CN107870554A - 一种碳纤维复合材料超强防磁手表及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维复合材料超强防磁手表及其制作方法，该防磁手表包括机心和表壳，所述表壳包括用于放置机心的防磁内胆、装于防磁内胆两个端面的字盘和防磁底罩或底盖，在所述防磁内胆外围保护其不被水液侵蚀的保护罩，以及包裹在所述保护罩外侧的碳纤维外层，所述碳纤维外层由高分子材料和碳纤维制成，用于抗磨抗压以保护所述保护罩不受损坏，所述字盘、防磁底罩或底盖和防磁内胆由高磁导率的材料制成，所述保护罩由防水防腐蚀材料制成。本发明具有防磁防水防腐蚀功能，同时还具有轻量化、轻薄化、时尚美观的特点；在提高了表壳整体强度的同时，使表壳整体重量更轻，外形更轻薄；结构简单、使用方便，制作成本低，具有较好的实用性功能。
Description
技术领域
本发明涉及手表领域，具体而言，涉及一种碳纤维复合材料超强防磁手表及其制作方法。
背景技术
手表，特别是机械手表内的一些金属零件在磁场环境中容易被磁化，从而使手表走时不准确，造成机械表故障。现有的碳纤维复合材料超强防磁手表一般通过设置磁屏蔽罩来实现防磁，不足的是手表过于厚重，与航空航天场合轻量化的追求之间存在矛盾。同时，外观材质也过于单一，不够美观。
碳纤维复合材料是环氧树脂与碳纤维形成的复合材料，其比模量、比强度比钢、铝、钛还要高，在抗磨、抗压方面都有很好的表现。通过调整工艺，还可呈现出丰富的花纹和独特质感。虽然碳纤维复合材料具有上述优异的性能，但传统的碳纤维复合材料本身不够致密，无法起到防水的作用，汗液渗透到机心，会对机心产生腐蚀。目前常规的碳纤维复合材料表壳通过在碳纤维复合材料中加设钛合金内胆来实现防水，但是无法满足超强防磁的要求。且钛合金材料较软，需要较大的壁厚才能满足结构要求，从而增加了碳纤维手表表壳的厚度。
基于上述原因，实有必要提出一种可以在实现超强防磁效果的同时，减少表壳厚度、减轻重量并兼具高科技质感的手表。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维复合材料超强防磁手表及其制作方法，使手表同时具有防水防腐蚀防磁功能，同时具有轻量化的特点。
本发明所采用的技术方案是：提供一种碳纤维复合材料超强防磁手表，包括机心和表壳，所述表壳包括用于放置机心的防磁内胆、装于防磁内胆两个端面的字盘和防磁底罩或底盖，在所述防磁内胆外围保护其不被水液侵蚀的保护罩，以及包裹在所述保护罩外侧的碳纤维外层，所述碳纤维外层由高分子材料和碳纤维制成，用于抗磨抗压以保护所述保护罩不受损坏，所述字盘、防磁底罩或底盖和防磁内胆由高磁导率的材料制成，所述保护罩由防水防腐蚀材料制成。
在本发明所述的碳纤维复合材料超强防磁手表中，还包括装在所述保护罩和防磁内胆上方用于安装表玻璃的圈口，所述圈口包括由防水防腐蚀材料制成的内圈和包裹在所述内圈外侧与所述所述碳纤维外层上端嵌合的碳纤维外圈。
在本发明所述的碳纤维复合材料超强防磁手表中，还包括安装在所述表玻璃与所述内圈之间的第一防水圈，安装在所述内圈与所述保护罩之间的第二防水圈，安装在所述保护罩与所述防磁底罩或底盖之间第三防水圈，安装在所述把的与所述保护罩之间的第四防水圈。
在本发明所述的碳纤维复合材料超强防磁手表中，所述高磁导率的材料的相对磁导率不低于2000、饱和磁化强度不低于0.8T。
在本发明所述的碳纤维复合材料超强防磁手表中，所述高分子材料为环氧树脂，所述碳纤维在所述碳纤维外层中所占体积比例为5％～95％。
在本发明所述的碳纤维复合材料超强防磁手表中，所述碳纤维外层通过锻造复合固定连接在所述保护罩外侧表面。
本发明还提供一种碳纤维复合材料超强防磁手表的制作方法，包括以下步骤：
S1加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆并将其加工至既定尺寸；
S2加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩并将其加工至既定尺寸；
S3连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆固定在保护罩内侧；
S4连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将连接好的防磁内胆和保护罩放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩的锻造复合，以在保护罩外侧形成与其固定相连的碳纤维外层，使碳纤维外层、保护罩、防磁内胆共同形成表壳坯件；
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S6装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表；
或，
