CN108930494A - Smc玻纤增强复合材料双扇人防门 - Google Patents

Smc玻纤增强复合材料双扇人防门 Download PDF

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刘晓鸣
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Abstract

本发明涉及SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，包括门扇、门框、铰页、闭锁、活门槛，闭锁设置在门扇上，闭锁用于将门扇固定在门框上，门扇通过铰页连接在门框上；门扇主要由外面板、中间夹层、内面板以及预埋件构成；外面板和内面板间设置有中间夹层，而中间夹层和内面板间设置有所述闭锁，中间夹层采用横、纵井字格布置；闭锁和铰页均通过预埋件与门扇固定；所述预埋件熔接在内面板和/或外面板上，所述预埋件的截面为分层结构，预埋件中心设置有螺栓用螺孔；在门扇与门框、门扇与活门槛、左门扇与右门扇之间设置有连续挤压式密封胶条。本发明具备重量轻、耐腐蚀、比强度高、易安装维护、经济性好等优点。

Description

SMC玻纤增强复合材料双扇人防门
技术领域
本发明涉及一种SMC玻纤增强复合材料双扇人防门。属于人防工程防护设备领域。
背景技术
目前我国地下人防工程口部采用的人防门主要分为钢筋混凝土人防门和钢结构人防门两种。在我国人防工程建设的初始阶段，受当时经济条件的限制，其口部安装的人防门绝大多数为钢筋混凝土人防门，它的主要优点是价格低，制作工艺简单，对早期核辐射的防护性能较好，但存在结构笨重、运输安装困难、边角处易损坏、密闭性能不易保证、启闭操作费力、与周围环境不太协调等不足之处，当人防工程的孔口尺寸较大时，钢筋混凝土人防门的上述缺点则更加明显。
钢筋混凝土人防门是最早在人防工程中应用的人防设备。由于钢筋混凝土人防门具有非常明显的价格优势，对钢筋混凝土人防门的改进工作也在不断进行，出现了钢结构包边的混凝土人防门，密闭性能明显改善，损坏的可能性也大大降低，在附建式人防工程中仍然在大量使用，虽然采用高标号水泥、高强骨料、低水灰比，在混凝土中掺加减水剂制成高强混凝土；减小混凝土骨料尺寸的同时掺加钢纤维等方法，但其结构笨重和操作不便的缺点仍没有明显改观。随着防护技术的不断进步及人防工程建设的不断发展，钢结构人防门在人防工程中的应用量迅速扩大，虽然和钢筋混凝土人防门相比，钢结构人防门在结构重量上已经大为减轻，但对于大尺寸防护设备，仍存在重量重、操作费力、易生锈、造价较高等不足之处。由于人防工程一般位于地下结构当中，空气湿度大，局部积水多，当对设备的维护管理不到位时难以避免发生钢制门锈蚀情况，严重影响了防护设备的防护、密闭性能和使用性能。再比如：现有钢制大尺寸防护设备普遍重量较大，门扇运输安装时需要借助吊车、叉车和吊装葫芦等工具，整个过程费时费力。经过多年的发展进步，对于防护设备的选材有了一定程度的改进，但仍旧没有改变防护设备材料以钢材或者混凝土为主体的状况。
近年来，城市建设迅猛发展，伴随而来的人防工程的建设规模也迅速扩大，工程数量不断增加。作为实现工程防护功能主要措施的人防门，其制作、安装、调试的工作量也急剧增加。为加快人防工程的建设速度，保证人防工程在战时防护功能的正常发挥，有必要研制结构重量轻、安装调试快捷、使用维护方便、美观实用、价格适中的轻质人防门。同时应针对不同用途、不同抗力的人防门选用不同性能的材料，使材料能充分发挥其特长。因此人防门的材料应具有轻质、高强、良好的抗冲击波能力、良好的韧性、良好的防碎片能力、价格低廉、材料易取。通过对人防门轻型化途径和技术措施的研究，研制出防护功能安全可靠，制造、安装、使用、维护方便的新材料人防门，能够有效减轻劳动强度，提高工作效率，加快施工进度，节约建设投资。
为此，设计人员结合材料科学技术发展成果，将碳纤维、活性粉末混凝土(RPC)、玄武岩纤维、玻璃钢、高分子纳米材料等轻质高强材料应用于防护设备生产加工过程当中，虽然材料成本较高且加工工艺较为复杂，但很大程度上提高了防护设备的综合性能，因此目前正得到广泛推广和应用。
