CN105148481B - 一种负压体能训练装置用的入孔密封装置 - Google Patents

Abstract

一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，包括有设在负压舱体的密封圈，密封圈外设有乳胶密封圈，乳胶密封圈的何处设有两条密封松紧带；在卧位的状态下，被测人员的下体进入负压舱体内部，做好密封，系上安全带，调节好训练体位。启动负压体能恢复训练系统程序。系统运行过程中，会自动调节舱体内部压力，使之保持恒定；做好被测人员的下肢密封后，运行负压体能恢复机训练装置，进行测试；实现了负压体能恢复机的基本功能；可提高密封精度；具有节省材料，降低成本；提高负压训练机的精度的特点。

Description

一种负压体能训练装置用的入孔密封装置

技术领域

本发明属于航空航天领域中的工业设计，具体涉及一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，具有保证训练系统气密性的作用，该结构可应用于航空航天领域，也可进一步扩展应用至医学、机械构造、工业产品设计等领域。

背景技术

负压体能恢复机的研究是在地球上模拟深空负压状态，为航天员提供一个更为直接的锻炼环境，从而达到恢复体能，增强体质的效果。其中负压体能训练系统的入孔密封系统则是整个训练系统的核心部分，只有良好的密封才能保证负压体能恢复机的正常工作，否则其他一切工作都将没有意义。

入孔密封系统的核心是结构设计以及密封材料的选择。密封结构设计是保证试验中气密性的关键。机械密封分为接触式机械密封和非接触式机械密封 ,也可以把前者称为普通型机械密封 ,把后者称为液膜型机械密封或气膜型机械密封^[14]。

密封性能的优劣，很大程度上取决于密封材料的性能。了解各种密封材料的性能，正确选用密封材料，是正确设计、使用密封的首要任务。早期的密封材料，主要是织物、矿物纤维或毛毡等。随着工业技术的发展，为了满足液压、气动密封日益复杂、多样的要求，密封材料也有了迅速的发展。其种类越来越多，物理和化学性能不断提高。

密封件材料有金属材料（铝、铅、铟、不锈钢等），也有非金属材料（橡胶、塑料、陶瓷、石墨等）、复合材料（如橡胶-石棉板、气凝胶毡-聚氨酯），但使用最多的是橡胶类弹性体材料。密封材料以其形态分为流体密封材料、非流体密封材料、动密封和静密封四大类。能承受接缝位移以达到气密、水密的目的而嵌入建筑接缝中的定形和非定形的材料。

密封材料一般应具有良好的物理和机械性能、回弹性高、压缩永久变形小、密封可靠、加工方便和使用寿命长。硅橡胶密封剂能耐高温和低温、耐辐射、耐真空、无污染、无毒；聚硫橡胶密封剂具有优异的耐航空燃料性能，耐高温、耐高压、耐摩擦、耐压，这些都是密封行业的主导密封材料方向。密封材料的质量直接影响机械设备的工作效率。

负压体能训练系统的入孔密封系统结构保证了负压体能恢复机入孔的密封精度和正常工作。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，反复测试在负压状态下装置的气密性，确保负压舱体内部优良的密封效果，舒适度好，适应不同测试者。在负压体能训练系统进行测试时，方便于测试，并维持负压体能训练系统的正常工作状态；可广泛用于航空航天、医学、机械构造、工业产品设计领域，具有极大的社会效益和经济效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，其特征在于，包括有设在负压舱体的橡胶密封圈，橡胶密封圈外设有光圈式乳胶密封圈，光圈式乳胶密封圈的端部设有两条密封松紧带。

所述的密封松紧带围在测试者的腰围上。

确保负压舱体内部不漏气，需要在密封圈外加上乳胶密封圈。在使用过程中乳胶密封圈需要加两条密封松紧带。密封松紧带需要围在测试者的腰围上所以需要宽度尽可能宽，也需要密封松紧带长度可调。这样既能增加舒适度，同时也可以适应不同测试者所述的橡胶密封圈的内径为400～440mm，外径为550 mm，厚度为0.2～0.5mm。

