CN106761066A - 一种基于阿基米德螺旋线的密封门 - Google Patents

一种基于阿基米德螺旋线的密封门 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于阿基米德螺旋线的密封门，包括：门板；主轴，所述主轴在门板平面的中央以垂直于门板平面的方式穿过所述门板，且可相对于门板自由转动；螺旋圆盘，所述螺旋圆盘固定在主轴上，在其上开设有阿基米德螺线形状的槽；四个门闩，所述四个门闩均布在主轴的周围，并通过各自的支撑装置约束在门板上，每个所述门闩均可相对于各自的支撑装置沿门闩的轴向移动，且每个门闩靠近螺旋圆盘的一端装有滚轮，所述滚轮位于所述阿基米德螺线形状的槽内，所述门闩的另一端呈锥形与门框的槽楔形面接触。所述依靠主轴带动螺旋圆盘并驱动门闩沿螺旋圆盘的径向运动的同时，迫使门板沿主轴轴向运动，压缩密封条，密封效果好，结构简单省力，成本低。

Description

一种基于阿基米德螺旋线的密封门
技术领域
本发明涉及密封技术领域，特别是涉及一种基于阿基米德螺旋线的密封门。
背景技术
众所周知，密封门在潜艇、飞船、飞机等各个行业的应用都及其广泛。一个密封性能良好的密封门，能保证潜艇、飞船、飞机上人员的安全。密封门的密封效果是评价一个密封门质量好坏的重要指标。
目前，传统的密封门关闭时，仅靠门周边和门框对应位置嵌有的密封圈紧密地接触，且门框与门单侧挤压，使密封圈的受力不均匀，容易产生间隙，不具有良好的密封性，
同时由于舱门内外有一定的压力差和温度差，因此受力不均匀的密封门难以避免地产生一定的缝隙，致使密封不严。
现有密封门要么结构复杂，制造难度大，要么力的放大效果差，费力。
由此可见，在现有技术中，结构简单的密封门密封效果不好，密封效果好的密封门结构复杂、成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、省力，成本低且密封效果良好的基于阿基米德螺旋线的密封门。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种基于阿基米德螺旋线的密封门，包括门板，围绕所述门板边缘的一周设有密封槽，所述密封槽内设有密封条，所述基于阿基米德螺旋线的密封门还包括：
主轴，所述主轴在门板平面的中央以垂直于门板平面的方式穿过所述门板，所述主轴与所述门板通过轴承连接，且所述主轴相对于所述门板可自由转动，所述主轴的两端均安装有手轮；
螺旋圆盘，所述螺旋圆盘固定在所述主轴上，在所述螺旋圆盘上开设有阿基米德螺线形状的槽；
四个门闩，所述四个门闩均布在所述主轴的周围，并通过各自的支撑装置约束在所述门板上，每个所述门闩均可相对于各自的支撑装置沿门闩的轴向移动，且每个所述门闩靠近所述螺旋圆盘的一端装有滚轮，所述滚轮位于所述阿基米德螺线形状的槽内，所述门闩的另一端呈锥形与门框的槽实现楔形面接触。
在上述结构下，滚轮与阿基米德螺线形状的槽形成滚动接触形式的高副连接，滚轮为锥形，锥角与所述槽的槽角相同，所述滚轮通过螺纹轴和螺母固定在所述门闩上。所述密封门实现压紧和密封的原理是：依靠所述主轴带动所述螺旋圆盘旋转，再由所述螺旋圆盘驱动各个所述门闩沿所述螺旋圆盘的径向运动，并使各个所述门闩与门框进行楔形面接触，迫使所述门板沿所述主轴轴向运动，从而实现密封门的压紧和密封。在上述密封门中，所述支撑装置包括：
滑动轴承，每个所述门闩均安装在滑动轴承中，所述滑动轴承为剖分式，由轴瓦、轴承座和轴承盖组成；导向用紧定螺钉，所述导向用紧定螺钉安装在所述轴承盖上，端部嵌入在所述门闩上的导向槽中；支架，所述支架固定在所述门板上，且所述轴承座固定在所述支架上；调高垫片，所述支架与所述滑动轴承之间具有调节所述各个门闩与所述门板之间距离的调高垫片，以便于各个所述门闩的安装和运动。
更具体地，在所述螺旋圆盘的结构中，所述阿基米德螺线形状的参数方程为ρ＝a+bθ，方程中ρ为极坐标下的半径、θ为极坐标下的角度、参数a与b的关系满足与所述阿基米德螺线形状的槽配合的所述滚轮，可以通过螺纹轴和螺母固定在所述门闩上，且所述滚轮的截面形状呈梯形，所述阿基米德螺线形状的槽的截面形状也呈梯形。此外，每个所述门闩的另一端呈锥形并与门框的闩孔通过楔形面接触时，该楔形面接触的倾斜角度为6度-8度。
