一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置，包括變面積活塞裝置、自動換向裝置以及換向閥，變面積活塞裝置包括筒體、上蓋、液腔活塞組件以及氣腔活塞組件，筒體與上蓋固定連接；液腔活塞座與筒體的內壁密封接觸，限位筒固定在液腔活塞座上，限位筒與氣腔活塞座接觸，活塞桿的一端固定在液腔活塞座上，氣腔活塞座的面積小于液腔活塞座的面積，自動換向裝置包括連接筒、頂桿組件及位于連接筒內的行程轉換裝置，連接筒的一端與上蓋固定連接；頂桿的自由端作用在換向閥上。克服無外加電信號和動作氣源，能夠靠自身完成自動充填、排放轉換，實現發動機多次起動和為系統工作提供工質的供給裝置。
【專利說明】一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及多次起動發動機領域，具體是實現發動機多次起動的一種供給裝置。【背景技術】
[0002]為了使我國發動機具備多次起動能力，需要研制一種可貯存、低成本、高性能的發動機。
[0003]為了簡化系統，提高可靠性，降低發動機總質量，且要實現發動機工質聯合供應，必須設計一種全新的供給裝置。該供給裝置既要完成快速、多次起動，又要為發動機工作提供穩定的工質，還能夠為液壓伺服裝置等系統提供高壓工質。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是:克服無外加電信號和動作氣源，設計一種能夠靠自身完成自動充填、排放轉換，實現發動機多次起動和為系統工作提供工質的供給裝置。
[0005]本發明采取的技術解決方案是:
[0006]一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特殊之處在于:包括變面積活塞裝置、自動換向裝置以及換向閥，
[0007]所述變面積活塞裝置包括筒體1、上蓋2、液腔活塞組件3以及氣腔活塞組件4，所述筒體I與上蓋固定連接；
[0008]所述液腔活塞組件3包括液腔活塞座31以及限位筒32，所述液腔活塞座31與筒體I的內壁密封接觸，所述液腔活塞座31將筒體I的內腔分為液腔101和第一空腔103，所述限位筒32固定在液腔活塞座31上，所述筒體I的入口處設置有高壓工質接頭18，所述高壓工質接頭與液腔連通；
[0009]所述氣腔活塞組件4包括活塞桿41以及固定在活塞桿41上的氣腔活塞座42，所述氣腔活塞座42與上蓋I的內壁密封接觸，所述上蓋上設置有控制氣接頭23，所述氣腔活塞座將上蓋內腔分為氣腔102和第二空腔，所述第一氣腔與第二空腔連通，所述控制氣接頭與氣腔連通，所述限位筒與氣腔活塞座42接觸，所述活塞桿的一端固定在液腔活塞座上，所述活塞桿的另一端伸出上蓋外；
[0010]所述氣腔活塞座42的面積小于液腔活塞座31的面積，所述液腔活塞座31能夠在壓力作用下沿筒體I軸向移動，所述氣腔活塞座42能夠在壓力作用下沿上蓋2軸向移動；
[0011]所述自動換向裝置包括連接筒11、頂桿組件及位于連接筒內的行程轉換裝置，所述連接筒11的一端與上蓋固定連接；
[0012]所述頂桿組件包括導向筒22、固定在導向筒一端的調整環10，固定在導向筒另一端的頂桿12，所述導向筒22位于連接筒11內，所述頂桿與連接筒密封接觸；
[0013]所述行程轉換裝置包括支座6、螺桿7、主彈簧8、彈簧座9以及連接桿，所述彈簧座9固定在活塞桿上，所述連接桿的一端固定在活塞桿的端部，所述連接桿的另一端與支座固定連接，所述主彈簧8套裝在活塞桿上，所述主彈簧8的一端固定在彈簧座上，所述主彈簧8的另一端固定在支座6上，所述支座能夠驅動導向筒帶動頂桿運動；
[0014]所述頂桿的自由端作用在換向閥上，通過換向閥打開或關閉控制控制液供應通道。
[0015]上述換向閥包括閥體16、閥芯13、閥頭14、閥座15，所述閥體固定在上蓋的另一端，所述閥體上設置有控制液入口接頭、控制液出口接頭以及排放口，所述控制液出口接頭位于控制液入口接頭和排放口之間，所述閥芯13包括閥芯密封頭131和閥桿132，所述閥桿132的一端與閥芯密封頭固定連接，所述閥桿貫穿閥座，所述閥桿132的另一端與閥頭14固定連接，所述控制液入口接頭位于閥芯密封頭一端，所述排放口位于閥頭14 一端，所述閥桿與閥芯之間設置有控制液流道152，所述閥座15上設置有導流孔151，所述導流孔151連通控制液流道152與控制液出口接頭；
