本发明属于舰炮的技术领域，具体涉及一种充气式橡胶密封装置。
背景技术：
舰炮的工作环境极其恶劣，海面工作温度范围为-40℃到50℃，并且随时面临高浓度的盐碱、日光老化、氧化风化、腐蚀锈蚀等一系列不稳定因素。因此，防护装置与摇架护板圆弧面之间的密封程度，直接影响到防护装置内所有部件的使用寿命以及作业精准度。
旋转密封结构形式有很多种，针对于舰炮类的传统密封可分为：橡胶材料密封、盘根密封、机械密封、迷宫式密封和磁流体密封等等。
传统的密封装置在理论上能实现密封效果，但在机加过程中对上下护板圆弧面的加工精度要求相对较高，对装配人员的操作水平要求也很高，且需要不断实时测量调整密封部件与摇架护板圆弧面之间的间隙量，对各个环节要求高且拆卸不方便，现役产品使用效果也不理想。
技术实现要素：
基于以上原因，本发明提供了一种充气式橡胶密封装置，其利用充气原理对装配部件间由于加工装配误差及磨损造成的间隙量进行补偿，密封橡胶具备良好的膨胀特性和耐候性，从而保证在长时间航行或极端工况下密封可靠，对舰炮内部结构起到了非常有效的保护作用。
本发明的技术方案为：
一种充气式橡胶密封装置，其包括支撑座7、密封橡胶8、螺栓把合件9和密封垫10；支撑座7整体成与摇架护板圆弧面4相吻合的圆弧形，支撑座7的沿轴向截面包括两支臂，其中一支臂通过螺栓把合件9紧固于防护装置11上，支撑座7的该支臂与防护装置11之间把合孔处设置有密封垫10，以防止雨水顺孔流入防护装置11。支撑座7的另一支臂下表面设置有楔形凹槽，用于容纳密封橡胶8，楔形凹槽的上端宽，下端窄。
密封橡胶8整体为长条形状或者弧形形状，密封橡胶8包括用于与支撑座7的楔形凹槽的连接的、位于上部的连接部分以及用于防水防尘的、位于下部的工作部分。
密封橡胶8的工作部分的沿轴向截面为m型结构，密封橡胶8的连接部分的沿轴向截面为楔形，与支撑座7的楔形凹槽相吻合，密封橡胶8的连接部分外表面与支撑座7的楔形凹槽的内表面相互粘结。
密封橡胶8的连接部分的下部，沿密封橡胶8的长度方向开设有充气空腔。
充气空腔的沿轴向截面的面积为密封橡胶8的沿轴向截面的面积的1/6-1/7，充气空腔的轴截面呈椭圆形结构，椭圆形的长直径约为密封橡胶8的轴截面的长度的一半，椭圆形的短直径约为密封橡胶8的轴截面的楔形最大宽度的1/3，椭圆形的充气空腔的短直径的外部的两侧橡胶厚度相同。环形腔分布于整个密封橡胶8内，密封橡胶8径向端头内侧各留5mm的橡胶余量。
密封橡胶8设置有进气管，进气管与密封橡胶8的充气空腔相连通，进气管设置有充气接头，该充气接头与弹性密封气动阀组通过微型接头和对接接头连接，通过进气管及弹性密封气动阀组为密封橡胶8的充气空腔充气及放气。
弹性密封气动阀组主要由氮气瓶12、减压阀13、压力表、单向阀15、安全阀16、压力表、手阀17和消声器18依次相连组成。
进一步地，密封橡胶8满足以下参数：
拉伸强度为15-30mpa；伸长率为100-200％；200％定伸24h后永久变形6-7％；回弹率为50-65％；实验条件100x70h永久压缩变形<30％；长期工作温度范围为-40-50℃；邵氏硬度为20-30度；弹性模量为3.6-4.8mpa。
本发明的效果和益处是：
本发明的充气式橡胶密封装置实时补偿性能强，能有效防止雨水和海浪进入防护装置内部，避免锈蚀关键部件，从而进一步保证了舰炮的作业精度和使用寿命，另外充放气操作便捷，对操作者技术水平要求低，能很好的满足舰上使用要求。
附图说明
图1为密封装置组成示意图。
图2为密封部件剖面示意图。
图3为气动阀组的结构示意图。
