便携式多功能生物撞击机及基于该撞击机获取撞击能量的方法
【专利摘要】本发明公开一种便携式多功能生物撞击机，缸体的两个端口分别被对应的左封口板和右封口板封住，左封口板上开有与缸体内腔相通的进气口、泄压口和点火口，其中进气口的外部接有进气管道，泄压口可由闭合压紧装置封闭，点火口中装有点火装置；缸体内装有一个活塞，活塞杆的右端伸到缸体外。本发明通过可燃气体燃烧产生的压力来推动所述活塞移动，与传统结构通过电磁阀控制压缩空气来推动一次锤撞击二次锤有本质的区别，不用自带笨重的气泵，因此本发明结构简单、紧凑，响应速度快，易实现便携，并且本撞击机可根据需要选择加速度曲线，具有一机两用的功能，具有创造性和很好的实用性，还能基于本生物撞击机获取撞击能量。
【专利说明】便携式多功能生物撞击机及基于该撞击机获取撞击能量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物撞击机领域，具体地说，尤其涉及一种便携式多功能生物撞击机。【背景技术】
[0002]生物撞击机是一种常用的撞击实验设备，它用于获取撞击能量。现有的生物撞击机多采用电磁阀通过高压气体驱动一次锤撞击二次锤，从而使二次锤快速移动，进而获取撞击能量。
[0003]现有结构的缺陷如下:结构太复杂，且由于需要配备气压泵，所以重量较重，无法实现便携。
[0004]另外，现有的生物撞击机功能单一，只能满足撞击速度要求，而生物撞击实验中也需要各种冲击性加速度载荷，以模拟飞机座椅弹射和高速碰撞等，现有结构无法满足这个功能要求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种结构简单、紧凑的便携式多功能生物撞击机。
[0006]本发明的技术方案如下:一种便携式多功能生物撞击机，其特征在于:包括缸体
(I)和活塞杆(7)，其中缸体(I)的两个端口分别被对应的左封口板(2)和右封口板(3)封住，其中:所述左封口板(2)上开有与缸体(I)内腔相通的进气口( 2a )、泄压口( 2b )和点火口(2c)，其中进气口(2a)的外部接有一根进气管道(4)，而泄压口(2b)的外部连接有一个闭合压紧装置，该闭合压紧装置可将泄压口(2b)封闭，所述点火口(2c)中装有点火装置(5)；
[0007]所述缸体(I)内装有一个活塞(6)，该活塞的外圆面与缸体(I)内壁滑动配合，并采用动密封方式密封，且活塞(6)将缸体(I)的内腔分成左右两个腔室；所述活塞杆(7)固设在活塞(6)右表面的中心处，这两者的轴心线在同一条直线上，且活塞杆(7)的右端从所述右封口板(3 )上的过孔处伸到缸体(I)外。
[0008]采用以上技术方案，本发明通过进气管道(4)向缸体(I)内腔的左腔室注入可燃气体，然后通过点火装置(5)将注入的混合气体点燃，此时泄压口(2b)被封闭；上述可燃气体燃烧时推动活塞(6)向右移动，进而带动活塞杆(7)向右移动，从而利用活塞杆(7)获取撞击速度。
[0009]由于本发明通过可燃气体燃烧产生的高压来推动所述活塞(6)移动，与传统结构由电磁阀来控制压缩空气，从而推动一次锤撞击二次锤来获取能量有本质的区别，不用自带笨重的气泵，结构设计中也不需要电磁阀，因此本发明结构简单、紧凑，重量较轻，易实现便携。
[0010]此外，因本发明中直接通过气体燃烧爆炸产生的压力来驱动活塞，响应速度快，也明显区别于传统电磁阀控制的撞击机，使本发明具有一些其它特殊用途。
[0011]为了增加本撞击机的功能，特在所述活塞杆(7)伸出部的右方设有一块竖直板
(8),该竖直板与活塞杆(7)垂直，并通过螺纹连接在所述活塞杆(7)的右端部。
