CN201284812Y - 弹性胶体缓冲器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弹性胶体缓冲器，包括：活塞，所述活塞包括活塞杆和活塞头；缸筒，缸筒一端开口另一端封闭，其内具有一容置空间；该缸筒开口的一端设有端盖，所述缸筒与所述端盖形成一个封闭的容置空间；所述容置空间中填充有弹性胶体；活塞头的外径小于缸筒内径，活塞头外缘和缸筒内壁之间形成有阻尼间隙，其中，所述弹性胶体缓冲器的容置空间为一个内径连续变化的容置空间，通过缸筒内径的变化，调整冲击过程中阻尼的大小，从而达到调整缓冲器冲击过程中的性能曲线的目的，可根据冲击过程中的要求调整冲击过程的缓冲器性能曲线，满足不同的使用要求。

Description

弹性胶体缓冲器

技术领域

本实用新型涉及一种采用弹性胶体材料作为缓冲介质的缓冲器，特别是涉及一种通过变化缓冲器缸筒内径来调整缓冲器性能曲线的新结构弹性胶体缓冲器。

背景技术

当前工业生产中以及机械设备中的缓冲装置大多是采用气动弹簧、液压缓冲器、气液缓冲器、弹簧缓冲器等，用来保护设备、降低噪音，保证设备平稳运行。常用缓冲器的介质大多为液压油或者氮气等，对于密封技术要求较高，容易泄漏，存在使用寿命短，缓冲器体积大、吸收率低、维修不便等明显缺点。另外，现有技术中由于要对液压油或者氮气等阻尼介质进行高效密封，造成缓冲器结构比较复杂，安装使用、拆卸维修都相当的不便。

为了解决上述问题，人们研制了一种弹性胶体缓冲介质，该缓冲介质具有一定的粘度、可压缩性、无需外力可回复性。所述弹性胶体是一种高分子合成材料，这种材料在国外已广泛应用于工业减振器的设计制造，并不断的得到完善和发展。

具体的说，这种弹性胶体具有下列性能特点：

1、粘度：粘度在10000000至20000000cst之间，是由弹性胶体的粘稠性能形成的，这种情况可产生极高的粘滞摩擦，其值远远高于粘度只有50至500cst的普通性能。粘度决定了其具有更好的缓冲减震性能。

2、压缩性能：当弹性胶体因受施加的外力而压缩时，弹性胶体的内部压力显著上升，当压力增加到4000bar时，其收缩率大约为15％，这一特性和一般液体相似，可压缩性决定了它的弹性性能。

3、这种弹性胶体最显著的优点为：在一个单件装置内，弹性胶体能够按照解决问题所需的比例来提供能量消耗和能量存储，从而消除了振动，吸收了外部冲击能量。这一特性与弹簧类似，但它具有高粘度，可压缩性，显著的热稳定性和化学稳定性，不老化等诸多优点。

请参考图1，其为公知的弹性胶体缓冲器剖面示意图，如图所示，活塞1能在缸筒2和端盖3形成的密闭容置空间21中左右移动，该密闭容置空间21中填充有上述的弹性胶体4，活塞头12与缸筒的容置空间21间形成有环形阻尼间隙22，缓冲器的阻抗力依靠弹性胶体流过环形间隙产生，由图中可知，缸筒的内径d是不变的，活塞头尺寸固定后，环形间隙尺寸随即固定，缓冲器的阻抗力曲线也随之固定，从而缓冲装置的性能固定；另外，运动开始就会产生固定的阻抗力，这样对物体的初始撞击力过大，容易造成设备损坏。

中国专利号ZL03277279.3就公开了一种利用上述这种弹性胶体的一种缓冲器，类似上述图1中的情况，该缓冲器虽能够实现缓冲，但缓冲器的性能曲线单一，不能够适应各种场合及性能要求。

因此，有必要提供一种弹性胶体缓冲器，来克服上述公知技术中缓冲器的性能曲线单一等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种弹性胶体缓冲器，通过变化缓冲器缸筒内径来调整缓冲器性能曲线，以解决缓冲器性能曲线单一的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种弹性胶体缓冲器，包括：活塞，所述活塞包括活塞杆和活塞头；缸筒，缸筒一端开口另一端封闭，其内具有一容置空间；该缸筒开口的一端设有端盖，所述缸筒与所述端盖形成一个封闭的容置空间；所述容置空间中填充有弹性胶体；活塞头的外径小于缸筒内径，活塞头外缘和缸筒内壁之间形成有阻尼间隙，其特征在于，所述弹性胶体缓冲器的容置空间为一个内径连续变化的容置空间，包括至少一个内径恒定空间段和至少一个内径渐变空间段。