所述的负压舱体下方与航空头的一端相连，控制电路闭合或者断开，航空头另一端与控制箱连接，作用是连接电气线路；负压舱体上设有负压传感器，作用是监测负压舱体实时压力值；控制箱内设有主控制面板，主控制面板与上位机连接，作用是通过软件控制机器自动化运行；主控制板也设在控制箱内，作用是连接控制电路，进行系统控制；真空泵位于控制箱内主控制板另一侧，真空泵与负压舱体相连；通过上位机可进行控制按钮、参数设置、负压监控和做功监控。

所述的光圈式乳胶密封圈像光圈一样可以调节乳胶密封圈入孔尺寸大小，以适应不同测试者腰围进行负压体能测试。光圈式入孔密封系统结构是光圈式密封圈；设在光圈式密封圈口部的两条密封松紧带以及设在负压舱体的密封圈共同构成的密封系统，负压舱体的密封圈采用硬橡胶材料，光圈式密封圈采用乳胶材料。

航空航天工业要求密封材料能适应一些特殊的环境要求，硅橡胶密封剂能耐高温和低温如耐真空、耐辐射、耐高低温和耐航空燃料和火箭推进剂等介质的腐蚀。航空航天工业中使用的密封材料主要有聚硫橡胶、硅橡胶和聚氨酯密封剂，主要用于机翼和机身整体油箱的密封。聚氨酯密封剂的超低温性能良好，主要用于火箭推进剂液氢、液氧的连接缝。由于光滑平面普通机械密封的使用寿命取决于摩擦副磨损情况 ,在进行摩擦副的计时首先选择减磨性和耐磨性均较好的材料 , 并尽可能选择软硬配合的材料配合。

在负压体能恢复机进行测试时，人体下肢进入负压舱后的密封效果是决定气密性的关键。为了确保优良的密封性和方便于测试采用光圈式密封。密封圈采用橡胶材料制成。直径为44厘米，厚度为0.5毫米。橡胶要和松紧带配合使用。

为了确保负压舱体内部不漏气，需要在密封圈外加上乳胶密封圈。在使用过程中乳胶密封圈需要加两条密封松紧带。密封松紧带需要围在测试者的腰围上所以需要宽度尽可能宽，也需要密封松紧带长度可调。这样既能增加舒适度，同时也可以适应不同测试者密封圈的尺寸内径为400mm、外径为550mm、厚度为260mm。

本发明的有益效果是：

本发明是为在负压状态下，保证测试人员能够完整做完试验，从而达到恢复体能，增强体质的效果。

光圈式快速密封方式密封，可提高密封精度；实现了负压体能恢复机的基本功能；节省材料，降低成本；提高了负压训练机的精度，增强创新竞争力。

附图说明

图1是本发明系统整体结构图。

图2是本发明橡胶密封圈与光圈式密封圈的结构示意图。

图3是实施例中平位测试框图。

图4是实施例中立位测试框图。

图中：1为负压体能恢复机试验台，2为负压舱体，3为扶手，4为平卧位床面，5为头枕靠垫，6为控制箱，7为上位机，8为橡胶密封圈，9为光圈式乳胶密封圈，10为密封松紧带，11为负压传感器，12为航空头，13为主控制面板，14为主控制板，15为真空泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

参见图1、2、3、4，一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，包括有设在负压舱体2的橡胶密封圈8，橡胶密封圈8外设有光圈式乳胶密封圈9，光圈式乳胶密封圈9的口部设有两条密封松紧带10。

所述的密封松紧带围在测试者的腰围上。

所述的橡胶密封圈的内径为内径为400mm、外径为550mm、厚度为260mm。

所述的负压舱体下方与航空头12的一端相连，控制电路闭合或者断开，航空头12另一端与控制箱6连接，作用是连接电气线路；负压舱体上设有负压传感器11，作用是监测负压舱体实时压力值；控制箱6内设有主控制面板13，主控制面板13与上位机连接，作用是通过软件控制机器自动化运行；主控制板14也设在控制箱内，作用是连接控制电路，进行系统控制；真空泵15位于控制箱内主控制板另一侧，真空泵与负压舱体相连；通过上位机7可进行控制按钮、参数设置、负压监控和做功监控。

