CN202531540U - 内部围压缓冲缸 - Google Patents
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Abstract
内部围压缓冲缸，包括缓冲缸体、活塞组件、围压缓冲件；活塞组件在缓冲缸体内形成滑动副；缓冲缸体内充有流体介质，1件至多件高弹固体材料（如硅胶、橡胶）块和/或气囊制成的围压缓冲件浸没在流体介质中；这些缓冲件随介质围压增/减变化发生体积缩/胀变化，从而实现缓冲。由于流体介质均匀施力于围压缓冲件周围，围压缓冲件受力均匀，不直接受到碰撞，不易损坏，寿命长；根据围压缓冲件的不同组合，可以实现变形与受力关系曲线的不同变化，适应多种工况；当部分围压缓冲件受损失效时，整套内部围压缓冲缸的缓冲性能不会显著下降，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于机械工程领域，开发一种用于缓冲的液压缸类产品。
背景技术
在机械设备运行、车辆行驶、设备运输与安装等多种作业场合，都需要减震、防撞等设施。目前主要是采用弹簧、气液蓄能装置、减震材料垫等进行缓冲，取得了比较理想的效果，但各自存在自身的弱点，如反映减震缓冲性能的受力-变形曲线调整困难。
发明内容
本发明目的是开发一种用于缓冲的液压缸类产品，作为可选的机械设备运行、车辆行驶、设备运输与安装等多种作业场合的减震、防撞等设施。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明内部围压缓冲缸包括缓冲缸体1、活塞组件2、围压缓冲件3；活塞组件2在缓冲缸体1内，形成滑动副；缓冲缸体1内充有可流动介质，围压缓冲件3浸没在可流动介质中；围压缓冲件3随可流动介质的压力增/减变化发生体积缩/胀变化，其数量至少1件。
缓冲缸体1腔内具备活塞无法抵达的空间。
缓冲缸体1上附设与缓冲缸体内径不同的专设缓冲腔4。
围压缓冲件3为高弹固体材料块和/或气囊。围压缓冲件3为高弹固体材料块和/或气囊；围压缓冲件数量多于1件时，每件高弹固体材料块的材质、体积、形状以及每个气囊的体积、充气压力可任意组合。
活塞组件2由活塞与活塞杆及密封件或者由柱塞及密封件构成。
缓冲缸体1上附设注/排液通道5。缓冲缸体1内的可流动介质可以是液体、气体、具备良好塌落性能的颗粒状固体介质（如干砂、钢珠）或其它可以流动的介质。
高弹固体材料可以是硅胶、橡胶或其它弹性材料。
本发明的工作原理如下：
当与内部围压缓冲缸的活塞组件2相连的受力构件受到碰撞或其他受力变化时，带动活塞动作，引起内部液体介质压力变化，围压缓冲件3随之产生胀缩吸收能量，起到缓冲作用。随着液体介质压力的升高，围压缓冲件3持续被压缩但需要的力大致成指数函数上升，抵抗外力变化范围大。当缓冲缸内部置放多件弹性性能不同的围压缓冲件3时，内部围压缓冲缸的受力-变形曲线就是一条组合曲线，可以通过调整围压缓冲件的组合来满足不同工况要求。例如两个气囊预充气压力分别为P1和P2（P2>P1），当介质压力达到P1时，第一个气囊起缓冲作用而第二个不起作用，介质压力持续上升至P2时，两个气囊同时起作用，设置不同弹性模量的数量更多的围压缓冲件时依次类推。
当缓冲缸体1上附设注/排液通道5时，便于补液以及调节缓冲行程，并可以作为缓冲缓降装置使用。注/排液通道5可以连接管路及阀件。
当内部围压缓冲缸内的液体介质采用气体介质或具备良好塌落性能的颗粒状固体介质代替时，其基本原理不变。
本发明具有如下优点：
（1）由于液体介质均匀施力于围压缓冲件周围，围压缓冲件受力均匀，不直接受到碰撞，不易损坏，寿命长。
（2）围压缓冲件材质、大小、数量等可根据需求随意组合。气囊型围压缓冲件可通过不同预充压力调节弹性模量及其变化范围，缓冲行程大，变形与受力关系曲线设计选择范围大；高弹固体材料型围压缓冲件适应高压工况能力强且寿命更长；气囊型围压缓冲件和高弹固体材料型围压缓冲件组合可兼备两者之长。
（3）当部分围压缓冲件受损失效时，整套内部围压缓冲缸的缓冲性能不会显著下降，可靠性高。
（4）围压缓冲件直接安装在缓冲缸腔内，不必经过缓冲管路，反应灵敏迅捷。
（5）内部围压缓冲缸的所有组件均可采用现有工业产品，结构简单，外形结构可有多种变化，适应范围广，造价低。
（6）围压缓冲件不必固定，更换方便，甚至可以采用难以计数的微小围压缓冲件。
附图说明
图1为本发明示意结构剖面图（气囊型）；
图2为本发明示意结构剖面图（高弹固体材料型）；
图3为本发明示意结构剖面图（变径组合型）；
图中：1-缓冲缸体、2-活塞组件、3-围压缓冲件、3a-气囊型围压缓冲件、3b-高弹固体材料型围压缓冲件、4-专设缓冲腔、5-注/排液通道。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3对本发明的具体实施方式作详细说明。
本发明内部围压缓冲缸包括缓冲缸体1、活塞组件2、围压缓冲件3；活塞组件2在缓冲缸体1内，其接触面滑动密封；缓冲缸体1内充有液体介质，围压缓冲件3浸没在液体介质中；围压缓冲件3随液体介质的压力增/减变化发生体积缩/胀变化，其数量至少1件，最好为多件。缓冲缸体1腔内具备活塞无法抵达的空间，这个空间既可以与缓冲缸体等径也可以不等径。围压缓冲件3为高弹固体材料（如硅胶、橡胶）块和/或气囊，围压缓冲件数量多于1件时，每件高弹固体材料块的材质、体积、形状以及每个气囊的体积、充气压力可任意组合。缓冲缸体1上可附设注/排液通道5（图３）。缓冲缸内的液体介质也可以采用气体介质或具备良好塌落性能的颗粒状固体介质代替。