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩的锻造复合，以在所述保护罩外侧形成与其固定相连的碳纤维外层；
S3机加工，对碳纤维外层进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S4对保护罩内部机加工，对保护罩的内部进行加工使其易与防磁内胆连接固定；
S5加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆并将其加工至既定尺寸；
S6连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆固定连接在保护罩的内侧，使碳纤维外层、保护罩、防磁内胆共同形成表壳；
S7装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表；
或，
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩的锻造复合，以在所述保护罩外侧形成与其固定相连的碳纤维外层；
S3加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆并将其加工至既定尺寸；
S4连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆固定连接在保护罩的内侧，使碳纤维外层、保护罩、防磁内胆共同形成表壳坯件；
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S6装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表。
在本发明所述的制作方法中，所述高分子材料为环氧树脂，所述碳纤维在所述碳纤维外层中所占体积比例为5～95％，所述一定的温度为20～180℃，压力为5～500T。
在本发明所述的制作方法中，所述手表其他零件包括圈口，所述制作方法还包括步骤：将手表其他零件装配到上述表壳上包括将圈口的内圈固定在所述防磁内胆和所述保护罩上端，将圈口的外圈固定在所述保护罩和所述碳纤维外层上端。
在本发明所述的制作方法中，所述手表其他零件包括还包括表玻璃，所述制作方法还包括步骤：将手表其他零件装配到上述表壳上还包括将表玻璃与所述内圈之间通过第一防水圈密封，将所述内圈与所述保护罩之间通过第二防水圈密封，将所述保护罩与所述防磁底罩或底盖之间通过第三防水圈密封，在所述把的与所述保护罩之间通过第四防水圈密封。
本发明通过防磁内胆、保护罩和碳纤维外层实现了手表表壳的防磁防水防腐蚀功能，同时还具有轻量化、轻薄化、时尚美观的特点；通过碳纤维预浸料与保护罩的锻造复合使碳纤维外层与保护罩固定相连，克服了传统工艺碳纤维外层无法依附在保护罩上使两者之间无法固定的缺点，在提高了表壳整体强度的同时，还可减少了保护罩的厚度，使表壳整体重量更轻，外形更轻薄，具有协同效应的效果；在外界与机心之间设有多道防水圈，可彻底避免机心进水的情况；结构简单、使用方便，制作成本低，具有较好的实用性功能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中方案一提供的制作方法；
图3为本发明实施例中方案二提供的制作方法；
图4为本发明实施例中方案三提供的制作方法。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种可适用于航空航天用的碳纤维复合材料超强防磁手表，采用轻量化设计且具有防磁防水功能。该碳纤维复合材料超强防磁手表包括表壳1、字盘2、防磁底罩或底盖3、圈口4、表玻璃5、把的6、内影圈7和机心8。表壳1包括从内向外分布的防磁内胆11、保护罩12和碳纤维外层13，保护罩12由防水防腐蚀材料制成，包括但不限于钛合金、不锈钢、陶瓷、非晶等材料，用于保护防磁内胆11不被水液侵蚀；碳纤维外层13由高分子材料和碳纤维制成，其中，高分子材料为环氧树脂，碳纤维在碳纤维外层中所占体积比例为5％～95％，碳纤维外层13用于抗磨抗压以保护保护罩12不受损坏。保护罩12通过过盈配合、销钉、焊接、螺纹连接或胶粘等方式固定连接在防磁内胆11外侧，碳纤维外层13通过锻造复合的方式包裹在保护罩12的外侧，字盘2、防磁底罩或底盖3和防磁内胆11由相对磁导率不低于2000、饱和磁化强度不低于0.8T的高磁导率材料制成，包括但不限于电工纯铁、马氏体不锈钢、铁镍合金、硅钢等材料，且字盘2和防磁底罩或底盖3分别紧贴防磁内胆11的上下端构成一个封闭的磁屏蔽容置腔，机心8即安装在上述磁屏蔽容置腔中。保护罩12略高于防磁内胆11以将防磁内胆11外部全部罩住，碳纤维外层13则完全覆盖在保护罩12表面形成表壳的外壳层，通过防磁内胆11、保护罩12和碳纤维外层13使表壳1具有防磁防水的功能，同时碳纤维外层13通过锻造复合与保护罩12连接，克服了传统工艺碳纤维外层13无法依附在保护罩12上使两者之间无法固定的缺点，通过使碳纤维外层13和保护罩12稳固相连，提高了表壳1整体强度的同时，由于碳纤维材料轻量化的特点可减少了保护罩12的厚度，从而使表壳1整体重量更轻，外形更轻薄，具有协同效应的效果。