本發(fā)明涉及一種活塞式蓄能器。

背景技術(shù)：
在超高壓、特高壓斷路器中，多選用液壓操動機構(gòu)，液壓操動機構(gòu)的操動方式為常高壓保持、瞬時動作，這就需要一個儲能元件來長時間儲存操動所需的能量，儲能形式有二種，一種是采用壓縮彈簧儲能，另一種是采用壓縮氣體儲能，壓縮彈簧儲能的方式存在著彈簧長期被壓縮產(chǎn)生蠕變的可能，壓縮氣體儲能的方式存在著氣體泄漏的可能。對大操作功的液壓操動機構(gòu)目前多采用壓縮氣體儲能的方式。液壓系統(tǒng)常用的壓縮氣體儲能的蓄能器根據(jù)液壓油與氣體隔離的方式不同，有氣囊隔離式和活塞隔離式二種，為保證斷路器的操作要求，液壓操動機構(gòu)中的蓄能器常需預先充有一定壓力的高壓氣體，以提高其工作效率，所以需采用活塞隔離式蓄能器。如授權(quán)公告號為CN100376807C的中國發(fā)明專利說明書中公開了一種活塞式蓄能器，其包括沿上下方向延伸的缸體，缸體上下兩端分別裝配有上、下端蓋，兩兩端蓋分別通過徑向密封的方式實現(xiàn)其與缸體的密封裝配，在缸體中沿上下方向往復移動密封裝配有活塞，活塞將缸體內(nèi)腔分隔為位于上方的氣腔和位于下方的油缸，在上端蓋上設有與氣腔連通以用于向氣腔中充入高壓氣體的充氣閥，在下端蓋上設有與油腔連通以向油腔中注入液壓油的進油孔。使用時，將高壓氣體注入氣腔，然后向油腔中注入液壓油，隨著油腔中油壓升高，推動活塞向上端蓋一方移動，氣體受壓氣壓變大，直至達到新的平衡，實現(xiàn)蓄能。在液壓操動機構(gòu)工作時，液壓油向外排出推動機械裝置做功，高壓氣體膨脹，推動活塞移動，保持液壓系統(tǒng)的工作壓力。在上述活塞式蓄能器中，與氣腔相對應的端蓋通過固定螺釘直接與缸體固定裝配在一起，且在對應端蓋和缸體之間設有徑向密封圈以實現(xiàn)對應端蓋的密封裝配。但這種徑向密封圈主要依靠徑向密封圈自身頂壓在缸體內(nèi)壁上以形成密封，這種密封結(jié)構(gòu)在遇到高壓氣體時，容易被高壓氣體沖擊，徑向密封圈與缸體內(nèi)壁形成間隙，進而造成密封失效，影響對端蓋的正常密封。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種活塞式蓄能器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中依靠徑向密封圈自身頂壓在缸體內(nèi)壁上形成的密封結(jié)構(gòu)在遇到高壓氣體時容易出現(xiàn)密封失效的技術(shù)問題。本發(fā)明所提供的活塞式蓄能器的技術(shù)方案是：活塞式蓄能器，包括沿前后方向延伸的缸體，缸體中沿前后方向往復移動裝配有活塞，缸體前端裝配有前端蓋結(jié)構(gòu)，所述的前端蓋結(jié)構(gòu)包括沿前后方向移動穿裝在缸體前端口處的頂壓塊和固定裝配在缸體前端的止推塊，所述活塞、缸體內(nèi)壁及所述頂壓塊圍成缸體中的相應腔體，前端蓋結(jié)構(gòu)通過定位夾裝在所述頂壓塊和止推塊之間的端面密封件與缸體內(nèi)壁密封裝配，端面密封件具有與缸體內(nèi)壁密封頂壓配合的徑向外周面，頂壓塊具有朝前的與端面密封件的后端面頂壓配合的頂壓面，所述止推塊具有朝后的與端面密封件的前端面止推配合的止推面。所述的頂壓塊的前部設有向前延伸的凸臺，凸臺具有徑向外周面和朝前的臺階面，凸臺的臺階面即為所述的頂壓塊的頂壓面，所述端面密封件為定位套裝在凸臺上的端面密封圈，端面密封圈的內(nèi)孔的內(nèi)周面與所述凸臺的徑向外周面對應貼合。