CN106761067A - 一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门 - Google Patents

一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门 Download PDF

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CN106761067A CN201611215807.2A CN201611215807A CN106761067A CN 106761067 A CN106761067 A CN 106761067A CN 201611215807 A CN201611215807 A CN 201611215807A CN 106761067 A CN106761067 A CN 106761067A
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刘宁
张明军
李树平
王亚磊
李祥
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Abstract

本发明提供一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，包括门板、主轴组件、门闩组件和支撑组件。所述主轴组件包括主轴，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，所述主轴上固定有第一锥齿轮；所述门闩组件共有四组，均布在所述主轴的周围，并通过各自的支撑组件约束在所述门板上，每个所述门闩组件均由阶梯轴、固定在所述阶梯轴一端的第二锥齿轮和另一端的螺母组成；所述支撑组件，包括支撑阶梯轴的滚动轴承组件和支撑螺母的滑动轴承组件。所述第二锥齿轮均与所述第一锥齿轮啮合带动阶梯轴转动，并通过螺纹连接驱动螺母沿阶梯轴轴向移动，从而楔入门框的孔中，使门板沿主轴轴向移动并压紧密封条，实现多点锁紧，压紧力大，密封效果好。

Description

一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门
技术领域
本发明涉及密封技术领域，特别是涉及一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门。
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。
同时舱门较大时，由于加工精度和变形的影响，门板周围的密封圈如果不能被压紧且有足够大的变形，就会产生局部缝隙，致使舱内物质流出舱外，或者舱外物质流入舱内。
采用多点锁紧机构的舱门，虽然可以实现舱门的锁紧和密封，但结构复杂，成本较高。且可靠性差，操作费力。
由此可见，在现有技术中，结构简单的密封门，不能实现密封条的均匀压紧，密封效果不好；密封效果好的密封门结构复杂、成本高，且可靠性差，操作费力。
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、加工成本低，且操作方便，省力，密封效果良好的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，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，所述门板的中心焊接有主轴套筒，此外还包括：
主轴组件，所述主轴组件由主轴、安装在所述主轴两端的一对手轮、位于所述门板和门板内侧的手轮之间的主轴上且随所述主轴转动的第一锥齿轮、安装在所述主轴和所述主轴套筒之间的一对圆锥滚子轴承、以及安装在每个所述圆锥滚子轴承外侧的一对轴承端盖组成；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上的主轴套筒，所述主轴相对于所述门板可自由转动；