[0012]在本案中，需要获取冲击性加速度时，可在竖直板(8)上固设模拟对象。需要获取撞击速度时，将所述竖直板(8)取下，利用活塞杆(7)的伸出部撞击模拟物体即可，这样就能实现一机两用。
[0013]作为优选，所述右封口板(3)与竖直板(8)之间连接有一组连接条(9)，该连接条与所述活塞杆(7)平行；所述连接条(9)的左端与右封口板(3)的外板面固定，该连接条的右部开有一个缺口(9a)，所述竖直板(8)左板面上的螺栓(10)卡入该缺口(9a)中。
[0014]采用以上结构，本发明通过连接条(9)可让所述活塞杆(7)刚开始时不发生移动；当气体爆炸压力达到预设值后，所述竖直板(8)会先将连接条(9)拉断，然后再向右移动，这时活塞杆(7)的移动加速度便为可调制波形，这样就能很好解决了传统结构无法调制加速度波形的问题。
[0015]在本发明中，所述闭合压紧装置包括闭合板(11)和压紧杆(12)，其中闭合板(11)的下端通过销轴与所述左封口板(2)的外板面铰接，该闭合板(11)关闭时可将所述泄压口(2b)封闭；所述压紧杆(12)位于闭合板(11)上部，该压紧杆同时穿设在定位螺栓(13)上，而定位螺栓(13)垂直固定在所述左封口板(2)的外板面上，且压紧杆(12)可将闭合板(11)压紧；所述点火装置(5)为电火花塞。
[0016]采用以上结构，所述闭合压紧装置能方便地将泄压口(2b)打开或封闭，且闭合压紧装置的结构简单，制造方便，易于实施；另外，所述点火装置(5)采用电火花塞，结构简单，易于选择，具有很好的适用性和可靠性。
[0017]在本发明中，所述右封口板(3)的内板面覆盖有缓冲垫圈(14)。采用以上结构，本发明可通过缓冲垫圈(14)对所述活塞(6)进行缓冲，防止活塞(6)因直接撞击右封口板(3)而损坏。
[0018]作为优选，所述左封口板(2)和右封口板(3)由一组拉紧螺栓(15)连接在一起。
[0019]本发明要解决的技术目的之二在于提供一种基于便携式多功能生物撞击机获取撞击能量的方法，其步骤如下:
[0020]a、采用权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，并关闭所述缸体(I)的泄压口(2b)，且活塞(6)复位到缸体(I)的左部；
[0021]b、先通过进气管道(4)向缸体(I)内腔的左腔室内注入可燃气体，再经过进气管道(4)向缸体(I)内腔的左腔室内注入空气；
[0022]C、通过点火装置(5)点燃缸体(I)左腔室内的混合气体，从而通过混合气体燃烧时产生的压力推动所述活塞(6)向右移动，进而利用所述活塞杆(7)获取撞击能力；
[0023]d、打开所述缸体(I)的泄压口(2b)。
[0024]采用上述方法进行试验时，本技术方案可通过生物撞击机获取撞击能量，并在活塞杆(7)的正右方设置试验物，从而对试验物进行撞击试验。
[0025]有益效果:本发明通过可燃气体燃烧产生的压力来推动所述活塞移动，与传统结构通过电磁阀控制压缩空气来推动一次锤撞击二次锤有本质的区别，不用自带笨重的气泵，因此本发明结构简单、紧凑，响应速度快，且重量较轻，易实现便携，并且本撞击机可根据需要选择加速度曲线，具有一机两用的功能，具有创造性和很好的实用性，还能基于本生物撞击机获取撞击能量。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0028]如图1所示，一种便携式多功能生物撞击机，主要由缸体1、左封口板2、右封口板
3、进气管道4、点火装置5、活塞6、活塞杆7、竖直板8、连接条9、螺栓10、闭合压紧装置、缓冲垫圈14和拉紧螺栓15构成。其中，所述缸体I的左端口被左封口板2封住，该缸体I的右端口被左封口板2封住。并且，上述左封口板2和右封口板3由一组拉紧螺栓15连接在一起，该拉紧螺栓15与所述缸体I的轴心线平行，且拉紧螺栓15的数目至少为四根，在本实施例中为六根。
