一种基于超临界二氧化碳的高速作动器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，包括缸筒和设置于缸筒中的活塞，活塞的下侧密封固定有中空的活塞杆，活塞杆的下端伸出缸筒并密封固定有堵板，活塞杆中设有液态二氧化碳和加热激发装置，加热激发装置连接有从堵板中引出的电线；活塞上设有连通缸筒内腔和活塞杆内腔的泄放孔，泄放孔的上端口处密封固定有爆破片。其具有结构简单、成本低廉、集成度高、体积小、重量轻的优点，可满足小空间、大负载、单次或低频次使用的应用需求，且能有效降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超临界二氧化碳的高速作动器
本专利技术涉及一种气体驱动装置，具体涉及一种基于超临界二氧化碳做功的高速作动器。
技术介绍
气缸是一种利用气压传动原理，由充入缸内的高压气体推动活塞沿缸筒运动，从而将高压气体的压力能转换为机械能的气动部件。气缸分为单作用气缸、双作用气缸、冲击气缸、无杆气缸等多种类型，广泛应用在各种领域，使用时，需通过管路外接气源，并在管路上设置气动控制元件，以构成供气系统。冲击气缸作为气缸的一种，因所需的气源压力高，气流量大，致使整个系统的体积较大，控制也较为复杂，对于小空间、大负载的应用场景，很难满足使用要求；且对于单次使用或低频次使用的高价值应用场景，基于现有气缸供气系统的配置模式和应用模式，还存在使用成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其具有结构简单、成本低廉、集成度高、体积小、重量轻的优点，可满足小空间、大负载、单次或低频次使用的应用需求，且能有效降低成本。为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供的一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，包括缸筒和设置于缸筒中的活塞，所述活塞的下侧密封固定有中空的活塞杆，所述活塞杆的下端伸出缸筒并密封固定有堵板，活塞杆中设有液态二氧化碳和加热激发装置，所述加热激发装置连接有从堵板中引出的电线；所述活塞上设有连通缸筒内腔和活塞杆内腔的泄放孔，所述泄放孔的上端口处密封固定有爆破片。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述电线的引出端连接有电连接器，所述电连接器固定在堵板的一侧。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述堵板中设有与活塞杆内腔连通的充装孔道，充装孔道的外端口处设有充装组件；充装组件包括充装管和安装在充装管上的开关阀，充装管的一端与充装孔道密封固定连接，充装管的另一端设有堵头。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述活塞杆穿过缸筒的底壁并使两者滑动配合，缸筒的下端周壁上设有排气孔。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述缸筒的顶壁上侧固定有上支耳，所述堵板的下侧固定有下支耳。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述加热激发装置的下端固定在堵板上，加热激发装置与活塞杆和活塞同轴设置，所述泄放孔沿活塞的轴线设置。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述加热激发装置为电加热装置或者火药燃烧加热装置。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述泄放孔为两端大中间小的圆形孔。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述堵板中设有穿线孔道，所述电线从堵板的穿线孔道中引出。进一步的，本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其中，所述活塞与缸筒之间设有滑动密封结构。本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术通过设置缸筒和处于缸筒中的活塞，在活塞的下侧密封固定中空的活塞杆，使活塞杆的下端伸出缸筒并密封固定堵板，在活塞杆中设置液态二氧化碳和加热激发装置，使加热激发装置连接从堵板中引出的电线；在活塞上设置连通缸筒内腔和活塞杆内腔的泄放孔，并在泄放孔的上端口处密封固定爆破片。由此就构成了一种结构简单、成本低廉、集成度高、体积小、重量轻的基于超临界二氧化碳的高速作动器。在实际应用中，使活塞杆下端的堵板与固定设置的下支座连接，使缸筒的上端与负载上设置的上支座连接，并使电线的引出端通过点火线路与电源连接。接通电源时，加热激发装置启动并对液态二氧化碳加热，液态二氧化碳发生相变由液态转换为超临界状态，高压超临界二氧化碳将爆破片爆破后会通过泄放孔快速进入缸筒内腔，并使缸筒相对活塞和活塞杆运动，从而实现驱动负载的技术目的。本专利技术通过将液态二氧化碳和加热激发装置集成在活塞杆的内腔中，利用活塞杆的本体结构承受超临界二氧化碳生成时的高压载荷，不会因集成液态二氧化碳和加热激发装置增加过多的结构质量，而集成液态二氧化碳和加热激发装置后就无需通过管路外接气源，简化了结构和连接关系，减小了体积和占用空间，仅需电连接即可控制，能完全满足小空间、大负载、单次或低频次使用的应用需求，且能有效降低成本。