门闩组件，所述门闩组件共有四组，均布在所述主轴的周围，并通过各自的支撑组件约束在所述门板上，每个所述门闩组件均由阶梯轴、位于所述阶梯轴上的第二锥齿轮、以及位于所述阶梯轴上的螺母组成；所述阶梯轴靠近主轴的一端与对应的第二锥齿轮通过键连接，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合，所述阶梯轴的另一端具有外螺纹，所述螺母安装在所述外螺纹上且位于与门板连接的滑动轴承组件中；
支撑组件，位于每个所述阶梯轴上的所述支撑组件均包括支撑所述阶梯轴的两组滚动轴承组件和支撑所述螺母的一组滑动轴承组件；所述阶梯轴通过所述滚动轴承组件连接到所述门板上，并相对于各自的滚动轴承组件可自由转动；所述滑动轴承组件安装在所述门板上，并支撑与所述阶梯轴相连的螺母，所述螺母沿所述阶梯轴的轴向可移动。
在密封方面，所述主轴可以通过Y型密封圈或梯形密封圈对连接所述主轴和所述门板的所述圆锥滚子轴承密封。
并且在采用Y型密封圈时，所述Y型密封圈(304)由压板(305)压紧。
当采用四组门闩组件时，位于所述主轴上的所述第一锥齿轮同时与4个所述第二锥齿轮啮合。
在所述支撑组件中，所述滚动轴承组件包括滚动轴承和轴承座，所述滚动轴承的内圈安装在所述主轴上、外圈安装在所述轴承座中，所述轴承座固定在所述门板上。
对所述螺母而言，其上的螺纹的螺旋升角为6°-8°。
所述螺母可以为方形螺母，相应地，所述滑动轴承组件中的导向孔为方形导向孔。
所述螺母还可以为圆柱形螺母，所述圆柱形螺母上加工有导向槽，所述导向槽与所述滑动轴承组件中的导向孔内的导向键或销配合。
当所述密封门锁紧时，所述螺母与门框呈楔形面接触，所述楔形面的角度为6°-8°。
所述四个阶梯轴呈十字形均布在所述主轴周围；或，所述四个阶梯轴呈X形均布在所述主轴周围。
综上所述，对本发明所述基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门而言，当关闭密封门时，首先转动手轮，手轮通过主轴将扭矩传递给第一锥齿轮，第一锥齿轮通过啮合关系将动力传递给第二锥齿轮，第二锥齿轮带动相应的阶梯轴相对于各自的支撑装置转动，阶梯轴的转动可以驱动其上的螺母沿轴向移动，使得各个螺母可以插入到门框的销孔中，螺母上的斜面与销孔中的斜面贴合形成楔形面接触，在楔形的作用下使门板向门框靠近，压缩密封条，实现密封锁紧；当松开时，反向转动手轮，螺母反向移动与门框脱离配合，门即打开。上述实施例提供的密封门，依靠第一锥齿轮和四个第二锥齿轮啮合传动，结构紧凑，对门板密封条实现多点压紧，受力均匀，密封效果良好；采用的齿轮和轴承等零件均为标准件，制造成本较低。手轮、螺旋传动和楔形增压结构，实现力的放大，操作省力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门的主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2所示密封门中主轴位置附近的局部放大视图一；
图4是图2所示密封门中主轴位置附近的局部放大视图二。
附图标记：
1-门板 101-密封槽 102-密封条
103-主轴套筒 104-加强筋 9-手轮
3-主轴 301-第一锥齿轮 302-圆锥滚子轴承
303-轴承端盖 304-Y型密封圈 305-压板
306-梯形密封圈 31-第一垂直阶梯轴 32-第一水平阶梯轴
33-第二垂直阶梯轴 34-第二水平阶梯轴 6-螺母
10-第二锥齿轮 5-支撑组件 501-滚动轴承组件
502-滑动轴承组件 5011-滚动轴承 5012-轴承座
21-套筒 22-平键 8-六角圆柱头螺钉
51-轴端挡圈 100-门框
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是本发明实施例提供的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门的主视图；图2是图1的A-A剖视图；图3和图4是图2所示密封门中主轴位置附近的局部放大视图。图2中，左侧表示门外，右侧表示门内。在图3中使用的密封圈为梯形密封圈，在图4中使用的密封圈为Y型密封圈。
如图1-图4所示，本发明实施例所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门包括门板1，围绕门板1边缘的一周设有密封槽101，密封槽101内设有密封条102，门板1的中心焊接有主轴套筒103，门板1为中空结构，在该中空结构中焊接纵横排列的加强筋104，在加强筋104所形成的空间内填充隔热材料，这样可以减轻门板1的重量，保温隔热。