当与内部围压缓冲缸的活塞组件2相连的受力构件受到碰撞或其他受力变化时，带动活塞动作，引起内部液体介质压力变化，围压缓冲件3随之产生胀缩吸收能量，起到缓冲作用。随着液体介质压力的升高，围压缓冲件3持续被压缩但需要的力大致成指数函数上升，抵抗外力变化范围大。当缓冲缸内部置放多件弹性模量不同的围压缓冲件3时，内部围压缓冲缸的受力-变形曲线就是一条组合曲线，可以通过调整围压缓冲件的组合来满足不同工况要求。例如两个气囊预充气压力分别为P1和P2（P2>P1），当介质压力达到P1时，第一个气囊起缓冲作用而第二个不起作用，介质压力持续上升至P2时，两个气囊同时起作用，不同弹性特性乃至更多的围压缓冲件时依次类推。
当缓冲缸体1上附设注/排液通道5时，便于补液以及调节缓冲行程，并可以作为缓冲缓降装置使用。
上述内部围压缓冲缸内的液体介质可采用气体介质或具备良好塌落性能的颗粒状固体介质代替，其响应过程类似。
以下是本发明在上述实施方式下的具体实施例。
实施例1，见图１。缓冲缸体1内传压介质为空气，其常态压力与外界相同；活塞组件2采用柱塞。围压缓冲件3采用5个气囊组成，内部充气压力为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0MPa不等。缸内柱塞下最大空间长度为300mm，柱塞截面积为20cm2。初始状态气囊占空间总体积为300cm3。柱塞缩入75、125、153、174、193、243、270mm时，内部介质压力依次为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0MPa，提供反弹力对应为0.2、0.6、1.0、1.4、1.8、3.8、7.8kN。同样的，如果内部不设置气囊，只采用原空气柱塞缓冲，则各相应缩入量时均提供较小反力，如缩入270mm时提供反弹力仅为1.8kN，吸收能量要低得多，缓冲能力也低不少。调整各气囊充气压力，变形-受力特征曲线相应可以改变。
实施例2，见图１。缓冲缸体1内传压介质为液压油，其常态压力与外界相同；其余与实施例1各参数相同。柱塞缩入15、30、45、60、105、127.5mm时，内部介质压力依次为0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0MPa，提供反弹力为0.6、1.0、1.4、1.8、3.8、7.8kN。与实施例1相比，实施例2可在更短行程内提供相同的反弹力，同时也利于保护气囊。实施例1充气的优势在于缓冲柔和，且空气缓冲无渗漏污染。
实施例3，见图2。本实施例与实施例2的区别在于：活塞组件2采用活塞与活塞杆结构取代柱塞，围压缓冲件3采用实心硅胶球取代气囊。本例中活塞截面直径400mm，有效行程仅为100mm。本例主要适应于小行程、高反弹力的工况，可产生10MPa的介质压力，产生超过1000kN的反弹力。
实施例4，见图3。本实施例与前述各例的主要区别在于：围压缓冲件3采用气囊型和高弹固体材料型混合型式，缓冲缸体1上附设注/排液通道5。本例保证缓冲空间受限时大行程缓冲且可提供较大缓冲力，同时附设的注/排液通道5可以方便的注排传压介质。
实施例5，见图3。本实施例与实施例4的主要区别为传压介质由液压油变为匀质干砂，活塞组件2不必设置密封件。其优点是消除了液压油通过活塞微渗的问题，且缸体加工精度要求低。比较适应于较少重复使用的大型结构安装缓冲场合（如浮装法安装海上大型结构物），安装完毕后可以将干砂放出，实现缓降。
Claims (8)
1.内部围压缓冲缸，其特征是：包括缓冲缸体（1）、活塞组件（2）、围压缓冲件（3）；活塞组件（2）在缓冲缸体（1）内，形成滑动副；缓冲缸体（1）内充有可流动介质，围压缓冲件（3）浸没在可流动介质中；围压缓冲件（3）随可流动介质的压力增/减变化发生体积缩/胀变化，其数量至少1件。
2.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：缓冲缸体（1）腔内具备活塞无法抵达的空间。
3.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：缓冲缸体（1）上附设与缓冲缸体内径不同的专设缓冲腔（4）。
4.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：围压缓冲件（3）为高弹固体材料块和/或气囊。
5.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：活塞组件（2）由活塞与活塞杆及密封件或者由柱塞及密封件构成。
6.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：缓冲缸体（1）上附设注/排液通道（5）。
7.权利要求1所述的内部围压缓冲缸，其特征是：缓冲缸体（1）内的可流动介质为液体、气体、干砂或者钢珠。
8.权利要求4所述的内部围压缓冲缸，其特征是：高弹固体材料可以是硅胶、橡胶或其它弹性材料。
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| CN2012200403545U CN202531540U (zh) | 2012-02-08 | 2012-02-08 | 内部围压缓冲缸 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801799A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-13 | 中国地质大学（北京） | 岩石压裂物理模拟系统及试验方法 |
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