專利名稱：內(nèi)部圍壓緩沖缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械工程領(lǐng)域，開發(fā)一種用于緩沖的液壓缸類產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、車輛行駛、設(shè)備運(yùn)輸與安裝等多種作業(yè)場合，都需要減震、防撞等設(shè)施。目前主要是采用彈簧、氣液蓄能裝置、減震材料墊等進(jìn)行緩沖，取得了比較理想的效果，但各自存在自身的弱點(diǎn)，如反映減震緩沖性能的受力-變形曲線調(diào)整困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是開發(fā)一種用于緩沖的液壓缸類產(chǎn)品，作為可選的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、車輛行駛、設(shè)備運(yùn)輸與安裝等多種作業(yè)場合的減震、防撞等設(shè)施。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明內(nèi)部圍壓緩沖缸包括緩沖缸體1、活塞組件2、圍壓緩沖件3 ;活塞組件2在緩沖缸體I內(nèi)，形成滑動(dòng)副；緩沖缸體I內(nèi)充有可流動(dòng)介質(zhì)，圍壓緩沖件3浸沒在可流動(dòng)介質(zhì)中；圍壓緩沖件3隨可流動(dòng)介質(zhì)的壓力增/減變化發(fā)生體積縮/脹變化，其數(shù)量至少I件。緩沖缸體I腔內(nèi)具備活塞無法抵達(dá)的空間。緩沖缸體I上附設(shè)與緩沖缸體內(nèi)徑不同的專設(shè)緩沖腔4。圍壓緩沖件3為高彈固體材料塊和/或氣囊。圍壓緩沖件3為高彈固體材料塊和/或氣囊；圍壓緩沖件數(shù)量多于I件時(shí)， 每件高彈固體材料塊的材質(zhì)、體積、形狀以及每個(gè)氣囊的體積、充氣壓力可任意組合。活塞組件2由活塞與活塞桿及密封件或者由柱塞及密封件構(gòu)成。緩沖缸體I上附設(shè)注/排液通道5。緩沖缸體I內(nèi)的可流動(dòng)介質(zhì)可以是液體、氣體、具備良好塌落性能的顆粒狀固體介質(zhì)(如干砂、鋼珠)或其它可以流動(dòng)的介質(zhì)。高彈固體材料可以是硅膠、橡膠或其它彈性材料。本發(fā)明的工作原理如下:
當(dāng)與內(nèi)部圍壓緩沖缸的活塞組件2相連的受力構(gòu)件受到碰撞或其他受力變化時(shí)，帶動(dòng)活塞動(dòng)作，引起內(nèi)部液體介質(zhì)壓力變化，圍壓緩沖件3隨之產(chǎn)生脹縮吸收能量，起到緩沖作用。隨著液體介質(zhì)壓力的升高，圍壓緩沖件3持續(xù)被壓縮但需要的力大致成指數(shù)函數(shù)上升，抵抗外力變化范圍大。當(dāng)緩沖缸內(nèi)部置放多件彈性性能不同的圍壓緩沖件3時(shí)，內(nèi)部圍壓緩沖缸的受力-變形曲線就是一條組合曲線，可以通過調(diào)整圍壓緩沖件的組合來滿足不同工況要求。例如兩個(gè)氣囊預(yù)充氣壓力分別為Pl和P2(P2>P1)，當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到Pl時(shí)，第一個(gè)氣囊起緩沖作用而第二個(gè)不起作用，介質(zhì)壓力持續(xù)上升至P2時(shí)，兩個(gè)氣囊同時(shí)起作用，設(shè)置不同彈性模量的數(shù)量更多的圍壓緩沖件時(shí)依次類推。當(dāng)緩沖缸體I上附設(shè)注/排液通道5時(shí)，便于補(bǔ)液以及調(diào)節(jié)緩沖行程，并可以作為緩沖緩降裝置使用。注/排液通道5可以連接管路及閥件。