上述的弹性胶体缓冲器，其中，所述容置空间包括一个内径恒定空间段和一个内径由大变小或由小变大的内径渐变空间段。

上述的弹性胶体缓冲器，其中，所述容置空间包括两个内径不同的内径恒定空间段和三个内径渐变空间段。

上述的弹性胶体缓冲器，其中，还包括一密封件，设置于端盖上靠近容置空间的一侧，所述密封件紧贴并包围活塞杆。

上述的弹性胶体缓冲器，其中，所述端盖和所述缸筒开口为螺纹接合。

由上述可知，本实用新型的新结构弹性胶体缓冲器的特点及优点是：

1、本实用新型结构简单，通过该简单的结构实现了改善缓冲性能的目的，即通过缸筒内径的变化，调整冲击过程中阻尼的大小，从而达到调整缓冲器冲击过程中的性能曲线的目的，从而可根据冲击过程中的要求调整冲击过程的缓冲器性能曲线，满足不同的使用要求。

2、由于将弹性胶体作为介质，而弹性胶体是一种半流体的高分子材料，所以降低了对密封的要求，可以延长缓冲器的使用寿命。

3、本实用新型由于采用弹性胶体介质，因此所述新结构弹性胶体缓冲器的能量吸收率可以达到80％以上。

4、可根据设计输入的各种要求，调整缓冲器的冲击性能曲线，满足使用要求，更好的保护冲击物体和设备。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围，其中，

图1为公知的弹性胶体缓冲器剖面示意图；

图2为本实用新型弹性胶体缓冲器第一实施例剖面示意图；

图3为本实用新型弹性胶体缓冲器第二实施例剖面示意图；

图4为本实用新型弹性胶体缓冲器第三实施例剖面示意图。

附图标记说明：

1     活塞

11    活塞杆            12    活塞头

2     缸筒

21    容置空间          22    阻尼间隙

3     端盖

4     弹性胶体

5     密封件

d     内径

X、Y  活塞位置

A、B、C、D、E  空间段

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

请参考图2，为本实用新型弹性胶体缓冲器第一实施例剖面示意图，如图所示，本实用新型的弹性胶体缓冲器主要包括活塞1，缸筒2，端盖3，弹性胶体4和密封件5。其中，活塞1包括活塞杆11和活塞头12，缸筒2一端开口另一端封闭，其内具有一容置空间21，该缸筒开口的一端设有一端盖3，该端盖3与缸筒2的开口可为螺纹接合，但不以此为限，从而该缸筒2与该端盖3形成一个封闭的容置空间21，由图中可知，该缸筒2的容置空间21的内径不是一成不变的，图中容置空间21从左到右(活塞受外力F时的推进方向)依次分为A、B、C三个空间段，空间段A中的内径d较大，并维持不变(如A段这种内径维持不变的空间段称为内径恒定空间段)，空间段B中的内径d由大逐渐减小(如B段这种内径渐变的空间段称为内径渐变空间段)，接着进入空间段C，其内径d将维持该较小内径不变，上述空间段的长度可根据实际需要来设定。容置空间21中填充有上述公知的弹性胶体4，该弹性胶体4可以是一种半流体的高分子材料，利用其高粘度、可压缩性、可恢复性和可流动性来产生缓冲作用，利用这种弹性胶体的上述特性可以降低对密封的要求，并延长缓冲器的使用寿命。

活塞杆11可滑动的穿过该端盖3，并且活塞杆11一端连接的活塞头12容置于该容置空间21中。该端盖3上还可设置有密封件5，所述密封件5设置于端盖3靠近容置空间21的一侧，紧贴并包覆活塞杆11，以防止弹性胶体4在活塞1做往复运动的过程中泄漏出缸筒外。由图中可知，活塞头12的外径小于缸筒内径d，从而在活塞头外缘和缸筒内壁之间形成阻尼间隙22，由于活塞头12一旦成型，其外径也就固定，并且本实用新型中缸筒的内经d是可变的，所以，该阻尼间隙22也是可变的。阻尼间隙22的大小可随实际需要而设定。

下面具体说明随着活塞1的运动，阻尼间隙22的变化以及缓冲器阻抗性能的变化。

如图2所示，当缓冲器受到外力时，通过活塞杆11将力作用在活塞头12上，并驱使活塞头12自初始位置X向容置空间21右侧移动，活塞头12挤压容置空间21中的弹性胶体4，使弹性胶体4被压缩弹性变形并产生弹性阻尼力，同时，流过阻尼间隙22处的弹性胶体4，由于其自身的粘性将产生粘滞阻尼力。活塞头12在空间段A中运动时，由于阻尼间隙22保持不变，所以其产生的粘滞阻尼性能呈现单一性。当活塞头12运动到位置Y的时候，进入内径渐变空间段B，由于空间段B沿着活塞运动的方向其内径d逐渐减小，所以随着活塞头12向右推进，阻尼间隙22将逐渐变小，流过阻尼间隙22处的弹性胶体4所产生的粘滞阻尼力将逐渐变大，从而使粘滞阻尼性能有所变化，呈现出非单一性。依次类推，当活塞头12继续推进到空间段C中，由于C段的内径是恒定的，并且比A段的内径要小，所以在活塞头12在C段的运动过程中，在阻尼间隙22处产生的粘滞阻尼力将比A段中大且粘滞阻尼性能呈现单一性。在整个缓冲过程中，依靠弹性胶体4粘性大的特性，一部分的冲击能量在阻尼间隙22处由粘滞阻尼摩擦转化为热量散失，另有一部分的冲击能量由弹性胶体4的弹性压缩而转变为其弹性势能储存起来，以便用作后续活塞复位运动的能量。实践证明，通过上述弹性胶体缓冲器的新结构设计，冲击能量吸收率可以达到80％以上，并且，通过缸筒内径的变化，可将初始的阻尼间隙设置较大，降低初始撞击过程中的动反力，更好的保护冲击物体和设备。