所述的止推塊上設有沿前后方向延伸的貫通孔，所述凸臺的前端向前延伸入止推塊的貫通孔中并與貫通孔的內(nèi)孔壁吻合插配。所述的端面密封圈包括主密封圈，在主密封圈的沿徑向分布的內(nèi)外兩側(cè)分別對應布置有兩個第一擋圈，在內(nèi)側(cè)的第一擋圈的徑向內(nèi)側(cè)還布置有第二擋圈。所述的活塞將缸體內(nèi)腔分隔為油腔和氣腔，氣腔位于油腔的前方，所述的由活塞、缸體內(nèi)壁及所述頂壓塊圍成的相應腔體即為所述的氣腔，所述前端蓋結(jié)構(gòu)上設有與所述氣腔連通的充氣結(jié)構(gòu)。所述的活塞的外周面上同軸套裝有與缸體移動密封配合的徑向密封圈，活塞上于所述徑向密封圈后方設有與所述徑向密封圈止推限位配合的止推面，所述缸體中于所述徑向密封圈前方布置有沿前后方向延伸的壓簧，壓簧前端頂壓在固定彈簧座上，固定彈簧座在前后方向與所述活塞定位裝配，壓簧后端頂壓裝配在沿前后方向?qū)蛞苿拥幕顒訌椈勺?，活動彈簧座的后端具有在壓簧的作用下向后頂推所述徑向密封圈以與所述止推面配合定位夾緊所述徑向密封圈的頂推面。所述的活塞的前側(cè)面上凸設有沿前后方向向前延伸的導向連接柱，所述活動彈簧座導向移動套裝在所述導向連接柱上，所述固定彈簧座套裝在所述導向連接柱上，固定彈簧座和導向連接柱之間設有實現(xiàn)所述固定彈簧座和活塞在前后方向上定位裝配的卡圈。所述的徑向密封圈包括沿前后方向依次疊加套裝在所述活塞上的多個密封墊圈。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的活塞式蓄能器中，由止推塊、活塞及缸體圍成的相應腔體中的高壓流體向頂壓塊施加向前的頂壓作用力，止推塊直接固定設置在缸體前端，使得端面密封件由頂壓塊和止推塊夾緊固定，端面密封件的外周面與缸體內(nèi)壁密封裝配，最終實現(xiàn)前端蓋結(jié)構(gòu)與缸體的密封裝配。由于本發(fā)明所提供的端面密封圈件被相應腔體的高壓流體頂壓的頂壓塊頂緊，相應腔體中的高壓流體中的壓力越高，端面密封圈的密封效果也就越好，不會出現(xiàn)因流體壓力過高而導致密封失效的問題，密封性能更加可靠。進一步的，端面密封件采用端面密封圈的結(jié)構(gòu)，將端面密封圈對應套裝在凸臺上，端面密封圈定位安裝較為方便。進一步的，固定彈簧座在前后方向上與活塞定位裝配，通過固定彈簧座的定位作用，壓簧向后頂壓活動彈簧座，活動彈簧座的向后的頂推面和活塞上的朝前的止推面配合實現(xiàn)對徑向密封圈的定位夾緊，在徑向密封圈受到磨損后，活動彈簧座可以頂壓徑向密封圈，促使徑向密封圈進行壓縮補償，保證其密封性能，并且，通過選擇合適的壓簧，可以調(diào)整活動彈簧座向徑向密封圈施加的頂壓作用力，可以控制徑向密封圈的壓縮量，在保證密封性能的前提下，可有效減小摩擦力，保證活塞的正常移動和響應速度，這樣一來，就有效擴大了徑向密封圈的選擇范圍，降低了徑向密封圈的選擇標準，減少了密封活塞裝置的設計制作成本。并且，壓簧通過固定彈簧座與活塞裝配在一起，在選定壓簧后，壓簧自身的壓縮量在活塞往復移動過程中變化不大，可有效延長壓簧的使用壽命。進一步的，在活塞的前側(cè)面上凸設有導向連接柱，通過該該導向連接柱實現(xiàn)對活動彈簧座的導向引導和對固定彈簧座的軸向定位，設計結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制作和裝配。