CN108150577A - 一种正负压缓冲装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正负压缓冲装置，包括缸体和设置在缸体内的活塞，活塞将缸体内腔分为正压力仓和负压力仓，缸体的正压力仓内安装复位弹簧，活塞连接用于承载外部负荷的连杆，连杆从负压力仓伸出，所述活塞开设纵向开凿贯穿活塞的回流调节通道，在该回流调节通道的负压端口连接回流调节阀，所述活塞还开设纵向另开凿压力仓复位通道，在压力仓复位通道内设置压力复位球，用来开启或闭合压力仓复位通道，保持或恢复正、负压仓的压力平衡，所述缸体底部中心处设有弹簧定位杆，复位弹簧套装在弹簧定位杆上。本发明具有良好的能量吸收和释放能力，成倍的能量吸收与释放也能说明本装置具备成倍的吸能缓冲效果和作用，可用于设备卸荷，例如电梯坠落卸荷。

Description

一种正负压缓冲装置及应用

技术领域

本发明涉及一种机械缓冲装置，特别是涉及一种正负压缓冲装置，在一个密闭的圆柱形空间里，利用圆柱形仓内的隔仓活塞移动时产生的正向与负向压强吸收外部动能的缓冲设备。

背景技术

现代化大生产加快了生活节奏，人们在快节奏的生产、生活中经常会受到意外冲击和伤害。比如电梯在高空被动坠落、车辆发生追尾碰撞等，巨大的失控动能给人的生命财产造成巨大伤害。为了避免或减轻动能伤害，人们使用了各种吸能缓冲装置，但仍不足以彻底解决动能伤害问题。本发明“正负压缓冲装置”，是从不同视角和维度，阐述“利用一次运动过程、产生的两个正负压差、进而调整压差得到设定的缓冲效果”，以此解决一些特定条件下缓冲应用问题。

发明内容

本发明目的是弥补现有缓冲技术的不足，着眼于调节正负压差而获得所设置的缓冲效果入手，为克服和解决动能伤害事故提供一种正负压缓冲装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种正负压缓冲装置，包括缸体和设置在缸体内的活塞，活塞将缸体内腔分为正压力仓和负压力仓，缸体的正压力仓内安装复位弹簧，活塞连接用于承载外部负荷的连杆，连杆从负压力仓伸出。

进一步优选，所述活塞开设纵向开凿贯穿活塞的回流调节通道，在该回流调节通道的负压端口连接回流调节阀，所述活塞还开设纵向另开凿压力仓复位通道，在压力仓复位通道内设置压力复位球；所述缸体底部中心处设有弹簧定位杆，复位弹簧套装在弹簧定位杆上；在连杆和活塞的中心位置开凿出弹簧定位杆申缩空间，弹簧定位杆申缩空间内侧开挖泄气沟槽；所述弹簧定位杆的表面设有轴向凸棱，弹簧定位杆申缩空间设有与凸棱配合的凹槽，正压力仓的活塞面安装有正压橡胶隔膜密封圈，连杆顶部装有橡胶缓冲垫，在连杆与缸体接触的负压力仓内安装负压橡胶隔膜密封圈。

进一步优选，所述缸体是两端螺纹密封而成的空心钢质圆柱体，正压力仓侧的端部设置安装底座，负压力仓侧的端部装配气缸盖。

进一步优选，压力仓复位通道设为三段，靠向负压仓段直径5mm长40mm，中、末段直径8mm长80mm，在中段位置内留置一直径为7mm小钢珠，然后用外径8mm长40mm中空5mm的螺纹杆封住末段。

正负压缓冲装置用于电梯轿厢坠落时卸荷；将组装好的“正负压缓冲装置” 按照电梯轿厢长宽规格，选择四个与电梯轿厢相对应的最佳受力支点，将四个正负压缓冲装置固定安装在电梯井口底部，在四个本正负压缓冲装置的连杆顶部用桁架连接固定，并在桁架中铺设一张尼绒格网。

本发明多次涉及“正、负压力仓” 概念，是因为“正、负压力仓”只能在类似于本装置全密闭缸套里、并且有隔仓活塞的设置才会出现。本装置在一次完整运动过程中形成了两个性质相反的压力仓。正压力仓需要减压的同时负压力仓则需要增压，增压和減压在同时同步进行需要成倍地消耗能量，而这些能量正是由本装置从坠落的轿厢上获取而来，由此证明本装置具有良好的能量吸收和释放能力。成倍的能量吸收与释放也能说明本装置具备成倍的吸能缓冲效果和作用。引入正负压概念构思新颖、产品结构简单且具独创、缓冲效果好实用性强。

