CN206129965U - 一种高频运动的氮爆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频运动的氮爆装置，包括缸体以及置于缸体内的柱塞或活塞杆，所述缸体下部沿纵向设置有至少两道向缸体内侧凸起的导向臂，所述柱塞或活塞杆与导向臂之间设置有密封装置，所述缸体与柱塞或活塞杆配合，在所述缸体内、柱塞或活塞杆上方形成充满一定压力氮气的氮气腔，在所述缸体内、相邻两道导向臂之间形成充满一定压力油液的储油腔。本实用新型通过将较为困难的高压气体动密封转化为相对成熟简单的高压油液动密封的方式，简化了高压气体的动密封结构，提高了密封的可靠性和可制造性，同时储油腔的油液具有自润滑作用，降低了柱塞或活塞杆在高频运动中高速摩擦产生的热量，提高了氮爆装置的寿命，可适用于高速高频运动的工作环境。

Description

一种高频运动的氮爆装置

技术领域

本实用新型属于弹性元件技术领域，特别涉及一种用于高频运动工况下的氮爆装置。

背景技术

氮气是一种惰性气体，具有特有性质：当受到外力作用时氮气可压缩，并可将压缩能量储存起来，卸下外力停止压缩时，氮气发生迅速膨胀，产生氮爆现象。氮气在压缩和膨胀过程中，当控制在一定压力范围时，氮气基本处于绝热状态，其热稳定性好，不易转化成热量，同时，氮气在氮爆膨胀过程中，可获得一定的弹压力，因此用氮气制成的氮气弹簧广泛应用于模具、汽车、电子、仪表等领域。这种氮气弹簧相比传统的弹性元件，体积小、压力大，寿命长，可达到100万次以上，同时在工作过程中，可保持较为恒定的弹压力。

氮气弹簧的一个核心关键指标是保证氮气缸高压氮气的密封效果，氮气弹簧的密封分为动密封和静密封，静密封相对比较成熟简单，动密封是其难点。由于氮气弹簧的气体密封形式和技术是一项复杂的工作，密封高压气体就更复杂，高压气体不仅要很好地长期密封，并要在这压力下循环工作，有时其增压比高达1.5-2.0，因此高压气体的长期密封，要比高压液体的密封困难得多，它是一项综合性的技术，其密封效果与其结构形式、制造精度、表面粗糙度、表面处理技术、密封材料的选择等有关。

氮气弹簧的设计固然是希望拓宽应用面，能适用于各种不同的环境条件，不同的工艺要求，但目前现有的氮气弹簧，例如授权公告号为CN203463541U、授权公告号为CN204153041U等公布的氮气弹簧，其一般情况下（普通温度）运动频率不高于60次/min，运动速度小于1.0m/s，因此无法满足更高频率更高速度的工作环境要求，例如，用于要求工作频率大于500次/min，运动速度大于2.0m/s的工作环境中。其原因是现有的氮气弹簧，为了防止高压气体在柱塞往复运动过程中的泄漏，往往只采用了单一类型的固体材料密封装置，这种密封在柱塞与密封装置或导向环之间高速干摩擦情况下，摩擦力大、磨损严重，摩擦过程中产生的大量热量，使其温度升高，从而导致柱塞拉伤和密封装置失效等问题，一旦密封装置失效，即刻产生氮气泄漏，氮气弹簧就无法工作，这种密封装置在高速高频运动工作环境中尤其受到限制。另一改进的氮气弹簧（如授权公告号为CN2725624Y的实用新型）是在安装过程中在各部分的装配部位注入有润滑油，但该改进的氮气弹簧在使用一段时间后，随着润滑油的丧失，柱塞拉伤和密封装置失效等问题也逐渐会显现出来。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有高可靠性密封、同时又能适用于高频高速运动工作环境的氮爆装置。