此外，所述基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门还包括：主轴组件、门闩组件、以及支撑组件。
主轴组件，所述主轴组件由主轴3、一对手轮9、第一锥齿轮301、一对圆锥滚子轴承302、以及一对轴承端盖303组成。一对手轮9包括内手轮和外手轮，内、外手轮分别通过键安装在主轴3的两端，传递转矩。第一锥齿轮301通过键安装在门板1和内手轮9之间的主轴上且随主轴3转动，传递转矩。主轴3通过一对圆锥滚子轴承302和一对轴承端盖303安装在门板1上，具体为主轴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，通过圆锥滚子轴承302安装在门板1上的主轴套筒103内，且可相对于门板1自由转动。
门闩组件，所述门闩组件共有四组，均布在主轴3的周围，并通过各自的支撑组件5约束在门板1上。每个所述门闩组件均由阶梯轴31、32、33或34、第二锥齿轮10、以及螺母6组成。该四个阶梯轴可以呈十字形均布在主轴3周围；或者，也可以呈X形均布在主轴3周围。当呈十字形均布时，该四个阶梯轴可以为第一垂直阶梯轴31、第一水平阶梯轴32、第二垂直阶梯轴33和第二水平阶梯轴34。
第二锥齿轮10位于各自的阶梯轴上，具体为第二锥齿轮10通过键连接在相应的阶梯轴靠近主轴3的一端，且第二锥齿轮10与第一锥齿轮301啮合，当在主轴3周围均布四个阶梯轴时，第一锥齿轮301同时与4个第二锥齿轮10啮合，即第一锥齿轮301同时驱动4个第二锥齿轮10转动。
螺母6位于各自的阶梯轴上，具体为在每个阶梯轴的另一端设有外螺纹，螺母6安装在所述外螺纹上且位于与门板1连接的滑动轴承组件502中。螺母6与所述阶梯轴通过螺纹连接将旋转运动转化为直线运动，因此当阶梯轴转动时，螺母作轴向移动。螺母6起到插销的作用，插入门框100的相应的销孔中。螺母6和阶梯轴上的螺纹的旋向既可以右旋也可以为左旋。
支撑组件5，位于每个所述阶梯轴上的所述支撑组件均包括支撑所述阶梯轴的两组滚动轴承组件501和支撑螺母6的一组滑动轴承组件502。
所述阶梯轴通过滚动轴承组件501连接到门板1上，并相对于各自的滚动轴承组件501可自由转动，滚动轴承组件501包括滚动轴承5011和轴承座5012，滚动轴承5011的内圈安装在主轴3上、外圈安装在轴承座5012中，轴承座5012固定在门板1上，且该滚动轴承5011可以选择为圆锥滚子轴承。滚动轴承5011使主轴3的转动阻力减小，又能承受来自锥齿轮的轴向力。
所述滑动轴承组件502安装在门板1上，并支撑与所述阶梯轴相连的螺母6，螺母6沿所述阶梯轴的轴向可移动。
在工作过程中，转动手轮9，主轴3将扭矩传递给第一锥齿轮301，第一锥齿轮301通过啮合关系将动力传递给第二锥齿轮10，第二锥齿轮10带动相应的阶梯轴相对于各自的支撑装置5自由转动，驱动螺母6作轴向移动。使得各个螺母插入门框100的销孔中，螺母6上的斜面与销孔中的斜面贴合形成楔形面接触，在楔形的作用下使门板向门框靠近，压缩密封条，实现密封锁紧；当松开时，反向转动手轮9，螺母6反向移动与门框100脱离配合，门即打开。上述实施例提供的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，依靠第一锥齿轮301带动4个第二锥齿轮10运动实现多点锁紧，依靠楔形压紧密封圈，密封效果良好，依靠螺纹实现轴向移动，且结构简单省力，成本较低。
下面将详细描述上述基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门中主轴3上各个零部件的安装位置关系。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、门板1、第一锥齿轮301和内手轮9。
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21定位在主轴3上，外、内手轮9均通过轴端挡圈和十字槽沉头螺钉压紧。在周向上，均使用两个平键22分别对外、内手轮9进行周向固定，并将力矩传递到主轴3。
