CN103742677A - 一种靠机械作用实现自动充填的供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种靠机械作用实现自动充填的供给装置，包括变面积活塞装置、自动换向装置以及换向阀，变面积活塞装置包括筒体、上盖、液腔活塞组件以及气腔活塞组件，筒体与上盖固定连接；液腔活塞座与筒体的内壁密封接触，限位筒固定在液腔活塞座上，限位筒与气腔活塞座接触，活塞杆的一端固定在液腔活塞座上，气腔活塞座的面积小于液腔活塞座的面积，自动换向装置包括连接筒、顶杆组件及位于连接筒内的行程转换装置，连接筒的一端与上盖固定连接；顶杆的自由端作用在换向阀上。克服无外加电信号和动作气源，能够靠自身完成自动充填、排放转换，实现发动机多次起动和为***工作提供工质的供给装置。

Description

一种靠机械作用实现自动充填的供给装置

技术领域

本发明涉及多次起动发动机领域，具体是实现发动机多次起动的一种供给装置。

背景技术

为了使我国发动机具备多次起动能力，需要研制一种可贮存、低成本、高性能的发动机。

为了简化***，提高可靠性，降低发动机总质量，且要实现发动机工质联合供应，必须设计一种全新的供给装置。该供给装置既要完成快速、多次起动，又要为发动机工作提供稳定的工质，还能够为液压伺服装置等***提供高压工质。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服无外加电信号和动作气源，设计一种能够靠自身完成自动充填、排放转换，实现发动机多次起动和为***工作提供工质的供给装置。

本发明采取的技术解决方案是：

一种靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特殊之处在于：包括变面积活塞装置、自动换向装置以及换向阀，

所述变面积活塞装置包括筒体1、上盖2、液腔活塞组件3以及气腔活塞组件4，所述筒体1与上盖固定连接；

所述液腔活塞组件3包括液腔活塞座31以及限位筒32，所述液腔活塞座31与筒体1的内壁密封接触，所述液腔活塞座31将筒体1的内腔分为液腔101和第一空腔103，所述限位筒32固定在液腔活塞座31上，所述筒体1的入口处设置有高压工质接头18，所述高压工质接头与液腔连通；

所述气腔活塞组件4包括活塞杆41以及固定在活塞杆41上的气腔活塞座42，所述气腔活塞座42与上盖1的内壁密封接触，所述上盖上设置有控制气接头23，所述气腔活塞座将上盖内腔分为气腔102和第二空腔，所述第一气腔与第二空腔连通，所述控制气接头与气腔连通，所述限位筒与气腔活塞座42接触，所述活塞杆的一端固定在液腔活塞座上，所述活塞杆的另一端伸出上盖外；

所述气腔活塞座42的面积小于液腔活塞座31的面积，所述液腔活塞座31能够在压力作用下沿筒体1轴向移动，所述气腔活塞座42能够在压力作用下沿上盖2轴向移动；

所述自动换向装置包括连接筒11、顶杆组件及位于连接筒内的行程转换装置，所述连接筒11的一端与上盖固定连接；

所述顶杆组件包括导向筒22、固定在导向筒一端的调整环10，固定在导向筒另一端的顶杆12，所述导向筒22位于连接筒11内，所述顶杆与连接筒密封接触；

所述行程转换装置包括支座6、螺杆7、主弹簧8、弹簧座9以及连接杆，所述弹簧座9固定在活塞杆上，所述连接杆的一端固定在活塞杆的端部，所述连接杆的另一端与支座固定连接，所述主弹簧8套装在活塞杆上，所述主弹簧8的一端固定在弹簧座上，所述主弹簧8的另一端固定在支座6上，所述支座能够驱动导向筒带动顶杆运动；

所述顶杆的自由端作用在换向阀上，通过换向阀打开或关闭控制控制液供应通道。

上述换向阀包括阀体16、阀芯13、阀头14、阀座15，所述阀体固定在上盖的另一端，所述阀体上设置有控制液入口接头、控制液出口接头以及排放口，所述控制液出口接头位于控制液入口接头和排放口之间，所述阀芯13包括阀芯密封头131和阀杆132，所述阀杆132的一端与阀芯密封头固定连接，所述阀杆贯穿阀座，所述阀杆132的另一端与阀头14固定连接，所述控制液入口接头位于阀芯密封头一端，所述排放口位于阀头14一端，所述阀杆与阀芯之间设置有控制液流道152，所述阀座15上设置有导流孔151，所述导流孔151连通控制液流道152与控制液出口接头；

