一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞的制作方法

本发明属于弹射技术，具体涉及一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞。

背景技术：

燃气弹射是通过氧化剂和还原剂的燃烧，产生大量的燃气，推动活塞高速运行的一种弹射方式。活塞弹射的有效行程长，但其传动活塞及密封设计非常重要。燃气弹射系统设备简单、反应速度快，但高温高压的燃气对密封提出了非常高的要求，常规密封已不再适合使用。然而，传动活塞燃气弹射的功率和效率取决于能量传递的速度和损耗，能量损耗绝大部分体现在泄露上，因此传动活塞的密封性能成为保证燃气弹射可靠性和效率的重要决定因素。

目前活塞密封技术包括三大类密封方式，即间隙密封、橡胶密封圈密封、橡胶组合密封。间隙密封依靠两运动件配合面间保持一段很小的间隙，适用于直径较小、压力较低的活塞密封；密封圈密封是依靠密封圈的预压缩，消除间隙实现密封，常见的有o形、y形、v形等形式的密封；组合密封由o形密封圈和其他形状密封圈组合而成。

这些密封技术广泛用于工业中的各领域。中国专利cn205877245u公开了一种具有高温高压燃气动密封功能的燃气阀门，其特征在于采用支撑组件结合球面配合的石墨环形成动密封结构，解决了阀芯在旋转过程中高温高压燃气泄露问题，属于民用领域，且不适用于大型弹射设备。实用新型专利cn206458816u公开了一种组合式活塞密封件，其特征在于设置的挡圈采用了聚甲醛材料，密封环采用聚氨醋材料，两个形挡圈内侧之间装有丁睛橡胶的弹性体，能满足密封性能要求，但组合形式简单，使用条件有限，不宜用于高温高压燃气弹射。中国专利cn102145771a公开了用于一无杆式分配器的活塞和活塞杆、实用新型专利cn206917964u公开了一种无杆式压缩气缸，均不是运用于高速弹射领域，且结构较为复杂，抗高温高压性能较差，且未考虑活塞的密封结构。对于武器和军事工业，特别是燃气弹射领域，需要针对性地设计一种能抗高温高压且可靠性高的密封及传动活塞，保证武器系统的正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞，解决燃气弹射传动活塞制造困难及弹射过程中的泄漏问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞，设置在开口弹射缸内，包括热防护板、第一活塞头、连接件、t型结构、第二活塞头、组合-复合密封组件和第四o形密封圈；第一活塞头和第二活塞头分别固连于连接件的两端，热防护板固定于第一活塞头底面，t型结构固定在连接件上；组合-复合密封组件固定于第一活塞头的外侧壁，第四o形密封圈固定于第二活塞头的外侧壁。

所述第一活塞头为圆柱形，其外侧壁上下间隔设置三圈密封圈槽，自下上向上分别为第一密封圈槽、第二密封圈槽和第三密封圈槽，第一活塞头顶面中心开有一个十字形凹槽，连接件顶端通过螺栓固定在十字形凹槽内，组合-复合密封组件固定于第一密封圈槽、第二密封圈槽和第三密封圈槽内。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）通过简单的零部件组装形成活塞结构，整体质量小，拆装和维修方便；零部件工艺过程简单，制造容易；设置的热防护结构，能有效地保护传动活塞不受高温燃气冲击而损坏。

（2）采用组合-复合密封，既能预压缩产生预紧应力，又能抗高温高压的燃气，提高了密封的可靠性，使得燃气的泄漏量大幅降低，保证了燃气弹射的效率。

附图说明

图1是本发明采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞的第一活塞头结构图，其中图（a）为三维轴视图，图（b）为俯视图。

图2是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞热防护结构图。

图3是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞第二活塞头结构图，其中图（a）为主视图，图（b）为俯视图，图（c）为仰视图。

图4是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞连接结构三维轴视图。

图5是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞t型结构三维轴视图。

图6是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞装配结构图，其中图（a）为三维主视图，图（b）为局部三维图，图（c）为剖视图。

图7是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞弹射缸三维轴视图。

图8是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞第一活塞头密封结构图，其中图（a）为三维轴视图，图（b）为剖视图。

图9是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞第一活塞头装配图局部剖视图。

图10是本发明实施例提供的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞第二活塞头密封结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图10，本发明所述的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞，设置在开口弹射缸2内，受高温高压燃气作用而运动，进而推动挂载在活塞动力输出端上的弹体运动。所述采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞包括热防护板13、第一活塞头11、连接件7、t型结构8、第二活塞头12、组合-复合密封组件9和第四o形密封圈101。第一活塞头11和第二活塞头12分别固连于连接件7的两端，热防护板13通过螺栓固定于第一活塞头11底面，t型结构8通过螺栓固定在连接件7上。组合-复合密封组件9固定于第一活塞头11的外侧壁，第四o形密封圈101固定于第二活塞头12的外侧壁。