附圖說明圖1是本發(fā)明所提供的安裝有密封活塞裝置的蓄能器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A處放大圖；圖3是圖1中B處放大圖。具體實施方式如圖1至圖3所示，一種安裝有密封活塞裝置的蓄能器的實施例，該實施例中的蓄能器包括沿前后方向延伸的缸體3，缸體3中設有密封活塞結(jié)構(gòu)，密封活塞結(jié)構(gòu)包括沿前后方向移動裝配在缸體3中的將缸體內(nèi)腔分隔為油腔30和氣腔11的活塞2，活塞2的外周面上同軸套裝有與缸體3移動密封配合的徑向密封圈32，活塞2上于所述徑向密封圈32后方設有與所述徑向密封圈32止推限位配合的止推面，本實施例中，活塞2的前側(cè)面上凸設有沿前后方向向前延伸的導向連接柱31，在導向連接柱31上套裝有沿前后方向延伸的壓簧14，壓簧14前端頂壓在固定彈簧座13上，固定彈簧座13在前后方向通過卡圈12與導向連接柱31定位裝配，而壓簧14后端頂壓裝配在沿前后方向?qū)蛞苿拥幕顒訌椈勺?5上，活動彈簧座15導向移動套裝在所述導向連接柱上，在活動彈簧座15上設有由前端面向后延伸的套裝在所述壓簧14上的壓簧裝配孔，所述壓簧14的后端與所述壓簧裝配孔的孔底頂推配合，此處活動彈簧座15的外周面的徑向尺寸小于所述徑向密封圈的徑向尺寸，活動彈簧座15前部的外周面呈由后向前徑向尺寸逐漸變小的錐形結(jié)構(gòu)，活動彈簧座15的后端具有在壓簧14的作用下向后頂推所述徑向密封圈32以與所述止推面配合定位夾緊所述徑向密封圈32的頂推面。在本實施例中，活塞2的前側(cè)面上設有臺階面朝前的定位臺階，所述徑向密封圈32同軸定位套裝在所述定位臺階上，該定位臺階的臺階面即為所述的止推面。本實施例中的徑向密封圈包括沿沿前后方向依次疊加套裝在所述活塞上的多個密封墊圈，此處的多個密封墊圈具體包括相互交錯疊加在一起的第一密封墊圈17和第二密封墊圈19，在第一、第二密封墊圈的上下兩側(cè)還對應設置有第三密封墊圈20和第四密封墊圈18。在本實施例中，由活塞2分隔的氣腔11位于油腔30的前方，缸體3的前后兩端對應密封裝配有前端蓋結(jié)構(gòu)和后端蓋結(jié)構(gòu)，前端蓋結(jié)構(gòu)上設有用于向所述氣腔充氣的充氣結(jié)構(gòu)，后端蓋結(jié)構(gòu)16上設有用于向所述油腔中注油的輸油孔。此處的前端蓋結(jié)構(gòu)包括沿前后方向移動穿裝在缸體前端口處的頂壓塊7和固定裝配在缸體前端的止推塊6，頂壓塊7、活塞2及缸體內(nèi)壁圍成所述的氣腔11，在止推塊6上設有沿前后方向延伸的貫通孔61，貫通孔61為階梯面朝后的階梯孔，頂壓塊7的前部設有向前延伸的凸臺71，凸臺71具有與所述貫通孔的小徑段吻合插配的外周面和朝前的臺階面，所述凸臺71的臺階面、凸臺的外周面、階梯孔的階梯面及缸體3的內(nèi)周面圍成溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽結(jié)構(gòu)中容納有作為端面密封件的端面密封圈，端面，密封圈定位套裝在所述凸臺上，凸臺71的臺階面為頂壓塊7的朝前的頂壓面，階梯孔的階梯面為止推塊6的朝后的止推面，止推塊7的止推面與端面密封件的前端面止推配合，而頂壓塊的頂壓面則與端面密封件的后端面頂壓配合，頂壓塊和止推塊配合實現(xiàn)對端面密封件的夾持固定，且端面密封圈具有與缸體內(nèi)壁密封頂壓配合的徑向外周面，前端蓋結(jié)構(gòu)通過端面密封圈與缸體密封裝配。