當(dāng)內(nèi)部圍壓緩沖缸內(nèi)的液體介質(zhì)采用氣體介質(zhì)或具備良好塌落性能的顆粒狀固體介質(zhì)代替時(shí)，其基本原理不變。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(O由于液體介質(zhì)均勻施力于圍壓緩沖件周圍，圍壓緩沖件受力均勻，不直接受到碰撞，不易損壞，壽命長。(2)圍壓緩沖件材質(zhì)、大小、數(shù)量等可根據(jù)需求隨意組合。氣囊型圍壓緩沖件可通過不同預(yù)充壓力調(diào)節(jié)彈性模量及其變化范圍，緩沖行程大，變形與受力關(guān)系曲線設(shè)計(jì)選擇范圍大；高彈固體材料型圍壓緩沖件適應(yīng)高壓工況能力強(qiáng)且壽命更長；氣囊型圍壓緩沖件和高彈固體材料型圍壓緩沖件組合可兼?zhèn)鋬烧咧L。(3)當(dāng)部分圍壓緩沖件受損失效時(shí)，整套內(nèi)部圍壓緩沖缸的緩沖性能不會(huì)顯著下降，可靠性高。(4)圍壓緩沖件直接安裝在緩沖缸腔內(nèi)，不必經(jīng)過緩沖管路，反應(yīng)靈敏迅捷。(5)內(nèi)部圍壓緩沖缸的所有組件均可采用現(xiàn)有工業(yè)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡單，外形結(jié)構(gòu)可有多種變化，適應(yīng)范圍廣，造價(jià)低。(6)圍壓緩沖件不必固定，更換方便，甚至可以采用難以計(jì)數(shù)的微小圍壓緩沖件。


圖1為本發(fā)明示意結(jié)構(gòu)剖面圖(氣囊型)；
圖2為本發(fā)明示意結(jié)構(gòu)剖面圖(高彈固體材料型)；
圖3為本發(fā)明示意結(jié)構(gòu)剖面圖(變徑組合型)；
圖中:1-緩沖缸體、2-·活塞組件、3-圍壓緩沖件、3a-氣囊型圍壓緩沖件、3b-高彈固體材料型圍壓緩沖件、4-專設(shè)緩沖腔、5-注/排液通道。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1、圖2、圖3對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。本發(fā)明內(nèi)部圍壓緩沖缸包括緩沖缸體1、活塞組件2、圍壓緩沖件3 ;活塞組件2在緩沖缸體I內(nèi)，其接觸面滑動(dòng)密封；緩沖缸體I內(nèi)充有液體介質(zhì)，圍壓緩沖件3浸沒在液體介質(zhì)中；圍壓緩沖件3隨液體介質(zhì)的壓力增/減變化發(fā)生體積縮/脹變化，其數(shù)量至少I件，最好為多件。緩沖缸體I腔內(nèi)具備活塞無法抵達(dá)的空間，這個(gè)空間既可以與緩沖缸體等徑也可以不等徑。圍壓緩沖件3為高彈固體材料(如硅膠、橡膠)塊和/或氣囊，圍壓緩沖件數(shù)量多于I件時(shí)，每件高彈固體材料塊的材質(zhì)、體積、形狀以及每個(gè)氣囊的體積、充氣壓力可任意組合。緩沖缸體I上可附設(shè)注/排液通道5 (圖3)。緩沖缸內(nèi)的液體介質(zhì)也可以采用氣體介質(zhì)或具備良好塌落性能的顆粒狀固體介質(zhì)代替。當(dāng)與內(nèi)部圍壓緩沖缸的活塞組件2相連的受力構(gòu)件受到碰撞或其他受力變化時(shí)，帶動(dòng)活塞動(dòng)作，引起內(nèi)部液體介質(zhì)壓力變化，圍壓緩沖件3隨之產(chǎn)生脹縮吸收能量,起到緩沖作用。隨著液體介質(zhì)壓力的升高，圍壓緩沖件3持續(xù)被壓縮但需要的力大致成指數(shù)函數(shù)上升，抵抗外力變化范圍大。當(dāng)緩沖缸內(nèi)部置放多件彈性模量不同的圍壓緩沖件3時(shí)，內(nèi)部圍壓緩沖缸的受力-變形曲線就是一條組合曲線，可以通過調(diào)整圍壓緩沖件的組合來滿足不同工況要求。