所述第一活塞头11为圆柱形，其外侧壁上下间隔设置三圈密封圈槽，自下上向上分别为第一密封圈槽33、第二密封圈槽43和第三密封圈槽52，第一活塞头11顶面中心开有一个十字形凹槽，连接件7顶端通过螺栓固定在十字形凹槽内，组合-复合密封组件9固定于第一密封圈槽33、第二密封圈槽43和第三密封圈槽52内。

所述组合-复合密封组件9包括矩形组合密封3、d形组合密封4和o形密封5，矩形组合密封3包括矩形密封圈31与第一o形密封圈32，设置在第一密封圈槽33内，使得第一o形密封圈32与密封槽33的底面接触，矩形密封圈31位于开口弹射缸2与第一o形密封圈32之间。d形组合密封4包括d形密封圈41与第二o形密封圈42，设置在第二密封圈槽43内，使得第二o形密封圈42与第二密封槽43底面接触，d形密封圈41位于开口弹射缸2与第二o形密封圈42之间。o形密封5采用第三o形密封圈51，设置在第三密封圈槽52内，并与开口弹射缸2接触。矩形组合密封3与d形组合密封4之间形成第一空室62，d形组合密封4与o形密封5之间形成第二空室61，o形密封5与第四道密封圈101之间形成第三空室63；密封圈与密封槽的配合均为间隙配合，传动活塞与弹射缸2的配合为间隙配合，并使得安装后的密封圈存在一定的预压缩量。

所述第二活塞头12为圆柱形，其外侧壁上部开有一圈第四密封圈槽102，第四o形密封圈101固定在第四密封圈槽102内，并与开口弹射缸2接触，第二活塞头12底面开有一个t形凹槽，连接件7的底部与t形凹槽固连。

所述连接件7包括连接板71、加强板72和直角梯形块73，加强板72沿连接板71的中心轴线固定在连接板71一个侧面，直角梯形块73沿连接板71的中心轴线固定在连接板71另一个侧面，直角梯形块73的直角与连接板71的顶面共平面，连接板71、加强板72和直角梯形块73三者顶面构成十字平面插入第一活塞头11的十字形凹槽内。连接板71和加强板72两者底面构成t形插入第二活塞头12的t形凹槽内。

所述加强板72与连接板71之间设有加强筋。

所述连接板71长度和加强板72长度相等。

所述t型结构8包括楔形块81、t形块82和方板83，楔形块81通过榫接固定于t形块82的顶面，楔形块81和t形块82沿方板83的中心轴线固定在方板83一个侧面，楔形块81顶面斜向方板83方向切除一个三角块，方板83另一个侧面与连接板71设有直角梯形块73的面固连，使得楔形块81切除一个三角块的部分与直角梯形块73的斜面配合。

所述方板83的长度小于连接板71的长度。

参见图6，进一步地，所述燃气弹射传动活塞为无杆式传动活塞，采用7075-t651高强度铝合金制造。

参见图7，进一步地，所述弹射缸2为开口缸，材料为钢材或其他优质金属。

结合图8至图10，进一步地，所述矩形密封圈31与弹射缸2接触的位置开设倒角，且材料为聚四氟乙烯，或其他类似的密封材料；所述d形密封圈41材料为聚四氟乙烯，第三o形密封圈51和第四o形密封圈101的材料为橡胶，或其他类似的密封材料。

结合图8至图10，进一步地，所述密封的几何参数、每道密封的几何位置、安装时的预压缩量，均需要依据实际的弹射情况而定。

结合图8至图10，进一步地，所述组合-复合密封工作时，需要一定的润滑，如润滑油润滑、润滑脂润滑。

本发明所述的一种采用组合-复合密封的燃气弹射传动活塞的工作过程如下：

工作时，燃气发生器产生高温高压的燃气作用于第一活塞头11的下端面的热防护板13上，由于第二活塞头12的上端面与外界相连，使得传动活塞整体受到一个压强差产生高速运动，进而通过t型结构8将挂载的弹体抛出；部分燃气通过第一活塞头11与弹射缸2之间的缝隙作用在第一道密封矩形密封3上；由于预压缩的作用，会使得矩形密封圈31与o形密封圈一32产生微小变形，保证两者接触能有效地堵死燃气泄露，但矩形密封31与弹射缸2的接触部位，会因为高速的相对运动而产生偏离，进而发生一定量的泄漏；根据缝隙流泄漏原理，泄漏后的燃气压力和温度均会大幅下降，因此，第一道密封泄漏的较低压强和温度的燃气经过空室61进而作用于第二道密封d形密封4上；同理，较低压强和温度的燃气会导致第二道密封产生更少量的泄漏，泄露后的更低压强和温度的燃气通过缝隙进入空室62，进一步作用于第三道密封；第三道密封受到的燃气压力和温度都非常低，从而引起的泄露更加微小，使得进入空室63的燃气几乎为零，以至于在第四到密封的作用下与外界隔绝。由于燃气弹射的工作时间在一秒以内，且缝隙泄漏会引起压强和温度的急剧下降，使得组合-复合密封起到很好的密封效果，提高燃气弹射的可靠性和效率，保证燃气弹射装置的正常工作。