一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸制造技術(shù)

現(xiàn)有沖擊氣缸會(huì)產(chǎn)生高達(dá)100分貝以上的沖擊噪聲，為絕大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)合所不能接受，因而基本上局限于小直徑氣缸。此外，現(xiàn)有沖擊氣缸都是雙作用的，其返回行程耗能接近工作行程的一半，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種利用返程復(fù)位氣體彈簧進(jìn)行返程復(fù)位的單作用沖擊氣缸，與現(xiàn)有的傳統(tǒng)雙作用沖擊氣缸相比，沖擊時(shí)沒(méi)有氣體流向大氣，而是進(jìn)入缸內(nèi)氣容，因而沖擊噪聲很低，完全適用于任何工業(yè)場(chǎng)合而直徑尺寸不受限制。此外，由于利用缸內(nèi)氣容返程，返程力僅需要克服活塞-活塞桿組件的摩擦力，因而耗能甚微。本發(fā)明專利技術(shù)具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，具有節(jié)能、低噪音、環(huán)保、應(yīng)用范圍廣等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及沖擊氣缸領(lǐng)域，主要涉及一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸。
技術(shù)介紹
沖擊氣缸是對(duì)蓄能腔進(jìn)行限壓蓄能、使得活塞受力面積陡然擴(kuò)大，而在氣缸工作腔內(nèi)形成壓力沖擊波為技術(shù)特征的特殊氣缸。在缸徑、額定壓力相同的條件下，沖擊氣缸輸出的峰值沖擊力可達(dá)常規(guī)氣缸的50倍以上，而其耗能僅為常規(guī)氣缸的2倍左右。因此，對(duì)于需要瞬時(shí)沖擊力很大的場(chǎng)合，如某些沖壓機(jī)床等，采用沖擊氣缸取代常規(guī)氣缸，具有極為明顯的節(jié)能效果。然而，目前沖擊氣缸的應(yīng)用范圍卻十分有限，基本上局限于小直徑氣缸。造成這種局面的根本原因，在于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的沖擊氣缸，如果缸徑較大，勢(shì)必造成有桿腔的容積過(guò)大（對(duì)于d/D=0.20的氣缸，有桿腔容積與無(wú)桿腔容積之比為0.96），而活塞-活塞桿組件的沖擊速度極快，存在于有桿腔內(nèi)的大量氣體，因排放受阻，會(huì)產(chǎn)生高達(dá)100分貝以上的沖擊噪聲，這是絕大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)合所不能接受的。此外，由于活塞-活塞桿組件在沖擊時(shí)的加速度極大，活塞有桿腔內(nèi)的氣體因排放受阻而對(duì)活塞形成的背壓會(huì)陡然升高，甚至?xí)够钊?活塞桿組件反向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生所謂“負(fù)位移”現(xiàn)象。盡管有人設(shè)計(jì)了所謂“快排”沖擊氣缸，但快排裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高昂，而且對(duì)沖擊噪聲降低幅度有限。此外，現(xiàn)有的沖擊氣缸大多都是雙作用的，其返回行程耗能接近于工作行程耗能的一半，能量浪費(fèi)極為嚴(yán)重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是，克服現(xiàn)有沖擊氣缸沖擊噪聲過(guò)大，以及返程耗能過(guò)多的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種返回行程耗能很少的低噪音沖擊氣缸，顯著擴(kuò)大沖擊氣缸的應(yīng)用范圍，為社會(huì)有關(guān)領(lǐng)域，提供一種節(jié)能、低噪音、高效率的氣動(dòng)執(zhí)行元件。