CN114909432B - 一种三体囊膜式分子弹簧隔振器及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减隔振设备技术领域,具体涉及一种三体囊膜式分子弹簧隔振器及装配方法。该隔振器中基座通过紧固件与斜体盖相连。基座与斜体盖之间形成容纳分子弹簧材料的三个缓冲腔。斜体盖的顶部具有与缓冲组件相连的第一安装端面。第一安装端面与基座的顶部形成锐角夹角。三个斜体盖在基座的顶部呈圆周分布,三个斜体盖的第一安装端面均朝向基座的中心线。缓冲组件中第一圆盘中部和第二圆盘的中部均具有供橡胶轴穿设的通孔。纤维套包覆在橡胶轴的外壁上。三个缓冲腔共同承受重型机械设备施加的载荷,大大提高了隔振器的承载能力,通过第一安装端面和第二安装端面斜置安装的缓冲组件,进而进一步提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能。

Description

一种三体囊膜式分子弹簧隔振器及装配方法
技术领域
本发明涉及减隔振设备技术领域,具体涉及一种三体囊膜式分子弹簧隔振器及装配方法。
背景技术
分子弹簧隔振缓冲技术是以分子弹簧这一类新型功能材料为工作介质的被动隔振技术。分子弹簧材料由水和具有大量纳米级疏水微孔的多孔材料的微小颗粒混合而成。在高压下,水分子可以侵入多孔材料的疏水微孔并将机械能转化为液固表面能储存;在卸载时,水分子自动逸出疏水微孔并将储存的液固表面能转化为机械能释放。上述过程中,机械能和液固表面能之间相互转化并消耗小部分能量。分子弹簧隔振缓冲技术即是利用分子弹簧功能材料的这一特性实现隔振和缓冲。
在压缩分子弹簧的过程中,由于多孔材料具有疏水性,低压下水分子无法进入疏水微孔,因此,低压阶段分子弹簧具有极高的刚度。然而,一旦压强达到特定的临界值,水分子将克服毛细管力大量侵入疏水微孔,分子弹簧刚度骤然降低。随着压强进一步增加,疏水微孔中的水分子达到饱和状态后,水分子停止侵入疏水微孔,分子弹簧又呈现出极高刚度。
现有技术中利用分子弹簧原理制成的隔振器包括囊式和活塞式。例如,中国专利文献CN 105041943A中公开了一种囊式分子弹簧隔振缓冲器。该缓冲器包括上端板、囊体和下端板。上端板与下端板之间布置囊体。囊体内填充分子弹簧混合介质。弹簧混合介质由水和含有纳米级孔隙多孔疏水颗粒混合而成。囊体根据上端板与下端板之间的间距变化而变化,进而使得水体进出多孔疏水颗粒的纳米级孔隙中,从而使得缓冲器展现出高静低动刚度的特性,满足重型机械设备的隔振需求。
虽然,上述缓冲器的囊体在承受其轴向载荷的过程中,表现出良好的隔振效果,但是,缓冲器的囊体缺乏承载径向载荷的能力。例如,当重型机械设备向上述缓冲器施加轴向载荷的过程中发生微小的偏移,缓冲器的囊体将承受偏移带来的径向载荷,囊体极易出现撕裂损伤,甚至导致整个缓冲器的实效,使得重型机械设备在使用过程中存在极大的安全隐患。
又如,中国专利文献CN112963487A中公开了一种活塞式分子弹簧隔振器。该隔振器包括底座、腔体盖、活塞杆、密封座和限位座。该隔振器采用活塞的伸缩结构传递振动,保障了隔振器内部高承压,具有大阻尼、低刚度、高承载三个标志性特点。虽然,该隔振器相比于上述缓冲器提高了径向的刚度,但是,重型机械设备向活塞杆施加的径向载荷容易让活塞杆发生轴向偏移,进而使得活塞杆的伸缩运动与腔体盖发生干涉,从而影响隔振器的缓冲效果。
综上所述,在利用分子弹簧原理实施隔振的过程中,如何设计一种隔振装置,用以优化现有分子弹簧隔振器的结构,在满足高静低动刚度特性的同时,进一步提高径向承载能力,提升隔振性能,就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于,为利用分子弹簧原理实施隔振的过程中,提供一种隔振装置,用以优化现有分子弹簧隔振器的结构,在满足高静低动刚度特性的同时,进一步提高径向承载能力,提升隔振性能。
