螺旋密封蒸汽弹射器

(一)技术领域

本发明涉及一种蒸汽弹射器，特别是利用气缸旋转进行密封的螺旋密封蒸汽弹射器。

(二)背景技术

迄今为止，只有美国造出了用于实战的蒸汽弹射器，美国现用的蒸汽弹射器使用的是气缸开口技术。目前我国也在研制航母蒸汽弹射器。

蒸汽弹射器不能在各国普及的首要问题是气缸的密封问题。在弹射器运转时，缸内压力非常高，具有开口的弹射器气缸在工作时保持密封非常困难。

一般认为弹射器的气缸有两种密封方法，一种弹射器密封采用的是设置在汽缸开口两侧的橡胶带形成“拉链”式密封，这种方法的缺点是橡胶容易磨损和老化，需要经常更换。另一种弹射器密封采用的是“填条”式方法，是用活塞带动一根柔性金属条，活塞在前进的同时将密封条推入气缸盖和气缸缝的缝隙中完成密封。但是弹射器工作时，气缸内的蒸汽压力高达20-80千克/平方厘米，如何保证几十米长的开口气缸在高压下保持足够的密封度非常困难。

近年来蒸汽弹射器的相关专利如下：

专利申请号为：CN200710120155.9的名为《航空母舰舰载机蒸汽弹射器》专利。此专利有发射系统包括甲板尾部开设的长导槽，沿导槽移动的弹射缓冲器。弹射缓冲器一端与一环形钢缆连接，环形钢缆环绕在前、后两固定支承轮上，气缸设置于所述环形钢缆下方，环形钢缆和气缸内的活塞两端固定连接，高压密封式气缸一端设有密封润滑系统，通过高压蒸汽管与气动阀门连通，另一端设排气孔和活塞制动缓冲器。

此发明把无缝气缸设置在甲板下方，通过钢缆传递拉力，驱动舰载机起飞。这种方法需要考虑钢缆的密封问题以及甲板空间及强度问题。

专利申请号为：CN201010162618.X的名为《旁路汽缸汽动闭合拉链蜂窝动密封蒸汽弹射器》专利。此专利申请涉及一种新型的航空母舰用旁路汽缸汽动闭合拉链蜂窝动密封蒸汽弹射器，由多节开口弹射汽缸用法兰螺栓连接而成具有足够的弹射行程的双弹射汽缸、弹射汽缸活塞、滑板梭尾板、汽动闭合拉链、蜂窝动密封、电磁阻尼减速装置等组成。

此专利采用汽动闭合拉链蜂窝动密封。“拉链”式密封仍然不能很好的密封高压蒸汽。

因此，需要设计一种新型的开口气缸结构，有效解决气缸开口密封问题。

(三)发明内容

本发明的内容是：

内外两管开口交叉形成活塞出口，活塞通过交叉口连接外部拉钩；在每段连接处由旋转密封管及回位弹簧保证活塞没有通过时的密封；当活塞通过时，活塞冲角撞击回位倒角，驱动旋转密封管旋转，使得旋转密封管的开口和外管开口一致，保证活塞通过；各个密封面都是软体材料和金属材料之间的密封，可以保证密封性能，并且承受高压气体。

本发明的目的是这样实现的：

弹射器外管是沿着轴向平行开口的，内管是螺距为一个单元长度的螺旋开口，螺旋开口两侧及开口对称位置设置3条螺旋支撑封条。外管两端是具有回位倒角的旋转密封管。活塞通过内外管开口交叉开口连接拉钩。蒸汽推动活塞移动，拉钩推动内管旋转，交叉开口随着拉钩移动，形成了开口除了拉钩位置，其余全段密封。在每段连接处由旋转密封管及回位弹簧保证活塞没有通过时的密封。当活塞通过时，活塞冲角撞击回位倒角，使得旋转密封管旋转，使得旋转密封管的开口和外管开口一致，保证活塞通过。

(四)附图说明

本发明的具体结构由以下的实施方式及其附图给出：

附图1是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元轴侧图。

附图2是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元A截面剖视图。

附图3是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元B截面剖视图。

附图4是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元C截面剖视图。

附图5是本发明螺旋密封蒸汽弹射器三个单元装配轴侧图。

附图6是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元连接轴侧图局部放大图，拉钩准备进入旋转密封管。

附图7是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元连接轴侧图，拉钩右向运行图。

附图8是本发明螺旋密封蒸汽弹射器附图7部分D截面剖视图。

附图9是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元连接轴侧图，拉钩左向运行图。

附图10是本发明螺旋密封蒸汽弹射器附图9部分D截面剖视图。

附图11是本发明螺旋密封蒸汽弹射器附图E截面剖视图。

附图12是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元连接轴侧图局部放大图，拉钩准备离开旋转密封管。

附图13是本发明螺旋密封蒸汽弹射器单元活塞没有进入时的左视图。

其中(1)开口管、(2)旋转密封管、(3)弹簧限位、(4)活塞拉钩、(5)弹簧定位销、(6)开口密封条、(7)复位弹簧、(8)螺旋开口内管、(9)螺旋支撑封条、(10)0形密封圈、(11)防尘带、(12)防尘密封板、(13)旋转开口密封条、(14)密封环、(101)管开口、(102)固定板、(103)固定孔、(201)外定位槽、(202)回位倒角、(203)限位块、(204)旋转密封管开口、(401)回位冲角、(801)螺旋开口、(802)内定位槽。