[0016]所述頂桿的自由端作用在閥芯13上，驅動閥芯密封頭131與閥座或閥頭14與閥座密封。
[0017]上述閥桿132上設置有兩個“十”字形支撐架。
[0018]上述閥芯密封頭131包括“C”形連接座以及固定在“C”形連接座上的密封頭，所述“C”形連接座與頂桿的自由端接觸，形成” H”型定向接觸，所述密封頭與閥座密封接觸。
[0019]上述密封頭與閥座接觸的面為錐面，所述閥座為密封頭接觸的面為凹球面，所述凹球面與錐面形成閥座與閥芯的密封面。
[0020]上述液腔活塞組件與氣腔活塞組件的面積比為2.69。
[0021]上述活塞桿的一端通過螺母5固定在液腔活塞座上。
[0022]上述液腔活塞座與筒體內壁之間通過異截面型狀的橡膠密封圈17。
[0023]本發明與現有技術相比的有益效果是:
[0024]1、本發明無需外加電信號和動作氣源，靠供給裝置自身即能實現發生器的可靠開啟，從而實現發動機快速、多次起動。
[0025]2、本發明保證了發動機及其它系統既可聯合工作、又可獨立工作。
[0026]3、本發明取消了其它系統所需要的高壓工質貯供系統，實現了發動機和其它系統的一體化設計，簡化了系統，提高了可靠性；
[0027]4、通過本發明顯著降低了發動機系統的總質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明供給裝置的結構簡圖
[0029]圖2為本發明換向閥的結構示意圖；
[0030]圖3為圖1的B處放大圖，閥芯閥座球面密封結構示意圖；
[0031]圖4為閥芯上的十字形支撐架示意圖；
[0032]圖5為圖1的A處放大圖，即異截面型狀的橡膠密封圈結構示意圖；
[0033]圖6是本發明閥芯與頂桿“H”型定向接觸示意圖。
【具體實施方式】
[0034]如圖1所示，一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置，該供給裝置由筒體1、上蓋2、液腔活塞組件3、氣腔活塞組件4、螺母5、支座6、螺桿7、主彈簧8和彈簧座9、調整環10、連接筒11、頂桿12、閥芯13、閥頭14、閥座15、閥體16、橡膠O形圈17等主要零部件組成，該供給裝置無需外加電信號和動作氣源，即能實現換向閥的可靠打開或關閉，從而實現主機擠壓式快速、多次起動。
[0035]液腔活塞組件3包括液腔活塞座31以及限位筒32，液腔活塞座31與筒體I內壁密封接觸，液腔活塞座31將筒體I的內腔分為液腔101和第一空腔103，限位筒32固定在液腔活塞座31上，筒體I的入口處設置有高壓工質接頭18，所述高壓工質接頭高壓工質接頭與液腔連通；
[0036]氣腔活塞組件4包括活塞桿41以及固定在活塞桿41上的氣腔活塞座42，氣腔活塞座42與上蓋I的內壁密封接觸，上蓋上設置有控制氣接頭23，氣腔活塞座將上蓋內腔分為氣腔102和第二空腔，第一氣腔與第二空腔連通。控制氣接頭與氣腔連通，限位筒與氣腔活塞座42接觸，活塞桿的一端固定在液腔活塞座上，活塞桿的另一端伸出上蓋外；上蓋與筒體的連接處設置有限位座；氣腔活塞座42的面積小于液腔活塞座31的面積，液腔活塞座31和氣腔活塞座的在氣腔和液腔的壓力作用下沿筒體I或上蓋2軸向移動；
[0037]—般將液腔活塞座與氣腔活塞座的面積比設計為2.69，實現了利用與之相連的高壓氣瓶中的蓄壓氣體為工質增壓，為發動機系統提供穩定的工質供應。
[0038]自動換向裝置包括連接筒11、頂桿組件及位于連接筒內的用于將供給裝置液腔液位變化時的大行程轉換為換向閥動作時所需的小行程的行程轉換裝置，連接筒11的一端與上蓋固定連接；頂桿組件包括導向筒22、固定在導向筒一端的調整環10，固定在導向筒另一端的頂桿12，導向筒22位于連接筒11內，頂桿與連接筒密封接觸；行程轉換裝置包括支座6、螺桿7、王彈黃8、彈黃座9以及連接桿，彈黃座9固定在活塞桿上，連接桿的一端固定在活塞桿的端部，連接桿的另一端與支座固定連接，主彈簧8套裝在活塞桿上，主彈簧8的一端固定在彈黃座上，王彈黃8的另一端固定在支座6上,支座能夠驅動導向筒帶動頂桿運動；頂桿的自由端作用在換向閥上，通過換向閥打開或關閉控制控制液供應通道。
[0039]供給裝置液腔充填(排出)時其行程較大(大于40mm)，而換向閥切換時的行程卻較小(不大于1_)，為保證兩者的協調工作，在兩者中間需設計行程轉換裝置。該裝置減小了結構質量，并保證了換向閥的響應速度。