此處，設置在所述頂壓塊上的充氣結(jié)構(gòu)包括沿前后方向設置于所述頂壓塊上的通氣孔，通氣孔包括沿前后方向依次布置的前擴徑段、中間縮頸段和后擴徑段，前擴徑段中沿前后方向依次設置有壓緊螺釘10和密封鋼球5，在后擴徑段的后端開口處設有充氣單向閥4，在前擴徑段的前端口處還加裝有螺旋堵頭9。具體來講，此處的端面密封圈包括主密封圈23，在主密封圈23的沿徑向分布的內(nèi)外兩側(cè)分別對應布置有兩個第一擋圈21，而在內(nèi)側(cè)的第一擋圈21的內(nèi)側(cè)還布置有第二擋圈22。具體使用時，通過充氣結(jié)構(gòu)向氣腔11中沖去高壓氮氣，高壓氮氣屬惰性氣體，可避免其他氣體或水份對內(nèi)部零部件的腐蝕，高壓氮氣被封裝在氣腔11中，高壓氮氣作用在頂壓塊7上，頂壓塊7向前壓緊端面密封圈以實現(xiàn)前端蓋結(jié)構(gòu)與缸體的密封裝配。在封堵主充氣結(jié)構(gòu)后，由高壓油泵通過后端蓋結(jié)構(gòu)16上的輸油孔向油腔30中輸入高壓油，推動活塞2向前移動，壓縮高壓氮氣來儲存能量，在達到設定壓力后，高壓油泵停止打壓，高壓油施加在活塞2上的作用力與高壓氮氣實際在活塞2上的作用力保持平衡，在液壓操動機構(gòu)動作時，液壓油向外排出推動機械裝置做功，高壓氮氣膨脹，通過活塞作用在液壓系統(tǒng)中，仍能保持液壓系統(tǒng)的工作壓力。本實施例中，由于徑向密封圈由壓簧14通過活動彈簧座15壓緊并由壓簧14控制其壓縮量，使得徑向密封圈的摩擦力保持穩(wěn)定，并且，通過壓簧14使得活動彈簧座15可以壓緊徑向密封圈，這樣可以實現(xiàn)對磨損后的徑向密封圈的補償，從而可以有效保證徑向密封圈的密封性能。本實施例中，通過充氣結(jié)構(gòu)向氣腔中輸入高壓氣體，該高壓氣體將作用在頂壓塊上，實現(xiàn)對頂壓塊的定位，同時，由高壓氣體始終保持對頂壓塊施加的壓力，使得端面密封圈的密封性能更加可靠。上述實施例中，端面密封件采用套裝在凸臺上的端面密封圈，在其他實施例中，端面密封件也可以采用密封墊片，此時，密封墊片由頂壓塊和止推塊夾緊定位。并且，同樣可以將充氣結(jié)構(gòu)開設在前端蓋結(jié)構(gòu)，此時，需要在密封墊片的與頂壓塊的充氣孔對應位置處開設對應的通孔，保證正常充氣即可。上述實施例中，由頂壓塊、活塞及缸體內(nèi)壁圍成氣腔，氣腔中的高壓氣體作用在頂壓塊上以實現(xiàn)對端面密封圈的頂壓固定。在其他實施例中，也可以由頂壓塊、活塞及缸體內(nèi)壁圍成油腔，此時，可由油腔中的高壓油作用在頂壓塊上以實現(xiàn)對端面密封圈的頂壓固定，保證密封圈的密封效果。上述實施例中，端面密封圈采用多個密封圈組合構(gòu)成，在其他實施例中，端面密封圈也可以采用單個保證密封效果的密封圈。上述實施例中，通過導向連接柱實現(xiàn)固定彈簧座與活塞的定位裝配，在其他實施例中，也可以通過其他方式或結(jié)構(gòu)實現(xiàn)固定彈簧座與活塞的定位裝配如直接將固定彈簧座通過螺旋緊固連接結(jié)構(gòu)裝配在活塞上。上述實施例中，徑向密封圈采用多個沿前后方向依次布置的密封墊圈組合而成，這樣可以根據(jù)需要選擇不同類型、尺寸的密封墊圈，滿足密封性能要求。