CN108374628A - 工程机械装置舱门密封结构 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及工程机械技术领域,具体公开了工程机械装置舱门密封结构,其包括门框、舱门、密封件,舱门上设有安装槽;舱门闭合时,舱门的边缘与门框之间设有间隙;密封件包括安装座、连接部分和爪形部分,安装座、连接部分和爪形部分均呈环状或带状;爪形部分的横截面呈弧形,爪形部分的末端通过连接部分与安装座固定;密封件的安装座卡合在安装槽内,舱门处于闭合状态时,爪形部分位于舱门的边缘与门框之间的间隙内,从而实现间隙的密封。舱门闭合时,爪形部分的尖端变形最小,但仍有变形;而靠近爪形部分末端的变形量最大,但整个爪形部分未出现应力集中现象。

Description

工程机械装置舱门密封结构
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域,具体涉及一种工程机械装置舱门密封结构。
背景技术
密封件是密封机构的关键部件,密封结构的作用是防止风、尘及水进入舱内,同时防止仓内外压力的不一致造成泄漏;密封结构最主要的目的是提供一个安全、舒适的环境。在设计密封结构时,必须保证舱门在使用过程中起到很好密封的效果,同时又能保证关闭舱门的作用力大小合适。影响密封性能和关舱门作用力大小的因素有很多,比如舱门及门框刚度,舱门铰链形式,密封件截面形状等等。
工程机械的工作环境恶劣,尤其噪音、灰尘都比较严重,因此对密封结构性能的要求更为严格,并且在满足密封性能的基础上,还要将关闭舱门的力控制在合适的范围内。影响上述问题的因素主要在密封件的选择,密封件的形式越来越多,有些密封件不再是一个单一的截面,而是几个截面共同工作。由于工程机械使用环境恶劣,不仅需要承受较大的载荷,还要随时保持良好的密封性能,而且还要克服环境恶劣造成的较大的震动以及空气中粉尘对密封件造成的疲劳损坏。因此像用于轿车上的多个截面形式的密封件在良好的环境中,能一直保持着很好的密封性能,但却不适用于工程机械所处的恶劣环境中。
目前市场上工程机械常用密封件的截面在恶劣环境中更有优势。其形状有管状、扁平状、爪形等,它们有各自的优缺点,不同的形状体现出不同的特性。由于舱门在关闭后,密封件处于被压缩状态,密封件的变形情况将直接影响舱门的密封状态,以及密封的使用寿命,若密封件受力不均,存在受力集中的情况,将加速密封件的损害,使密封件的使用寿命较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种避免密封件出现应力集中现象,且密封效果好的工程机械装置舱门密封结构。
为达到上述目的,本发明的基础方案如下:
工程机械装置舱门密封结构包括门框、舱门、密封件和开门机构,舱门的一侧与门框的一边缘铰接,舱门上设有安装槽;舱门闭合时,舱门的边缘与门框之间设有间隙;密封件由橡胶制成,密封件包括安装座、连接部分和爪形部分,安装座、连接部分和爪形部分均呈环状或带状;所述爪形部分的横截面呈弧形,爪形部分的外侧为尖端,爪形部分的内侧为末端,爪形部分的末端通过连接部分与安装座固定;密封件的安装座卡合在安装槽内;舱门处于闭合状态时,爪形部分位于舱门的边缘与门框之间的间隙内;爪形部分靠近安装座的一侧的表面为上表面,爪形部分的另一侧面为下表面,爪形部分下表面的弧长大于爪形部分上表面的弧长;连接部分朝向爪形部分一侧为连接部分内侧,连接部分背离爪形部分一侧为连接部分外侧,连接部分内侧的高度为H2,连接部分外侧的高度为H3,H3-H2等于舱门关闭时舱门的边缘与门框之间的间隙;开门机构包括与舱门连接并可拉动舱门沿舱门与门框的铰接处转动的手柄。