SMC复合材料是Sheet molding compound的缩写，即片状模塑料。主要原料由GF(专用纱)、UP(不饱和树脂)、低收缩添加剂、MD(填料)及各种助剂组成。它在二十世纪六十年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于80年代末，引进了国外先进的SMC生产线和生产工艺。与传统材料相比，SMC复合材料及其SMC模压制品，具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性等特殊性能，可以有效解决木制、钢制、塑料材料易老化、易腐蚀、绝缘差、耐寒性差、阻燃性差、寿命短的缺点，因而在各个行业领域得到了广泛青睐。
到目前为止，工程中还未研制出采用SMC玻纤增强复合材料的双扇人防门设备。无法满足工程现场急需，相关研制工作迫在眉睫。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，解决了以上现有双扇人防门质量有效性以及生产效率差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，包括门扇、门框、铰页、闭锁、活门槛，其中，门扇外部结构采用平板形式，每扇门扇有两边搭接在门框上，一边与安装后的活门槛搭接，一边自由；所述闭锁设置在门扇上，闭锁用于将门扇固定在门框上，门扇通过铰页连接在门框上，铰页用于承担门扇重量和实现门扇启闭；所述门扇主要由外面板、中间夹层、内面板以及预埋件构成；外面板和内面板间设置有中间夹层，内面板上设置有所述闭锁，所述中间夹层采用横、纵井字格布置；闭锁和铰页均通过预埋件与门扇固定；所述预埋件熔接在内面板和/或外面板上，所述预埋件的截面为分层结构，包括第一、第二、第三层，所述第一和第二层之间以及第二和第三层之间均设置有圆环形凹槽，用于与门扇熔接在一起，所述预埋件中心设置有螺栓用螺孔；在门扇与门框、门扇与活门槛、左门扇与右门扇之间设置有连续挤压式密封胶条，密封胶条断面包括第一斜边、第一圆弧边、第一水平边、第二圆弧边、第一竖边以及第一凸起边，上述各边依次连接，所述第一凸起边中间设置有凸起的圆弧段。
进一步地，门扇与门框之间设置有密封胶条，可以在门扇关闭时实现人防门的密闭功能。
进一步地，所述门扇采用SMC玻纤增强复合材料制成，所述闭锁、铰页、门框、活门槛采用钢材制成。
进一步地，井字格壁厚40mm。
进一步地，SMC玻纤增强复合材料双扇人防门的门孔尺寸为：宽×高＝6000mm×2500mm；门扇总长：6240mm；门扇高度2600mm；门扇厚度：180mm；门扇重量1935kg。
进一步地，所述预埋件的第一、第二、第三层横截面均为正六边形。
进一步地，所述闭锁主要由蜗轮蜗杆减速器、转臂连杆机构、锁头、闭锁座以及手轮构成，所述手轮连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器连接转臂连杆机构，转臂连杆机构端部设置有锁头，所述锁头设置在闭锁座内，可伸出闭锁座；闭锁通过所述预埋件与门扇的内面板固定。
进一步地，门扇与门框压边为120mm，门扇与活门槛压边尺寸为95mm。
进一步地，在两扇门扇中间接缝处设置有胶条槽，胶条槽外连接设置有胶条；在门扇转角处的门框上设置有两道支撑板，支撑板间设置有胶条；在门扇中缝处以及活门槛与门扇的连接处均设置有胶条。
进一步地，胶条槽通过预埋法与SMC复合材料门扇固定。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
本发明采用玻璃纤维增强片状膜塑料(SMC)作为门扇基材的双扇人防门，该人防门可应用于人民防空地下室、地铁人防工程、人民防空指挥所等人防工程。与传统钢结构和钢筋混凝土材料人防门相比，该人防门具备重量轻、耐腐蚀、比强度高、易安装维护、经济性好等优点。不仅可以保证人防工程口部的防护功能，而且具备良好的使用性能，能够显著降低人防门运输安装的劳动强度、减少设备安装时的安全隐患，满足战时和平时使用的和谐统一，充分实现人防工程人防门平战结合的要求，对提高我国人防工程的防护技术水平，节约建设投资，具有良好的社会效益、经济效益和战备效益。本发明首次将纤维增强片状模塑料(SMC)材料应用于人防门门扇生产当中，相关人防门门扇通过整体模压工艺制作完成，技术先进、生产高效、产品质量可靠；预埋件截面采用分层结构设计，增大了SMC材料高温模压状态下与预埋件的熔接面积和熔接强度，提高了铰页和闭锁机构的连接强度和可靠性；采用了新型的双扇门密闭措施，在保证气密性的基础上，降低了门扇尺寸，减轻了门扇重量。