[0040]如圖2所示，換向閥包括閥體16、閥芯13、閥頭14、閥座15，閥體固定在上蓋的另一端，閥體上設置有控制液入口接頭、控制液出口接頭以及排放口，控制液出口接頭位于控制液入口接頭和排放口之間，閥芯13包括閥芯密封頭131和閥桿132，閥桿132的一端與閥芯密封頭固定連接，閥桿貫穿閥座，閥桿132的另一端與閥頭14固定連接，控制液入口接頭位于閥芯密封頭一端，排放口位于閥頭14 一端，閥桿與閥芯之間設置有控制液流道152，閥座15上設置有導流孔151，導流孔151連通控制液流道152與控制液出口接頭；頂桿的自由端作用在閥芯13上，驅動閥芯密封頭131與閥座或閥頭14與閥座密封。
[0041]工作過程:
[0042]換向閥上端閥芯13處于打開狀態，發動機處于工作狀態，通過高壓工質接頭向液腔充填高壓工質，高壓工質推動液腔活塞組件3向下運動，液腔活塞組件3通過壓縮氣腔中氣體，氣腔活塞組件4通過連接桿與螺桿7緊固相連，氣腔活塞組件4的連接桿推動彈簧座9帶動主彈簧8推動支座6向下運動，當支座6運動到頂桿12底端面時，主彈簧8開始壓縮，液腔活塞組件3繼續向下運動，頂桿12與閥芯13緊固接觸，當主彈簧作用在頂桿12上的向下的力大于換向閥入口控制液作用在閥芯13上向上的力時，閥芯13向下運動，換向閥出、入口通道迅速關閉，出口與排放口打開，從而切斷了充填裝置的控制液供應通道，高壓工質充填工作。上述過程中與控制氣相連的氣瓶中氣體受壓縮，壓力不斷增高，當作用在氣腔活塞組件4上的作用力大于工質作用在液腔活塞組件3上的力時，供給裝置充填完成。
[0043]當發動機起動或其它系統工作時，氣瓶中高壓氣體推動氣腔活塞組件4向上運動，當運動到如圖1所示位置時，螺桿7帶動支座6壓縮主彈簧8帶動彈簧座9推動與頂桿12緊固相連的調整環10向上運動，當主彈簧力大于換向閥入口控制液作用在閥芯13上向下的力時，閥芯13向上運動，換向閥出入口通道打開，閥頭14關閉，充填裝置的高壓工質供應通道被打開，充填裝置起動。上述過程中與上蓋通過控制氣接頭23相連的氣瓶中氣體受膨脹，壓力不斷降低，當作用在氣腔活塞組件4上的作用力小于于高壓工質作用在液腔活塞3上的力時，供給裝置排放完成，液腔活塞組件3開始向下運動，高壓工質開始充填供給裝置，重復進行下一個循環。
[0044]換向閥是自動換向裝置的最終執行元件。當閥頭和閥座密封時，換向閥出入口打開；當閥芯和閥座密封時，換向閥出入口關閉，介質從排放口排出。該換向閥設計特點主要有以下幾點:
[0045]a、行程短(0.6?1.05mm),響應速度快；
[0046]b、換向閥閥芯與自動換向裝置頂桿采用“H”型定向連接形式。該連接方式將使閥芯裝配后能沿頂桿定位面上下、左右滑動，解決了閥芯、閥座密封時對中性不好問題，確保了密封性。
[0047]C、為防止在運輸過程中閥芯微量竄動問題，設計了定位彈簧。
[0048]d、換向閥采用凹球面與錐面的密封形式，并通過配研兩表面以保證穩定可靠的密封。
[0049]e、為保證換向閥閥芯運動的靈活性，在閥芯上設計了兩個“十”字形支撐架并在接觸面上噴涂潤滑涂層，閥芯與閥座滑動配合，保證了換向閥運動的靈活性及換位的準確性。
[0050]如圖3所示，換向閥入口處密封采用閥座15凹球面與閥芯13錐面的密封結構形式，裝配時通過研磨來保證穩定可靠的密封。
[0051]如圖4所示，在換向閥閥芯13上設計兩個“十”字形支撐并在接觸面上噴涂固體潤滑涂層，與閥座15滑動配合，保證換向閥運動的靈活性及換位準確性。
[0052]如圖5所示，采用異截面型狀的橡膠密封圈17，以實現大直徑活塞可靠動密封。
[0053]如圖6所示，閥芯密封頭131包括“C”形連接座以及固定在“C”形連接座上的密封頭，“C”形連接座與頂桿的自由端接觸，形成”H”型定向接觸，密封頭與閥座密封接觸。換向閥閥芯13與自動換向裝置頂桿12采用”H”型定向連接形勢，解決了閥芯、閥座的對中性問題。
【權利要求】
1.一種靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:包括變面積活塞裝置、自動換向裝置以及換向閥，