为实现上述目的,本发明采用如下方案:提出一种三体囊膜式分子弹簧隔振器,包括基座、斜体盖、缓冲组件以及与重型机械设备相连的连接座;
所述基座的顶部通过紧固件与斜体盖的底部相连,所述斜体盖的顶部具有与缓冲组件相连的第一安装端面,所述第一安装端面与基座的顶部形成锐角夹角,三个斜体盖在基座的顶部呈圆周分布,三个斜体盖的第一安装端面均朝向基座的中心线,三个斜体盖与基座之间分别形成容纳分子弹簧材料的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔,所述第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的顶部均设置有密封板,所述密封板与斜体盖相连,所述密封板与斜体盖之间具有密封腔;
所述缓冲组件包括第一圆盘、第二圆盘、纤维套和橡胶轴,所述第一圆盘中部和第二圆盘的中部均具有供橡胶轴穿设的通孔,所述纤维套包覆在橡胶轴的外壁上,所述纤维套的两端均设置有连接带,所述纤维套的尾端的连接带与第一圆盘相连,所述纤维套的首端的连接带与第二圆盘相连,所述第一圆盘与第一安装端面相连,所述连接座的底部设置有与斜体盖的第一安装端面相匹配的第二安装端面,所述第二圆盘与连接座的第二安装端面相连;
所述橡胶轴的尾端设置有密封盘,所述密封盘被置于密封腔内形成密封结构,密封板的中部设置有第一通道,所述斜体盖的中部设置有第二通道,所述第一通道和第二通道相连形成供橡胶轴通过的滑动腔。
作为优选,斜体盖的第一安装端面与基座的顶部形成锐角夹角为30o,第二安装端面与第一安装端面平行,橡胶轴的轴线垂直于第一安装端面,第一缓冲腔的中心线、第二缓冲腔的中心线以及第三缓冲腔的中心线分别与各个缓冲腔对应的橡胶轴的轴线相重合。
作为优选,基座的侧壁上设置有第一注液口和第二注液口,第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的底部均设置有排液口,第一注液口通过第一注液通道与第一缓冲腔的内部相连,第二注液口通过第二注液通道分别与第二缓冲腔和第三缓冲腔的内部相连。如此设置,根据隔振器的使用工况,便于从基座的侧壁上设置的注液口通过注液通道向缓冲腔内注入分子弹簧材料,有利于调整分子弹簧材料的用量,进而使得隔振器呈现出相应的刚度特性,进一步提升了隔振器的适配性。
作为优选,三个斜体盖沿着基座的中心线呈圆周分布,相邻斜体盖之间的距离相等。如此设置,有利于每一个缓冲腔均匀承载,进一步提高了隔振器的使用稳定性。
作为优选,基座与斜体盖之间设置有第一密封槽,第一密封槽位于基座的顶部,第一密封槽内嵌入有密封圈。如此设置,第一密封槽和密封圈在基座与斜体盖的接触面上形成静密封结构,进一步提升了缓冲腔的密封性,进而有利于提高隔振器的隔振效果。
作为优选,密封腔内设置有第二密封槽,橡胶轴的尾端的密封盘上设置有与第二密封槽相匹配的环形凸起,环形凸起嵌入在第二密封槽中。如此设置,密封盘上的环形凸起与第二密封槽在缓冲腔的顶部形成静密封结构,大大提升了缓冲腔的密封性。
作为优选,纤维套由芳纶纤维编织而成,连接带沿着纤维套的圆周方向均匀排布,纤维套的首端的连接带的端部缝合形成与第一圆盘相连的第一连接环,纤维套的尾端的连接带的端部缝合形成与第二圆盘相连的第二连接环,连接带的缝合处均通过胶固处理形成胶固接头。如此设置,有利于提高纤维套分别与第一圆盘和第二圆盘之间的连接强度,连接带的缝合处的胶固接头用于进一步提高第一连接环和第二连接环的结构强度,避免了连接带在重型机械设备的反复加载和卸载的过程中,发生撕裂崩脱的情况,进而提高了该三体囊膜式分子弹簧隔振器的安全性和稳定性。