所述顶杆的自由端作用在阀芯13上，驱动阀芯密封头131与阀座或阀头14与阀座密封。

上述阀杆132上设置有两个“十”字形支撑架。

上述阀芯密封头131包括“C”形连接座以及固定在“C”形连接座上的密封头，所述“C”形连接座与顶杆的自由端接触，形成”H”型定向接触，所述密封头与阀座密封接触。

上述密封头与阀座接触的面为锥面，所述阀座为密封头接触的面为凹球面，所述凹球面与锥面形成阀座与阀芯的密封面。

上述液腔活塞组件与气腔活塞组件的面积比为2.69。

上述活塞杆的一端通过螺母5固定在液腔活塞座上。

上述液腔活塞座与筒体内壁之间通过异截面型状的橡胶密封圈17。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明无需外加电信号和动作气源，靠供给装置自身即能实现发生器的可靠开启，从而实现发动机快速、多次起动。

2、本发明保证了发动机及其它***既可联合工作、又可独立工作。

3、本发明取消了其它***所需要的高压工质贮供***，实现了发动机和其它***的一体化设计，简化了***，提高了可靠性；

4、通过本发明显著降低了发动机***的总质量。

附图说明

图1是本发明供给装置的结构简图

图2为本发明换向阀的结构示意图；

图3为图1的B处放大图，阀芯阀座球面密封结构示意图；

图4为阀芯上的十字形支撑架示意图；

图5为图1的A处放大图，即异截面型状的橡胶密封圈结构示意图；

图6是本发明阀芯与顶杆“H”型定向接触示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种靠机械作用实现自动充填的供给装置，该供给装置由筒体1、上盖2、液腔活塞组件3、气腔活塞组件4、螺母5、支座6、螺杆7、主弹簧8和弹簧座9、调整环10、连接筒11、顶杆12、阀芯13、阀头14、阀座15、阀体16、橡胶O形圈17等主要零部件组成，该供给装置无需外加电信号和动作气源，即能实现换向阀的可靠打开或关闭，从而实现主机挤压式快速、多次起动。

液腔活塞组件3包括液腔活塞座31以及限位筒32，液腔活塞座31与筒体1内壁密封接触，液腔活塞座31将筒体1的内腔分为液腔101和第一空腔103，限位筒32固定在液腔活塞座31上，筒体1的入口处设置有高压工质接头18，所述高压工质接头高压工质接头与液腔连通；

气腔活塞组件4包括活塞杆41以及固定在活塞杆41上的气腔活塞座42，气腔活塞座42与上盖1的内壁密封接触，上盖上设置有控制气接头23，气腔活塞座将上盖内腔分为气腔102和第二空腔，第一气腔与第二空腔连通。控制气接头与气腔连通，限位筒与气腔活塞座42接触，活塞杆的一端固定在液腔活塞座上，活塞杆的另一端伸出上盖外；上盖与筒体的连接处设置有限位座；气腔活塞座42的面积小于液腔活塞座31的面积，液腔活塞座31和气腔活塞座的在气腔和液腔的压力作用下沿筒体1或上盖2轴向移动；

一般将液腔活塞座与气腔活塞座的面积比设计为2.69，实现了利用与之相连的高压气瓶中的蓄压气体为工质增压，为发动机***提供稳定的工质供应。

自动换向装置包括连接筒11、顶杆组件及位于连接筒内的用于将供给装置液腔液位变化时的大行程转换为换向阀动作时所需的小行程的行程转换装置，连接筒11的一端与上盖固定连接；顶杆组件包括导向筒22、固定在导向筒一端的调整环10，固定在导向筒另一端的顶杆12，导向筒22位于连接筒11内，顶杆与连接筒密封接触；行程转换装置包括支座6、螺杆7、主弹簧8、弹簧座9以及连接杆，弹簧座9固定在活塞杆上，连接杆的一端固定在活塞杆的端部，连接杆的另一端与支座固定连接，主弹簧8套装在活塞杆上，主弹簧8的一端固定在弹簧座上，主弹簧8的另一端固定在支座6上，支座能够驱动导向筒带动顶杆运动；顶杆的自由端作用在换向阀上，通过换向阀打开或关闭控制控制液供应通道。