附图说明
图1是本发明的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门正视图；
图2是本发明的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门侧视图；
图3是本发明的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门俯视图；
图4是本发明的底板上的预埋件示意图；
图5是本发明的底板上的预埋件顶部示意图；
图6是本发明的密封胶条断面图；
图7是本发明的两扇门扇中间接缝处密封示意图；
图8是本发明的弧形胶条槽处密封示意图；
图9是本发明的门扇中缝与活门槛处密封示意图；
图10为SMC模压工艺示意图；
图11为SMC模压工艺流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1-11所示，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1-3所示，本发明的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，包括门扇1、门框2、铰页3、闭锁4、活门槛5，门扇1采用SMC玻纤增强复合材料制成，所述闭锁4、铰页3、门框2、活门槛5采用钢材制成。其中，门扇1外部结构采用平板形式，每扇门扇1有两边搭接在门框2上，一边与安装后的活门槛5搭接，一边自由；所述闭锁4设置在门扇1上，闭锁4用于将门扇1固定在门框2上，门扇1通过铰页3连接在门框2上，铰页3用于承担门扇1重量和实现门扇1启闭；为便于车辆与行人通行，活门槛5在平时并不安装，仅在战时等紧急时刻进行临战转换安装；如图2所示，所述门扇1主要由外面板6、中间夹层7、内面板8以及预埋件11构成；外面板6和内面板8间设置有中间夹层7，内面板8上设置有所述闭锁4，所述中间夹层7采用横、纵井字格布置，井字格壁厚40mm，中间的空腔设计，在满足强度的基础上，进一步降低了材料用量，使整个门扇1的重量更轻，结构更为合理。闭锁4和铰页3均通过预埋件11与门扇1固定。由于SMC玻纤增强复合材料无法与钢材通过焊接连接，因此设计了一种特殊的预埋件，如图4-5所示。所述预埋件11熔接在内面板8和/或外面板6上，所述预埋件11的截面为分层结构，包括第一、第二、第三层，所述第一和第二层之间以及第二和第三层之间均设置有圆环形凹槽12，用于与门扇1熔接在一起，所述预埋件11中心设置有螺栓100用螺孔。螺栓100用于固定闭锁4和铰页3各构件，预埋件11的第一、第二、第三层横截面均为正六边形。这种分层结构设计增大了SMC材料高温模压状态下与预埋件的熔接面积和熔接强度，待门扇1成型后，闭锁4和铰页3通过预埋件11与门扇1固定，提高了铰页3和闭锁4的连接强度和可靠性。进门扇1与门框2之间设置有密封胶条9，可以在门扇1关闭时实现人防门的密闭功能。
其中，SMC玻纤增强复合材料双扇人防门的门孔尺寸(即用于通行的口部断面尺寸)：6000mm(宽)×2500mm(高)；门扇总长：6240mm；门扇1高度2600mm；门扇1厚度：180mm；门扇1重量1935kg(同尺寸钢结构设备门扇重量4102kg)。
根据孔口尺寸的大小、门扇1形式(单扇或双扇)、操纵开关方便省力等原则，选用的门扇闭锁4如图5所示。闭锁4主要由蜗轮蜗杆减速器41、转臂连杆机构42、锁头43、闭锁座44以及手轮45构成，所述手轮45连接蜗轮蜗杆减速器41，蜗轮蜗杆减速器41连接转臂连杆机构42，转臂连杆机构42端部设置有锁头43，所述锁头43设置在闭锁座44内，可伸出闭锁座44。闭锁4通过所述预埋件11与门扇1的内面板8固定。该闭锁4用手轮操纵，采用牺牲蜗轮蜗杆减速器41行程的方法大幅降低了闭锁4启闭力，且整个闭锁4工作过程平稳可靠，因此选用该类型作为人防门闭锁机构。
铰页3是人防门的重要组成部分，机构工作过程中需满足运转灵活，通用性强，且方便与SMC复合材料门扇1上预埋件相连接等要求。