更具体地，在所述主轴的结构中，为实现所述主轴相对于所述门板自由转动，减少摩擦阻力，所述主轴上安装有滚动轴承或滑动轴承，采用滑动轴承连接时密封门的密封效果好，采用滚动轴承连接时转动阻力小效率高。采用滚动轴承连接时，可以选择滚针轴承以减小径向尺寸，所述滚针轴承可以位于轴承套筒内，所述轴承套筒固定在所述门板上；为实现主轴密封，采用端盖和密封圈密封，所述密封圈根据实际密封要求，可选择不同形式：如梯形密封圈或Y形密封圈。所述四个门闩呈十字形均布在所述主轴周围；或所述四个门闩呈X形均布在所述主轴周围。
综上所述，本发明所述基于阿基米德螺旋线的密封门在工作过程中，主轴将扭矩传递给螺旋圆盘，螺旋圆盘旋转并通过其呈阿基米德螺线形状的槽，经由滚轮将动力传递给门闩，所述门闩相对于各自的支撑装置沿门闩轴向移动。当关闭锁紧时，主轴带动各个门闩向门板的四周运动，使得各个门闩可以与门框接触配合，在楔形接触面的作用下使门板向门框靠近，实现密封锁紧；当松开时，主轴带动各个门闩向门板的中央运动，各个门闩与门框脱离配合，门即打开。本发明提供的基于阿基米德螺旋线的密封门，依靠主轴和螺旋圆盘带动对称布置的多个门闩同时运动，结构简单，成本较低；整个传动过程中，手轮到主轴通过杠杆增压原理进行第一次力的放大，螺旋圆盘到门闩通过螺旋增压原理进行第二次力的放大，门闩到门框通过楔形增压原理进行第三次力的放大，并且多个门闩实现多点锁紧，使得密封力增大，密封效果良好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于阿基米德螺旋线的密封门的主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图2a是图2的B部分视图；
图2b是图2的C部分视图；
图3是图2所示密封门中主轴位置附近的局部放大视图。
图4是主轴采用滑动轴承时的结构方案，中间为润滑脂腔，采用Y形密封圈密封。
附图标记：
1-门板 2-密封槽 201-密封条
3-主轴 4-螺旋圆盘 41-阿基米德螺线形状的槽
9-手轮 61-滚轮 62-螺纹轴
63-螺母 100-门框 11-套筒
12-压板 13-螺钉 14-平键
21-滚针轴承 22-轴承套筒 23-轴承端盖
24-螺钉 31-第一垂直门闩 32-第一水平门闩
33-第二垂直门闩 34-第二水平门闩 35-导向槽
5-支撑装置 50-滑动轴承 51-轴瓦
52-轴承座 53-轴承盖 54-导向用紧定螺钉
55-支架 56-螺钉 57-调高垫片
70-滑动轴承 71-润滑脂杯 72-Y型密封圈
73-滚子
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1为发明实施例提供的基于阿基米德螺旋线的密封门的主视图，图2为图1的A-A剖视图。图2中，左侧表示门外，右侧表示门内。如图1、图2所示，本发明实施例所述的基于阿基米德螺旋线的密封门包括门板1，围绕门板1边缘的一周设有密封槽2，密封槽2内设有密封条201，所述基于阿基米德螺旋线的密封门还包括：
主轴3，主轴3在门板平面的中央以垂直于门板平面的方式穿过门板1，主轴3与门板1通过轴承连接，且主轴3相对于门板1可自由转动，在主轴3的两端均安装有手轮9；
螺旋圆盘4，螺旋圆盘4固定在主轴3上，在螺旋圆盘4上开设有阿基米德螺线形状的槽41；
四个门闩31、32、33、34，该四个门闩均布在主轴3的周围，并通过各自的支撑装置约束在门板1上，每个所述门闩均可相对于各自的支撑装置沿着门闩的轴向自由移动，且每个所述门闩上均安装有滚轮61，所述滚轮61位于所述阿基米德螺线形状的槽41内，每个所述门闩的另一端呈锥形并与门框100的闩孔通过楔形面接触。
在工作过程中，手轮9带动主轴3将扭矩传递给螺旋圆盘4，螺旋圆盘4旋转并通过其呈阿基米德螺线形状的槽41将动力传递给滚轮61，所述滚轮61带动相应的门闩相对于各自的支撑装置自由移动。当锁紧时，主轴3带动各个门闩向门板1的四周运动，使得各个门闩插入门框100的闩孔内，与闩孔内的楔形面贴合，由于楔形面的作用迫使门板压缩密封条，实现密封锁紧；当松开时，主轴3带动各个门闩向门板1的中央运动，各个门闩与门框100脱离配合，实现松开。上述实施例提供的基于阿基米德螺旋线的密封门，依靠主轴和螺旋圆盘带动对称布置的多个门闩同时运动，结构简单，成本较低；整个传动过程中，手轮到主轴通过杠杆增压原理进行第一次力的放大，螺旋圆盘到门闩通过螺旋增压原理进行第二次力的放大，门闩到门框通过楔形增压原理进行第三次力的放大，并且多个门闩实现多点锁紧，使得密封力增大，密封效果良好。
