一种快速上浮脱险装置用气缸及其应用的制作方法

本发明涉及船舶保障系统、援潜救生设备领域，具体是涉及一种快速上浮脱险装置用气缸及其应用。

背景技术：

快速上浮脱险装置是现代潜水员大深度潜水后出水上浮的一种常用的装置，其主要原理是：当潜水员于大深度的水下准备出水上浮时，潜水员进入快速加压舱中，此时快速加压舱中的空气压力为一个大气压，加压舱底部有一根进水管通向外界海水，当快速加压开始时，将进水管阀门打开，由于外界海水压力比舱内大，海水则会通过进水管流入到加压舱中，舱内原有的空气被压缩，直到舱内空气压力与外界海水压力平衡时加压过程停止；经过一定时间的稳压后，加压舱上盖打开，潜水员从加压舱自由上浮至水面。整个加压过程很短，潜水员高压暴露的时间也就很短，自由上浮过程又是一个快速减压的过程，所以不会形成长时间的高压暴露，也就不会导致减压病的发生，从而为潜水员的生命安全提供了保障。

现有技术中气缸的缸体和活塞杆均为分离式结构，一方面零件数量多，导致加工、装配累积误差较大，装配定心较为困难，将进一步加大偏载负荷；另一方面，结构也较复杂，所用的密封结构众多，疑漏点较多，失效概率大，拆装也较为繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种减少装配累计误差，提高气缸工作可靠性和工作寿命的快速上浮脱险装置用气缸及其应用。

本发明提供一种快速上浮脱险装置用气缸，包括：

缸体，所述缸体内部设有第一腔体，缸体侧壁上沿其轴向间隔地开设有与所述第一腔体连通的第一通气口和第二通气口；

缸套活塞，所述缸套活塞包括外径等于所述第一腔体直径的第一限位部，所述第一限位部设置于所述第一腔体内并可在第一通气口和第二通气口之间位置处滑动，缸套活塞内部设有第二腔体，所述第二腔体在远离第一限位部的一端设有开口；

缸盖，所述缸盖设置于所述第二腔体的开口位置处，缸盖上开设有与所述第二腔体连通的第三通气口；

活塞杆，所述活塞杆穿过所述缸盖设置，并可在第二腔体内滑动。

在上述技术方案的基础上，所述缸套活塞还包括外径小于所述第一腔体直径的第一主体部，所述第一主体部与所述第一限位部相连。

在上述技术方案的基础上，所述快速上浮脱险装置用气缸还包括安装法兰，所述安装法兰套设于所述第一主体部的外壁，且安装法兰与所述缸体的一端抵接。

在上述技术方案的基础上，所述第一限位部与所述缸体内壁接触位置处，和/或，所述第一主体部与所述安装法兰内壁接触位置处均设置有密封圈。

在上述技术方案的基础上，所述活塞杆包括外径等于所述第二腔体直径的第二限位部，及外径小于所述第二腔体直径的第二主体部，所述第二限位部与第二主体部相连。

在上述技术方案的基础上，所述缸盖套设于所述第二主体部的外壁，且缸盖与所述缸盖活塞的一端抵接。

在上述技术方案的基础上，所述第二限位部与所述缸套活塞内壁接触位置处，和/或，所述第二主体部与所述缸盖内壁接触位置处均设置有密封圈。

在上述技术方案的基础上，所述活塞杆还包括设置于远离所述第二限位部一端的连接部，所述连接部与所述第二主体部之间设有凹槽。

在上述技术方案的基础上，所述第一通气口设置于所述缸体侧壁上的一端，所述第二通气口设置于所述缸体侧壁上的另一端。

本发明还提供一种快速上浮脱险装置，包括：

筒体，所述筒体一端设置有端盖；

如上任一所述气缸，所述活塞杆连接所述端盖，并用于带动端盖在筒体内沿筒体的轴向滑动。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明采用活塞杆、缸套活塞双作用结构型式，在气缸总体结构尺寸不变情况下增加气缸总工作行程，且活塞杆与缸套活塞均为整体式结构，工作可靠性高；简化结构，减少装配累计误差，提高气缸工作可靠性；同时，结构简化后，密封位置相对较少，减少密封泄漏的风险，提高气缸密封可靠性和工作寿命。

(2)本发明将传统活塞杆与端盖的螺纹刚性连接改成了连接部与凹槽的活动连接，能消除各处的装配误差，在工作时，活塞杆与端盖仅存在拉、压作用力，从而改善气缸各处的受力状况。

附图说明

图1是本发明实施例的快速上浮脱险装置用气缸结构半剖图；

图2是本发明实施例的缸套活塞结构剖视图；

图3是本发明实施例的活塞杆结构半剖图；

图4是本发明实施例的快速上浮脱险装置用气缸第一工作状态示意图；

图5是本发明实施例的快速上浮脱险装置用气缸第二工作状态示意图；

图6是本发明实施例的快速上浮脱险装置结构半剖图。

附图标记：1—缸体，11—第一腔体，12—第一通气口，13—第二通气口，2—缸套活塞，21—第二腔体，22—第一限位部，23—第一主体部，3—缸盖，31—第三通气口，4—活塞杆，41—第二限位部，42—第二主体部，43—连接部，44—凹槽，5—安装法兰，6—筒体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图3所示，本发明实施例提供一种快速上浮脱险装置用气缸，包括：缸体1，缸套活塞2，缸盖3，活塞杆4。

