专利名称：气动冲击矛的动密封的制作方法
技术领域：
一种气动冲击矛的动密封是对采用非开挖技术铺设管道时使用的气动冲击矛的密封结构的改进。
背景技术：
气动冲击矛是由缸体、活塞和配气杆等部件组成并依靠活塞在往复运动过程中产生的冲击力实现在土中穿孔作业的工具。不同国家、不同的生产或科研单位对气动冲击矛的动密封都有不同的结构设计，并直接影响冲击矛的作业质量。例如，中国廊坊地质科学院设计的气动冲击矛在活塞外壁与气缸内壁以及活塞内孔与配气杆外表面之间分别采用承磨环密封和密封沟槽数为2道的矩形断面迷宫式密封。由于密封不彻底，在使用过程中易出现如下故障(1)存在“死点”。即停止供气后，活塞在气体余压的作用下停留在气缸的前端；再次启动时，需要抬起冲击矛的头部，借助活塞自重回落到气缸的后端。因此，每次穿孔作业，必须不间断地进行；(2)启动时需要快速打开供气阀，打开速度过慢则无法启动；(3)冲击矛在冲击时，有时出现回退现象。
发明内容
本实用新型的目的是公开一种气动冲击矛的动密封结构。与现有气动冲击矛的动密封设计不同之处在于在活塞外壁与气缸内壁的配合面处，除采用承磨环密封外，还增设活塞环；在活塞内孔与配气杆的配合面处，则改矩形沟槽式迷宫密封为梯形沟槽式迷宫密封，并加长密封段，使最少密封槽数不少于3道。
气动冲击矛的动密封包括加装在气缸内壁与活塞外壁配合面间的前支撑环、后支撑环和活塞环以及配气杆外壁上加工出的断面为梯形的环形迷宫密封结构。其中具有斜开口的前支撑环套装在活塞前部的沟槽中，与前支撑环结构相同的后支撑环套装在活塞后部的沟槽中，具有斜开口的活塞环套装在后支撑环前边的沟槽中。前支撑环、后支撑环和活塞环均用非金属材料(填充聚四氟乙烯)制做。支撑环的作用是使活塞在运动中处于浮动状态，避免活塞外壁与气缸内壁刚性接触，减小摩擦阻力，同时，阻碍气体的部分泄漏；活塞环则是在自身弹力及气体压力的作用下，紧贴气缸内壁，封闭了气体泄漏的通道，在活塞往复运动时，起到密封气体的作用。活塞环的数量，一般为2～3。
加长活塞内孔与配气杆配合面处的密封段，并采用断面为梯形的环形迷宫式密封结构，槽数不少于3。
经实际检测，采用这种动密封结构的气动冲击矛能在较小的供气压力(0.4MPa)下任意启动，形成稳定的振动，并获得在土中前进的足够驱动力，亦可间断性作业。
图1气动冲击矛的内部结构和动密封结构示意图图2梯形沟槽式迷宫密封结构示意图具体实施方式
下面给出本实用新型的优选实施方式，并结合附图加以说明。
如图1所示的一种气动冲击矛的动密封，其主要结构包括加装在气缸1内壁与活塞2外壁配合面间的前支撑环3、后支撑环5和活塞环4以及配气杆6外壁上加工出的断面为梯形的环形迷宫密封槽如图2所示。其中具有斜开口的前支撑环3套装在活塞2前部沟槽中，与前支撑环3结构相同的后支撑环5套装在活塞2后部的沟槽中，2～3个具有斜开口的活塞环4套装在后支撑环5前边的沟槽中。
前支撑环3、后支撑环5和活塞环4均用非金属材料(填充聚四氟乙烯)制做。支撑环3、5的作用是使活塞2在运动中处于浮动状态，避免活塞2外壁与气缸1内壁刚性接触，减小摩擦阻力，同时，阻碍气体的部分泄漏；活塞环4则是在自身弹力及气体压力的作用下，紧贴气缸1内壁，封闭了气体泄漏的通道，在活塞2往复运动时，起到密封气体的作用。活塞环4的数量，一般为2～3。其设计规范如下设支撑环3、5和活塞环4的外径D、内径d、宽度b、开口缝隙Δl、开口角α，则1.径D根据气缸1的内径定；取间隙配合，按基孔制，取H8/f7配合。
2.内径d按活塞2槽底径定。
3.撑环3、5的宽度b取为D/3～D/2mm，活塞环4取3.5～5mm。
4.开口缝隙Δl的确定原则是开口的支撑环3、5和活塞环4在工作温度下不闭合，由式Δl=1.5~2+π2(D+d)Δtζ]]>(mm)确定。式中，Δt为支撑环3、5和活塞环4的温升，ζ为支撑环3、5和活塞环4材料的温度膨胀系数。
5.开口角α取40～60°。
在活塞2内孔与配气杆6的配合面处采用断面为梯形的环形迷宫密封结构。在最大泄漏量不大于总耗气量的15～20％的条件下，取间隙配合，以减少摩擦力。活塞2内孔与配气杆6的配合取H7/f6。迷宫密封的环数n≥(0.85p1p2)2-1.5,]]>式中，p1工作腔气压(MPa)，p2为非工作腔气压(MPa)。一般情况下，n≥3。
经实际检测，具有此种密封结构的冲击矛能够在较小的气泵压力(0.4MPa)下任意启动，形成稳定的振动，且具有足够的驱动力，可间断性作业。
权利要求1.一种气动冲击矛的动密封，它包括加装在气缸(1)内壁与活塞(2)外壁配合面间的前支撑环(3)、后支撑环(5)和配气杆(6)外壁上加工出的环形迷宫密封槽，其特征在于在后支撑环(5)前边的2～3个沟槽中分别套装具有斜开口的活塞环(4)；在配气杆(6)外壁上加工出的环形迷宫密封槽的断面为梯形，槽数不少于3。
专利摘要一种气动冲击矛的动密封是对采用非开挖技术铺设管道时使用的气动冲击矛的密封结构的改进。其特征在于在活塞外壁与气缸内壁的配合面处，除采用承磨环密封外，还增设2～3道活塞环；加长活塞内孔与配气杆配合面处的密封段，改矩形沟槽式迷宫密封为梯形沟槽式迷宫密封，槽数不少于3。经实际检测，采用这种动密封结构的气动冲击矛能在较小的气泵压力(0.4MPa)下任意启动，形成稳定的振动，并获得在土中前进的足够驱动力，亦可间断性作业。
文档编号F16J15/16GK2811684SQ20052002111
公开日2006年8月30日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者孟庆鑫, 王茁, 王立权, 张忠林 申请人:哈尔滨工程大学