一种气体阻尼缓冲的自由活塞制造技术

本发明专利技术涉及冲击与缓冲技术领域，尤其涉及一种气体阻尼缓冲的自由活塞，该自由活塞包括缓冲腔体、端盖、缓冲活塞和撞击体，其中，缓冲腔体具有缓冲气腔，在缓冲气腔内可充入具有一定压力的缓冲气体，缓冲活塞一端穿过端插入缓冲气腔内，另一端与撞击体连接。该自由活塞在撞击时分两次完成，动能分两次消耗，减少了撞击体单次需要吸收能量，大大延长了碰撞时间，有利于减少撞击产生的冲击载荷，从而降低冲击载荷峰值，另外，在撞击时，缓冲活塞和撞击体先停止运动，由于缓冲气腔内具有缓冲气体，能够大幅延长了缓冲腔体减速停止时间，避免缓冲腔体与缓冲活塞的直接撞击，且由于缓冲气腔内的压力是逐渐升高，更有利于撞击体从第一次的撞击中恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种气体阻尼缓冲的自由活塞
本专利技术涉及风洞
，尤其涉及一种气体阻尼缓冲的自由活塞。
技术介绍
在活塞驱动激波风洞、炮风洞等带有活塞驱动器的脉冲式风洞运行过程中，自由活塞被活塞驱动器发射后一般经过加速、急剧减速、停止、再加速，最后以一定速度撞击在活塞驱动器底部停止。因此，活塞驱动器运行往往追求所谓的“调谐”运行，来减少自由活塞碰撞时的速度、降低高速碰撞损坏活塞驱动器结构等风险；同时还必须设计自由活塞缓冲装置缓冲碰撞产生的冲击力。目前，常用的缓冲方式主要有两种：一是直接在自由活塞头部安装耐冲击的缓冲材料，由缓冲材料吸收碰撞时的能量，但此方式一般只适用于碰撞速度较小的工况；二是在活塞驱动器底部设置弹性元件、阻尼吸能材料等装置，由这些装置吸收碰撞，但此方式会削弱活塞驱动器的驱动能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够解决上述问题，并能够有效减少撞击产生的冲击载荷的气体阻尼缓冲的自由活塞。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种气体阻尼缓冲的自由活塞，包括：缓冲腔体，具有缓冲气腔，所述缓冲腔体上还设有分别与所述缓冲气腔连通的进气阀和卸荷阀；端盖，所述端盖设置在所述缓冲腔体的端部，且在所述端盖的轴向上设有与所述缓冲气腔连通的活塞孔；缓冲活塞，所述缓冲活塞的一端位于所述缓冲气腔内，该端与与所述缓冲气腔的壁之间设有第一密封圈，所述缓冲活塞的另一端穿过所述活塞孔后伸出所述缓冲气腔，所述缓冲活塞伸出所述缓冲腔体的一端为安装端；撞击体，所述撞击体安装在所述缓冲活塞的安装端。优选地，所述缓冲气腔的底部设有用于防止所述缓冲活塞与所述缓冲腔体直接碰撞的阻尼橡胶。根据一个优选地实施方式，在所述缓冲活塞伸入所述缓冲气腔内的一端的周向上设有第一导向带，所述缓冲活塞通过所述第一导向带与所述缓冲腔体的内侧壁接触；在所述活塞孔的内壁的周向上设有第二导向带，所述缓冲活塞通过所述第二导向带所述活塞孔的内壁与接触。优选地，所述安装端的直径与所述缓冲腔体的直径相同；在所述缓冲腔体的外侧设有第一支撑环，所述缓冲腔体通过所述第一支撑环与活塞驱动器的腔体内壁接触；所述安装端的外侧设有第二支撑环，所述缓冲活塞通过所述第二支撑环与所述活塞驱动器的腔体内壁接触。