[发明专利]开口气缸的柔性开口紧固与密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及动力传递所使用的开口气缸机械领域，尤其涉及开口气缸其开口部分所需要的紧固与密封，以及相关配套需要的技术装置。

背景技术

在使用气缸(包括气体、液体气缸)进行动力传递的场景中，有时需要使用开口气缸(例如航空母舰上飞机的起飞弹射)。开口气缸优势：在气缸活塞上直接输出动力(完成这种功能的机构称为活塞臂，从缸体活塞上通过气缸缝即开口伸出缸体外)，可以最大程度减少动力输出装置的死重，减少气缸及动力输出装置的总体长度，提高动力输出响应速度与效率。

开口气缸的正常工作，需要解决由于气缸缸体开口之特点带来的缸体变形及气缸工作物资(包括高压气体、水蒸汽或液体等，本文以气体代替)泄漏的问题。

缸体的变形有两种解决途径。

一、加强缸体自身强度。包括加厚缸壁、在缸体外部设置加强机构。该方式易于实现，但是会增加很大的结构重量与设备尺寸。

二、对开口进行活动性紧固。活动性紧固是指：当活塞及活塞臂通过时，可快速打开便于活塞臂无障碍通过；当活塞及活塞臂通过后立即紧固开口，防止缸体涨开而变形。该方式实现难度较大，尤其是在高速度、大压力、长行程的气缸上实现困难很大。

气缸壁厚需求分析：

采用常规压力容器，根据《钢制压力容器》GB150-1998厚度公式：δ＝(P×D)÷(2δt×φ-P)+1

P是设计压力(单位为MPa)，D是直径(mm)，δt是材料在设计温度下的许用应力(MPa)，φ为焊接系数(取1.0)，1为腐蚀裕量。

Q235Bδt为113MPa，常规航母P＝2MPa，D＝500mm，则δ＝5.46mm。

现有航母壁厚分析：

从公开的图片中看气缸壁厚约30mm～60mm；从公开的结构重量中估算，弹射机构总体重量500吨，其中弹射气缸占125吨，按100米长度，则气缸壁厚度约80mm。

无论从哪个数据看，现有航母的缸体壁厚(50mm左右)都比满足其基本气体压力需要的缸壁厚度(6mm左右)大得多。究其原因，正是由于没有解决开口紧固问题，不得不加强缸体自身强度，采用很厚的缸体来抵御缸体变形。

如果利用其它装置在开口气缸的开口处提供额外的紧固力克服缸体涨力，则不要如此厚的缸壁结构。

开口气缸的气密封通常采用活动性密封。密封形式包括缸体内密封及缸体外密封两种方式。无论那种方式，都要解决活塞臂的顺利通过问题，面临密封体的可靠性、密封结构活动的灵活性及活塞臂快速通过的便利性之间的矛盾，其设计非常复杂。

由于开口气缸的开口紧固与密封技术可以应用于航空母舰的飞机起飞弹射机构，公开文献与专利很少。从已公开的航母弹射机构看，缸体很厚，其开口紧固机构的紧固作用很小，密封机构的密封性不够，从公开的视频看蒸汽泄露比较大；其它方案很少涉及开口紧固机制。

涉及气体密封的文献及专利，很多是采用分段密封，密封断面多，密封体与活塞间的密封形状复杂，其解决的彻底性不足，漏气较多，存在较大的缺点；其它采用连续密封的方案，使用拖曳滑动的方式实现密封体的到位，在高速运行的系统中较难解决结构重量、密封带惯性以及滑动磨损等问题。

为此，本发明提供了一种解决开口气缸的的开口紧固以及密封问题的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

克服现有开口气缸技术中存在的开口紧固缺失、不足，以及气体密封不足，可靠性差的问题，提供一种开口气缸的开口紧固与密封装置。

本发明采用以下技术方案：

提供一种柔性紧固与密封装置，由柔性紧固密封带、开口机构、柔性紧固密封带分离与闭合装置以及活塞等4部分组成。

在活塞臂通过前，柔性紧固密封带在分离臂的作用下离开开口，活塞臂通过后在闭合臂的作用下重新与开口结合，从而既实现开口的紧固与密封功能，又能使活塞臂无障碍通过，解决了开口气缸的开口紧固、气体密封及活塞臂无障碍通过之间的矛盾。

采用柔性紧固密封带一体的结构，本发明将其设置在气缸内部实现内紧固与内密封。

采用柔性紧固与密封功能分开设置的结构，本发明将柔性紧固带设置在气缸外部实现外紧固，柔性密封带依然设置在气缸内实现内密封。

开口机构设置于气缸缝处，承载气缸缸体的涨力，提供活塞臂的通过，提供与柔性紧固密封带的结合能力，提供与柔性密封带的联合密封能力。

柔性紧固密封带与开口的分离与结合动作，通过柔性紧固密封带分离与闭合装置实现。