一种活塞式蓄能器的制作方法与工艺

本发明涉及一种活塞式蓄能器。

背景技术：
在超高压、特高压断路器中，多选用液压操动机构，液压操动机构的操动方式为常高压保持、瞬时动作，这就需要一个储能元件来长时间储存操动所需的能量，储能形式有二种，一种是采用压缩弹簧储能，另一种是采用压缩气体储能，压缩弹簧储能的方式存在着弹簧长期被压缩产生蠕变的可能，压缩气体储能的方式存在着气体泄漏的可能。对大操作功的液压操动机构目前多采用压缩气体储能的方式。液压系统常用的压缩气体储能的蓄能器根据液压油与气体隔离的方式不同，有气囊隔离式和活塞隔离式二种，为保证断路器的操作要求，液压操动机构中的蓄能器常需预先充有一定压力的高压气体，以提高其工作效率，所以需采用活塞隔离式蓄能器。如授权公告号为CN100376807C的中国发明专利说明书中公开了一种活塞式蓄能器，其包括沿上下方向延伸的缸体，缸体上下两端分别装配有上、下端盖，两两端盖分别通过径向密封的方式实现其与缸体的密封装配，在缸体中沿上下方向往复移动密封装配有活塞，活塞将缸体内腔分隔为位于上方的气腔和位于下方的油缸，在上端盖上设有与气腔连通以用于向气腔中充入高压气体的充气阀，在下端盖上设有与油腔连通以向油腔中注入液压油的进油孔。使用时，将高压气体注入气腔，然后向油腔中注入液压油，随着油腔中油压升高，推动活塞向上端盖一方移动，气体受压气压变大，直至达到新的平衡，实现蓄能。在液压操动机构工作时，液压油向外排出推动机械装置做功，高压气体膨胀，推动活塞移动，保持液压系统的工作压力。在上述活塞式蓄能器中，与气腔相对应的端盖通过固定螺钉直接与缸体固定装配在一起，且在对应端盖和缸体之间设有径向密封圈以实现对应端盖的密封装配。但这种径向密封圈主要依靠径向密封圈自身顶压在缸体内壁上以形成密封，这种密封结构在遇到高压气体时，容易被高压气体冲击，径向密封圈与缸体内壁形成间隙，进而造成密封失效，影响对端盖的正常密封。

技术实现要素：
本发明提供一种活塞式蓄能器，以解决现有技术中依靠径向密封圈自身顶压在缸体内壁上形成的密封结构在遇到高压气体时容易出现密封失效的技术问题。本发明所提供的活塞式蓄能器的技术方案是：活塞式蓄能器，包括沿前后方向延伸的缸体，缸体中沿前后方向往复移动装配有活塞，缸体前端装配有前端盖结构，所述的前端盖结构包括沿前后方向移动穿装在缸体前端口处的顶压块和固定装配在缸体前端的止推块，所述活塞、缸体内壁及所述顶压块围成缸体中的相应腔体，前端盖结构通过定位夹装在所述顶压块和止推块之间的端面密封件与缸体内壁密封装配，端面密封件具有与缸体内壁密封顶压配合的径向外周面，顶压块具有朝前的与端面密封件的后端面顶压配合的顶压面，所述止推块具有朝后的与端面密封件的前端面止推配合的止推面。所述的顶压块的前部设有向前延伸的凸台，凸台具有径向外周面和朝前的台阶面，凸台的台阶面即为所述的顶压块的顶压面，所述端面密封件为定位套装在凸台上的端面密封圈，端面密封圈的内孔的内周面与所述凸台的径向外周面对应贴合。所述的止推块上设有沿前后方向延伸的贯通孔，所述凸台的前端向前延伸入止推块的贯通孔中并与贯通孔的内孔壁吻合插配。所述的端面密封圈包括主密封圈，在主密封圈的沿径向分布的内外两侧分别对应布置有两个第一挡圈，在内侧的第一挡圈的径向内侧还布置有第二挡圈。所述的活塞将缸体内腔分隔为油腔和气腔，气腔位于油腔的前方，所述的由活塞、缸体内壁及所述顶压块围成的相应腔体即为所述的气腔，所述前端盖结构上设有与所述气腔连通的充气结构。所述的活塞的外周面上同轴套装有与缸体移动密封配合的径向密封圈，活塞上于所述径向密封圈后方设有与所述径向密封圈止推限位配合的止推面，所述缸体中于所述径向密封圈前方布置有沿前后方向延伸的压簧，压簧前端顶压在固定弹簧座上，固定弹簧座在前后方向与所述活塞定位装配，压簧后端顶压装配在沿前后方向导向移动的活动弹簧座上，活动弹簧座的后端具有在压簧的作用下向后顶推所述径向密封圈以与所述止推面配合定位夹紧所述径向密封圈的顶推面。