参照附图1、附图2、附图13：在开口管(1)的内部安装螺旋开口内管(8)，开口管(1)两端安装旋转密封管(2)活塞拉钩(4)的活塞部分在螺旋开口内管(8)的内部，拉钩部分在开口管(1)和螺旋开口内管(8)的外部，连接部分穿过开口管(1)的管开口(101)和螺旋开口内管(8)螺旋开口(801)的交叉开口。

螺旋开口(801)与活塞拉钩(4)的密封是两条螺旋支撑封条(9)，螺旋开口(801)对称位置的螺旋支撑封条(9)作用是支撑螺旋开口内管(8)的，同时减少开口管(1)与螺旋开口内管(8)之间的摩擦面。

管开口(101)与活塞拉钩(4)的密封是两条开口密封条(6)。活塞拉钩(4)的活塞上布置有O形密封圈(10)用来密封螺旋开口内管(8)内活塞两端的气压。

旋转密封管开口(204)与活塞拉钩(4)的密封是两条旋转开口密封条(13)。

旋转密封管(2)和开口管(1)之间的密封以及旋转密封管(2)和螺旋开口内管(1)之间的密封是密封环(14)。

旋转密封管(2)有限位块(203)固定复位弹簧(7)的一段，另一端固定在固定板(102)上。固定板(102)上有弹簧限位(3)。复位弹簧(7)在弹簧限位(3)中穿过。

螺旋开口内管(8)在开口管(1)中的初始位置是，螺旋开口(801)两端和开口管(1)的管开口(101)对准，此时弹簧定位销(5)插入外定位槽(201)中对(8)进行定位。

在活塞拉钩(4)上设置回位冲角(401)，在旋转密封管(2)上设置回位倒角(202)如附图6、附图7、附图9、附图12所示，活塞拉钩(4)接近旋转密封管(2)时可以通过回位冲角(401)拨动回位倒角(202)驱动旋转密封管(2)转动，使得旋转密封管开口(204)与管开口(101)对齐，活塞拉钩(4)可以无障碍通过旋转密封管(2)。

防尘带(11)防尘密封板(12)是拉链密封带，防止灰尘进入。

以上附图只是为了叙述方便，把活塞拉钩(4)的拉钩，活塞设计成图示形状，其实可以根据实际需要设计成所需的形状与结构。

本发明不限于应用在航空母舰蒸汽弹射器，也可以应用在自动化领域作为超长气缸、超长液压缸使用。

(五)具体实施方式

按照附图所示安装开口管(1)、旋转密封管(2)、弹簧限位(3)、活塞拉钩(4)、弹簧定位销(5)、开口密封条(6)、复位弹簧(7)、螺旋开口内管(8)、螺旋支撑封条(9)、O形密封圈(10)、防尘带(11)、防尘密封板(12)、旋转开口密封条(13)、密封环(14)。

本发明的工作过程如下：

1.如附图1、附图2所示，高压蒸汽通过螺旋开口内管(8)的内径进入管单元的内部在活塞拉钩(4)的两端产生压力差，推动活塞向右移动。

2.活塞推动螺旋开口内管(8)旋转，带动螺旋支撑封条(9)旋转，使得内外管保持密封。

3.如附图6所示，当回位冲角(401)到达第一单元右端旋转密封管(2)的左端时，活塞拉钩(4)的活塞端头已经进入下一段的旋转密封管(2)内部的螺旋开口内管(8)中。

4.回位冲角(401)推动(202)使得旋转密封管(2)转动，旋转密封管(2)的开口和本段螺旋开口内管(8)的开口一致；由于这期间活塞密封始终在两端旋转密封管(2)的内部，内部蒸汽与外部始终保持密封。

5.活塞拉钩(4)继续右行，如附图7、附图8所示，当回位冲角(401)到达下单元左端旋转密封管(2)的左端时，活塞拉钩(4)的活塞端头已经穿透旋转密封管(2)进入下一段的旋转密封管(2)的内部螺旋开口内管(8)中。

6.如同步骤4，回位冲角(401)推动回位倒角(202)使得旋转密封管(2)转动，旋转密封管(2)的开口和下段螺旋开口内管(8)的开口一致；由于这期间活塞密封始终在两端旋转密封管(2)的内部螺旋开口内管(8)中，内部蒸汽与外部始终保持密封。

7.回位冲角(401)完全脱离第一段，旋转密封管(2)在回位弹簧(7)的作用下复位。这时活塞拉钩(4)中活塞的左端还没有脱离第一段内管，内部蒸汽与外部还是始终保持密封的。

8.和上一步骤同时，如附图13所示，外定位槽(201)和内定位槽(802)对齐，弹簧定位销(5)进入内定位槽(802)使得螺旋开口内管(8)定位。

9.活塞拉钩(4)在第二段继续右行，推动飞行器达到初始飞行速度。

10.蒸汽卸载，活塞拉钩(4)在牵引绳的拉动下向左回程。

11.如附图12所示，当回位冲角(401)到达此单元左端(2)的右端时，活塞拉钩(4)的活塞端头已经进入下一段的旋转密封管(2)中。

12.和步骤9、步骤8、步骤7、步骤6、步骤5、步骤4相反过程，活塞拉钩(4)回退的初始位置，准备下一次循环。

本发明具有以下特点：

1.内管蒸汽与外界的密封是靠两层钢管及镶嵌在内管上的密封条进行密封的，和无缝管一样，可以密封高压气体。

2.各个密封面都是软体材料和金属材料之间的密封，可以保证密封性能，并且承受高压气体。

3.拉链密封只是用作防尘，不承受高压。

4.旋转密封管靠活塞拉钩回位冲角和密封管回位倒角拨动开启，弹簧回复闭合，可靠性及抗电子干扰都好。