本发明还提出一种上述三体囊膜式分子弹簧隔振器的装配方法,包括:
步骤一、将纤维套两端的连接带分别与第一圆盘和第二圆盘相连,其中,纤维套的尾端的连接带在第一圆盘的边缘缠绕缝合形成第一连接环,纤维套的首端的连接带在第二圆盘的边缘缠绕缝合形成第二连接环,再将连接带的缝合处经胶固处理形成预制体;
步骤二、将橡胶轴的首端穿过斜体盖的第二通孔,橡胶轴的尾端设置的密封盘与斜体盖相接触,对橡胶轴形成轴向限位,橡胶轴的首端穿过第二通孔后,经纤维套的内部,从纤维套的首端穿出,再将第一圆盘与斜体盖相连;
步骤三、将密封板与斜体盖相连,密封板与斜体盖之间的锁紧力挤压密封盘,对斜体盖的顶部形成密封,最后利用紧固件将3个斜体盖与基座连接在一起。
本发明提供的一种三体囊膜式分子弹簧隔振器及装配方法与现有技术相比,具有如下突出的实质性特点和显著进步:
1、该三体囊膜式分子弹簧隔振器将重型机械设备施加的载荷通过连接座,经第二圆盘传递至橡胶轴,橡胶轴承受载荷发生形变,纤维套承受橡胶轴内部的压力,限制橡胶轴的径向形变,使得橡胶轴通过滑动腔进入缓冲腔中,如此一来,在连接座下移以及复位的过程中,橡胶轴反复进出缓冲腔使得分子弹簧介质被压缩和释放,优化了现有分子弹簧隔振器的结构,实现了高静低动刚度特性,同时,橡胶轴在纤维套的支撑下,提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能;
2、该三体囊膜式分子弹簧隔振器中三个斜体盖与基座之间的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔共同承受重型机械设备施加的载荷,大大提高了隔振器的承载能力,通过第一安装端面和第二安装端面斜置安装的缓冲组件,具有水平方向的承载分量,有利于承受重型机械设备施加偏移轴向的载荷,进而进一步提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能。
附图说明
图1是本发明实施例中一种三体囊膜式分子弹簧隔振器的立体结构示意图;
图2是图1的主视图;
图3是图2的俯视图;
图4是图1中一种三体囊膜式分子弹簧隔振器的装配结构示意图;
图5是图3中A-A处的剖视图;
图6是基座的内部结构示意图。
附图标记:基座1、斜体盖2、第一圆盘3、连接座4、第二圆盘5、纤维套6、第一注液口7、第二注液口8、密封板9、橡胶轴10、第一注液通道11、排液口12、第一密封槽13、第二密封槽14、第二注液通道15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1-6所示的一种三体囊膜式分子弹簧隔振器,用以优化现有分子弹簧隔振器的结构,提升隔振器的径向承载能力。该隔振器将重型机械设备施加的载荷通过连接座,经第二圆盘传递至橡胶轴,橡胶轴承受载荷发生形变。纤维套承受橡胶轴内部的压力,限制橡胶轴的径向形变,使得橡胶轴通过滑动腔进入缓冲腔中。如此一来,在连接座下移以及复位的过程中,橡胶轴反复进出缓冲腔使得分子弹簧介质被压缩和释放,优化了现有分子弹簧隔振器的结构,实现了高静低动刚度特性。同时,橡胶轴在纤维套的支撑下,提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能。
如图1所示,一种三体囊膜式分子弹簧隔振器包括基座1、斜体盖2、缓冲组件以及与重型机械设备相连的连接座4。基座1的顶部通过紧固件与斜体盖2的底部相连。结合图5所示,斜体盖2的顶部具有与缓冲组件相连的第一安装端面。第一安装端面与基座1的顶部形成锐角夹角。如图3所示,三个斜体盖2在基座1的顶部呈圆周分布。三个斜体盖2的第一安装端面均朝向基座1的中心线。三个斜体盖2与基座1之间分别形成容纳分子弹簧材料的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔。如图5所示,第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的顶部均设置有密封板9。密封板9与斜体盖2相连。密封板9与斜体盖2之间具有密封腔。