所述的活塞的前侧面上凸设有沿前后方向向前延伸的导向连接柱，所述活动弹簧座导向移动套装在所述导向连接柱上，所述固定弹簧座套装在所述导向连接柱上，固定弹簧座和导向连接柱之间设有实现所述固定弹簧座和活塞在前后方向上定位装配的卡圈。所述的径向密封圈包括沿前后方向依次叠加套装在所述活塞上的多个密封垫圈。本发明的有益效果是：本发明所提供的活塞式蓄能器中，由止推块、活塞及缸体围成的相应腔体中的高压流体向顶压块施加向前的顶压作用力，止推块直接固定设置在缸体前端，使得端面密封件由顶压块和止推块夹紧固定，端面密封件的外周面与缸体内壁密封装配，最终实现前端盖结构与缸体的密封装配。由于本发明所提供的端面密封圈件被相应腔体的高压流体顶压的顶压块顶紧，相应腔体中的高压流体中的压力越高，端面密封圈的密封效果也就越好，不会出现因流体压力过高而导致密封失效的问题，密封性能更加可靠。进一步的，端面密封件采用端面密封圈的结构，将端面密封圈对应套装在凸台上，端面密封圈定位安装较为方便。进一步的，固定弹簧座在前后方向上与活塞定位装配，通过固定弹簧座的定位作用，压簧向后顶压活动弹簧座，活动弹簧座的向后的顶推面和活塞上的朝前的止推面配合实现对径向密封圈的定位夹紧，在径向密封圈受到磨损后，活动弹簧座可以顶压径向密封圈，促使径向密封圈进行压缩补偿，保证其密封性能，并且，通过选择合适的压簧，可以调整活动弹簧座向径向密封圈施加的顶压作用力，可以控制径向密封圈的压缩量，在保证密封性能的前提下，可有效减小摩擦力，保证活塞的正常移动和响应速度，这样一来，就有效扩大了径向密封圈的选择范围，降低了径向密封圈的选择标准，减少了密封活塞装置的设计制作成本。并且，压簧通过固定弹簧座与活塞装配在一起，在选定压簧后，压簧自身的压缩量在活塞往复移动过程中变化不大，可有效延长压簧的使用寿命。进一步的，在活塞的前侧面上凸设有导向连接柱，通过该该导向连接柱实现对活动弹簧座的导向引导和对固定弹簧座的轴向定位，设计结构简单，便于加工制作和装配。附图说明图1是本发明所提供的安装有密封活塞装置的蓄能器的结构示意图；图2是图1中A处放大图；图3是图1中B处放大图。具体实施方式如图1至图3所示，一种安装有密封活塞装置的蓄能器的实施例，该实施例中的蓄能器包括沿前后方向延伸的缸体3，缸体3中设有密封活塞结构，密封活塞结构包括沿前后方向移动装配在缸体3中的将缸体内腔分隔为油腔30和气腔11的活塞2，活塞2的外周面上同轴套装有与缸体3移动密封配合的径向密封圈32，活塞2上于所述径向密封圈32后方设有与所述径向密封圈32止推限位配合的止推面，本实施例中，活塞2的前侧面上凸设有沿前后方向向前延伸的导向连接柱31，在导向连接柱31上套装有沿前后方向延伸的压簧14，压簧14前端顶压在固定弹簧座13上，固定弹簧座13在前后方向通过卡圈12与导向连接柱31定位装配，而压簧14后端顶压装配在沿前后方向导向移动的活动弹簧座15上，活动弹簧座15导向移动套装在所述导向连接柱上，在活动弹簧座15上设有由前端面向后延伸的套装在所述压簧14上的压簧装配孔，所述压簧14的后端与所述压簧装配孔的孔底顶推配合，此处活动弹簧座15的外周面的径向尺寸小于所述径向密封圈的径向尺寸，活动弹簧座15前部的外周面呈由后向前径向尺寸逐渐变小的锥形结构，活动弹簧座15的后端具有在压簧14的作用下向后顶推所述径向密封圈32以与所述止推面配合定位夹紧所述径向密封圈32的顶推面。在本实施例中，活塞2的前侧面上设有台阶面朝前的定位台阶，所述径向密封圈32同轴定位套装在所述定位台阶上，该定位台阶的台阶面即为所述的止推面。本实施例中的径向密封圈包括沿沿前后方向依次叠加套装在所述活塞上的多个密封垫圈，此处的多个密封垫圈具体包括相互交错叠加在一起的第一密封垫圈17和第二密封垫圈19，在第一、第二密封垫圈的上下两侧还对应设置有第三密封垫圈20和第四密封垫圈18。