本实用新型技术的技术方案实现方式：一种高频运动的氮爆装置，包括缸体以及置于缸体内的柱塞或活塞杆，其特征在于：所述缸体下部沿纵向设置有至少两道向缸体内侧凸起的导向臂，所述柱塞或活塞杆与导向臂之间设置有密封装置，所述缸体与柱塞或活塞杆配合，在所述缸体内、柱塞或活塞杆上方形成充满一定压力氮气的氮气腔，在所述缸体内、相邻两道导向臂之间形成充满一定压力油液的储油腔。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其所述储油腔内的油压不小于氮气腔内的初始气压。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其在所述缸体的顶部设置有与氮气腔连通的气孔，在所述缸体的侧壁设置有与储油腔连通的油孔。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，在所述柱塞或活塞杆与对应的导向臂之间至少设置一道密封装置，所述密封装置分别嵌套在对应导向臂的环形凹槽内，所述密封装置的密封结构包含截面为O形、U形、Y形、V形、X形、H形、三角形、星形、异形密封件的一种或由以上任一截面的密封件与聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯材料组成的组合式密封结构。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其在至少一道导向臂上设置有至少一道导向环，所述导向环嵌套在对应导向臂的环形凹槽内。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其所述缸体为上下贯通开口的结构，在所述缸体顶部固定连接有顶盖，所述顶盖通过顶盖封结构与缸体的连接部分密封连接，所述顶盖封结构嵌套在顶盖或缸体的连接部分上的环形凹槽内。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其在所述柱塞或活塞杆底部连接有安装限位板，所述安装限位板用于对柱塞或活塞杆的上极限行程进行控制，所述柱塞或活塞杆由下极限位置移动到上极限位置的行程小于柱塞或活塞杆在下极限位置时缸体内腔体的净高度a。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其所述安装限位板的外径或边长大于柱塞或活塞杆的外径，当所述柱塞或活塞杆在下极限位置时，所述安装限位板上端面至缸体下端面之间的距离为柱塞或活塞杆的上下极限运动幅度b，即柱塞或活塞杆由下极限位置移动到上极限位置或者由上极限位置移动到下极限位置的行程；所述柱塞顶部沿径向向外侧形成凸起部或者所述活塞杆顶部套接有活塞，所述柱塞顶部的凸起部或者活塞杆顶部的活塞与缸体内最上面一道导向臂配合，形成柱塞或活塞杆的下极限位置。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其所述气孔设置在顶盖上，所述气孔连接有气阀组成，所述气阀组成包括安全阀及充气阀，所述缸体底部与柱塞或活塞杆底部之间设置防尘罩，所述防尘罩的拉伸长度不小于柱塞或活塞杆的上下极限运动幅度。

本实用新型所述的高频运动的氮爆装置，其所述顶盖内壁设置有向下的延伸部分，所述延伸部分用于对柱塞或活塞杆的上极限行程进行控制，所述延伸部分的底面与顶盖内壁之间的距离c满足安全行程要求，当柱塞或活塞杆运动至上极限位置时，所述柱塞或活塞杆顶部与延伸部分接触。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中的氮爆装置把高难度的高压气体动密封转化为相对比较成熟、容易的高压油的动密封，因此其动密封更容易实现，可靠性更高。

2、本实用新型中可利用储油腔内高压油本身来密封高压气体，使得氮爆装置的密封从单一的固体密封变为固体和液体两种方式密封，提高了氮爆装置的密封效果，同时这种结构可使氮气腔与储油腔的压差降低，使得密封装置的接触压力降低，从而进一步降低了动密封的难度。

3、本实用新型中氮爆装置的储油腔内的油液可长期有效地起到润滑作用，降低柱塞与密封装置的摩擦力，同时储油腔内的油液还可以持续吸收因柱塞与密封装置在高速高频工作中产生的热量，从而进一步降低温度，提高密封装置的寿命，降低了柱塞拉伤和密封失效等问题。

4、本实用新型的结构设计使得氮气弹簧进一步拓展了其应用范围，尤其能适用于各种高频或高速运动的工作环境条件。

5、本实用新型的氮爆装置对柱塞或活塞杆的上下行程进行了精确的控制，可适用于复杂工作环境，起到有效保护氮爆装置的目的。

附图说明

图1是本实用新型中柱塞式氮爆装置的结构剖面图。

图2是本实用新型中缸体的结构剖面图。

图3是本实用新型中氮爆装置设置导向环的结构剖面图。

图4是本实用新型中活塞式氮爆装置的结构剖面图。

图5是本实用新型中氮爆装置的一种上限位实施例。

图6是本实用新型中氮爆装置的另一种上限位实施例。

图7为本实用新型中氮爆装置设置有防尘罩的一种实施例。

图中标记：1为氮爆装置，2为缸体，211为缸体连接部分，212为第一导向臂，213为第二导向臂，22为氮气腔，23为储油腔，24为油孔，3为顶盖，31为气孔，32为连接部分，33为延伸部分，4为柱塞或活塞杆，41为凸起部，42为活塞，44为安装限位板，46为导向环，5为密封装置，51为第一密封结构,52为第二密封结构，53为顶盖密封结构，6为气阀组成，7为防尘罩。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