本方案产生的有益效果是:
(一)当舱门处于开启状态时,爪形部分处于自由状态;当舱门处于半关状态时,密封件从爪形部分的尖端处与门框开始接触,密封件爪形部分绕爪形部分与连接部分的连接处转动,随着舱门继续旋转,密封件与舱门接触面积增大,密封件爪形部分逐渐被压平,但由于密封件爪形部分下表面的弧长大于上面弧长,所以门框对密封件反弹力逐渐增大,爪形部分的内侧就会被拉长。当舱门处于关闭状态时,密封件完全压平,爪形部分的内侧被拉长,所以整个密封件除了爪形部分的尖端处于自由状态,其余部分都处于压缩状态,起到密封作用。
(二)该舱门密封结构从开启状态向关闭状态切换时,由于门框对舱门的尖端的挤压作用,爪形部分开始绕着连接部分旋转,直至爪形部分成水平状态时整体处于工作状态;当达到最终形态时,由于爪形部分末端与连接部分固定,则爪形部分的尖端相对于末端更自由,从而爪形部分的尖端变形最小,但由于门框的挤压作用仍有变形;而靠近爪形部分末端的变形量最大,但整个爪形部分未出现应力集中现象。
优选方案一:作为对基础方案的进一步优化,所述开门机构还包括设于舱门内的气腔、设于气腔内的密封板以及与手柄固定的转轴;所述密封板可在气腔内滑动,所述转轴与舱门转动连接,转轴上固定有铰接部,密封板和铰接部通过连杆连接,连杆的一端与密封板铰接,连杆的另一端与铰接部铰接,气腔内设有与密封板朝向手柄一侧相抵的压簧,密封件内设有空腔、空腔与气腔连通。
在优选方案一中,关闭舱门时,在舱门的惯性作用下,密封件被压缩。在开启舱门时,由于密封件与门框之间具有很大的摩擦力,且此时舱门的初始速度为零,因此开启舱门时需要较大的作用力。而通过开门机构,在开启舱门时,转动手柄,转轴将带动铰接部转动并通过连杆带动密封板在气腔内滑动,从而克服压簧的弹力,使得与密封件内的空腔连通部分的气腔的空间增大。因此空腔内的气体被吸入气腔内,从而空腔变瘪,密封件的爪形部分变薄,使得密封件与门框的摩擦力减小,则便于开启舱门。在关闭舱门时,气腔内的空气被密封板压入空腔内,密封件的爪形部分变厚,且刚度增大,从而可增强密封效果。
舱门关闭后,密封件虽然受到挤压变形,但由于此时压簧对密封板的挤压作用,使得密封板向密封件一侧滑动,从而将气腔内的气体压入密封件内的空腔内,则密封件内的空腔具有较大的压强,因此密封件同时受到门框的压力和内部空气的压力;而开舱门时,与密封件内的空腔连通部分的气腔的空间增大,密封件仍然受到门框挤压,此时密封件内的空气被挤入气腔中,从而密封件与门框之间摩擦力减小,可以轻松的打开舱门。
优选方案二:作为对优选方案一的进一步优化,与所述密封板的滑动方向平行并经过密封板和连杆铰接处的直线与转轴的转动中心相交;从而密封板与连杆的铰接处、铰接部与连杆的铰接处及转轴的转动中心可处于同一平面上。由于工程机械的作业环境比较恶劣,因此震动较大;则密封板也将在气腔内震动,而在优选方案二中,当舱门处于关闭状态时,密封板与连杆的铰接处、铰接部与连杆的铰接处及转轴的转动中心处于同一平面上,从而使得开门机构形成一肘杆结构,当密封板具有朝向转轴一侧运动的趋势时,由于转轴对连杆的作用力沿连杆的长度方向,因此连杆不会发生偏转,从而可减小密封板的振幅,使密封件内的空腔内的压强更稳定。