表壳1整体为上下相通的圆柱体形，在防磁内胆11、保护罩12和碳纤维外层13侧面设有对应的避位孔，把的6通过上述避位孔与机心8相连。表壳1下端通过防磁底罩或底盖3全部封闭，上端与圈口4相连，为了减轻重量，圈口4同样包括由防水防腐蚀材料制成的内圈41和包裹在内圈41外侧的碳纤维外圈42，内圈41固定在防磁内胆11和保护罩12上端，外圈42固定在保护罩12和碳纤维外层13上端。为了安装表玻璃5，在内圈41内侧设有台阶位43，表玻璃5即安装在台阶位43上，内影圈7则安装在表玻璃5与字盘2之间。为了使外界和机心之间实现严密防水，在表玻璃5与内圈41之间设有第一防水圈21，手表的上端与外界之间实现密封防水，在内圈41与保护罩12之间设有第二防水圈22，使手表的边侧与外侧之间实现密封防水，在保护罩12与防磁底罩或底盖3之间设有第三防水圈23，使手表下端和外界之间实现密封防水，在把的6与保护罩12之间设有用于密封防水的第四防水圈24，使手表把的外部和内部之间实现严密防水，可彻底避免水液侵蚀防磁内胆11。
本发明实施例还提供一种碳纤维复合材料超强防磁手表的制作方法，该制作方法有三种方案，
方案一
如图2所示，方案一包括以下步骤：
S1加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆11并将其加工至既定尺寸。该步骤中材料相对磁导率不低于2000，饱和磁化强度不低于0.8T，包括但不限于电工纯铁、马氏体不锈钢、铁镍合金、硅钢。
S2加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩12并将其加工至既定尺寸。由于防磁内胆11的材料防水性和耐腐蚀性一般无法满足要求手表的要求，因此在防磁内胆11外部需加设保护罩12，保护罩12可以是金属或非金属，具有较好的耐腐蚀性、致密度、刚度和粗糙度，该步骤中保护罩12材料包括但不限于钛合金、不锈钢、陶瓷、非晶等。
S3连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆11固定在保护罩12内侧。连接固定的方法包括但不限于过盈配合、销钉、焊接、螺纹连接、胶粘。
S4连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将连接好的防磁内胆11和保护罩12放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩12的锻造复合，以在保护罩12外侧形成与其固定相连的碳纤维外层13，使碳纤维外层13、保护罩12、防磁内胆11共同形成表壳坯件。在碳纤维预浸料中，碳纤维所占体积比例为5～95％，锻造复合的温度范围为20～180℃，压力范围为5～500T。本实施例中优选使用碳纤维所占体积比例为50％制作碳纤维预浸料，高分子材料优选采用环氧树脂，锻造复合的温度为120℃，压力为300T，碳纤维预浸料与保护罩12的通过锻造复合的方法固定相连，克服了传统工艺碳纤维外层13无法依附在保护罩12上使两者之间无法固定的缺点，在提高了表壳整体强度的同时，还具有使表壳整体重量更轻，外形更轻薄的效果。
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层13进行机加工以达到表壳尺寸要求。所述机加工方式包括钻孔、切削、铣削。
S6装配，将表玻璃、圈口、机心、防磁字盘、表针、把的、按的、防水圈、内影圈、防磁底罩或防磁底罩或底盖等零部件装配到上述表壳上，形成采用碳纤维复合材料的超强碳纤维复合材料超强防磁手表。具体包括将圈口4固定在保护罩12和碳纤维外层13上端；将内影圈7安装在字盘2上方；将表玻璃5安装在圈口内圈41内侧的台阶位43上；将表玻璃5与内圈41之间通过第一防水圈21密封，将内圈41与保护罩12之间通过第二防水圈42密封，将保护罩12与防磁底罩或底盖3之间通过第三防水圈23密封，将把的6与保护罩12之间通过第四防水圈24密封。
方案二
如图3所示，方案二与方案一相比，不同之处在于采用先使碳纤维外层与保护罩连接，后再与防磁内胆相连，具体包括以下步骤：
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩12并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩12放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩12的锻造复合，本实施实例中优选碳纤维所占体积比例为5％制作碳纤维预浸料，高分子材料优选采用环氧树脂，锻造复合的温度为20℃，压力为5T，以在所述保护罩12外侧形成与其固定相连的碳纤维外层13；