在工作过程中，通过两个手轮9把扭矩传递到主轴3，并实现第一级力的放大。当然，本实施例中，可以不限于手轮的形式，例如可以是把手等其他适合于向主轴3传递扭矩的形式。
门板1通过圆锥滚子轴承302安装在主轴3上。具体为，两个圆锥滚子轴承302通过主轴3的轴肩轴向定位在主轴3上，并且两端用两个轴承端盖303通过8个十字槽沉头螺钉紧钉在门板1上实现圆锥滚子轴承302的压紧，主轴3与外、内手轮9同心，轴承端盖303固定在门板上，圆锥滚子轴承302安装在门板1的主轴套筒103上。这样，当主轴3转动时，由于圆锥滚子轴承302的作用，门板1并不跟随主轴3转动，从而使得主轴3可相对于门板1自由转动，以便在主轴3转动时仅使第一锥齿轮301跟随转动，实现门的锁紧和松开。
根据密封性要求，主轴3可以通过Y型密封圈304(如图4所示)或梯形密封圈306(如图3所示)对连接主轴3和门板1的圆锥滚子轴承302密封。在密封性要求不高时采用梯形密封圈306，在密封性要求较高时采用Y型密封圈，所述Y型密封圈304由压板305压紧。
第一锥齿轮302通过普通平键22进行周向定位，通过主轴3的轴肩进行轴向定位、并用套筒21压紧。
为安装外手轮9、第一锥齿轮301和内手轮9，可以在主轴3上沿轴向铣三个用于安装平键22的槽，该三个槽呈一字排列，平键22嵌入槽内。这样设置三个槽的位置，便于主轴3的加工制作和轴上零件的安装。
下面将详细描述上述基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门中阶梯轴31、32、33或34的相关结构。
四个阶梯轴在主轴3周围呈十字形均布时，四个阶梯轴分别指向门板的四个边的中点处。呈X形均布时，四个阶梯轴可以分别指向门板的四个角。本实施例中，选择使四个阶梯轴呈十字形均布在主轴3周围。
该四个阶梯轴分别都通过各自的支撑装置固定在门板1上。具体为，两根阶梯轴31和33通过固定在轴承座5012内的四个圆锥滚子轴承5011进行定位，轴承座5012通过四个内六角头螺钉固定在门板1上。通过轴承座5012可以将阶梯轴31、33固定在门板1上，通过圆锥滚子轴承5011可以使阶梯轴31、33相对于该圆锥滚子轴承5011自由转动，阶梯轴32、34的固定方式与阶梯轴31、33相同，在此不再赘述。
在上述实施例中，可以将各个阶梯轴的靠近主轴3的一端称为始端、远离主轴3的一端称为末端。在远离主轴3的位置处，每个所述阶梯轴的末端上均制有螺纹，所述螺纹上套设有螺母6，阶梯轴31、32、33、34与各自对应的螺母6之间通过螺纹联接，当各个阶梯轴相对于上述圆锥滚子轴承5011自由转动时，其上的螺母6沿阶梯轴轴向移动。所述螺母6位于设置在门板1上的滑动轴承座502内，滑动轴承座502通过六角圆柱头螺钉8固定在门板1上。所述阶梯轴末端所制螺纹的螺旋升角为6°-8°，该种角度可以实现阶梯轴与螺母6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，密封效果可靠，螺旋传动实现了第二次力的放大。
其中，螺母6可以为方形螺母，相应地，滑动轴承组件502中的导向孔为方形导向孔，防止螺母6转动。或者，螺母6可以为圆柱形螺母，该圆柱形螺母上加工有导向槽，所述导向槽与滑动轴承组件502中的导向孔内的导向键或销配合，防止螺母6转动。
在靠近主轴3的位置处，四个第二锥齿轮10分别通过平键周向定位、并通过阶梯轴上的轴肩轴向定位在四个阶梯轴上，同时使用四个阶梯轴轴端挡圈51和四个十字槽沉头螺钉压紧。即，每个阶梯轴上定位一个第二锥齿轮10，每个第二锥齿轮10都使用一个阶梯轴轴端挡圈51和一个十字槽沉头螺钉压紧。
在工作过程中，手轮9将力矩传递给主轴3，主轴3通过四个第二锥齿轮10分别将力矩传递给上下两个垂直阶梯轴31、33和左右两个水平阶梯轴32、34，上下两个垂直阶梯轴31、33与左右两个水平阶梯轴32、34又将力矩传递给各自的螺母6，并使螺母6产生轴向移动，当螺母6被推动进入门框上的闩孔时，在楔形结构的作用下密封门被锁紧。螺母6与门框100呈楔形面接触，楔形面的角度为6°-8°，该角度下可以使螺母6与门框100实现自锁。
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 (10)