下面将详细描述上述基于阿基米德螺旋线的密封门中主轴3上各个零部件的结构和安装位置关系。当主轴3安装为滚动轴承时，如图3所示，按照由外到内的顺序，主轴3上安装的零部件依次为外手轮9、通过滚针轴承21连接的门板1、螺旋圆盘4和内手轮9。滚针轴承21为一个或两个，安装在主轴3上，并同时位于轴承套筒22内。可以使用两个轴承端盖23和两个紧定在门板1上的螺钉24对滚针轴承21固定，所述轴承套筒22固定在门板1上。这样，当主轴3转动时，由于滚针轴承21的作用，主轴3可相对于门板1自由转动，以便在主轴3转动时仅使螺旋圆盘4跟随转动，实现门闩的锁紧和松开。
当主轴3安装为滑动轴承时，如图4所示，按照由外到内的顺序，主轴3上安装的零部件依次为门板外侧的手轮9、通过滑动轴承70连接的门板1、螺旋圆盘4和门板内侧的手轮9。滑动轴承70中部结构为润滑脂杯71，用于存储润滑脂。为增强密封效果，设置两层密封，采用Y型密封圈72。滚子73起到了对主轴的定位作用，同时减少转动阻力。
在轴向上，外手轮9通过主轴3的轴肩定位在主轴3上、内手轮9通过套筒11定位在主轴3上，外、内手轮9均通过压板12和螺钉13压紧，其中外手轮9安装在主轴3的最左端(最外端)、内手轮9安装在主轴3的最右端(最内端)，主轴3与外、内手轮9同心，压板12位于外、内手轮9中心处的前侧。
在轴向上，均使用三个平键14分别对外、内手轮9和螺旋圆盘4进行周向定位，并起到传递扭矩的作用。三个平键14沿主轴3的轴向直线排列，便于加工和安装。在轴向上三个平键14的位置由主轴3的轴肩、套筒11和压板12实现轴向定位和夹紧，如图3所示：两个平键14在靠近主轴3的两端与内、外手轮9对应的位置，一个平键14在与螺旋圆盘对应的位置。
在工作过程中，可以通过两个手轮9把扭矩传递到主轴3，再由主轴经螺旋圆盘4传至门闩。当然，本实施例中，手轮可以有多种形式。
螺旋圆盘4依靠轴肩进行轴向定位，并用套筒11进行压紧。
下面将详细描述上述基于阿基米德螺旋线的密封门中门闩的相关结构。
参考图1和图2所示，上述实施例中，将各个门闩固定在门板1上的支撑装置包括：
滑动轴承50，滑动轴承50由轴瓦51、轴承座52、轴承盖53组成，每个所述门闩上均安装有轴瓦51，门闩相对于轴瓦51的轴向移动，轴瓦51本身有耐磨和减摩作用，可以通过在内侧涂抹润滑油(脂)的方式减小各个门闩与相应的轴瓦51之间的摩擦；轴瓦51位于所述轴承座52和轴承盖53内，通过导向用紧定螺钉54将轴瓦51固定在轴承座52和轴承盖53的孔中；
支架55，每个支架55通过4个螺钉56固定在门板1上，且所述滑动轴承50中的轴承座52通过螺钉固定在支架55上，支架上的螺纹连接孔为扁长孔，用于调节两轴承座的横向对中。支架55和轴承座52之间有调高垫片57用于高度对中。
这样，通过支架55和轴承座52、轴承盖53可以将各个门闩支撑在门板1上，同时借助于轴瓦51可以使各个门闩相对于门板1轴向移动。如此，在转动主轴3时，才可以实现门闩向门板的四周扩散或者向门板的中央聚拢的运动。
四个门闩31、32、33、34在主轴3周围均布时，可以呈十字形均布在主轴3周围，或者可以呈X形均布在主轴3周围。呈十字形均布时，可以是两个水平门闩和两个垂直门闩，四个门闩分别指向门板的四个边的中点处。呈X形均布时，四个门闩可以分别指向门板的四个角。本实施例中，选择使四个门闩呈十字形均布在主轴3周围。此时，该四个门闩可以是第一垂直门闩31、第一水平门闩32、第二垂直门闩33和第二水平门闩34，该四个门闩分别都通过各自的支撑装置安装在门板1上。
其中，每个门闩上靠近主轴的一端连接有滚轮61。滚轮61通过螺纹轴62与门闩连接，并通过螺母63锁紧固定在所述门闩上，从而实现螺纹轴62的定位。滚轮61通过螺纹轴62的轴肩进行定位，并且位于螺旋圆盘4的阿基米德螺线形状的槽41内。这样，当主轴3带动螺旋圆盘4旋转时，螺旋圆盘4通过其上的阿基米德螺线形状的槽41驱动滚轮61带动门闩沿轴瓦51的轴向移动，因此在螺旋圆盘4的带动下，门闩可以向四周扩散也可以向中央聚拢。滚轮61可以减小摩擦力，从而使螺纹轴62在阿基米德螺线形状的槽41内的运动更加顺畅。门闩的轴向移动设有导向装置，导向装置由轴承盖上的导向用紧定螺钉54和门闩上的导向槽组成，限制的轴向转动，防止滚轮从槽中脱出。