S3机加工，对碳纤维外层13进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S4对保护罩内部机加工，对保护罩12的内部进行加工使其易与防磁内胆11连接固定；
S5加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆11并将其加工至既定尺寸；
S6连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆11固定连接在保护罩12的内侧，使碳纤维外层13、保护罩12、防磁内胆11共同形成表壳；
S7装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表；
方案三
如图4所示，方案三与方案二相比，不同之处在于将碳纤维外层的机加工步骤放在了装配步骤之前，具体包括以下步骤：
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩12并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩12放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩12的锻造复合，本实施实例中优选碳纤维所占体积比例为95％制作碳纤维预浸料，高分子材料优选采用环氧树脂，锻造复合的温度为180℃，压力为500T，以在所述保护罩12外侧形成与其固定相连的碳纤维外层13；
S3加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆11并将其加工至既定尺寸；
S4连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆11固定连接在保护罩12的内侧，使碳纤维外层13、保护罩12、防磁内胆11共同形成表壳坯件；
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层13进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S6装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表。
在其他实施例中，还具有其他改变上述步骤顺序的制作手表的方法，其实施过程和原理与上述方案类似，在此将不再赘述。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种碳纤维复合材料超强防磁手表，包括机心(8)和表壳(1)，其特征在于，所述表壳(1)包括用于放置机心(8)的防磁内胆(11)、装于防磁内胆(11)两个端面的字盘(2)和防磁底罩或底盖(3)，在所述防磁内胆(11)外围保护其不被水液侵蚀的保护罩(12)，以及包裹在所述保护罩(12)外侧的碳纤维外层(13)，所述碳纤维外层(13)由高分子材料和碳纤维制成，用于抗磨抗压以保护所述保护罩(12)不受损坏，所述字盘(2)、防磁底罩或底盖(3)和防磁内胆(11)由高磁导率的材料制成，所述保护罩(12)由防水防腐蚀材料制成。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料超强防磁手表，其特征在于，还包括装在所述保护罩(12)和防磁内胆(11)上方用于安装表玻璃(5)的圈口(4)，所述圈口(4)包括由防水防腐蚀材料制成的内圈(41)和包裹在所述内圈(41)外侧与所述所述碳纤维外层(13)上端嵌合的碳纤维外圈(42)。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料超强防磁手表，其特征在于，还包括穿过所述保护罩(12)、所述防磁内胆(11)与所述机芯(8)连接的把的(6)以及安装在所述表玻璃(5)与所述内圈(41)之间的第一防水圈(21)，安装在所述内圈(41)与所述保护罩(12)之间的第二防水圈(22)，安装在所述保护罩(12)与所述防磁底罩或底盖(3)之间第三防水圈(23)，安装在所述把的(6)与所述保护罩(12)之间的第四防水圈(24)。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的碳纤维复合材料超强防磁手表，其特征在于，所述高磁导率的材料的相对磁导率不低于2000、饱和磁化强度不低于0.8T。
5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料超强防磁手表，其特征在于，所述高分子材料为环氧树脂，所述碳纤维在所述碳纤维外层中所占体积比例为5％～95％。
6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料超强防磁手表，其特征在于，所述碳纤维外层(13)通过锻造复合固定连接在所述保护罩(12)外侧表面。