本实施例通过改变缸筒内径d，使粘滞阻尼特性打破了传统性能单一的瓶颈，调整冲击过程中阻尼的大小，使缓冲器的阻抗力-位移性能曲线呈现多样化，来满足不同的使用要求。在实际中，本实施例的技术方案多用于要求小重量冲击时缓冲器反力较小，大重量冲击时缓冲器不发生刚性碰撞的场合。

请参考图3，为本实用新型弹性胶体缓冲器第二实施例剖面示意图，如图所示，本实施例与第一实施例相比不同之处在于，活塞1在由初始位置X向右推进的过程中，依次经过内径较小且恒定的A段、内径由小逐渐变大的B段和内径较大且恒定的C段，由上述第一实施例的可推知，本实施例在A、B、C三个空间段产生的粘滞阻尼特性依次为：在A段阻尼间隙22较小且恒定，其粘滞阻尼力较大且性能单一；在B段阻尼间隙22由小逐渐变大，其粘滞阻尼力将产生变化，逐渐变小；在C段阻尼间隙22较大且恒定，其粘滞阻尼力较小且性能单一。在实际中，本实施例的技术方案多用于初始要求缓冲器有足够大的反力，但到一定程度后阻尼力不再增加，以避免反力过大对冲击物体产生破坏的场合。本实施例的其他结构和性能均与第一实施例相同，在此不再赘述。

请参考图4，为本实用新型弹性胶体缓冲器第三实施例剖面示意图，如图所示，本实施例与第一、第二实施例相比不同之处在于，缸筒内径d的变化更加多元化，活塞在由初始位置向右推进的过程中，依次经过内径较大且恒定的A段、内径由大逐渐变小的B段、内径较小且恒定的C段、内径由小逐渐变大的D段以及内径由大逐渐变小的E段，由上述第一实施例的可推知，本实施例在A、B、C、D、E五个空间段产生的粘滞阻尼特性依次为：在A段阻尼间隙22较大且恒定，其粘滞阻尼力较小且性能单一；在B段阻尼间隙22由大逐渐变小，其粘滞阻尼力将逐渐变大；在C段阻尼间隙22较小且恒定，其粘滞阻尼力较大且性能单一；在D段阻尼间隙22由小逐渐变大，其粘滞阻尼力将逐渐变小；在B段阻尼间隙22再次由大逐渐变小，其粘滞阻尼力将逐渐变大。本实施例其他结构和性能均与第一实施例的相同，在此不再赘述。

上述仅为本实用新型弹性胶体缓冲器的几种常见实施例，在实际应用中，根据需求，缸筒内径的可有多种变化情况并可任意组合，熟悉本领域的技术人员可根据上述几种常见实施例变化出更多更复杂的内径结构，来满足实际中多样化的需要，在此不再一一列举。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1、一种弹性胶体缓冲器，包括：活塞，所述活塞包括活塞杆和活塞头；缸筒，缸筒一端开口另一端封闭，其内具有一容置空间；该缸筒开口的一端设有端盖，所述缸筒与所述端盖形成一个封闭的容置空间；所述容置空间中填充有弹性胶体；活塞头的外径小于缸筒内径，活塞头外缘和缸筒内壁之间形成有阻尼间隙，其特征在于，所述弹性胶体缓冲器的容置空间为一个内径连续变化的容置空间，包括至少一个内径恒定空间段和至少一个内径渐变空间段。

2、根据权利要求1所述的弹性胶体缓冲器，其特征在于，所述容置空间包括一个内径恒定空间段和一个内径由大变小或由小变大的内径渐变空间段。

3、根据权利要求1所述的弹性胶体缓冲器，其特征在于，所述容置空间包括两个内径不同的内径恒定空间段和三个内径渐变空间段。

4、根据权利要求1所述的弹性胶体缓冲器，其特征在于，还包括一密封件，设置于端盖上靠近容置空间的一侧，所述密封件紧贴并包围活塞杆。

5、根据权利要求1所述的弹性胶体缓冲器，其特征在于，所述端盖和所述缸筒开口为螺纹接合。

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