优选方案三:作为对优选方案二的进一步优化,所述密封板与连杆的铰接处、铰接部与连杆的铰接处及转轴的转动中心处于同一平面上时,所述手柄的自由端向上倾斜,且此时手柄与水平面之间的夹角为30°~50°。由于打开舱门时,需要转动手柄,而通过操作人员的体重下压手柄,使手柄向下转动最省力;且向下转动手柄后,还需要通过手柄向舱门施加推力或拉力已将舱门打开。为了使密封块在气腔内具有较大的移动距离,则需要手柄具有较大的转角,若打开舱门需要手柄具有较大的转角,则下压手柄后,手柄已接近竖直状态将不利于操作人员的操作;因此手柄的自由端向上倾斜,在保证手柄具有较大的转角的同时,还可方便操作人员通过手柄向舱门施加推力或拉力。
优选方案四:作为对优选方案三的进一步优化,手柄的下方设有可与手柄相抵的限位块,限位块与转轴转动中心的垂线与水平面的夹角为30°~45°;下压手柄时,手柄将与限位块相抵,从而对手柄进行限位,避免手柄转动过大的角度,不利于操作人员的操作。
优选方案五:作为对优选方案四的进一步优化,所述安装座的宽度为L1,所述安装座的厚度为H1,所述连接部分的宽度为L2,所述爪形部分尖端至连接部分外侧的垂直距离为L3,爪形部分的尖端至安装座的垂直距离为H4;所述L1=31.5mm、L2=5.85mm、L3=25,H1=2.5mm、H2=3mm、H3=9mm、H4=17mm。
通过实际经验,关舱门的作用力控制在150-180N,手感最为合适。而密封件的尺寸将影响关闭舱门时的作用力;通过相关实验和有限元分析,密封件的尺寸控制为L1=31.5mm、L2=5.85mm、L3=25mm、H1=2.5mm、H2=3mm、H3=9mm、H4=17mm,可将关闭舱门的作用力控制在150-180N,使关舱门时的作用力达到最佳值。
附图说明
图1为实施例一中关闭舱门时的状态图;
图2为实施例一中密封件的断面图;
图3为实施例一中舱门关闭时密封件的应力图;
图4为实施例二中舱门的剖视图;
图5为实施例二中未下压手柄时密封件的状态图;
图6为实施例二中压下手柄时密封件的状态图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
说明书附图中的附图标记包括:舱门10、密封件30、门框40、空腔34、手柄20、转轴21、连杆22、铰接部23、密封板24、气腔25、压簧26、安装座31、连接部分32、爪形部分33。
实施例一:
本实施例的工程机械装置舱门密封结构包括门框40、舱门10、密封件30和手柄20,门框40和舱门10均呈矩形,舱门10的一侧与门框40的一边缘铰接,从而使得舱门10可沿门框40转动。如图1所示,舱门10的边缘设有用以安装密封件30的安装槽,密封件30为由橡胶制成的条状或环状,密封件30通过卡合的方式安装在安装槽内,以布满舱门10的边缘。舱门10闭合时,舱门10的边缘与门框40之间设有间隙,而密封件30位于该间隙内;且舱门10与门框40将对密封件30形成挤压,从而使密封件30变形,则密封件30将该间隙密封。
如图2所示,密封件30包括安装座31、连接部分32和爪形部分33。爪形部分33的横截面呈弧形,爪形部分33的左侧为尖端,爪形部分33的右侧为末端,连接部分32将爪形部分33的末端和安装座31连接为一体,即使得安装座31、连接部分32和爪形部分33均由橡胶一体成型;且连接部分32和安装座31的横截面形成“T”形结构。设于舱门10边缘的安装槽的横截面也设置为“T”形结构,从而密封件30的安装座31和连接部分32卡合在安装槽内。则舱门10处于闭合状态时,爪形部分33位于舱门10的边缘与门框40之间的间隙内,且通过爪形部分33的变形可将间隙封闭。爪形部分33靠近安装座31的一侧面为上表面,爪形部分33的另一侧面为下表面,爪形部分33下表面的弧长大于爪形部分33上表面的弧长;从而使得爪形部分33的末端更厚,以增强爪形部分33末端的刚度;由于爪形部分33末端承担的力大,因此增大爪形部分33末端的刚度可避免应力集中。