[0029]所述左封口板2上开有进气口 2a、泄压口 2b和点火口 2c，这三个口子均与所述缸体I的内腔相通。其中，所述进气口 2a的外部接有一根进气管道4，该进气管道4可与储存有可燃气体的罐体相连，从而通过该进气管道4向缸体I内腔的左腔室注入可燃气体。
[0030]所述泄压口 2b的外部连接有一个闭合压紧装置，该闭合压紧装置可将泄压口 2b封闭。在本案中，所述闭合压紧装置由闭合板11、销轴、压紧杆12和定位螺栓13构成，其中闭合板11的下端通过销轴与所述左封口板2的外板面铰接，该闭合板11关闭时可将所述泄压口 2b封闭。所述压紧杆12位于闭合板11上部，该压紧杆12同时穿设在定位螺栓13上，而定位螺栓13垂直固定在所述左封口板2的外板面上，且压紧杆12的下部可将闭合板11压紧。在上述结构中，工作时需要将泄压口 2b封闭，工作完后需要所述活塞6复位时，打开泄压口 2b，以便实现泄压，这样就能方便、快捷地实现活塞6的复位。
[0031]所述点火口 2c中装有点火装置5，该点火装置5的作用是点燃可燃气体，且点火装置5优选为电火花塞，但也可以根据需要采用其他结构，如底火加撞针的结构形式。
[0032]如图1所示,所述缸体I内装有一个活塞6,该活塞6的外圆面与缸体I内壁滑动配合，并采用动密封方式密封，且活塞6将缸体I的内腔分成左腔室和右腔室。所述活塞杆7固设在活塞6右表面的中心处，这两者的轴心线在同一条直线上，且活塞杆7的右端从所述右封口板3上的过孔处伸到缸体I外，且所述右封口板3的内板面覆盖有缓冲垫圈14。
[0033]所述活塞杆7伸出部的右方设有一块竖直板8，该竖直板8与活塞杆7垂直，且竖直板8通过螺纹连接在所述活塞杆7的右端部。另外，所述右封口板3与竖直板8之间连接有一组连接条9，该连接条9与所述活塞杆7平行，且连接条9的数目优选为两根，且要求对称。同时，所述连接条9的左端与右封口板3的外板面固定，该连接条9的右部开有一个缺口 9a，所述竖直板8左板面上的螺栓10穿设在该条形孔9a中。
[0034]本发明的技术目的之二在于:
[0035]一种基于便携式多功能生物撞击机获取撞击能量的方法，其步骤如下:
[0036]a、采用权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，并关闭所述缸体I的泄压口2b，且活塞6复位到缸体I的左部。此步骤中，所述便携式多功能生物撞击机包括缸体I和活塞杆7，其中缸体I的两个端口分别被对应的左封口板2和右封口板3封住，其中:所述左封口板2上开有与缸体I内腔相通的进气口 2a、泄压口 2b和点火口 2c，其中进气口 2a的外部接有一根进气管道4，而泄压口 2b的外部连接有一个闭合压紧装置，该闭合压紧装置可将泄压口 2b封闭，所述点火口 2c中装有点火装置5。
[0037]所述缸体I内装有一个活塞6，该活塞的外圆面与缸体I内壁滑动配合，并采用动密封方式密封，且活塞6将缸体I的内腔分成左右两个腔室。所述活塞杆7固设在活塞6右表面的中心处，这两者的轴心线在同一条直线上，且活塞杆7的右端从所述右封口板3上的过孔处伸到缸体I外。 [0038]b、先通过进气管道4向缸体I内腔的左腔室内注入可燃气体，再经过进气管道4向缸体I内腔的左腔室内注入空气；
[0039]C、通过点火装置5点燃缸体I左腔室内的混合气体，从而通过混合气体燃烧时产生的压力推动所述活塞6向右移动，进而利用所述活塞杆7获取撞击能力。采用上述方法进行试验时，可在活塞杆7的正右方设置试验物，从而对试验物进行撞击试验。
[0040]d、打开所述缸体I的泄压口 2b，以便实现泄压。
[0041]在本发明中，所述撞击机获取的撞击能量与所述可燃气体的种类密切相关，具体如下:
