时，压进过程结束。

2．伸张过程

由于气体受到压缩导致气压升高，从而吸收大部分冲击能量。当柱塞停止伸进后，压缩的气体膨胀做功，推动外筒7内的液压油流回柱塞3内。液压油通过芯棒与塞底的阻尼孔流回柱塞3内，此过程产生阻尼力消耗相当一部分能量，从而降低了外伸的速度，直到缓冲器回复到初始位置。

根据本实用新型的实施例的气液缓冲器由于垂直使用，在重力作用下气体和液压油自动分离，因此不需要考虑活塞的密封系统，降低了加工难度及成本。此外，与现有技术中的气液缓冲器相比，其油腔直径比气腔直径要小，这样可以在总长相同的条件实现更大行程的设计，可抗长脉冲冲击。

优选地，芯棒4可以根据具体情况设计不同的锥度、小孔、开槽等方式，调整缓冲器在伸进或伸张过程中的力学性能，以满足不同使用工况的要求。图3到图6示出了芯棒的构造的具体示例。图3为实心锥形芯棒，通过锥度的变化调整阻尼特性，可以为多锥度的配合方式。图4示出了锥形芯棒的锥度可以根据需要而沿芯棒的轴向改变的情况，其中示出了沿着芯棒的轴向包括三个具有不同锥度的区段。通过更加自由地设置芯棒的锥度，可以改变芯棒相对于塞底处于不同位置的情况下的阻尼特性，以实现不同的冲击性能要求。图5为实心圆柱形芯棒，在圆柱形芯棒的外表面上沿轴向形成凹槽，通过确定凹槽的形状来控制阻尼缝隙的阻尼特性。图6为空心圆筒形状芯棒，该圆筒形状芯棒在接近柱塞的封闭端的一端处封闭并且在另一端处开放，并且通过在芯棒上形成通孔，通过确定通孔的大小及排列方式等来控制阻尼缝隙的阻尼特性。在此基础上，本领域技术人员可以根据实际设计需要对芯棒的结构进行各种设计，并且芯棒的各种构造可以任意彼此结合。此外，阻尼孔的形状和大小也可以用来调整阻尼特性。并且，阻尼孔与芯棒可以被任意组合来调整阻尼特性。

优选地，如图1所示，在塞底6上可以设置单向阀5。单向阀5仅允许液压流体从液室向气室流动。单向阀5的结构如图7所示。在设置单向阀5的情况下，当缓冲器处于压进过程中时，塞底6上的单向阀5可以被压力油全部打开，柱塞中的液压油可以通过单向阀5上喷，液压油能迅速填入外筒内，实现气液压力平衡。因此，当缓冲器受到巨大冲击时，塞底上的单向阀13全部迅速打开，缓解瞬间高压力冲击，整个系统对外作用力非常小，外筒连同平台相对静止不动。当缓冲器处于伸张过程中时，此时外筒7内为高压区，单向阀由于压力作用而关闭，液压油通过芯棒与塞底间的阻尼缝隙或者阻尼孔流回柱塞3内，对整个冲击过程起到缓冲作用，保护了平台上重要仪器设备及人员。使得本实用新型的气液缓冲器能够应对以高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为特点的冲击，发挥抗冲击作用。

单向阀可以采用本领域中已知的各种不同方式，例如：1、弹簧式，依靠液体压力顶起弹簧控制的阀瓣，压力消失后，弹簧力将阀瓣压下，封闭液体倒流；2、重力式，与弹簧式类似，利用重力代替弹簧的压力，依靠阀瓣的自身重力封闭阀门，防止倒流；3、旋启式，液体在阀体内直通，依靠压力顶开一侧的旋转阀瓣，压力失去后，阀瓣依靠自重回位，反向的液体压力封闭阀瓣。但是注意，本领域技术人员应该理解单向阀可以采用本领域中的任何已知结构。

此外，优选地，如图1所示，外筒7的封闭端可以由尾盖10封闭。在尾盖10上可以设置可调节气压的充气阀10。由于初始安装时气液缓冲器需支撑起平台及其上安放的各种设备，因此初始气压的设定与平台及其上安放的各种设备的总重量有关，充气阀10可以根据不同重量调整气液缓冲器气腔压力，同时初始气压对缓冲器的性能有一定的影响，因此通过改变初始气压可以实现一定范围内的性能要求。传统的气液缓冲器一般都是一次性充压，不能实现气压的调节，不能更好的满足现场的需要。如图8所示，充气阀主要由阀芯13、密封块14、螺旋弹簧16、圆螺母17以及阀盖18组成。当需要充气时，打开阀盖18，接上高压气源，推动阀芯13，高压气源通过小孔15进入气室，完成充气后，在螺旋弹簧16的作用下阀芯13弹回初始位置，密封块14进行密封，充完气后拧上阀盖18，整个充气过程非常简便快捷。圆螺母17用于调节初始弹簧压缩力，即推动阀芯的初始力。阀盖18通过螺纹连接并设有一道静密封更好的保证了不漏气。但是注意，本领域技术人员应该理解充气阀可以采用本领域中的任何已知结构。