同时，本专利技术通过采用超临界二氧化碳作为工质，其贮存、激发、膨胀等均为物理相变过程，温度可控制在200℃以下，且在作动过程中温度会迅速下降，不会对缸筒、活塞、活塞杆等构件造成损伤，具有成本低廉、清洁环保、安全性好、可靠性高的优点。下面结合附图所示具体实施方式对本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器作进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器的结构示意图；图2为本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器的使用状态示意图。具体实施方式首先需要说明的，本专利技术中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本专利技术的技术方案及请求保护范围进行的限制。如图1所示本专利技术一种基于超临界二氧化碳的高速作动器的具体实施方式，包括缸筒1和设置于缸筒1中的活塞2。在活塞2的下侧密封固定中空的活塞杆3，使活塞杆3的下端伸出缸筒1并密封固定堵板31。在活塞杆3中设置液态二氧化碳4和加热激发装置5，并使加热激发装置5连接从堵板31中引出的电线6。在活塞2上设置连通缸筒1内腔和活塞杆3内腔的泄放孔21，并在泄放孔21的上端口处密封固定爆破片7。通过以上结构设置就构成了一种结构简单、成本低廉、集成度高、体积小、重量轻的基于超临界二氧化碳的高速作动器。在实际应用中，如图2所示，使活塞杆3下端的堵板31与固定设置的下支座连接，使缸筒1的上端与负载100上设置的上支座连接，并使电线6的引出端通过点火线路与电源200连接。接通电源200时，加热激发装置5启动并对液态二氧化碳4加热，液态二氧化碳4发生相变由液态转换为超临界状态，高压超临界二氧化碳将爆破片7爆破后会通过泄放孔21快速进入缸筒1的内腔，并使缸筒1相对活塞2和活塞杆3运动，从而实现驱动负载100的技术目的。本专利技术通过将液态二氧化碳4和加热激发装置5集成在活塞杆3的内腔中，利用活塞杆3的本体结构承受超临界二氧化碳生成时的高压载荷，不会因集成液态二氧化碳4和加热激发装置5增加过多的结构质量，而集成液态二氧化碳4和加热激发装置5后就无需通过管路外接气源，简化了结构和连接关系，减小了体积和占用空间，仅需电连接即可控制，能完全满足小空间、大负载、单次或低频次使用的应用需求，且能有效降低成本。同时，本专利技术通过采用超临界二氧化碳作为工质，其贮存、激发、膨胀等均为物理相变过程，温度可控制在200℃以下，且在作动过程中温度会迅速下降，不会对缸筒1、活塞2、活塞杆3等构件造成损伤，具有成本低廉、清洁环保、安全性好、可靠性高的优点。需要说明的是，在实际应用中，为保证结构的均衡性和动作的平稳性，本专利技术通常将加热激发装置5的下端固定在堵板31上，让加热激发装置5、活塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，包括缸筒(1)和设置于缸筒(1)中的活塞(2)，其特征在于，所述活塞(2)的下侧密封固定有中空的活塞杆(3)，所述活塞杆(3)的下端伸出缸筒(1)并密封固定有堵板(31)，活塞杆(3)中设有液态二氧化碳(4)和加热激发装置(5)，所述加热激发装置(5)连接有从堵板(31)中引出的电线(6)；所述活塞(2)上设有连通缸筒(1)内腔和活塞杆(3)内腔的泄放孔(21)，所述泄放孔(21)的上端口处密封固定有爆破片(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，包括缸筒(1)和设置于缸筒(1)中的活塞(2)，其特征在于，所述活塞(2)的下侧密封固定有中空的活塞杆(3)，所述活塞杆(3)的下端伸出缸筒(1)并密封固定有堵板(31)，活塞杆(3)中设有液态二氧化碳(4)和加热激发装置(5)，所述加热激发装置(5)连接有从堵板(31)中引出的电线(6)；所述活塞(2)上设有连通缸筒(1)内腔和活塞杆(3)内腔的泄放孔(21)，所述泄放孔(21)的上端口处密封固定有爆破片(7)。


2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其特征在于，所述电线(6)的引出端连接有电连接器(8)，所述电连接器(8)固定在堵板(31)的一侧。


3.根据权利要求2所述的一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其特征在于，所述堵板(31)中设有与活塞杆(3)内腔连通的充装孔道，充装孔道的外端口处设有充装组件(9)；充装组件(9)包括充装管(91)和安装在充装管(91)上的开关阀(92)，充装管(91)的一端与充装孔道密封固定连接，充装管(91)的另一端设有堵头(93)。


4.根据权利要求3所述的一种基于超临界二氧化碳的高速作动器，其特征在于，所述活塞杆(3)穿过缸筒(1)的底壁并使两者...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘相新，张佳林，刘琦，黎兰，韦学中，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11