7.一种如权利要求1所述的碳纤维复合材料超强防磁手表的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆(11)并将其加工至既定尺寸；
S2加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩(12)并将其加工至既定尺寸；
S3连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆(11)固定在保护罩(12)内侧；
S4连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将连接好的防磁内胆(11)和保护罩(12)放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩(12)的锻造复合，以在保护罩(12)外侧形成与其固定相连的碳纤维外层(13)，使碳纤维外层(13)、保护罩(12)、防磁内胆(11)共同形成表壳坯件；
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层(13)进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S6装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表；
或，
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩(12)并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩(12)放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩(12)的锻造复合，以在所述保护罩(12)外侧形成与其固定相连的碳纤维外层(13)；
S3机加工，对碳纤维外层(13)进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S4对保护罩内部机加工，对保护罩(12)的内部进行加工使其易与防磁内胆(11)连接固定；
S5加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆(11)并将其加工至既定尺寸；
S6连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆(11)固定连接在保护罩(12)的内侧，使碳纤维外层(13)、保护罩(12)、防磁内胆(11)共同形成表壳；
S7装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表；
或，
S1加工保护罩，采用防水防腐蚀的材料制作保护罩(12)并将其加工至既定尺寸；
S2连接碳纤维外层与保护罩，采用既定比例的高分子材料和碳纤维制作成碳纤维预浸料；将保护罩(12)放入模具，向模具中添加碳纤维预浸料，在一定的温度和压力下进行碳纤维预浸料与保护罩(12)的锻造复合，以在所述保护罩(12)外侧形成与其固定相连的碳纤维外层(13)；
S3加工防磁内胆，采用高磁导率的材料制作防磁内胆(11)并将其加工至既定尺寸；
S4连接保护罩与防磁内胆，将防磁内胆(11)固定连接在保护罩(12)的内侧，使碳纤维外层(13)、保护罩(12)、防磁内胆(11)共同形成表壳坯件；
S5机加工，对表壳坯件的碳纤维外层(13)进行机加工以达到表壳尺寸要求；
S6装配，将手表其他零件装配到上述表壳上形成手表。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述高分子材料为环氧树脂，所述碳纤维在所述碳纤维外层(13)中所占体积比例为5～95％，所述一定的温度为20～180℃，压力为5～500T。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述手表其他零件包括圈口(4)，所述制作方法还包括步骤：将手表其他零件装配到上述表壳上包括将圈口(4)的内圈(41)固定在所述防磁内胆(11)和所述保护罩(12)上端，将圈口(4)的外圈(42)固定在所述保护罩(12)和所述碳纤维外层(13)上端。
10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述手表其他零件包括还包括表玻璃(5)，所述制作方法还包括步骤：将手表其他零件装配到上述表壳上还包括将表玻璃(5)与所述内圈(41)之间通过第一防水圈(21)密封，将所述内圈(41)与所述保护罩(12)之间通过第二防水圈(22)密封，将所述保护罩(12)与所述防磁底罩或底盖(3)之间通过第三防水圈密封，将所述把的(6)与所述保护罩(12)之间通过第四防水圈(24)密封。
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