根据一个优选地实施方式，所述缓冲腔体远离所述端盖的一端的外侧壁具有沿所述缓冲腔体的轴向设置的两层阶梯结构，所述两层阶梯结构分别为第一阶梯和第二阶梯，其中：所述第一阶梯延伸至所述缓冲腔体远离所述端盖的一端的端面，且所述第一阶梯的高度低于所述第二阶梯，所述第一支撑环设置在所述第二阶梯处，在第一阶梯处设置挡板，所述挡板的一端通过螺钉固定在所述第二阶梯，另一端紧贴所述第一支撑环，在所述缓冲腔体的轴向上夹紧所述第一支撑环；所述安装端的外侧壁具有沿所述缓冲活塞的轴向设置的两层阶梯结构，所述两层阶梯结构分别为第三阶梯和第四阶梯，其中：所述第三阶梯延伸至所述安装端的端面，且所述第三阶梯的高度低于所述第四阶梯，所述第二支撑环设置在所述第四阶梯处，在第三阶梯处设置有第二密封圈和隔热环，所述第二密封圈的一侧与所述第二支撑环接触，另一侧与所述隔热环的一侧接触，所述隔热环的另一侧与所述安装端的端面齐平。优选地，所述第一支撑环与所述活塞驱动器的腔体内壁之间设有第三密封圈，所述第一支撑环与所述缓冲腔体之间设有第四密封圈；所述第二支撑环与所述活塞驱动器的腔体内壁之间设有第五密封圈，所述第二支撑环与所述缓冲活塞之间设有第六密封圈。优选地，所述第二密封圈和所述隔热环之间的接触面均为倾斜面，所述第二密封圈的倾斜面与所述隔热环的倾斜面紧贴，且所述第二密封圈的倾斜面位于所述隔热环的倾斜面上侧。本专利技术的上述技术方案具有如下优点：(1)本专利技术提供的气体阻尼缓冲的自由活塞，包括缓冲腔体、端盖和缓冲活塞，其中，缓冲腔体上具有缓冲气腔，在缓冲气腔内可充入具有一定压力的缓冲气体，缓冲活塞一端穿过端插入缓冲气腔内，另一端安装撞击体。该自由活塞在撞击时分两次完成，动能分两次消耗，减少了撞击体单次需要吸收能量，大大延长了碰撞时间，有利于减少撞击产生的冲击载荷，从而降低冲击载荷峰值。另外，在撞击时，撞击体和缓冲活塞先停止运动，由于缓冲气腔内具有缓冲气体，能够大幅延长了缓冲腔体减速停止时间，避免了缓冲腔体与缓冲活塞的直接撞击，而且在此过程中，由于缓冲气腔内的压力是逐渐升高，更有利于撞击体从第一次的撞击中恢复。(2)气体阻尼缓冲的自由活塞上设置卸荷阀，当缓冲气腔内压力升高至一定程度将会自动释放，一方面起到保护整体结构的效果，另一方面还能将缓冲刚度控制在一定的范围内。附图说明本专利技术附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。图1是本专利技术实施例气体阻尼缓冲的自由活塞的半剖结构示意图；图2是图1的A部放大示意图；图3是图1的B部放大示意图；图4是图1的C部放大示意图。图中：1：端盖；2：缓冲腔体；21：缓冲气腔；22：阻尼橡胶；23：进气阀；24：卸荷阀；3：缓冲活塞；4：撞击体；5：第一导向带；6：第二导向带；7：第一支撑环；8：第二支撑环；9：挡板；10：第一密封圈；11：第二密封圈；12：隔热环；13：第三密封圈；14：第四密封圈；15：第五密封圈；16：第六密封圈。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种气体阻尼缓冲自由活塞，包括缓冲腔体2、端盖1、缓冲活塞3和撞击体4，其中，缓冲腔体2上具有缓冲气腔21，在缓冲腔体2上设有分别与缓冲气腔21连通的进气阀23和卸荷阀24，，其中，进气阀用于向缓冲气腔21内充入缓冲气体，卸荷阀24用于在缓冲气腔21内压力过大时卸荷。端盖1设置在缓冲腔体2的端部，且在端盖1的轴向上设有与缓冲气腔21连通的活塞孔，缓冲活塞3的一端位于缓冲气腔21内，另一端穿过活塞孔伸出缓冲气腔21外，缓冲活塞3的一端(位于缓冲气腔内的一端)与缓冲气腔21的壁之间设有第一密封圈10，用于密封缓冲气腔21内的缓冲气体，缓冲活塞3的另一端(伸出缓冲气腔的一端)为安装端，撞击体4与缓冲活塞3的安装端连接。