[0042](A)缸体I内的峰值气压计算
[0043]根据气体状态方程PV=nRT和燃烧前后理论气体体积不变(水以汽态方式存在)的定律，可燃性气态完全燃烧后(足量氧气)，固定体积缸体内压力有关系式:
[0044]
【权利要求】
1.一种便携式多功能生物撞击机，其特征在于:包括缸体(I)和活塞杆(7)，其中缸体Cl)的两个端口分别被对应的左封口板(2)和右封口板(3)封住，其中:所述左封口板(2)上开有与缸体(I)内腔相通的进气口(2a)、泄压口(2b)和点火口(2c)，其中进气口(2a)的外部接有一根进气管道(4)，而泄压口(2b)的外部连接有一个闭合压紧装置，该闭合压紧装置可将泄压口(2b)封闭，所述点火口(2c)中装有点火装置(5)； 所述缸体(I)内装有一个活塞(6)，该活塞的外圆面与缸体(I)内壁滑动配合，并采用动密封方式密封，且活塞(6)将缸体(I)的内腔分成左右两个腔室；所述活塞杆(7)固设在活塞(6)右表面的中心处，这两者的轴心线在同一条直线上，且活塞杆(7)的右端从所述右封口板(3 )上的过孔处伸到缸体(I)外。
2.根据权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，其特征在于:所述活塞杆(7)伸出部的右方设有一块竖直板(8)，该竖直板与活塞杆(7)垂直，并通过螺纹连接在所述活塞杆(7)的右端部。
3.根据权利要求2所述的便携式多功能生物撞击机，其特征在于:所述右封口板(3)与竖直板(8)之间连接有一组连接条(9)，该连接条与所述活塞杆(7)平行；所述连接条(9)的左端与右封口板(3)的外板面固定，该连接条的右部开有一个缺口(9a)，所述竖直板(8)左板面上的螺栓(10)卡入该缺口(9a)中。
4.根据权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，其特征在于:所述闭合压紧装置包括闭合板(11)和压紧杆(12)，其中闭合板(11)的下端通过销轴与所述左封口板(2)的外板面铰接，该闭合板(11)关闭时可将所述泄压口(2b)封闭；所述压紧杆(12)位于闭合板(11)上部，该压紧杆同时穿设在定位螺栓(13)上，而定位螺栓(13)垂直固定在所述左封口板(2)的外板面上，且压紧杆(12)可将闭合板(11)压紧；所述点火装置(5)为电火花塞。
5.根据权利要求1至4任一所述的便携式多功能生物撞击机，其特征在于:所述右封口板(3)的内板面覆盖有缓冲垫圈(14)。
6.根据权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，其特征在于:所述左封口板(2)和右封口板(3)由一组拉紧螺栓(15)连接在一起。
7.一种基于便携式多功能生物撞击机获取撞击能量的方法，其步骤如下: a、采用权利要求1所述的便携式多功能生物撞击机，并关闭所述缸体(I)的泄压口(2b),且活塞(6)复位到缸体(I)的左部； b、先通过进气管道(4)向缸体(I)内腔的左腔室内注入可燃气体，再经过进气管道(4)向缸体(I)内腔的左腔室内注入空气； C、通过点火装置(5)点燃缸体(I)左腔室内的混合气体，从而通过混合气体燃烧时产生的压力推动所述活塞(6)向右移动，进而利用所述活塞杆(7)获取撞击能力； d、打开所述缸体(I)的泄压口(2b)。
【文档编号】G01M7/08GK103471800SQ201310408039
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】赵辉, 尹志勇, 宁心, 李晓炎, 杨光瑜, 赖西南, 王正国 申请人:中国人民解放军第三军医大学第三附属医院