本实施例的技术路线是：

将负压体能恢复机试验台1放置于平滑地面，在平位的状态下，被测人员的下体进入负压舱体内部，检查负压体能恢复机的密封性，并进行调整。系好安全带，调节好训练体位，握紧扶手3，将负压舱体调至实验体位，开始试验。实验过程中，

随着负压舱内负压值不断增加，密封圈开始收缩，每次测试时间为25min，一次测试完毕之后，根据上位机实时显示的设定压力、实时压力示意图，检查实时压力值是否在设定压力值正负2mmHg波动，判断入孔处的密封效果是否良好。如果实时压力曲线出现异常波动，立即停止实验，检查与人体直接接触的乳胶密封圈是否有漏气，两条密封松紧带位置是否正确。重新做好密封工作后，再次进行负压测试直至实时压力值在正常范围内波动。

平卧位床面4高度为900mm，电机功率为750W； 光圈外径为480mm。启动系统后，上位机控制相应的脚踏阻力，舱体内部压力可由控制箱上面的升压和降压旋钮来调节。在系统运行时，所有工作情况均在电脑上显示。

密封材料的选择原则：

1）致密性好，不易泄漏介质。

2）有适当的机械强度和硬度。

3）在工作介质中有良好的化学稳定性，对工作装置中的液压油和润滑油有一定耐受性，不溶胀、不收缩、不软化、不硬化。

4）压缩性和回弹性好，永久变形小，能够消除因活塞或活塞杆偏心引起的间隙。

5）有一定的温度适应能力，高温不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂。

6）抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上。

7）摩擦系数小，耐磨性好。

8）与密封面结合的柔软性和弹性好。

9）耐臭氧性和耐老化性好，经久耐用。

10）工制造方便，价格便宜，取材容易。

本发明的工作原理：

在卧位的状态下，被测人员的下体进入负压舱体内部，做好密封，系上安全带，调节好训练体位。启动负压体能恢复训练系统程序。系统运行过程中，会自动调节舱体内部压力，使之保持恒定；做好被测人员的下肢密封后，运行负压体能恢复机训练装置，进行测试，每次测试时间为25min，一次测试完毕之后，根据上位机实时显示的设定压力、实时压力示意图，检查实时压力值是否在设定压力值正负2mmHg波动，判断入孔处的密封效果是否良好。如果实时压力曲线出现异常波动，立即停止实验，检查与人体直接接触的乳胶密封圈是否有漏气，两条密封松紧带位置是否正确。重新做好密封工作后，再次进行负压测试直至实时压力值在正常范围内波动。在测试过程中需要手动加压，可在电脑程序上点击手动模式，然后点击升压或降压按钮，进行压力控制；也可以将控制盒上的手动、自动旋钮打到自动档，进而通过升压、降压旋钮来调节负压舱体内部的压力。

Claims (4)

1.一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，其特征在于，包括有设在负压舱体的橡胶密封圈（8），橡胶密封圈（8）外设有光圈式乳胶密封圈（9），光圈式乳胶密封圈（9）的端部设有两条密封松紧带（10）。

2.根据权利要求1所述的一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，其特征在于，所述的负压舱体下方与航空头（12）的一端相连，控制电路闭合或者断开，航空头（12）另一端与控制箱（6）连接；负压舱体上设有负压传感器（11）；控制箱（6）内设有主控制面板（13），主控制面板（13）与上位机连接；主控制板（14）也设在控制箱内；真空泵（15）位于控制箱内主控制板另一侧，真空泵与负压舱体相连；通过上位机（7）可进行控制按钮、参数设置、负压监控和做功监控。

3.根据权利要求1所述的一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，其特征在于，所述的密封松紧带(10)围在测试者的腰围上。

4.根据权利要求1所述的一种负压体能训练装置用的入孔密封装置，其特征在于，所述的橡胶密封圈的内径为400～440mm，外径为550 mm，厚度为0.2～0.5mm。