工作原理：先通过充气阀23向缓冲气腔21内主入具有一定压力的缓冲气体，在缓冲气体的压力作用下，缓冲活塞3会移动至最右端(图中所示方向)，经活塞驱动器发射后，驱动气体(驱动自由活塞发射的气体)的压力作用在缓冲腔体2的左端面，撞击体4右端(运动前方)的气体被压缩(下文将撞击体4右端的气体统称为被压缩气体)，在刚发射时，驱动气体的压力大于被压缩气体的压力，在一个阶段内自由活塞向右加速运动，由于缓冲气腔21内的缓冲气体具有一定压力(一般大于驱动气体的压力)，由于被压缩气体压力较低，缓冲气腔21内的缓冲气体的压力在受到缓冲腔体2的惯性压缩后会逐渐恢复，随着自由活塞向右运行，被压缩气体的压力逐渐变大，而驱动气体的压力逐渐减小，当被压缩气体的压力大于驱动气体的压力时，撞击体4先减速，缓冲腔体2的行进速度大于撞击体的行进速度，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于，包括：缓冲腔体，具有缓冲气腔，所述缓冲腔体上还设有分别与所述缓冲气腔连通的进气阀和卸荷阀；端盖，所述端盖设置在所述缓冲腔体的端部，且在所述端盖的轴向上设有与所述缓冲气腔连通的活塞孔；缓冲活塞，所述缓冲活塞的一端位于所述缓冲气腔内，该端与与所述缓冲气腔的壁之间设有第一密封圈，所述缓冲活塞的另一端穿过所述活塞孔后伸出所述缓冲气腔，所述缓冲活塞伸出所述缓冲腔体的一端为安装端；撞击体，所述撞击体安装在所述缓冲活塞的安装端。

【技术特征摘要】
1.一种气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于，包括：缓冲腔体，具有缓冲气腔，所述缓冲腔体上还设有分别与所述缓冲气腔连通的进气阀和卸荷阀；端盖，所述端盖设置在所述缓冲腔体的端部，且在所述端盖的轴向上设有与所述缓冲气腔连通的活塞孔；缓冲活塞，所述缓冲活塞的一端位于所述缓冲气腔内，该端与与所述缓冲气腔的壁之间设有第一密封圈，所述缓冲活塞的另一端穿过所述活塞孔后伸出所述缓冲气腔，所述缓冲活塞伸出所述缓冲腔体的一端为安装端；撞击体，所述撞击体安装在所述缓冲活塞的安装端。2.根据权利要求1所述的气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于：所述缓冲气腔的底部设有用于防止所述缓冲活塞与所述缓冲腔体直接碰撞的阻尼橡胶。3.根据权利要求1所述的气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于：在所述缓冲活塞伸入所述缓冲气腔内的一端的周向上设有第一导向带，所述缓冲活塞通过所述第一导向带与所述缓冲腔体的内侧壁接触；在所述活塞孔的内壁的周向上设有第二导向带，所述缓冲活塞通过所述第二导向带所述活塞孔的内壁与接触。4.根据权利要求1所述的气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于：在所述缓冲腔体的外侧设有第一支撑环，所述缓冲腔体通过所述第一支撑环与活塞驱动器的腔体内壁接触；所述安装端的外侧设有第二支撑环，所述缓冲活塞通过所述第二支撑环与所述活塞驱动器的腔体内壁接触。5.根据权利要求4所述的气体阻尼缓冲的自由活塞，其特征在于：所述缓冲腔体远离所述端盖的一端的外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖振洋，钟涌，吕治国，孔荣宗，罗义成，李国志，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51