图中：1右密封；2上密封；3左密封；4摇架护板圆弧面；5俯仰齿弧；6下密封；7支撑座；8密封橡胶；9螺栓把合件；10密封垫；11防护装置；12氮气瓶；13减压阀；14压力表；15单向阀；16安全阀；17手阀；18消声器。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1为密封装置组成示意图。如图1所示，充气式橡胶密封装置按左右上下方位设置于四处，右密封1、左密封3分别与摇架护板圆弧面4左右两侧相搭接；上密封2与摇架护板母线相搭接；下密封6与俯仰齿弧5相搭接，从而实现整体密封功能。
图2为密封部件剖面示意图。如图2所示，充气式橡胶密封装置包括支撑座7、密封橡胶8、螺栓把合件9和密封垫10。
其中，支撑座7整体成与摇架护板圆弧面4相吻合的圆弧形，支撑座7的沿轴向截面包括两支臂，其中一支臂通过螺栓把合件9紧固于防护装置11上，支撑座7的该支臂与防护装置11之间把合孔处设置有密封垫10，以防止雨水顺孔流入防护装置11。支撑座7的另一支臂下表面设置有楔形凹槽，用于容纳密封橡胶8，楔形凹槽的上端宽，下端窄。
密封橡胶8整体为长条形状或者弧形形状，密封橡胶8包括用于与支撑座7的楔形凹槽的连接的、位于上部的连接部分以及用于防水防尘的、位于下部的工作部分。
其中，密封橡胶8的工作部分的沿轴向截面为m型结构，m型的工作部分的两侧凸起唇不仅可在放气状况下发挥防水作用，还可以有效防尘，从而起到保护连接部分的充气空腔的橡胶的作用。
密封橡胶8的连接部分的沿轴向截面为楔形，与支撑座7的楔形凹槽相吻合，密封橡胶8的连接部分外表面与支撑座7的楔形凹槽的内表面相互粘结，例如涂抹乐泰胶粘接固定。上端宽、下端窄的支撑座7的楔形凹槽，防止在密封橡胶8与摇架护板圆弧面4没有完全脱离时，炮身俯仰动作的摩擦力将密封橡胶8卷出支撑座7，进而导致密封结构损坏。
密封橡胶8的连接部分的下部，沿密封橡胶8的长度方向开设有充气空腔。
充气空腔的沿轴向截面的面积为密封橡胶8的沿轴向截面的面积的1/6-1/7，充气空腔的轴截面呈椭圆形结构，椭圆形的长直径约为密封橡胶8的轴截面的长度的一半，椭圆形的短直径约为密封橡胶8的轴截面的楔形最大宽度的1/3，椭圆形的充气空腔的短直径的外部的两侧橡胶厚度相同。
环形腔分布于整个密封橡胶8内，密封橡胶8径向端头内侧各留5mm的橡胶余量。当密封橡胶环形腔注入压缩氮气时，环形腔长度方向左右两侧密封橡胶立面就沿径向伸长，与摇架护板圆弧面密切贴合，有效防止舰艇行进时海水和雨水进入防护装置内。当密封橡胶放气时，环形腔两侧密封橡胶收缩与摇架护板圆弧面脱开一定间隙，以便于炮身灵活进行俯仰动作，且避免对密封装置造成磨损。
根据舰炮工况要求，本实施例中提出了密封橡胶的材料参数，包括：抗拉强度、断面伸长率、回弹率、邵氏硬度、弹性模量以及各种耐候性要求，具体参见下表：
密封橡胶8设置有进气管，进气管与密封橡胶8的充气空腔相连通，进气管设置有充气接头，该充气接头与弹性密封气动阀组通过微型接头和对接接头连接，保证充气密封效果，保压试验10min。通过进气管及弹性密封气动阀组为密封橡胶8的充气空腔充气及放气。
其中，弹性密封气动阀组主要由氮气瓶12、减压阀13、压力表14、单向阀15、安全阀16、压力表14、手阀17和消声器18依次相连组成。系统工作压力为1mpa，气瓶使用压力为15mpa，气流经减压阀后第一块压力表14(靠近氮气瓶12的压力表)示数为1mpa，再经由单向阀保证当气瓶气量不充足时气流不返流。安全阀保证阀组整体安全可靠，第二块压力表14(远离氮气瓶12的压力表)用来测定阀组实际使用压力，避免因气量不足导致密封失效。操作者仅需在系统需要充气时闭合手阀并打开气瓶阀门，在系统需要放气时关闭气瓶阀门并打开手阀即可。