尽管本实用新型容许有不同形式的实施例，但本说明书和附图仅仅公开了如本实用新型的示例的一些特定形式。然而本实用新型并不试图限于所述的实施例。本实用新型的范围在所附的权利要求中给出。

为了方便描述，本实用新型的实施例以典型的取向示出，所述取向使得当氮爆装置竖直静置时以柱塞或活塞杆为底，气阀为顶部，描述中使用的“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，应理解的是本实用新型可以不同于所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。

本实用新型的氮爆装置适用于各种外接载体，尤其适用于一种岩土体和水泥混凝土和钢筋混凝土的破碎设备。尽管该破碎设备其细节虽然没有示出或描述，但破碎设备本身不形成本实用新型的最主要方面的任何部分，因此不试图对其进行限制。本领域技术人员还将理解的是新颖的且非显而易见的创造性方面唯有在本实用新型所述的氮爆装置中得到具体的体现。

如图1所示，示出了本实用新型中柱塞式氮爆装置目前的一种优选实施例。为便于描述，用附图标记1指代优选实施例中的氮爆装置单元。

在图1和2所示的实施例中，高频运动的氮爆装置1包括缸体2以及置于缸体2内的柱塞4，所述柱塞在缸体内上下往复运动，所述缸体2下部沿纵向设置有至少两道向缸体2内侧凸起的导向臂，在本实施例中，优选两道导向臂，即第一导向臂212和第二导向臂213，所述柱塞4分别与第一导向臂212和第二导向臂213之间设置有密封装置5，所述缸体2与柱塞4配合，在所述缸体2内、柱塞4上方形成充满一定压力氮气的氮气腔22，并在所述缸体2内、第一导向臂212和第二导向臂213之间形成充满一定压力油液的储油腔23，所述储油腔23内的油压不小于氮气腔22内的初始气压，在所述缸体2的顶部设置有与氮气腔22连通的气孔31，在所述缸体2的侧壁设置有与储油腔23连通的油孔24，用于注入或排出油液，所述柱塞用于压缩氮气和接受氮气膨胀力，所述氮气腔具有足够的空间以提供柱塞在上下极限运动的空间。

为了解决气体动密封干摩擦状态引起摩擦力大、磨损严重导致高压气体产生泄漏，降低动密封寿命的问题，尤其是针对要求能在高频高速运动的工作环境条件，本实用新型中氮爆装置1的带储油腔的结构设计把高难度的高压气体动密封转化为相对比较成熟简单的高压油的动密封，并利用高压油液自身密封高压气体的方式，进一步提高其密封效果，同时高压油液还能对氮爆装置起到自润滑和降低温度的作用，因此本实用新型中氮爆装置1能大大提高其工作频率和使用寿命。

其中，所述缸体2为上下贯通开口的结构，在所述缸体2顶部固定连接有顶盖3，其固定连接的方式包含但不限于螺栓连接，所述气孔31设置在顶盖3上，所述气孔31连接有气阀组成6，该气阀组成可用于充入氮气或排出氮气，特殊地，气阀也可用于需要调节气体压力的情况，例如当外界环境（力、温度等因素）变化，导致氮气腔22内氮气压力值超过规定的合理工作范围或者超出安全设定值时，需要进行卸压，或者由于破碎设备工作一段时间后，氮气部分泄漏导致压力下降，需要进行补充时，或者为了适应破碎设备更加复杂的工况环境，需要动态调整氮气压力时，均可通过气阀组成实现调节。所述顶盖3还设置有用于外接设备的连接部分32，所述连接部分32可以是顶盖3向外侧的延伸部分，也可以是在顶盖3上设置的连接孔，连接部分32可以通过设置在其上的螺孔与外接设备固接。