例如兩個(gè)氣囊預(yù)充氣壓力分別為Pl和P2(P2>P1)，當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到Pl時(shí)，第一個(gè)氣囊起緩沖作用而第二個(gè)不起作用，介質(zhì)壓力持續(xù)上升至P2時(shí)，兩個(gè)氣囊同時(shí)起作用，不同彈性特性乃至更多的圍壓緩沖件時(shí)依次類推。當(dāng)緩沖缸體I上附設(shè)注/排液通道5時(shí)，便于補(bǔ)液以及調(diào)節(jié)緩沖行程，并可以作為緩沖緩降裝置使用。上述內(nèi)部圍壓緩沖缸內(nèi)的液體介質(zhì)可采用氣體介質(zhì)或具備良好塌落性能的顆粒狀固體介質(zhì)代替，其響應(yīng)過程類似。以下是本發(fā)明在上述實(shí)施方式下的具體實(shí)施例。實(shí)施例1，見圖1。緩沖缸體I內(nèi)傳壓介質(zhì)為空氣，其常態(tài)壓力與外界相同；活塞組件2采用柱塞。圍壓緩沖件3采用5個(gè)氣囊組成，內(nèi)部充氣壓力為0.2,0.4,0.6,0.8、1.0MPa不等。缸內(nèi)柱塞下最大空間長度為300mm，柱塞截面積為20cm2。初始狀態(tài)氣囊占空間總體積為300cm3。柱塞縮入75、125、153、174、193,243,270mm時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)壓力依次為0.2,0.4、
0.6,0.8,1.0,2.0,4.0MPa，提供反彈力對(duì)應(yīng)為 0.2,0.6,1.0,1.4,1.8,3.8,7.8kN。同樣的，如果內(nèi)部不設(shè)置氣囊，只采用原空氣柱塞緩沖，則各相應(yīng)縮入量時(shí)均提供較小反力，如縮入270_時(shí)提供反彈力僅為1.8kN，吸收能量要低得多，緩沖能力也低不少。調(diào)整各氣囊充氣壓力，變形-受力特征曲線相應(yīng)可以改變。實(shí)施例2，見圖1。緩沖缸體I內(nèi)傳壓介質(zhì)為液壓油，其常態(tài)壓力與外界相同；其余與實(shí)施例1各參數(shù)相同。柱塞縮入15、30、45、60、105、127.5mm時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)壓力依次為
0.4,0.6,0.8、1.0,2.0,4.0MPa，提供反彈力為 0.6、1.0、1.4、1.8,3.8,7.8kN。與實(shí)施例1 相t匕，實(shí)施例2可在更短行程內(nèi)提供相同的反彈力，同時(shí)也利于保護(hù)氣囊。實(shí)施例1充氣的優(yōu)勢(shì)在于緩沖柔和，且空氣緩沖無滲漏污染。

實(shí)施例3，見圖2。本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:活塞組件2采用活塞與活塞桿結(jié)構(gòu)取代柱塞，圍壓緩沖件3采用實(shí)心硅膠球取代氣囊。本例中活塞截面直徑400_，有效行程僅為100mm。本例主要適應(yīng)于小行程、高反彈力的工況，可產(chǎn)生IOMPa的介質(zhì)壓力，產(chǎn)生超過IOOOkN的反彈力。實(shí)施例4，見圖3。本實(shí)施例與前述各例的主要區(qū)別在于:圍壓緩沖件3采用氣囊型和高彈固體材料型混合型式，緩沖缸體I上附設(shè)注/排液通道5。本例保證緩沖空間受限時(shí)大行程緩沖且可提供較大緩沖力，同時(shí)附設(shè)的注/排液通道5可以方便的注排傳壓介質(zhì)。實(shí)施例5，見圖3。本實(shí)施例與實(shí)施例4的主要區(qū)別為傳壓介質(zhì)由液壓油變?yōu)閯蛸|(zhì)干砂，活塞組件2不必設(shè)置密封件。其優(yōu)點(diǎn)是消除了液壓油通過活塞微滲的問題，且缸體加工精度要求低。比較適應(yīng)于較少重復(fù)使用的大型結(jié)構(gòu)安裝緩沖場合(如浮裝法安裝海上大型結(jié)構(gòu)物)，安裝完畢后可以將干砂放出，實(shí)現(xiàn)緩降。