密闭性能是防护密闭门等密闭类人防门的重要性能指标之一，具备可靠密闭性能的人防门能够有效防止化学毒剂从口部进入工程内部，从而保证掩蔽人员生命安全。目前，人防门普遍采用机械密封法对口部进行密封，即通过压缩各种类型的密封胶条9达到隔绝染毒气体的目的。按截面形状分，工程上普遍采用的密封胶条9分为P型、Ω型、梯形等。由于人防工程防护密闭门的设计有密闭性能要求，因此需对其密封方法和技术进行研究，使其满足相同尺寸系列设备标准所规定的最大允许漏气量指标。
鉴于本发明中的门扇1基材采用SMC复合材料，门扇1表面不易焊接嵌压板、支撑板、斜扁钢等钢制件，且整个门扇尺寸较大，若采用传统密封方法难度很大，且不利于人防门的轻型化要求。因此，综合各方面因素考虑，最终决定采用门扇1四边都比门孔大、在门扇1与门框2、门扇1与活门槛5、左门扇1与右门扇1之间设置有连续挤压式密封胶条9来密封的方式。为尽量减轻门扇1重量以及减小活门槛5高度，在保证防护和密封效果的基础上，尽可能地降低门扇1的压边(门扇四周比门孔宽的部分)尺寸，最终确定门扇1与门框2压边为120mm。门扇1与活门槛5压边尺寸为95mm，由于门扇1压边较小，不便于使用Ω型胶条，决定采用一种新型密封胶条9形式，其断面尺寸如图6所示。包括第一斜边91、第一圆弧边92、第一水平边93、第二圆弧边94、第一竖边95以及第一凸起边96，上述各边依次连接，所述第一凸起边96中间设置有凸起的圆弧段97。
在设计胶条密封形式过程中，为避免设备漏气，应保证在不同部位设置的密封胶条9位于同一平面高度且形成闭环结构。需要重点关注的密封部位共有三处：两扇门扇1中间接缝处密封、弧形胶条槽处密封、门扇中缝与活门槛5处密封。各部位采用的密封方案设计如图7～图9所示，其中，在两扇门扇1中间接缝处设置有胶条槽10，胶条槽10外连接设置有胶条9；在门扇1转角处的门框2上设置有两道支撑板13，支撑板13间设置有胶条9，并利用一斜扁钢14压紧胶条9；在门扇1中缝处以及活门槛5与门扇1的连接处均设置有胶条9。胶条槽10通过预埋法与SMC复合材料门扇1固定。
如图10-11所示，本发明采用模压成型工艺进行人防门门扇的生产，模压成型工艺是将一定数量的模压片材放入预热的模具内，经过加热加压成型的加工，产品强度高，几何尺寸精度高，受外部环境温度不变形。适用于大批量，结构复杂的产品。如：汽车配件、乒乓球台、水沟盖板之类。
SMC生产的工艺流程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠化等过程，活门底板生产的工艺流程主要分为图10-11几个步骤。
1.树脂糊的制备及上糊操作：树脂糊的制备有两种方法--间歇法和连续法。
间歇法程序如下：
①将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；
②将引发剂倒入配料釜中，与树脂和苯乙烯混匀；
③在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；
④在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；
⑤在配方所列各组分分散为止，停止搅拌，静置待用。
连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯薄膜上。
2.浸渍和压实：经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合，然后进入由一系列错落排列的锟阵中，在张力和辊的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起，经过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续SMC片料。
3.待完成SMC片料生产后，将一定数量的模压片材放入预热的模具内，将预埋件布置于相应位置，经过一定时间的加热加压即可完成对悬摆式防爆波活门SMC复合材料底板4的生产。
与传统悬摆式活门底板加工方法相比，采用以复合材料为原材料，以模压工艺为生产方式的活门底板加工方法有着显著优势。既避免了砼养护造成的生产周期较长问题，又避免了型钢拼焊复杂造成的产品质量稳定性不可控的问题，从而有效提高了活门底板生产的生产效率和质量稳定性，降低了工人劳动强度。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (10)