供给装置液腔充填（排出）时其行程较大（大于40mm），而换向阀切换时的行程却较小（不大于1mm），为保证两者的协调工作，在两者中间需设计行程转换装置。该装置减小了结构质量，并保证了换向阀的响应速度。

如图2所示，换向阀包括阀体16、阀芯13、阀头14、阀座15，阀体固定在上盖的另一端，阀体上设置有控制液入口接头、控制液出口接头以及排放口，控制液出口接头位于控制液入口接头和排放口之间，阀芯13包括阀芯密封头131和阀杆132，阀杆132的一端与阀芯密封头固定连接，阀杆贯穿阀座，阀杆132的另一端与阀头14固定连接，控制液入口接头位于阀芯密封头一端，排放口位于阀头14一端，阀杆与阀芯之间设置有控制液流道152，阀座15上设置有导流孔151，导流孔151连通控制液流道152与控制液出口接头；顶杆的自由端作用在阀芯13上，驱动阀芯密封头131与阀座或阀头14与阀座密封。

工作过程：

换向阀上端阀芯13处于打开状态，发动机处于工作状态，通过高压工质接头向液腔充填高压工质，高压工质推动液腔活塞组件3向下运动，液腔活塞组件3通过压缩气腔中气体，气腔活塞组件4通过连接杆与螺杆7紧固相连，气腔活塞组件4的连接杆推动弹簧座9带动主弹簧8推动支座6向下运动，当支座6运动到顶杆12底端面时，主弹簧8开始压缩，液腔活塞组件3继续向下运动，顶杆12与阀芯13紧固接触，当主弹簧作用在顶杆12上的向下的力大于换向阀入口控制液作用在阀芯13上向上的力时，阀芯13向下运动，换向阀出、入口通道迅速关闭，出口与排放口打开，从而切断了充填装置的控制液供应通道，高压工质充填工作。上述过程中与控制气相连的气瓶中气体受压缩，压力不断增高，当作用在气腔活塞组件4上的作用力大于工质作用在液腔活塞组件3上的力时，供给装置充填完成。

当发动机起动或其它***工作时，气瓶中高压气体推动气腔活塞组件4向上运动，当运动到如图1所示位置时，螺杆7带动支座6压缩主弹簧8带动弹簧座9推动与顶杆12紧固相连的调整环10向上运动，当主弹簧力大于换向阀入口控制液作用在阀芯13上向下的力时，阀芯13向上运动，换向阀出入口通道打开，阀头14关闭，充填装置的高压工质供应通道被打开，充填装置起动。上述过程中与上盖通过控制气接头23相连的气瓶中气体受膨胀，压力不断降低，当作用在气腔活塞组件4上的作用力小于于高压工质作用在液腔活塞3上的力时，供给装置排放完成，液腔活塞组件3开始向下运动，高压工质开始充填供给装置，重复进行下一个循环。

换向阀是自动换向装置的最终执行元件。当阀头和阀座密封时，换向阀出入口打开；当阀芯和阀座密封时，换向阀出入口关闭，介质从排放口排出。该换向阀设计特点主要有以下几点：

a、行程短（0.6～1.05mm），响应速度快；

b、换向阀阀芯与自动换向装置顶杆采用“H”型定向连接形式。该连接方式将使阀芯装配后能沿顶杆定位面上下、左右滑动，解决了阀芯、阀座密封时对中性不好问题，确保了密封性。

c、为防止在运输过程中阀芯微量窜动问题，设计了定位弹簧。

d、换向阀采用凹球面与锥面的密封形式，并通过配研两表面以保证稳定可靠的密封。

e、为保证换向阀阀芯运动的灵活性，在阀芯上设计了两个“十”字形支撑架并在接触面上喷涂润滑涂层，阀芯与阀座滑动配合，保证了换向阀运动的灵活性及换位的准确性。

如图3所示，换向阀入口处密封采用阀座15凹球面与阀芯13锥面的密封结构形式，装配时通过研磨来保证稳定可靠的密封。

如图4所示，在换向阀阀芯13上设计两个“十”字形支撑并在接触面上喷涂固体润滑涂层，与阀座15滑动配合，保证换向阀运动的灵活性及换位准确性。

如图5所示，采用异截面型状的橡胶密封圈17，以实现大直径活塞可靠动密封。

如图6所示，阀芯密封头131包括“C”形连接座以及固定在“C”形连接座上的密封头，“C”形连接座与顶杆的自由端接触，形成”H”型定向接触，密封头与阀座密封接触。换向阀阀芯13与自动换向装置顶杆12采用”H”型定向连接形势，解决了阀芯、阀座的对中性问题。