權(quán)利要求
1.內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:包括緩沖缸體(I)、活塞組件(2)、圍壓緩沖件(3);活塞組件(2)在緩沖缸體(I)內(nèi)，形成滑動(dòng)副；緩沖缸體(I)內(nèi)充有可流動(dòng)介質(zhì)，圍壓緩沖件(3)浸沒在可流動(dòng)介質(zhì)中；圍壓緩沖件(3)隨可流動(dòng)介質(zhì)的壓力增/減變化發(fā)生體積縮/脹變化，其數(shù)量至少I件。
2.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:緩沖缸體(I)腔內(nèi)具備活塞無法抵達(dá)的空間。
3.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:緩沖缸體(I)上附設(shè)與緩沖缸體內(nèi)徑不同的專設(shè)緩沖腔(4)。
4.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:圍壓緩沖件(3)為高彈固體材料塊和/或氣囊。
5.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:圍壓緩沖件(3)為高彈固體材料塊和/或氣囊；圍壓緩沖件數(shù)量多于I件時(shí)，每件高彈固體材料塊的材質(zhì)、體積、形狀以及每個(gè)氣囊的體積、充氣壓力可任意組合。
6.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:活塞組件(2)由活塞與活塞桿及密封件或者由柱塞及密封件構(gòu)成。
7.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:緩沖缸體(I)上附設(shè)注/排液通道(5)。
8.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:緩沖缸體(I)內(nèi)的可流動(dòng)介質(zhì)為液體、氣體或者具備良好塌落性能的顆粒狀固體介質(zhì).。
9.權(quán)利要求1所述的內(nèi)部圍壓緩沖缸，其特征是:高彈固體材料可以是硅膠、橡膠或其它彈性材料。`
全文摘要
內(nèi)部圍壓緩沖缸，包括緩沖缸體、活塞組件、圍壓緩沖件；活塞組件在緩沖缸體內(nèi)形成滑動(dòng)副；緩沖缸體內(nèi)充有流體介質(zhì)，1件至多件高彈固體材料(如硅膠、橡膠)塊和/或氣囊制成的圍壓緩沖件浸沒在流體介質(zhì)中；這些緩沖件隨介質(zhì)圍壓增/減變化發(fā)生體積縮/脹變化，從而實(shí)現(xiàn)緩沖。由于流體介質(zhì)均勻施力于圍壓緩沖件周圍，圍壓緩沖件受力均勻，不直接受到碰撞，不易損壞，壽命長；根據(jù)圍壓緩沖件的不同組合，可以實(shí)現(xiàn)變形與受力關(guān)系曲線的不同變化，適應(yīng)多種工況；當(dāng)部分圍壓緩沖件受損失效時(shí)，整套內(nèi)部圍壓緩沖缸的緩沖性能不會(huì)顯著下降，可靠性高。
文檔編號(hào)F15B15/22GK103244505SQ20121002743
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者徐松森, 田海慶, 初新杰, 樊敦秋, 史永晉, 劉海超, 李卓 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院