1.SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，包括门扇(1)、门框(2)、铰页(3)、闭锁(4)、活门槛(5)，其中，门扇(1)外部结构采用平板形式，每扇门扇(1)有两边搭接在门框(2)上，一边与安装后的活门槛(5)搭接，一边自由；所述闭锁(4)设置在门扇(1)上，闭锁(4)用于将门扇(1)固定在门框(2)上，门扇(1)通过铰页(3)连接在门框(2)上，铰页(3)用于承担门扇(1)重量和实现门扇(1)启闭；其特征在于：所述门扇(1)主要由外面板(6)、中间夹层(7)、内面板(8)以及预埋件(11)构成；外面板(6)和内面板(8)间设置有中间夹层(7)，内面板(8)上设置有所述闭锁(4)，所述中间夹层(7)采用横、纵井字格布置；闭锁(4)和铰页(3)均通过预埋件(11)与门扇(1)固定；所述预埋件(11)熔接在内面板(8)和/或外面板(6)上，所述预埋件(11)的截面为分层结构，包括第一、第二、第三层，所述第一和第二层之间以及第二和第三层之间均设置有圆环形凹槽(12)，用于与门扇(1)熔接在一起，所述预埋件(11)中心设置有螺栓(100)用螺孔；在门扇(1)与门框(2)、门扇(1)与活门槛(5)、左门扇(1)与右门扇(1)之间设置有连续挤压式密封胶条(9)，密封胶条(9)断面包括第一斜边(91)、第一圆弧边(92)、第一水平边(93)、第二圆弧边(94)、第一竖边(95)以及第一凸起边(96)，上述各边依次连接，所述第一凸起边(96)中间设置有凸起的圆弧段(97)。
2.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：门扇(1)与门框(2)之间设置有密封胶条(9)，可以在门扇(1)关闭时实现人防门的密闭功能。
3.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：所述门扇(1)采用SMC玻纤增强复合材料制成，所述闭锁(4)、铰页(3)、门框(2)、活门槛(5)采用钢材制成。
4.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：井字格壁厚40mm。
5.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：SMC玻纤增强复合材料双扇人防门的门孔尺寸为：宽×高＝6000mm×2500mm；门扇(1)总长：6240mm；门扇(1)高度2600mm；门扇(1)厚度：180mm；门扇(1)重量1935kg。
6.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：所述预埋件(11)的第一、第二、第三层横截面均为正六边形。
7.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：所述闭锁(4)主要由蜗轮蜗杆减速器(41)、转臂连杆机构(42)、锁头(43)、闭锁座(44)以及手轮(45)构成，所述手轮(45)连接蜗轮蜗杆减速器(41)，蜗轮蜗杆减速器(41)连接转臂连杆机构(42)，转臂连杆机构(42)端部设置有锁头(43)，所述锁头(43)设置在闭锁座(44)内，可伸出闭锁座(44)；闭锁(4)通过所述预埋件(11)与门扇(1)的内面板(8)固定。
8.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：门扇(1)与门框(2)压边为120mm，门扇(1)与活门槛(5)压边尺寸为95mm。
9.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：在两扇门扇(1)中间接缝处设置有胶条槽(10)，胶条槽(10)外连接设置有胶条(9)；在门扇(1)转角处的门框(2)上设置有两道支撑板(13)，支撑板(13)间设置有胶条(9)；在门扇(1)中缝处以及活门槛(5)与门扇(1)的连接处均设置有胶条(9)。
10.根据权利要求1所述的SMC玻纤增强复合材料双扇人防门，其特征在于：胶条槽(10)通过预埋法与SMC复合材料门扇(1)固定。
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