1.一种基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，包括门板(1)，围绕所述门板(1)边缘的一周设有密封槽(101)，所述密封槽(101)内设有密封条(102)，所述门板(1)的中心焊接有主轴套筒(103)，其特征在于，还包括：
主轴组件，所述主轴组件由主轴(3)、安装在所述主轴(3)两端的一对手轮(9)、位于所述门板(1)和门板内侧的手轮(9)之间的主轴上且随所述主轴(3)转动的第一锥齿轮(301)、安装在所述主轴(3)和所述主轴套筒(103)之间的一对圆锥滚子轴承(302)、以及安装在每个所述圆锥滚子轴承(302)外侧的一对轴承端盖(303)组成；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)上的主轴套筒(103)，所述主轴(3)相对于所述门板(1)可自由转动；
门闩组件，所述门闩组件共有四组，均布在所述主轴(3)的周围，并通过各自的支撑组件(5)约束在所述门板(1)上，每个所述门闩组件均由阶梯轴(31、32、33或34)、位于所述阶梯轴上的第二锥齿轮(10)、以及位于所述阶梯轴上的螺母(6)组成；所述阶梯轴靠近主轴(3)的一端与对应的第二锥齿轮(10)通过键连接，所述第二锥齿轮(10)与所述第一锥齿轮(301)啮合，所述阶梯轴的另一端具有外螺纹，所述螺母(6)安装在所述外螺纹上且位于与门板(1)连接的滑动轴承组件(502)中；
支撑组件(5)，位于每个所述阶梯轴上的所述支撑组件均包括支撑所述阶梯轴的两组滚动轴承组件(501)和支撑所述螺母(6)的一组滑动轴承组件(502)；所述阶梯轴通过所述滚动轴承组件(501)连接到所述门板(1)上，并相对于各自的滚动轴承组件(501)可自由转动；所述滑动轴承组件(502)安装在所述门板(1)上，并支撑与所述阶梯轴相连的螺母(6)，所述螺母(6)沿所述阶梯轴的轴向可移动。
2.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述主轴(3)通过Y型密封圈(304)或梯形密封圈(306)对连接所述主轴(3)和所述门板(1)的所述圆锥滚子轴承(302)密封。
3.根据权利要求2所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述Y型密封圈(304)由压板(305)压紧。
4.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述第一锥齿轮(301)同时与4个所述第二锥齿轮(10)啮合。
5.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述滚动轴承组件(501)包括滚动轴承(5011)和轴承座(5012)，所述滚动轴承(5011)的内圈安装在所述主轴(3)上、外圈安装在所述轴承座(5012)中，所述轴承座(5012)固定在所述门板(1)上。
6.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述螺母(6)上的螺纹的螺旋升角为6°-8°。
7.根据权利要求6所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述螺母(6)为方形螺母，相应地，所述滑动轴承组件(502)中的导向孔为方形导向孔。
8.根据权利要求6所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述螺母(6)为圆柱形螺母，所述圆柱形螺母上加工有导向槽，所述导向槽与所述滑动轴承组件(502)中的导向孔内的导向键或销配合。
9.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，所述螺母(6)与门框(100)呈楔形面接触，所述楔形面的角度为6°-8°。
10.根据权利要求1所述的基于圆锥齿轮传动与螺旋传动的密封门，其特征在于，
所述四个阶梯轴呈十字形均布在所述主轴周围；或，
所述四个阶梯轴呈X形均布在所述主轴周围。
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