如图2所示,安装座31的宽度为L1,安装座31厚度为H1,连接部分32的宽度为L2,连接部分32内侧的高度为H2,连接部分32外侧的高度为H3,爪形部分33的尖端至连接部分32外侧的垂直距离为L3,爪形部分33的尖端至安装座31的垂直距离为H4;H3与H2的差即为舱门10关闭时舱门10的边缘与门框40之间的间隙。关舱门10的作用力控制在150-180N,手感最为合适;而密封件30的尺寸将影响关舱门10时的作用力;通过多次试验及数据分析,在本实施例中,L1=31.5mm、L2=5.85mm、L3=25mm、H1=2.5mm、H2=3mm、H3=9mm、H4=17mm。手柄20固定在舱门10上,且舱门10与门框40铰接的一侧,从而拉动手柄20可使舱门10旋转,以打开或关闭舱门10。
关舱门10时,密封件30从爪形部分33的尖端处与门框40开始接触,则密封件30的爪形部分33将绕爪形部分33与连接部分32的连接处转动,随着舱门10继续旋转,密封件30与舱门10接触面积增大,从而密封件30的爪形部分33逐渐被压平,而门框40对密封件30的反弹力逐渐增大,爪形部分33的内侧就会被拉长。从而舱门10处于关闭状态时,密封件30完全压平,爪形部分33的内侧被拉长,使爪形部分33处于压缩状态,起到密封作用。如图3所示,其为在关舱门10状态时密封件30的应力分析图,从图中可以看出,密封件30的爪形部分33的尖端变形量最小,但仍处于变形状态,而其余部分都处于压缩状态,且所受的应力较为平均,因此该结构可避免爪形部分33出现应力集中的现象。
实施例二:
实施例二与实施例一的区别在于,实施例二中设置了开门机构;且在实施例二中,密封件30的爪形部分33内设有空腔34。开门机构包括设于舱门10内的气腔25、设于气腔25内的密封板24;另外,手柄20也是开门机构的一部分。密封板24可在气腔25内沿水平方向滑动。如图4所示,密封板24将气腔25分为左右两侧,气腔25的左侧与密封件30内的空腔34连通;从而使得密封件30内的空腔34和气腔25的左侧形成一个密闭腔体。当密封板24向左侧滑动时,气腔25左侧空间缩小,从而密封件30内的空腔34内的压强增大;而密封板24向右侧滑动时,气腔25左侧的空间增大,因此密封件30内的空腔34的压强降低。手柄20通过转轴21与舱门10转动连接。转轴21的中部一体成型有铰接部23,密封板24和铰接部23通过连杆22连接,连杆22的一端与密封板24铰接,连杆22的另一端与铰接部23铰接,从而使得密封板24、连杆22和转轴21形成肘杆结构;即与密封板24的滑动方向平行并经过密封板24和连杆22铰接处的直线与转轴21的转动中心相交,从而当连杆22处于水平状态时,即使密封板24向连杆22产生反作用力,密封板24也不能使手柄20转动,从而使得密封板24在该状态时具有自锁性能。气腔25右侧设有与密封板24相抵的压簧26,在操作人员没有转动手柄20时,压簧26将密封板24压向气腔25左侧,从而使得气腔25左侧空间缩小,密封件30内的空腔34内的压强增大;且此时密封板24与连杆22的铰接处、铰接部23与连杆22的铰接处及转轴21的转动中心处于同一平面上。