此外，支撑部固定在塞底与尾盖之间，在冲击过程中对于塞底6起到支撑作用。如图9所示，支撑部8可以是管状支撑部，即，支撑管。当支撑部8具有支撑管的结构时，如图9所示，支撑管上可以加工出一些孔或开通槽等，降低液压油流动时产生的阻尼力，从而使得在受冲击时，液压油能迅速填入外筒内，实现气液压力平衡。此外，支撑部可以具有任何形状，只要其能够保持塞底6与外筒7之间的相对位置关系。

本实用新型的气液缓冲器至少具有以下优点：

1、该新型结构气液缓冲器由于垂直使用，在重力作用下气体和液压油自动分离，因此不需要考虑活塞的密封系统，降低了加工难度及成本，并简化了安装结构和密封结构。此外，与现有技术中的气液缓冲器相比，其油腔直径比气腔直径要小，这样可以在总长相同的条件实现更大行程的设计，可抗长脉冲冲击。

2、该新型结构气液缓冲器可以对于突发冲击所产生的高峰值、高压力、持续时间短、单脉冲形式为主要破坏的能量起到缓冲作用。因此，根据本实用新型的实施例的缓冲器例如可以用于爆炸领域，能够应对水下非接触爆炸。

3、现有技术中的缓冲器包括用弹簧和聚氨酯做成的缓冲器。因此，相比于现有技术中的这种缓冲器，该新结构的气液缓冲器与它们相比，具有吸收冲击能量效率高，产生的反作用力小，使用寿命长、可高频率使用等优点。

如前所述，尽管说明书中已经参考附图对本实用新型的示例性实施例进行了说明，但是本实用新型不限于上述具体实施方式。本实用新型的范围应当由权利要求及其等同含义来限定。

Claims (10)

1.一种气液缓冲器，所述缓冲器在被竖直安装时能够沿所述缓冲器的轴线方向压进和伸张，所述缓冲器的特征在于包括：

柱塞，其在所述缓冲器被竖直安装时处于所述缓冲器的下端并具有沿所述轴线方向延伸的筒状结构，所述柱塞的一端是封闭端，另一端是开放端，并且在所述柱塞中设置沿所述轴线方向延伸的芯棒，所述芯棒的一端固定到所述柱塞的封闭端；

外筒，其在所述缓冲器被竖直安装时处于所述缓冲器的上端并具有沿所述轴线方向延伸的筒状结构，所述外筒的一端是封闭端，另一端是开放端；以及

塞底，其设置在所述柱塞的开放端中并且可以沿着所述轴线方向相对于所述柱塞滑动，

其中，在所述柱塞的开放端与所述外筒的开放端彼此面对的状态下，所述柱塞和所述外筒沿着所述轴线方向能够相对滑动地布置，所述塞底由布置在所述外筒中的支撑部支撑，以使得在所述柱塞和所述外筒相对滑动时，所述塞底相对于所述外筒保持固定，

所述柱塞的内壁与所述外筒的外壁密封接触并且所述塞底与所述柱塞的内表面密封接触，从而在所述塞底与所述柱塞之间形成用于填充液压流体的液室并且在所述塞底与所述外筒之间形成用于填充气体的气室，并且

所述塞底具有沿所述轴线方向穿透所述塞底的阻尼孔，所述芯棒穿过所述阻尼孔而延伸，从而在所述芯棒与所述阻尼孔之间形成阻尼缝隙。

2.根据权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述阻尼缝隙对所述液压流体具有阻尼特性，通过所述芯棒和/或所述阻尼孔来控制所述阻尼缝隙的所述阻尼特性。

3.根据权利要求2所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述芯棒是实心锥形，通过确定所述芯棒的锥度来控制所述阻尼缝隙的阻尼特性。

4.根据权利要求3所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述芯棒沿轴向包括具有不同锥度的区段。

5.根据权利要求2所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述芯棒是实心圆柱形，在所述芯棒的外表面上沿轴线方向形成凹槽，通过确定所述凹槽的形状来控制所述阻尼缝隙的阻尼特性。

6.根据权利要求2所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述芯棒是圆筒形状，所述圆筒形状在接近所述柱塞的封闭端的一端处封闭并且在另一端处开放，在所述芯棒上形成通孔，通过确定所述通孔来控制所述阻尼缝隙的阻尼特性。

7.根据权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述支撑部为支撑管，在所述支撑管的管壁上形成穿透孔或穿透槽。

8.根据权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述外筒的封闭端由尾盖封闭，在所述尾盖中设置用于向所述气室充气的充气阀。

9.根据权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述塞底还具有穿透所述塞底的单向阀，所述单向阀仅允许所述液压流体从所述液室向所述气室流动。

10.根据权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于，

所述柱塞的所述封闭端作为用于固定到在所述缓冲器下方的固定基部的固定端，在所述外筒上具有用于连接到在所述固定基部上方的被缓冲设备的连接部。

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