在上述实施例中，可以将各个门闩靠近主轴3的一端称为始端、远离主轴3的一端称为末端。每个所述门闩的末端均为锥状，该锥状的末端与楔形的门框100的闩孔实现楔形面配合，且该楔形面的倾斜角度为6度-8度。该种倾斜角度可以实现门闩与门框100的自锁，在没有外力作用的情况下，该密封门锁紧后不会自动松开，且楔紧力大，密封效果可靠。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于阿基米德螺旋线的密封门，包括门板(1)，围绕所述门板(1)边缘的一周设有密封槽(2)，所述密封槽(2)内设有密封条(201)，其特征在于，还包括：
主轴(3)，所述主轴(3)在门板平面的中央以垂直于门板平面的方式穿过所述门板(1)，所述主轴(3)与门板(1)通过轴承连接，且所述主轴(3)相对于所述门板(1)可自由转动，所述主轴(3)的两端均安装有手轮(9)；
螺旋圆盘(4)，所述螺旋圆盘(4)固定在所述主轴(3)上，在所述螺旋圆盘(4)上开设有阿基米德螺线形状的槽(41)；
四个门闩(31、32、33、34)，所述四个门闩均布在所述主轴(3)的周围，并通过各自的支撑装置约束在所述门板(1)上，每个所述门闩均可相对于各自的支撑装置沿门闩的轴向移动，且每个所述门闩靠近所述螺旋圆盘(4)的一端装有滚轮(61)，所述滚轮(61)位于所述阿基米德螺线形状的槽(41)内，每个所述门闩的另一端呈锥形并与门框(100)的闩孔通过楔形面接触。
2.根据权利要求1所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，所述阿基米德螺线形状的参数方程为ρ＝a+bθ，方程中ρ为极坐标下的半径、θ为极坐标下的角度、参数a与b的关系满足
3.根据权利要求2所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，所述滚轮(61)通过螺纹轴(62)和螺母(63)固定在所述门闩上，且所述滚轮(61)的截面形状呈梯形，所述阿基米德螺线形状的槽(41)的截面形状也呈梯形。
4.根据权利要求3所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，每个所述门闩的另一端呈锥形并与门框(100)的闩孔通过楔形面接触时，该楔形面接触的倾斜角度为6度-8度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，所述主轴(3)与所述门板(1)通过滑动轴承连接或通过滚动轴承连接。
6.根据权利要求5所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，所述主轴(3)通过Y型密封圈(73)或梯形密封圈对连接所述主轴(3)和所述门板(1)的连接处密封。
7.根据权利要求1-4任一项所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，所述支撑装置包括：
滑动轴承(50)，每个所述门闩(31-34)均安装在滑动轴承(50)中，所述滑动轴承(50)为剖分式，由轴瓦(51)、轴承座(52)和轴承盖(53)组成；
导向用紧定螺钉(54)，所述导向用紧定螺钉(54)安装在所述轴承盖(53)上，端部嵌入在所述门闩上的导向槽(35)中；
支架(55)，所述支架(55)固定在所述门板(1)上，且所述轴承座(52)固定在所述支架(55)上；
调高垫片(57)，所述支架(55)与所述滑动轴承(50)之间具有调节各个所述门闩与所述门板之间距离的调高垫片(57)。
8.根据权利要求1-4任一项所述的基于阿基米德螺旋线的密封门，其特征在于，
所述四个门闩(31-34)呈十字形均布在所述主轴(3)周围；或，
所述四个门闩(31-34)呈X形均布在所述主轴(3)周围。
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