專利名稱：氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封是對(duì)采用非開挖技術(shù)鋪設(shè)管道時(shí)使用的氣動(dòng)沖擊矛的密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
氣動(dòng)沖擊矛是由缸體、活塞和配氣桿等部件組成并依靠活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊力實(shí)現(xiàn)在土中穿孔作業(yè)的工具。不同國(guó)家、不同的生產(chǎn)或科研單位對(duì)氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封都有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并直接影響沖擊矛的作業(yè)質(zhì)量。例如，中國(guó)廊坊地質(zhì)科學(xué)院設(shè)計(jì)的氣動(dòng)沖擊矛在活塞外壁與氣缸內(nèi)壁以及活塞內(nèi)孔與配氣桿外表面之間分別采用承磨環(huán)密封和密封溝槽數(shù)為2道的矩形斷面迷宮式密封。由于密封不徹底，在使用過(guò)程中易出現(xiàn)如下故障(1)存在“死點(diǎn)”。即停止供氣后，活塞在氣體余壓的作用下停留在氣缸的前端；再次啟動(dòng)時(shí)，需要抬起沖擊矛的頭部，借助活塞自重回落到氣缸的后端。因此，每次穿孔作業(yè)，必須不間斷地進(jìn)行；(2)啟動(dòng)時(shí)需要快速打開供氣閥，打開速度過(guò)慢則無(wú)法啟動(dòng)；(3)沖擊矛在沖擊時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)回退現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是公開一種氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封設(shè)計(jì)不同之處在于在活塞外壁與氣缸內(nèi)壁的配合面處，除采用承磨環(huán)密封外，還增設(shè)活塞環(huán)；在活塞內(nèi)孔與配氣桿的配合面處，則改矩形溝槽式迷宮密封為梯形溝槽式迷宮密封，并加長(zhǎng)密封段，使最少密封槽數(shù)不少于3道。
氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封包括加裝在氣缸內(nèi)壁與活塞外壁配合面間的前支撐環(huán)、后支撐環(huán)和活塞環(huán)以及配氣桿外壁上加工出的斷面為梯形的環(huán)形迷宮密封結(jié)構(gòu)。其中具有斜開口的前支撐環(huán)套裝在活塞前部的溝槽中，與前支撐環(huán)結(jié)構(gòu)相同的后支撐環(huán)套裝在活塞后部的溝槽中，具有斜開口的活塞環(huán)套裝在后支撐環(huán)前邊的溝槽中。前支撐環(huán)、后支撐環(huán)和活塞環(huán)均用非金屬材料(填充聚四氟乙烯)制做。支撐環(huán)的作用是使活塞在運(yùn)動(dòng)中處于浮動(dòng)狀態(tài)，避免活塞外壁與氣缸內(nèi)壁剛性接觸，減小摩擦阻力，同時(shí)，阻礙氣體的部分泄漏；活塞環(huán)則是在自身彈力及氣體壓力的作用下，緊貼氣缸內(nèi)壁，封閉了氣體泄漏的通道，在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，起到密封氣體的作用?；钊h(huán)的數(shù)量，一般為2～3。
加長(zhǎng)活塞內(nèi)孔與配氣桿配合面處的密封段，并采用斷面為梯形的環(huán)形迷宮式密封結(jié)構(gòu)，槽數(shù)不少于3。
經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，采用這種動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)沖擊矛能在較小的供氣壓力(0.4MPa)下任意啟動(dòng)，形成穩(wěn)定的振動(dòng)，并獲得在土中前進(jìn)的足夠驅(qū)動(dòng)力，亦可間斷性作業(yè)。


圖1氣動(dòng)沖擊矛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)密封結(jié)構(gòu)示意圖圖2梯形溝槽式迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
下面給出本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并結(jié)合附圖加以說(shuō)明。