為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，其活塞桿為中空狀，活塞、活塞桿之間形成桿內(nèi)容腔；所述桿內(nèi)容腔與桿外容腔相互連通而且對(duì)外部相對(duì)封閉，形成缸內(nèi)氣容；所述缸內(nèi)氣容充入并保持有用于返程的壓縮氣體，形成返程復(fù)位氣體彈簧。優(yōu)選地，一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，其活塞-活塞桿組件的活塞一端與中蓋之間，以端面密封結(jié)構(gòu)，形成壓縮氣體作用面積的突變裝置。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：1、本專利技術(shù)一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，由于在工作過(guò)程中，活塞桿與沖擊缸筒內(nèi)壁之間的氣體，不是像現(xiàn)有沖擊氣缸一樣流入大氣，而是流入活塞與中空狀活塞桿形成的桿內(nèi)容腔，沖擊噪聲會(huì)大幅度降低，完全可以降低至50分貝以下，能夠?yàn)榻^大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)合所接受，因而可以顯著擴(kuò)大沖擊氣缸的應(yīng)用場(chǎng)合與范圍。2、本專利技術(shù)一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，由于利用氣體彈簧返程，返程力僅需要克服活塞-活塞桿組件的摩擦力，因而耗能甚微，比現(xiàn)有的雙作用沖擊氣缸，節(jié)能效果顯著。附圖說(shuō)明附圖1是現(xiàn)有雙作用沖擊氣缸處于工作行程的狀態(tài)圖。由圖中可見(jiàn)，現(xiàn)有雙作用沖擊氣缸，由于活塞有桿腔的容積過(guò)大，而活塞-活塞桿組件的沖擊速度極快，不僅有桿腔內(nèi)的氣體因排放受阻會(huì)對(duì)活塞形成的背壓會(huì)陡然升高，而且會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊噪聲。附圖2、3、4為本專利技術(shù)具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖。其中，圖2為原始狀態(tài)，圖3為蓄能腔蓄能、尚未沖擊爆發(fā)狀態(tài)，圖4為沖擊爆發(fā)后，活塞-活塞桿組件加速運(yùn)動(dòng)輸出沖擊力做功的工作行程狀態(tài)，圖5為返回行程狀態(tài)。圖中，1、后端蓋；2、蓄能缸筒；3、中蓋；4、沖擊缸筒；5、活塞-活塞桿組件：51、活塞；52、密封墊；53、活塞桿；6、右端蓋；7、二位三通閥；8、壓力開(kāi)關(guān)；9、蓄能腔；10、桿內(nèi)容腔；11、桿外容腔；12、空氣流通孔。具體實(shí)施方式附圖2、3、4、5是本專利技術(shù)具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸的一個(gè)具體實(shí)施例。下面，結(jié)合該具體實(shí)施例，來(lái)對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。氣缸相對(duì)固定的零部件為后端蓋1、蓄能缸筒2、中蓋3、沖擊缸筒4、右端蓋6，運(yùn)動(dòng)部件為活塞-活塞桿組件5，控制元件為二位三通閥7、壓力開(kāi)關(guān)8。后端蓋1、蓄能缸筒2與中蓋3形成蓄能腔9；中空狀的活塞桿53與活塞51形成桿內(nèi)容腔10；活塞51、活塞桿53與沖擊缸筒4形成桿外容腔11，活塞桿53與活塞51的交接處，設(shè)有空氣流通孔12；桿內(nèi)容腔10與桿外容腔11，通過(guò)空氣流通孔12實(shí)現(xiàn)互相連通。互相連通的桿內(nèi)容腔10與桿外容腔11，由活塞51與活塞桿53的密封結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部相對(duì)封閉，從而形成缸內(nèi)氣容；缸內(nèi)氣容充入并保持有用于返程的壓縮氣體，形成返程復(fù)位氣體彈簧。用于返程的壓縮氣體的壓力范圍，由壓力開(kāi)關(guān)8設(shè)定。此外，活塞-活塞桿組件5的活塞一端孔中，固設(shè)有密封墊52，而中蓋3右端設(shè)有凸緣部，二者以端面密封配合形成壓縮氣體作用面積的突變裝置。