如图5所示,缓冲组件包括第一圆盘3、第二圆盘5、纤维套6和橡胶轴10。第一圆盘3中部和第二圆盘5的中部均具有供橡胶轴10穿设的通孔。纤维套6包覆在橡胶轴10的外壁上。纤维套6的两端均设置有连接带。纤维套6的尾端的连接带与第一圆盘3相连。纤维套6的首端的连接带与第二圆盘5相连。第一圆盘3与第一安装端面相连。连接座4的底部设置有与斜体盖2的第一安装端面相匹配的第二安装端面。第二圆盘5与连接座4的第二安装端面相连。
橡胶轴10的尾端设置有密封盘。密封盘被置于密封腔内形成密封结构。密封板9的中部设置有第一通道。斜体盖2的中部设置有第二通道。第一通道和第二通道相连形成供橡胶轴10通过的滑动腔。
其中,橡胶轴10用于承受并传递载荷。纤维套6用于承受橡胶轴10内部的压力,限制橡胶轴10的径向形变,使得橡胶轴10的尾端通过滑动腔进入缓冲腔中,进而使得缓冲腔中的分子弹簧介质被压缩和释放,进一步优化隔振器的刚度特性。橡胶轴10利用自身的柔性,结合纤维套6的束缚作用,使得连接座4能够相对于基座1产生进行偏移,进而提高了隔振器的径向承载能力,从而避免了隔振器失效,保证了隔振器在使用过程中的安全性。
三个斜体盖与基座之间的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔共同承受重型机械设备施加的载荷,大大提高了隔振器的承载能力,通过第一安装端面和第二安装端面斜置安装的缓冲组件,具有水平方向的承载分量,有利于承受重型机械设备施加偏移轴向的载荷,进而进一步提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能。
为了进一步优化隔振器的刚度特性曲线,橡胶轴10的内部具有储液腔。储液腔与缓冲腔相连。如此设置,内部中空的橡胶轴10能够更好地将自身发生的体积变化,通过储液腔中液体体积的变化传递至缓冲腔中,进而有利于优化隔振器的刚度特性,使得隔振器的刚度特性曲线更加平滑,从而进一步提升了隔振器的隔振性能。
如图3所示,三个斜体盖2沿着基座1的中心线呈圆周分布。相邻斜体盖2之间的距离相等。如此设置,有利于每一个缓冲腔均匀承载,进一步提高了隔振器的使用稳定性。
如图4所示,基座1与斜体盖2之间设置有第一密封槽13。第一密封槽13位于基座1的顶部。第一密封槽13内嵌入有密封圈。如此设置,第一密封槽13和密封圈在基座1与斜体盖2的接触面上形成静密封结构,进一步提升了缓冲腔的密封性,进而有利于提高隔振器的隔振效果。
如图5所示,密封腔内设置有第二密封槽14,橡胶轴10的尾端的密封盘上设置有与第二密封槽14相匹配的环形凸起,环形凸起嵌入在第二密封槽14中。如此设置,密封盘上的环形凸起与第二密封槽14在缓冲腔的顶部形成静密封结构,大大提升了缓冲腔的密封性。
例如,斜体盖2的第一安装端面与基座1的顶部形成锐角夹角为30o。第二安装端面与第一安装端面平行。橡胶轴10的轴线垂直于第一安装端面。第一缓冲腔的中心线、第二缓冲腔的中心线以及第三缓冲腔的中心线分别与各个缓冲腔对应的橡胶轴10的轴线相重合。