通过对密封橡胶截面拉应力的计算，确定截面尺寸以及充气压力，根据充气腔内气体总量确定充气气动系统管径，并设计相应的气动阀组。具体地，在本实施例中，气动阀组以及环形腔内工作压力为1mpa，橡胶伸长量为2mm，橡胶的拉应力为0.96mpa，此时管内空气体积约为2.5l。选择进气管路的内径为4mm，每次充气所需气流总量约为0.33l，当选择储气量为12l的气瓶时，大约能满足充气30余次。
综上，在本实施例中，充气式橡胶密封装置将密封橡胶镶嵌在支撑座的楔形凹槽内，防止在密封橡胶与摇架护板圆弧面没有完全脱离时，炮身俯仰动作的摩擦力将密封橡胶卷出支撑座，进而导致密封结构损坏。通过把合螺栓将密封部件把合在防护装置上，保证密封部件具备足够的刚度。密封橡胶截面设计为m型结构，两侧凸起唇不仅可在放气状况下发挥防水作用，还可以有效防尘，从而起到保护中间充气部位橡胶的作用。
设计专用的气动阀组，利用充气原理，当密封橡胶环形腔注入压缩氮气时，环形腔两侧密封橡胶立面就沿径向伸长，与摇架护板圆弧面密切贴合，有效防止舰艇行进时海水和雨水进入防护装置内。当密封橡胶放气时，环形腔两侧密封橡胶收缩与摇架护板圆弧面脱开一定间隙，以便于炮身灵活进行俯仰动作，且避免对密封装置造成磨损。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。
1.一种充气式橡胶密封装置，其特征在于，所述的充气式橡胶密封装置包括支撑座(7)、密封橡胶(8)、螺栓把合件(9)和密封垫(10)；其中，
所述的支撑座(7)整体成与摇架护板圆弧面(4)相吻合的圆弧形，支撑座(7)的沿轴向截面包括两支臂，其中一支臂通过螺栓把合件(9)紧固于防护装置(11)上，支撑座(7)的该支臂与防护装置(11)之间把合孔处设置有密封垫(10)，以防止雨水顺孔流入防护装置(11)；所述的支撑座(7)的另一支臂下表面设置有楔形凹槽，用于容纳密封橡胶(8)，楔形凹槽的上端宽，下端窄；
所述的密封橡胶(8)整体为长条形状或者弧形形状，密封橡胶(8)包括用于与支撑座(7)的楔形凹槽的连接的、位于上部的连接部分以及用于防水防尘的、位于下部的工作部分；所述的密封橡胶(8)的工作部分的沿轴向截面为m型结构；密封橡胶(8)的连接部分的沿轴向截面为楔形，与支撑座(7)的楔形凹槽相吻合，密封橡胶(8)的连接部分外表面与支撑座(7)的楔形凹槽的内表面相互粘结；
所述的密封橡胶(8)的连接部分的下部，沿密封橡胶(8)的长度方向开设有充气空腔；充气空腔的沿轴向截面的面积为密封橡胶(8)的沿轴向截面的面积的1/6-1/7；
所述的密封橡胶(8)设置有进气管，进气管与密封橡胶(8)的充气空腔相连通，进气管设置有充气接头，该充气接头与弹性密封气动阀组通过微型接头和对接接头连接，通过进气管及弹性密封气动阀组为密封橡胶(8)的充气空腔充气及放气；
所述的弹性密封气动阀组由氮气瓶(12)、减压阀(13)、压力表、单向阀(15)、安全阀(16)、压力表、手阀(17)和消声器(18)依次相连组成。
2.根据权利要求1所述的充气式橡胶密封装置，其特征在于，所述的密封橡胶(8)满足以下参数：拉伸强度为15-30mpa；伸长率为100-200％；200％定伸24h后永久变形6-7％；回弹率为50-65％；实验条件100x70h永久压缩变形<30％；长期工作温度范围为-40-50℃；邵氏硬度为20-30度；弹性模量为3.6-4.8mpa。
3.根据权利要求1或2所述的充气式橡胶密封装置，其特征在于，所述的充气空腔的轴截面呈椭圆形结构，椭圆形的长直径为密封橡胶(8)的轴截面的长度的一半，椭圆形的短直径为密封橡胶(8)的轴截面的楔形最大宽度的1/3，椭圆形的充气空腔的短直径的外部的两侧橡胶厚度相同；环形腔分布于整个密封橡胶(8)内，密封橡胶(8)径向端头内侧各留5mm的橡胶余量。
技术总结