在本实施例中，由活塞2分隔的气腔11位于油腔30的前方，缸体3的前后两端对应密封装配有前端盖结构和后端盖结构，前端盖结构上设有用于向所述气腔充气的充气结构，后端盖结构16上设有用于向所述油腔中注油的输油孔。此处的前端盖结构包括沿前后方向移动穿装在缸体前端口处的顶压块7和固定装配在缸体前端的止推块6，顶压块7、活塞2及缸体内壁围成所述的气腔11，在止推块6上设有沿前后方向延伸的贯通孔61，贯通孔61为阶梯面朝后的阶梯孔，顶压块7的前部设有向前延伸的凸台71，凸台71具有与所述贯通孔的小径段吻合插配的外周面和朝前的台阶面，所述凸台71的台阶面、凸台的外周面、阶梯孔的阶梯面及缸体3的内周面围成沟槽结构，沟槽结构中容纳有作为端面密封件的端面密封圈，端面，密封圈定位套装在所述凸台上，凸台71的台阶面为顶压块7的朝前的顶压面，阶梯孔的阶梯面为止推块6的朝后的止推面，止推块7的止推面与端面密封件的前端面止推配合，而顶压块的顶压面则与端面密封件的后端面顶压配合，顶压块和止推块配合实现对端面密封件的夹持固定，且端面密封圈具有与缸体内壁密封顶压配合的径向外周面，前端盖结构通过端面密封圈与缸体密封装配。此处，设置在所述顶压块上的充气结构包括沿前后方向设置于所述顶压块上的通气孔，通气孔包括沿前后方向依次布置的前扩径段、中间缩颈段和后扩径段，前扩径段中沿前后方向依次设置有压紧螺钉10和密封钢球5，在后扩径段的后端开口处设有充气单向阀4，在前扩径段的前端口处还加装有螺旋堵头9。具体来讲，此处的端面密封圈包括主密封圈23，在主密封圈23的沿径向分布的内外两侧分别对应布置有两个第一挡圈21，而在内侧的第一挡圈21的内侧还布置有第二挡圈22。具体使用时，通过充气结构向气腔11中冲去高压氮气，高压氮气属惰性气体，可避免其他气体或水份对内部零部件的腐蚀，高压氮气被封装在气腔11中，高压氮气作用在顶压块7上，顶压块7向前压紧端面密封圈以实现前端盖结构与缸体的密封装配。在封堵主充气结构后，由高压油泵通过后端盖结构16上的输油孔向油腔30中输入高压油，推动活塞2向前移动，压缩高压氮气来储存能量，在达到设定压力后，高压油泵停止打压，高压油施加在活塞2上的作用力与高压氮气实际在活塞2上的作用力保持平衡，在液压操动机构动作时，液压油向外排出推动机械装置做功，高压氮气膨胀，通过活塞作用在液压系统中，仍能保持液压系统的工作压力。本实施例中，由于径向密封圈由压簧14通过活动弹簧座15压紧并由压簧14控制其压缩量，使得径向密封圈的摩擦力保持稳定，并且，通过压簧14使得活动弹簧座15可以压紧径向密封圈，这样可以实现对磨损后的径向密封圈的补偿，从而可以有效保证径向密封圈的密封性能。本实施例中，通过充气结构向气腔中输入高压气体，该高压气体将作用在顶压块上，实现对顶压块的定位，同时，由高压气体始终保持对顶压块施加的压力，使得端面密封圈的密封性能更加可靠。上述实施例中，端面密封件采用套装在凸台上的端面密封圈，在其他实施例中，端面密封件也可以采用密封垫片，此时，密封垫片由顶压块和止推块夹紧定位。并且，同样可以将充气结构开设在前端盖结构，此时，需要在密封垫片的与顶压块的充气孔对应位置处开设对应的通孔，保证正常充气即可。上述实施例中，由顶压块、活塞及缸体内壁围成气腔，气腔中的高压气体作用在顶压块上以实现对端面密封圈的顶压固定。在其他实施例中，也可以由顶压块、活塞及缸体内壁围成油腔，此时，可由油腔中的高压油作用在顶压块上以实现对端面密封圈的顶压固定，保证密封圈的密封效果。上述实施例中，端面密封圈采用多个密封圈组合构成，在其他实施例中，端面密封圈也可以采用单个保证密封效果的密封圈。上述实施例中，通过导向连接柱实现固定弹簧座与活塞的定位装配，在其他实施例中，也可以通过其他方式或结构实现固定弹簧座与活塞的定位装配如直接将固定弹簧座通过螺旋紧固连接结构装配在活塞上。上述实施例中，径向密封圈采用多个沿前后方向依次布置的密封垫圈组合而成，这样可以根据需要选择不同类型、尺寸的密封垫圈，满足密封性能要求。