附图说明

图1是本发明的正负压缓冲装置结构示意图。

图2是本发明的正负压缓冲装置应用示意图。

图中：1-缸体、2-安装底座、3-弹簧定位杆、4-复位弹簧、5-铝合金活塞、6-回流调节通道、7-回流调节阀、8-压力仓复位通道、9-压力复位球、10-正压力仓、11-负压力仓、12-正压橡胶隔膜密封圈、13-橡胶缓冲垫、14-连杆、15-弹簧定位杆申缩空间、16-泄气沟槽、17-负压橡胶隔膜密封圈。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，正负压缓冲装置包括缸体1，缸体是钢质气缸，缸体1是两端螺纹密封而成的空心钢质圆柱体。安装底座2，用于安装和固定缓冲装置。在缸体1底部中心处设有弹簧定位杆3，弹簧定位杆3用于稳定复位弹簧4始终处在正常姿态。在空心钢质圆柱体内装配有铝合金活塞5，在该缓冲装置里同时起着隔离正、负压仓作用。在铝合金活塞5的纵向开凿贯穿活塞的回流调节通道6，在该回流调节通道6的负压端口连接回流调节阀7，用以调节正、负压仓压力，防止气压过大造成过载G值偏高。在铝合金活塞5纵向另开凿压力仓复位通道8。在压力仓复位通道8内设置压力复位球9，用来开启或闭合压力仓复位通道8，保持或恢复正、负压仓的压力平衡。由于铝合金活塞5是在密闭的空心钢质圆柱体内运行，在铝合金活塞5运行方向前端会形成正压力仓10，在其运行的反方向会形成负压力仓11，也就是铝合金活塞5将空心圆柱体分割为正、负压力仓。居于正压力仓的活塞面安装有正压橡胶隔膜密封圈12，其圈唇略大于气缸内径。铝合金活塞5与连杆14相连结，连杆14顶部装有橡胶缓冲垫13，用于缓解两物体迅间接触所产生的碰撞损伤。在连杆14和铝合金活塞5的中心位置开凿出弹簧定位杆申缩空间15，定位杆申缩空间15内侧开挖泄气沟槽16，用于***或吸入因弹簧定位杆3进出弹簧定位杆申缩空间15时的压缩空气。复位弹簧4套装在弹簧定位杆3外，起外力撤除后将铝合金活塞5恢复至初始状态的作用。在连杆14与缸体1接触的负压力仓11内安装负压橡胶隔膜密封圈17用于阻隔外部空气进入负压力仓。

缸体1为钢质气缸铸造体，铸造成长1000mm、外径150mm内径140mm的空心钢质圆柱体。其中底部装配210mm*170mm*30mm安装底座2，安装底座2与钢质气缸铸造体采用螺纹密封连接，钢质气缸铸造体顶部装配直径170mm*10mm中空70mm的气缸盖，气缸盖与钢质气缸铸造体采用螺纹密封连接，安装负压橡胶隔膜密封圈17后，形成全密闭气缸套组合体。

弹簧定位杆3的表面设有轴向凸棱，弹簧定位杆申缩空间15设有与凸棱配合的凹槽，这样在工作过程中，连杆和活塞不会旋转运动，只作伸缩运动。

在安装底座2的中心位置安装有直径30mm、长800mm的弹簧定位杆3。将复位弹簧4套装在弹簧定位杆13外，形成活塞复位组件。

复位弹簧4在完全舒缓的情况下，弹力应足够支撑铝合金活塞5顶部距气缸盖有150mm的安全上限，此上限设置为铝合金活塞的上止点。当复位弹簧4被最大程度压缩后，应确保铝合金活塞底部距气缸底部仍有150mm的安全下限，此下限设置为活塞的下止点。

铝合金活塞5的上、下止点之间的距离为活塞的有效行程，此行程应为400mm。在400mm有效行程内，才有足够的能量交换空间和时间，确保缓冲后的外部设备能够安全着地。

将直径为140mm高120mm的铝合金活塞5与直径为70mm长800mm铝合金连杆采用螺纹紧密连接，在其连接件的中心位置，从铝合金活塞5往连杆14方向开凿出直径30mm深600mm的弹簧定位杆申缩空间15，并切割出两条600mm3mm*3mm的泄气沟槽16，安装好正压橡胶隔膜密封圈12，形成活塞与连杆组合件。

在铝合金活塞5的偏心位置，开凿一条贯通活塞高度且直径为12mm的回流调节通道6，在该通道的负压气口安装回流调压阀7。在回流调节通道6的对侧，开凿一条贯通活塞高度且直径为5mm的压力仓复位通道8，此两通道在本装置中担负调压及复位作用。

回流调压阀是由阀体支架、锥形阀杆、密封胶圈、压力弹簧所构成，可以根据所要克服的动能大小，选择调压弹簧压力的大小，设置不同弹簧压力的调压阀组件，可以方便的在回流气通道上拆卸和换装。

压力仓复位通道8设为三段，靠向负压仓段直径5mm长40mm，中、末段直径8mm长80mm，在中段位置内留置一直径为7mm小钢珠，然后用外径8mm长40mm中空5mm的螺纹杆封住末段。