所述變面積活塞裝置包括筒體(1)、上蓋(2)、液腔活塞組件(3)以及氣腔活塞組件(4)，所述筒體(1)與上蓋固定連接； 所述液腔活塞組件(3)包括液腔活塞座(31)以及限位筒(32)，所述液腔活塞座(31)與筒體(1)的內壁密封接觸，所述液腔活塞座(31)將筒體(1)的內腔分為液腔(101)和第一空腔(103 )，所述限位筒(32 )固定在液腔活塞座(31)上，所述筒體(1)的入口處設置有高壓工質接頭18，所述高壓工質接頭與液腔連通； 所述氣腔活塞組件(4)包括活塞桿(41)以及固定在活塞桿(41)上的氣腔活塞座(42)，所述氣腔活塞座(42)與上蓋(I)的內壁密封接觸，所述上蓋上設置有控制氣接頭(23)，所述氣腔活塞座將上蓋內腔分為氣腔(102)和第二空腔，所述第一氣腔與第二空腔連通，所述控制氣接頭與氣腔連通，所述限位筒與氣腔活塞座(42)接觸，所述活塞桿的一端固定在液腔活塞座上，所述活塞桿的另一端伸出上蓋外； 所述氣腔活塞座(42)的面積小于液腔活塞座(31)的面積，所述液腔活塞座(31)能夠在壓力作用下沿筒體(1)軸向移動，所述氣腔活塞座(42)能夠在壓力作用下沿上蓋(2)軸向移動； 所述自動換向裝置包括連接筒(11)、頂桿組件及位于連接筒內的行程轉換裝置，所述連接筒(11)的一端與上蓋固定連接； 所述頂桿組件包括導向筒(22)、固定在導向筒一端的調整環(10),固定在導向筒另一端的頂桿(12)，所述導向筒(22)位于連接筒(11)內，所述頂桿與連接筒密封接觸； 所述行程轉換裝置包括支座(6 )、螺桿(7 )、主彈簧(8 )、彈簧座(9 )以及連接桿，所述彈簧座(9)固定在活塞桿上，所述連接桿的一端固定在活塞桿的端部，所述連接桿的另一端與支座固定連接，所述主彈簧(8)套裝在活塞桿上，所述主彈簧(8)的一端固定在彈簧座上，所述王彈黃8的另一端固定在支座(6)上，所述支座能夠驅動導向筒帶動頂桿運動；所述頂桿的自由端作用在換向閥上，通過換向閥打開或關閉控制控制液供應通道。
2.根據權利要求1所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述換向閥包括閥體(16)、閥芯(13)、閥頭(14)、閥座(15)，所述閥體固定在上蓋的另一端，所述閥體上設置有控制液入口接頭、控制液出口接頭以及排放口，所述控制液出口接頭位于控制液入口接頭和排放口之間，所述閥芯(13)包括閥芯密封頭(131)和閥桿(132)，所述閥桿(132)的一端與閥芯密封頭固定連接，所述閥桿貫穿閥座，所述閥桿(132)的另一端與閥頭(14)固定連接，所述控制液入口接頭位于閥芯密封頭一端，所述排放口位于閥頭(14)一端，所述閥桿與閥芯之間設置有控制液流道(152)，所述閥座(15)上設置有導流孔(151)，所述導流孔(151)連通控制液流道(152)與控制液出口接頭； 所述頂桿的自由端作用在閥芯(13)上，驅動閥芯密封頭(131)與閥座或閥頭(14)與閥座密封。
3.根據權利要求2所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述閥桿(132)上設置有兩個“十”字形支撐架。
4.根據權利要求2所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述閥芯密封頭(131)包括“C”形連接座以及固定在“C”形連接座上的密封頭，所述“C”形連接座與頂桿的自由端接觸，形成” H”型定向接觸，所述密封頭與閥座密封接觸。
5.根據權利要求4所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述密封頭與閥座接觸的面為錐面，所述閥座為密封頭接觸的面為凹球面，所述凹球面與錐面形成閥座與閥芯的密封面。
6.根據權利要求5所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述液腔活塞組件與氣腔活塞組件的面積比為2.69。
7.根據權利要求6所述的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述活塞桿的一端通過螺母(5)固定在液腔活塞座上。
8.據權利要求所述7的靠機械作用實現自動充填的供給裝置，其特征在于:所述液腔活塞座與筒體內壁之間通過異截面型狀的橡膠密封圈(17)。
【文檔編號】F16K31/122GK103742677SQ201310731882
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】袁洪濱, 李海, 趙文華, 王運卯, 張金容, 吳曉東, 黃清偉, 譚屏, 胡攀 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所