如圖1所示的一種氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封，其主要結(jié)構(gòu)包括加裝在氣缸1內(nèi)壁與活塞2外壁配合面間的前支撐環(huán)3、后支撐環(huán)5和活塞環(huán)4以及配氣桿6外壁上加工出的斷面為梯形的環(huán)形迷宮密封槽如圖2所示。其中具有斜開口的前支撐環(huán)3套裝在活塞2前部溝槽中，與前支撐環(huán)3結(jié)構(gòu)相同的后支撐環(huán)5套裝在活塞2后部的溝槽中，2～3個(gè)具有斜開口的活塞環(huán)4套裝在后支撐環(huán)5前邊的溝槽中。
前支撐環(huán)3、后支撐環(huán)5和活塞環(huán)4均用非金屬材料(填充聚四氟乙烯)制做。支撐環(huán)3、5的作用是使活塞2在運(yùn)動(dòng)中處于浮動(dòng)狀態(tài)，避免活塞2外壁與氣缸1內(nèi)壁剛性接觸，減小摩擦阻力，同時(shí)，阻礙氣體的部分泄漏；活塞環(huán)4則是在自身彈力及氣體壓力的作用下，緊貼氣缸1內(nèi)壁，封閉了氣體泄漏的通道，在活塞2往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，起到密封氣體的作用?；钊h(huán)4的數(shù)量，一般為2～3。其設(shè)計(jì)規(guī)范如下設(shè)支撐環(huán)3、5和活塞環(huán)4的外徑D、內(nèi)徑d、寬度b、開口縫隙Δl、開口角α，則1.徑D根據(jù)氣缸1的內(nèi)徑定；取間隙配合，按基孔制，取H8/f7配合。
2.內(nèi)徑d按活塞2槽底徑定。
3.撐環(huán)3、5的寬度b取為D/3～D/2mm，活塞環(huán)4取3.5～5mm。
4.開口縫隙Δl的確定原則是開口的支撐環(huán)3、5和活塞環(huán)4在工作溫度下不閉合，由式Δl=1.5~2+π2(D+d)Δtζ]]>(mm)確定。式中，Δt為支撐環(huán)3、5和活塞環(huán)4的溫升，ζ為支撐環(huán)3、5和活塞環(huán)4材料的溫度膨脹系數(shù)。
5.開口角α取40～60°。
在活塞2內(nèi)孔與配氣桿6的配合面處采用斷面為梯形的環(huán)形迷宮密封結(jié)構(gòu)。在最大泄漏量不大于總耗氣量的15～20％的條件下，取間隙配合，以減少摩擦力?；钊?內(nèi)孔與配氣桿6的配合取H7/f6。迷宮密封的環(huán)數(shù)n≥(0.85p1p2)2-1.5,]]>式中，p1工作腔氣壓(MPa)，p2為非工作腔氣壓(MPa)。一般情況下，n≥3。
經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，具有此種密封結(jié)構(gòu)的沖擊矛能夠在較小的氣泵壓力(0.4MPa)下任意啟動(dòng)，形成穩(wěn)定的振動(dòng)，且具有足夠的驅(qū)動(dòng)力，可間斷性作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封，它包括加裝在氣缸(1)內(nèi)壁與活塞(2)外壁配合面間的前支撐環(huán)(3)、后支撐環(huán)(5)和配氣桿(6)外壁上加工出的環(huán)形迷宮密封槽，其特征在于在后支撐環(huán)(5)前邊的2～3個(gè)溝槽中分別套裝具有斜開口的活塞環(huán)(4)；在配氣桿(6)外壁上加工出的環(huán)形迷宮密封槽的斷面為梯形，槽數(shù)不少于3。
專利摘要一種氣動(dòng)沖擊矛的動(dòng)密封是對(duì)采用非開挖技術(shù)鋪設(shè)管道時(shí)使用的氣動(dòng)沖擊矛的密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。其特征在于在活塞外壁與氣缸內(nèi)壁的配合面處，除采用承磨環(huán)密封外，還增設(shè)2～3道活塞環(huán)；加長(zhǎng)活塞內(nèi)孔與配氣桿配合面處的密封段，改矩形溝槽式迷宮密封為梯形溝槽式迷宮密封，槽數(shù)不少于3。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，采用這種動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)沖擊矛能在較小的氣泵壓力(0.4MPa)下任意啟動(dòng)，形成穩(wěn)定的振動(dòng)，并獲得在土中前進(jìn)的足夠驅(qū)動(dòng)力，亦可間斷性作業(yè)。
文檔編號(hào)F16J15/16GK2811684SQ20052002111
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者孟慶鑫, 王茁, 王立權(quán), 張忠林 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)