如图6所示,在开启舱门10时,转动手柄20,转轴21将带动铰接部23转动并通过连杆22带动密封板24在气腔25内滑动,则气腔25左侧的空间增大。密封件30内的空腔34内的气体被吸入气腔25内,从而空腔34变瘪,密封件30的爪形部变薄,使得密封件30与门框40的摩擦力减小,便于开启舱门10。如图5所示,在关闭舱门10后,释放手柄20,压簧26推动密封板24向左滑动,气腔25内的空气被密封板24压入空腔34内,则密封件30的爪形部变厚,且刚度增大,从而可增强密封效果。
为了便于转动手柄20,手柄20的自由端向上倾斜;且在为向手柄20施加压力时,手柄20与水平面之间的夹角为45°;手柄20的下方设有限位块,当手柄20与限位块相抵时,手柄20将无法在继续向下转动,且限位块至转轴21转动中心的连线与水平面的角度为45°,从而使得手柄20具有90°的转动行程,以保证密封板24具有足够的滑动行程。操作人员在转动手柄20时,可通过自身的重量作用在手柄20上,从使手柄20向下转动,以达到省力的目的。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.工程机械装置舱门密封结构,包括门框、舱门、密封件和开门机构,舱门的一侧与门框的一边缘铰接,舱门上设有安装槽;舱门闭合时,舱门的边缘与门框之间设有间隙;密封件由橡胶制成,密封件包括安装座、连接部分和爪形部分,安装座、连接部分和爪形部分均呈环状或带状;其特征在于:所述爪形部分的横截面呈弧形,爪形部分的外侧为尖端,爪形部分的内侧为末端,爪形部分的末端通过连接部分与安装座固定;密封件的安装座卡合在安装槽内;舱门处于闭合状态时,爪形部分位于舱门的边缘与门框之间的间隙内;爪形部分靠近安装座的一侧的表面为上表面,爪形部分的另一侧面为下表面,爪形部分下表面的弧长大于爪形部分上表面的弧长;连接部分朝向爪形部分一侧为连接部分内侧,连接部分背离爪形部分一侧为连接部分外侧,连接部分内侧的高度为H2,连接部分外侧的高度为H3,H3-H2等于舱门关闭时舱门的边缘与门框之间的间隙;开门机构包括与舱门连接并可拉动舱门沿舱门与门框的铰接处转动的手柄。
2.根据权利要求1所述的工程机械装置舱门密封结构,其特征在于:所述开门机构还包括设于舱门内的气腔、设于气腔内的密封板以及与手柄固定的转轴;所述密封板可在气腔内滑动,所述转轴与舱门转动连接,转轴上固定有铰接部,密封板和铰接部通过连杆连接,连杆的一端与密封板铰接,连杆的另一端与铰接部铰接,气腔内设有与密封板朝向手柄一侧相抵的压簧,密封件内设有空腔、空腔与气腔连通。
3.根据权利要求2所述的工程机械装置舱门密封结构,其特征在于:与所述密封板的滑动方向平行并经过密封板和连杆铰接处的直线与转轴的转动中心相交。
4.根据权利要求3所述的工程机械装置舱门密封结构,其特征在于:所述密封板与连杆的铰接处、铰接部与连杆的铰接处及转轴的转动中心处于同一平面上时,所述手柄的自由端向上倾斜,且此时手柄与水平面之间的夹角为30°~50°。
5.根据权利要求4所述的工程机械装置舱门密封结构,其特征在于:手柄的下方设有可与手柄相抵的限位块。
6.根据权利要求5所述的工程机械装置舱门密封结构,其特征在于:所述安装座的宽度为L1,所述安装座的厚度为H1,所述连接部分的宽度为L2,所述爪形部分尖端至连接部分外侧的垂直距离为L3,爪形部分的尖端至安装座的垂直距离为H4;所述L1=31.5mm、L2=5.85mm、L3=25mm、H1=2.5mm、H2=3mm、H3=9mm、H4=17mm。
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