Claims (8)

1.一种靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：包括变面积活塞装置、自动换向装置以及换向阀，

所述变面积活塞装置包括筒体（1）、上盖（2）、液腔活塞组件（3）以及气腔活塞组件（4），所述筒体（1）与上盖固定连接；

所述液腔活塞组件（3）包括液腔活塞座（31）以及限位筒（32），所述液腔活塞座（31）与筒体（1）的内壁密封接触，所述液腔活塞座（31）将筒体（1）的内腔分为液腔（101）和第一空腔（103），所述限位筒（32）固定在液腔活塞座（31）上，所述筒体（1）的入口处设置有高压工质接头18，所述高压工质接头与液腔连通；

所述气腔活塞组件（4）包括活塞杆（41）以及固定在活塞杆（41）上的气腔活塞座（42），所述气腔活塞座（42）与上盖（1）的内壁密封接触，所述上盖上设置有控制气接头（23），所述气腔活塞座将上盖内腔分为气腔（102）和第二空腔，所述第一气腔与第二空腔连通，所述控制气接头与气腔连通，所述限位筒与气腔活塞座（42）接触，所述活塞杆的一端固定在液腔活塞座上，所述活塞杆的另一端伸出上盖外；

所述气腔活塞座（42）的面积小于液腔活塞座（31）的面积，所述液腔活塞座（31）能够在压力作用下沿筒体（1）轴向移动，所述气腔活塞座（42）能够在压力作用下沿上盖（2）轴向移动；

所述自动换向装置包括连接筒（11）、顶杆组件及位于连接筒内的行程转换装置，所述连接筒（11）的一端与上盖固定连接；

所述顶杆组件包括导向筒（22）、固定在导向筒一端的调整环（10），固定在导向筒另一端的顶杆（12），所述导向筒（22）位于连接筒（11）内，所述顶杆与连接筒密封接触；

所述行程转换装置包括支座（6）、螺杆（7）、主弹簧（8）、弹簧座（9）以及连接杆，所述弹簧座（9）固定在活塞杆上，所述连接杆的一端固定在活塞杆的端部，所述连接杆的另一端与支座固定连接，所述主弹簧（8）套装在活塞杆上，所述主弹簧（8）的一端固定在弹簧座上，所述主弹簧8的另一端固定在支座（6）上，所述支座能够驱动导向筒带动顶杆运动；

所述顶杆的自由端作用在换向阀上，通过换向阀打开或关闭控制控制液供应通道。

2.根据权利要求1所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述换向阀包括阀体（16）、阀芯（13）、阀头（14）、阀座（15），所述阀体固定在上盖的另一端，所述阀体上设置有控制液入口接头、控制液出口接头以及排放口，所述控制液出口接头位于控制液入口接头和排放口之间，所述阀芯（13）包括阀芯密封头（131）和阀杆（132），所述阀杆（132）的一端与阀芯密封头固定连接，所述阀杆贯穿阀座，所述阀杆（132）的另一端与阀头（14）固定连接，所述控制液入口接头位于阀芯密封头一端，所述排放口位于阀头（14）一端，所述阀杆与阀芯之间设置有控制液流道（152），所述阀座（15）上设置有导流孔（151），所述导流孔（151）连通控制液流道（152）与控制液出口接头；

所述顶杆的自由端作用在阀芯（13）上，驱动阀芯密封头（131）与阀座或阀头（14）与阀座密封。

3.根据权利要求2所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述阀杆（132）上设置有两个“十”字形支撑架。

4.根据权利要求2所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述阀芯密封头（131）包括“C”形连接座以及固定在“C”形连接座上的密封头，所述“C”形连接座与顶杆的自由端接触，形成”H”型定向接触，所述密封头与阀座密封接触。

5.根据权利要求4所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述密封头与阀座接触的面为锥面，所述阀座为密封头接触的面为凹球面，所述凹球面与锥面形成阀座与阀芯的密封面。

6.根据权利要求5所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述液腔活塞组件与气腔活塞组件的面积比为2.69。

7.根据权利要求6所述的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述活塞杆的一端通过螺母（5）固定在液腔活塞座上。

8.据权利要求所述7的靠机械作用实现自动充填的供给装置，其特征在于：所述液腔活塞座与筒体内壁之间通过异截面型状的橡胶密封圈（17）。

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