在本实施例中，所述气阀组成6包括安全阀及充气阀，安全阀和充气阀可独立设置。在氮爆装置工作过程中，受到外界高温环境或其他原因，导致氮气腔22内氮气压力超过正常工作设定的压力时，安全阀自动排气泄压，保持氮气压力稳定。可替换地，所述气阀组成中的安全阀和充气阀也可设置成一体的结构。

所述密封装置5用于防止氮气和油液泄漏，其包括设置在柱塞4与对应的第一导向臂212和第二导向臂213之间的第一密封结构51和第二密封结构52，所述第一密封结构51和第二密封结构52分别嵌套在第一导向臂212和第二导向臂213的环形凹槽内；所述顶盖3通过顶盖封结构53与缸体2的连接部分211密封连接，所述顶盖封结构53嵌套在顶盖3或缸体2的连接部分211上的环形凹槽内。其中，第一密封结构和第二密封结构所用的密封材料包含但不限于橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯材料。所用密封装置的密封结构包含但不限于截面为O形、U形、Y形、V形、X形、H形、三角形、星形、异形等密封件的一种或由以上任一截面的密封件与聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯材料组成的组合式密封结构。

可根据氮爆装置1在具体应用中是否有侧向力作用，选择性是否设置导向环46，当氮爆装置1无侧向力作用时，可不设置导向环，如图1所示；当氮爆装置1有侧向力作用时，可在第一导向壁212或第二导向壁213或者第一导向臂212和第二导向臂213上设置至少一道具有高耐磨性的导向环46，如图3所示，所述导向环46嵌套在第一导向壁212或第二导向壁213上的环形凹槽内。

可替换地，如图4所示，示出了氮爆装置1另一种实施例的剖面结构，该氮爆装置为活塞式氮爆装置，在该实施例中，用活塞杆代替柱塞，同时，在靠近活塞杆4顶端的部位设置有活塞42，所述活塞42上嵌套有导向环46，所述活塞42与缸体2保持滑动配合关系。

为保证氮爆装置1安全、稳定工作，氮爆装置1设置了多种提供柱塞或活塞杆4的上极限行程控制方式，这种上极限行程控制使得氮爆装置适用于复杂工作环境下使用，例如，由于操作不当导致破碎设备突然落地，或者由于工程条件复杂（例如表面凹凸不平），导致氮爆装置过行程，使其承受过大的压力情况。

一种优选地控制柱塞或活塞杆4上极限行程的实施例，如图5所示，在所述柱塞或活塞杆4底部连接有安装限位板44，所述安装限位板44用于对柱塞或活塞杆4的上极限行程进行控制，所述安装限位板44的外径或边长大于柱塞或活塞杆4的外径，当所述柱塞或活塞杆4在下极限位置时，所述安装限位板44上端面至缸体2下端面之间的距离为柱塞或活塞杆4的上下极限运动幅度b，即柱塞或活塞杆4由下极限位置移动到上极限位置或者由上极限位置移动到下极限位置的行程，所述柱塞或活塞杆4上下极限运动幅度b小于柱塞或活塞杆4在下极限位置时缸体2内腔体的净高度a，且两者之差c满足安全行程要求，其中，净高度a是指当柱塞或活塞杆4运动至下极限位置时，顶盖3的内壁与柱塞或活塞杆4顶部的表面之间的距离，当柱塞或活塞杆4运动至上极限位置时，柱塞或活塞杆底部的安装限位板44与缸体2的底部接触；所述柱塞顶部沿径向向外侧形成凸起部41或者所述活塞杆顶部套接有活塞42，所述柱塞顶部的凸起部41或者活塞杆顶部的活塞42与缸体2内最上面的第一导向臂51配合，形成柱塞或活塞杆4的下极限位置，当柱塞或活塞杆4运动至下极限位置时，柱塞或活塞杆顶部的侧向凸起部41与第一导向壁212的顶部接触。

另一种优选地控制柱塞或活塞杆4上极限行程的实施例，如图6所示，所述顶盖3内壁设置有向下的延伸部分33，所述延伸部分33用于对柱塞或活塞杆4的上极限行程进行控制，所述延伸部分33的底面与顶盖3内壁之间的距离c满足安全行程要求，当柱塞或活塞杆4运动至上极限位置时，所述柱塞或活塞杆4顶部与延伸部分33接触。

