一种靠机械作用实现自动充填的供给装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103742677 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103742677 A (21)申请号 201310731882.4 (22)申请日 2013.12.23 F16K 11/048(2006.01) F16K 31/122(2006.01) F02N 9/04(2006.01) (71)申请人 中国航天科技集团公司第六研究院 第十一研究所 地址 710100 陕西省西安市 15 号信箱 11 分 箱 (72)发明人 袁洪滨 李海 赵文华 王运卯 张金容 吴晓东 黄清伟 谭屏 胡攀 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 。

2、代理人 张倩 (54) 发明名称 一种靠机械作用实现自动充填的供给装置 (57) 摘要 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。

3、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系统工作提供工质的供给装 置。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103742677 A CN 103742677 A 1/2 页 2 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。

4、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。

5、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。

6、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 。

7、； 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。

8、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 。

9、： 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 权 利 要 求 书 CN 103742677 A 2 2/2 页 3 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 2.6。

10、9。 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） 。 权 利 要 求 书 CN 103742677 A 3 1/4 页 4 一种靠机械作用实现自动充填的供给装置 技术领域 0001 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 0002 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 。

11、动机。 0003 为了简化系统， 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系统提供高压工质。 发明内容 0004 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系统工作提供工质的供给装置。 0005 本发明采取的技术解决方案是 ： 0006 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， 0007 所述变。

12、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 ； 0008 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 ； 0009 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。

13、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 ； 0010 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 ； 0011 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 ； 0012 所述顶杆组件包。

14、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 ； 0013 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 说 明 书 CN 103742677 A 4 2/4 页 5 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 ； 0014 所述顶杆的自由。

15、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。 0015 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。

16、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 ； 0016 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。 0017 上述阀杆 132 上设置有两个 “十” 字形支撑架。 0018 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。 0019 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。 0020 上述液腔。

17、活塞组件与气腔活塞组件的面积比为 2.69。 0021 上述活塞杆的一端通过螺母 5 固定在液腔活塞座上。 0022 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。 0023 本发明与现有技术相比的有益效果是 ： 0024 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。 0025 2、 本发明保证了发动机及其它系统既可联合工作、 又可独立工作。 0026 3、 本发明取消了其它系统所需要的高压工质贮供系统， 实现了发动机和其它系统 的一体化设计， 简化了系统， 提高了可靠性 ； 0027 4、 通过本发明显著。

18、降低了发动机系统的总质量。 附图说明 0028 图 1 是本发明供给装置的结构简图 0029 图 2 为本发明换向阀的结构示意图 ； 0030 图 3 为图 1 的 B 处放大图， 阀芯阀座球面密封结构示意图 ； 0031 图 4 为阀芯上的十字形支撑架示意图 ； 0032 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 ； 0033 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 0034 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。

19、、 螺杆 7、 主弹簧 8 和弹簧座 9、 调整环 说 明 书 CN 103742677 A 5 3/4 页 6 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。 0035 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。

20、， 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 ； 0036 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。

21、液腔的压力作用下沿筒体 1 或上盖 2 轴向移动 ； 0037 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， 为发动机系统提供稳定的工质供应。 0038 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。

22、 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。 0039 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。 004。

23、0 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。

24、芯 13 上， 驱动阀芯密封头 131 与阀座或阀头 14 与阀座密封。 0041 工作过程 ： 0042 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 说 明 书。

25、 CN 103742677 A 6 4/4 页 7 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。 0043 当发动机起动或其它系统工作时， 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 。

26、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。 0044 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。

27、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 ： 0045 a、 行程短 （0.6 1.05mm） ， 响应速度快 ； 0046 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。 0047 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。 0048 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。 0049 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。

28、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。 0050 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。 0051 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。 0052 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。 0053 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。 说 明 书 CN 103742677 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103742677 A 8 2/3 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103742677 A 9 3/3 页 10 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103742677 A 10 。