按照本装置结构示意图，将活塞与连杆组合件依序装配到气缸套组合体內。然后安装好负压橡胶隔膜密封圈17，即可完成本装置组装。

以本装置在电梯上的应用为例，进一步阐述 “正负压缓冲装置”在电梯轿厢坠底中的吸能缓冲设计和应用，分析该应用的吸能缓冲效果，或将证明本装置在克服和解决动能伤害事故方向提供了一种新的更优的技术选项。

本装置应用到电梯坠落案例中，在400mm有效行程内的吸能缓冲过程分析：

如图2所示，将组装好的“正负压缓冲装置” 按照电梯轿厢长宽规格，选择四个与电梯轿厢相对应的最佳受力支点，将四个正负压缓冲装置固定安装在电梯井口底部，在四个本正负压缓冲装置的连杆顶部用桁架连接固定，并在桁架中铺设一张尼绒格网，此时正负压缓冲装置在复位弹簧的作用下处于正常待伏状态。

假设电梯轿厢行至20层突发坠底事故，电梯轿厢底部首先碰撞到本正负压缓冲装置的连杆顶部的橡胶缓冲垫，橡胶缓冲垫可以缓解巨大冲击力，避免钢性碰撞导致设备的损毁。

电梯轿厢继续下坠巨大动能压缩连杆14，从而压迫铝合金活塞5快速下行，此时留置在压力仓复位通道8中段位置内的7mm小钢珠，因受到高气流而向上运行并封堵力仓复位通道8，即刻在铝合金活塞5两端生成正、负压力仓。

铝合金活塞5继续下行，正压力仓10的压力继续升高，在本装置的有效行程压缩至过半时，继续升高的压力冲击回流调压阀7，迅速开启回流调节通道6。正压空气快速流入负压力仓11，此时正、负压力仓里的压力差趋于平衡，压力差趋于平衡的过程也正是电梯动能被吸收并且压力差趋于平衡中完成动能释放的过程。

当本装置的有效行程过半时，下坠电梯轿厢的冲击动能也消耗过半了。在剩下的有效行程里，当正压力仓10的压力降至设定值时，回流调压阀7关闭回流调节通道6。负压力仓压力再次提升，在这个压力提升过程中，电梯轿厢将在200mm行程內缓慢下降直至安全触底。

当电梯轿厢撤离连杆14时，正、负压力仓压力差趋向归零，7mm小钢珠脱离道封堵口，复位弹簧4舒张并将铝合金活塞5与连杆14的组合件托举至初始位置，本装置重回待伏状态。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种正负压缓冲装置，其特征是：包括缸体和设置在缸体内的活塞，活塞将缸体内腔分为正压力仓和负压力仓，缸体的正压力仓内安装复位弹簧，活塞连接用于承载外部负荷的连杆，连杆从负压力仓伸出。

2.根据权利要求1所述的正负压缓冲装置，其特征是：所述活塞开设纵向开凿贯穿活塞的回流调节通道，在该回流调节通道的负压端口连接回流调节阀，所述活塞还开设纵向另开凿压力仓复位通道，在压力仓复位通道内设置压力复位球；所述缸体底部中心处设有弹簧定位杆，复位弹簧套装在弹簧定位杆上；在连杆和活塞的中心位置开凿出弹簧定位杆申缩空间，弹簧定位杆申缩空间内侧开挖泄气沟槽；所述弹簧定位杆的表面设有轴向凸棱，弹簧定位杆申缩空间设有与凸棱配合的凹槽，正压力仓的活塞面安装有正压橡胶隔膜密封圈，连杆顶部装有橡胶缓冲垫，在连杆与缸体接触的负压力仓内安装负压橡胶隔膜密封圈。

3.根据权利要求1所述的正负压缓冲装置，其特征是：所述缸体是两端螺纹密封而成的空心钢质圆柱体，正压力仓侧的端部设置安装底座，负压力仓侧的端部装配气缸盖。

4.根据权利要求1-3所述的正负压缓冲装置，其特征是：压力仓复位通道设为三段，靠向负压仓段直径5mm长40mm，中、末段直径8mm长80mm，在中段位置内留置一直径为7mm小钢珠，然后用外径8mm长40mm中空5mm的螺纹杆封住末段。

5.一种权利要求1-4任意一项所述正负压缓冲装置的应用，其特征是，用于对快速运动的物体进行卸荷。

6.一种权利要求1-4任意一项所述正负压缓冲装置的应用，其特征是，用于电梯轿厢坠落时卸荷；将组装好的“正负压缓冲装置” 按照电梯轿厢长宽规格，选择四个与电梯轿厢相对应的最佳受力支点，将四个正负压缓冲装置固定安装在电梯井口底部，在四个本正负压缓冲装置的连杆顶部用桁架连接固定，并在桁架中铺设一张尼绒格网。