缸体1，所述缸体1内部设有第一腔体11，缸体1侧壁上沿其轴向间隔地开设有与所述第一腔体11连通的第一通气口12和第二通气口13；缸套活塞2，所述缸套活塞2包括外径等于所述第一腔体11直径的第一限位部22，所述第一限位部22设置于所述第一腔体11内并可在第一通气口12和第二通气口13之间位置处滑动，缸套活塞2内部设有第二腔体21，所述第二腔体21在远离第一限位部22的一端设有开口；缸盖3，所述缸盖3设置于所述第二腔体21的开口位置处，缸盖3上开设有与所述第二腔体21连通的第三通气口31；活塞杆4，所述活塞杆4穿过所述缸盖3设置，并可在第二腔体21内滑动。

本发明采用活塞杆4、缸套活塞2双作用结构型式，在气缸总体结构尺寸不变情况下增加气缸总工作行程，且活塞杆4与缸套活塞2均为整体式结构，工作可靠性高；简化结构，减少装配累计误差，提高气缸工作可靠性；同时，结构简化后，密封位置相对较少，减少密封泄漏的风险，提高气缸密封可靠性和工作寿命。

在本实施例中，优选的，所述缸套活塞2还包括外径小于所述第一腔体11直径的第一主体部23，所述第一主体部23与所述第一限位部22相连；所述快速上浮脱险装置用气缸还包括安装法兰5，所述安装法兰5套设于所述第一主体部23的外壁，且安装法兰5与所述缸体1的一端抵接；所述第一限位部22与所述缸体1内壁接触位置处，和/或，所述第一主体部23与所述安装法兰5内壁接触位置处均设置有密封圈。

在本实施例中，优选的，所述活塞杆4包括外径等于所述第二腔体21直径的第二限位部41，及外径小于所述第二腔体21直径的第二主体部42，所述第二限位部41与第二主体部42相连；所述缸盖3套设于所述第二主体部42的外壁，且缸盖3与所述缸盖活塞2的一端抵接；所述第二限位部41与所述缸套活塞2内壁接触位置处，和/或，所述第二主体部42与所述缸盖3内壁接触位置处均设置有密封圈。

本发明中，采用带金属骨架结构防尘密封圈，可有效防止粉尘、脏物、砂粒和金属碎屑的侵入，在很大程度上可以防止活塞杆4刮伤，保护了金属滑动面，延长了密封件的寿命；针对不同介质特性，在密封结构边界处分别采用防尘、防水、防气三道独立密封结构设计，并选用合适密封圈及密封材料，能有效提高气缸在海水环境中的密封可靠性。

本发明中，与海水接触主要零部件选用hdr双相超低碳不锈钢和力学性能高、耐蚀、耐磨性好的高锰铝青铜zcual8mn13fe3ni2材料，适用于海水工作环境，气缸滑动摩擦副分别选择不同的材质，一件选不锈钢，另一件选铜。其中不锈钢件滑动表面可作渗氮处理来提高其表面的硬度，将两者之间的硬度差加大，从而提高耐磨性，提高气缸工作寿命；同时，可以省去轴系导向的滑动轴承，简化了结构。

参见图4至图5所示，本发明的快速上浮脱险装置用气缸的第一工作状态和第二工作状态示意图，气缸为双级缸，其中活塞杆4、缸盖3和缸套活塞2组成第一气缸组件，缸套活塞2、安装法兰5和缸体1组成第二气缸组件。

气缸处于第一工作状态时，活塞杆4与快速上浮脱险装置的端盖相连，即活塞杆4头部受轴向拉压载荷，当活塞杆1处于近止点位置，从第一通气口12进气，推动缸套活塞2向远止点位置移动，第二通气口13及第三通气口31排气，此时，活塞杆4受压力f作用。

气缸处于第二工作状态时，活塞杆4处于远止点位置，从第二通气口13及第三通气口31进气，推动缸套活塞2向近止点位置移动，第一通气口12排气，此时，活塞杆4受拉力f作用。

在本实施例中，优选的，所述活塞杆4还包括设置于远离所述第二限位部41一端的连接部43，所述连接部43与所述第二主体部42之间设有凹槽44；将传统活塞杆4与端盖的螺纹刚性连接改成了连接部43与凹槽44的活动连接，能消除各处的装配误差，在工作时，活塞杆4与端盖仅存在拉、压作用力，从而改善气缸各处的受力状况，避免出现卡死现象。

参见图6所示，本发明实施例还提供一种快速上浮脱险装置，包括：

筒体6，所述筒体6一端设置有端盖；

如权利要求1至9任一所述气缸，所述活塞杆4连接所述端盖，并用于带动端盖在筒体6内沿筒体6的轴向滑动。

应用于工作压力为2.5mpa的qt快速上浮脱险装置中，解决了现有套装式变载荷气缸结构复杂、密封可靠性差、材料耐蚀性能低等问题，实现了快速上浮脱险装置用变载荷气缸高耐蚀性、高密封可靠性和结构简化等设计目的，能应用于qt快速上浮脱险装置中，提高其援潜救生能力。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。