如图7所示，为了防止工作过程中的粉尘或外界环境中的灰尘进入氮爆装置1的氮气腔22内，在所述缸体2底部与柱塞或活塞杆4底部之间设置防尘罩7，所述防尘罩7的拉伸长度不小于柱塞或活塞杆4的上下极限运动幅度，以保证氮爆装置具有在上下极限位置运动的空间。

本实用新型的安装顺序是：先将柱塞或活塞杆从缸体的上开口套入，然后再将顶盖固定在缸体上，最后再将柱塞或活塞杆的底部与安装限位板连接。维修更换零部件时，顺序刚好相反。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱了本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种高频运动的氮爆装置，包括缸体（2）以及置于缸体（2）内的柱塞或活塞杆（4），其特征在于：所述缸体（2）下部沿纵向设置有至少两道向缸体（2）内侧凸起的导向臂，所述柱塞或活塞杆（4）与导向臂之间设置有密封装置（5），所述缸体（2）与柱塞或活塞杆（4）配合，在所述缸体（2）内、柱塞或活塞杆（4）上方形成充满一定压力氮气的氮气腔（22），在所述缸体（2）内、相邻两道导向臂之间形成充满一定压力油液的储油腔（23）。

2.根据权利要求1所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：所述储油腔（23）内的油压不小于氮气腔（22）内的初始气压。

3.根据权利要求1所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：在所述缸体（2）的顶部设置有与氮气腔（22）连通的气孔（31），在所述缸体（2）的侧壁设置有与储油腔（23）连通的油孔（24）。

4.根据权利要求1所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：在所述柱塞或活塞杆（4）与对应的导向臂之间至少设置一道密封装置（5），所述密封装置（5）分别嵌套在对应导向臂的环形凹槽内，所述密封装置（5）的密封结构包含截面为O形、U形、Y形、V形、X形、H形、三角形、星形、异形密封件的一种或由以上任一截面的密封件与聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯材料组成的组合式密封结构。

5.根据权利要求1所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：在至少一道导向臂上设置有至少一道导向环（46），所述导向环（46）嵌套在对应导向臂的环形凹槽内。

6.根据权利要求3所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：所述缸体（2）为上下贯通开口的结构，在所述缸体（2）顶部固定连接有顶盖（3），所述顶盖（3）通过顶盖封结构（53）与缸体（2）的连接部分（211）密封连接，所述顶盖封结构（53）嵌套在顶盖（3）或缸体（2）的连接部分（211）上的环形凹槽内。

7.根据权利要求6所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：在所述柱塞或活塞杆（4）底部连接有安装限位板（44），所述安装限位板（44）用于对柱塞或活塞杆（4）的上极限行程进行控制，所述柱塞或活塞杆（4）由下极限位置移动到上极限位置的行程小于柱塞或活塞杆（4）在下极限位置时缸体（2）内腔体的净高度a。

8.根据权利要求7所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：所述安装限位板（44）的外径或边长大于柱塞或活塞杆（4）的外径，当所述柱塞或活塞杆（4）在下极限位置时，所述安装限位板（44）上端面至缸体（2）下端面之间的距离为柱塞或活塞杆（4）的上下极限运动幅度b，即柱塞或活塞杆（4）由下极限位置移动到上极限位置或者由上极限位置移动到下极限位置的行程；所述柱塞顶部沿径向向外侧形成凸起部（41）或者所述活塞杆顶部套接有活塞（42），所述柱塞顶部的凸起部（41）或者活塞杆顶部的活塞（42）与缸体（2）内最上面一道导向臂配合，形成柱塞或活塞杆（4）的下极限位置。

9.根据权利要求6所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：所述气孔（31）设置在顶盖（3）上，所述气孔（31）连接有气阀组成（6），所述气阀组成（6）包括安全阀及充气阀，所述缸体（2）底部与柱塞或活塞杆（4）底部之间设置防尘罩（7），所述防尘罩（7）的拉伸长度不小于柱塞或活塞杆（4）的上下极限运动幅度。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的高频运动的氮爆装置，其特征在于：所述顶盖（3）内壁设置有向下的延伸部分（33），所述延伸部分（33）用于对柱塞或活塞杆（4）的上极限行程进行控制，所述延伸部分（33）的底面与顶盖（3）内壁之间的距离c满足安全行程要求，当柱塞或活塞杆（4）运动至上极限位置时，所述柱塞或活塞杆（4）顶部与延伸部分（33）接触。