當(dāng)活塞-活塞桿組件5處于原始位置，即圖2所示位置時(shí)，二位三通閥7右位工作，蓄能缸筒2的內(nèi)腔，通過(guò)后端蓋1上的進(jìn)排氣口及二位三通閥7，與大氣相通。活塞-活塞桿組件5，在返程復(fù)位氣體彈簧氣體背壓的作用下，處于最左端位置。固設(shè)于活塞51一端的密封墊52，與中蓋3右端的凸緣部接觸，并產(chǎn)生彈性變形，將蓄能腔與工作腔隔離。這種情況下，活塞51左端面與中蓋3右端面之間的較小空腔，稱為尾腔。密封墊52產(chǎn)生彈性變形時(shí)，尾腔內(nèi)的空氣通過(guò)中蓋3上的排氣孔，排入大氣。當(dāng)沖擊氣缸處于圖3所示蓄能狀態(tài)時(shí)，二位三通閥7左位工作，壓縮空氣通過(guò)后端蓋1上的進(jìn)排氣口，進(jìn)入蓄能缸筒2的內(nèi)腔。由于中蓋3中間的喇叭孔右端直徑較小，僅為活塞51直徑的1/3左右，其橫截面面積僅為活塞51面積的1/9左右，因此，蓄能腔9內(nèi)的壓縮空氣，壓力需要達(dá)到一定臨界值，才能夠推動(dòng)活塞-活塞桿組件5向右運(yùn)動(dòng)。一旦蓄能腔9內(nèi)的壓縮空氣，壓力達(dá)到?jīng)_擊觸發(fā)的臨界值時(shí)，通過(guò)中蓋3中間喇叭孔作用于活塞51左端面上的力，就能克服返程復(fù)位氣體彈簧的回程力與摩擦力，使得固設(shè)于活塞51左端面上的密封墊52，脫離中蓋3右端的凸緣部。在密封墊52脫離中蓋3右端凸緣部的一瞬間，壓縮空氣作用于活塞51左端面上的面積，突然由中蓋3中間喇叭孔右端的面積，一下子擴(kuò)大到活塞51的整個(gè)橫截面面積，作用面積瞬間擴(kuò)大到9倍左右，因而在工作腔內(nèi)形成氣壓沖擊波。該氣壓沖擊波，迫使活塞-活塞桿組件5，以極大的加速度向右運(yùn)動(dòng)，能夠輸出很大的瞬間沖擊力，對(duì)外做功。如圖4所示。進(jìn)入沖擊爆發(fā)階段時(shí)，桿外容腔11的壓縮氣體，通過(guò)空氣流通孔12，部分流入桿內(nèi)容腔10，返程復(fù)位氣體彈簧對(duì)活塞51右端面的背壓，有所提高。但由于桿外容腔11的容積，明顯小于桿內(nèi)容腔10的容積，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程p1T1V1=p2T2V2可知，返程復(fù)位氣體彈簧對(duì)活塞51右端面的背壓，提高幅度有限。最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，缸內(nèi)氣容是封閉的，沒(méi)有氣體流向大氣，因而沖擊噪聲很低。由于噪音污染極小，所以能夠顯著擴(kuò)大沖擊氣缸的適用場(chǎng)合，并能夠使得沖擊氣缸向大直徑方向發(fā)展。沖擊爆發(fā)階段結(jié)束后，即活塞-活塞桿組件5輸出很大的瞬間沖擊力對(duì)外做功以后，二位三通閥6又切換至右位工作，沖擊氣缸的無(wú)桿腔與本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，其特征在于：活塞桿為中空狀，活塞、活塞桿之間形成桿內(nèi)容腔；所述桿內(nèi)容腔與桿外容腔相互連通而且對(duì)外部相對(duì)封閉，形成缸內(nèi)氣容；所述缸內(nèi)氣容充入并保持有用于返程的壓縮氣體，形成返程復(fù)位氣體彈簧。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有缸內(nèi)返程復(fù)位氣體彈簧的節(jié)能降噪單作用沖擊氣缸，其特征在于：活塞桿為中空狀，活塞、活塞桿之間形成桿內(nèi)容腔；所述桿內(nèi)容腔與桿外容腔相互連通而且對(duì)外部相對(duì)封閉，形成缸內(nèi)氣容；所述缸內(nèi)氣容充入并保持有用于返程的壓縮氣體...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘康民，竇云霞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州普來(lái)可瑞機(jī)電技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32