如图4所示,基座1的侧壁上设置有第一注液口7和第二注液口8。如图5所示,第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的底部均设置有排液口12。第一注液口7通过第一注液通道11与第一缓冲腔的内部相连。如图6所示,第二注液口8通过第二注液通道15分别与第二缓冲腔和第三缓冲腔的内部相连。如此设置,根据隔振器的使用工况,便于从基座1的侧壁上设置的注液口通过注液通道向缓冲腔内注入分子弹簧材料,有利于调整分子弹簧材料的用量,进而使得隔振器呈现出相应的刚度特性,进一步提升了隔振器的适配性。
其中,纤维套6由芳纶纤维编织而成。连接带沿着纤维套6的圆周方向均匀排布。纤维套6的首端的连接带的端部缝合形成与第一圆盘3相连的第一连接环。纤维套6的尾端的连接带的端部缝合形成与第二圆盘5相连的第二连接环。连接带的缝合处均通过胶固处理形成胶固接头。如此设置,有利于提高纤维套6分别与第一圆盘3和第二圆盘5之间的连接强度,连接带的缝合处的胶固接头用于进一步提高第一连接环和第二连接环的结构强度,避免了连接带在重型机械设备的反复加载和卸载的过程中,发生撕裂崩脱的情况,进而提高了该三体囊膜式分子弹簧隔振器的安全性和稳定性。
纤维套在编织过程中,采用泰普龙芳纶纤维,编织纱的规格为1500D×2合股。纤维套的两端均具有8条连接带。根据橡胶轴的尺寸需求,设计编织纱层列数。例如,纤维套的主体圆管的编织纱层列:4层,72列,合计328根;单瓣连接带的编织纱层列:4层,9列,合计36根。首先进行一端分瓣翻边部位织造,随后合并纱线继续编织主体圆管,最后编织另一端分瓣部位。编织完成后,把连接带分别与第一圆盘和第二圆盘连接,采用100tex×2合股的芳纶纤维作为缝线,将纤维套两端的八根连接带均以3针×5行的缝迹缝合到第一圆盘和第二圆盘上。缝合后,对翻边尾端进行胶固,防止预制体结构脱散。
本发明实施例中提出的一种三体囊膜式分子弹簧隔振器装配时,包括如下步骤:
步骤一、将纤维套两端的连接带分别与第一圆盘和第二圆盘相连,其中,纤维套的尾端的连接带在第一圆盘的边缘缠绕缝合形成第一连接环,纤维套的首端的连接带在第二圆盘的边缘缠绕缝合形成第二连接环,再将连接带的缝合处经胶固处理形成预制体;
步骤二、将橡胶轴的首端穿过斜体盖的第二通孔,橡胶轴的尾端设置的密封盘与斜体盖相接触,对橡胶轴形成轴向限位,橡胶轴的首端穿过第二通孔后,经纤维套的内部,从纤维套的首端穿出,再将第一圆盘与斜体盖相连;
步骤三、将密封板与斜体盖相连,密封板与斜体盖之间的锁紧力挤压密封盘,对斜体盖的顶部形成密封,最后利用紧固件将3个斜体盖与基座连接在一起。
本发明实施例中提出的三体囊膜式分子弹簧隔振器中三个斜体盖与基座之间的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔共同承受重型机械设备施加的载荷,大大提高了隔振器的承载能力。通过第一安装端面和第二安装端面斜置安装的缓冲组件,具有水平方向的承载分量,有利于承受重型机械设备施加偏移轴向的载荷,进而进一步提高了隔振器的径向承载能力,大大提升了隔振性能。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案,除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,包括基座、斜体盖、缓冲组件以及与重型机械设备相连的连接座;
所述基座的顶部通过紧固件与斜体盖的底部相连,所述斜体盖的顶部具有与缓冲组件相连的第一安装端面,所述第一安装端面与基座的顶部形成锐角夹角,三个斜体盖在基座的顶部呈圆周分布,三个斜体盖的第一安装端面均朝向基座的中心线,三个斜体盖与基座之间分别形成容纳分子弹簧材料的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔,所述第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的顶部均设置有密封板,所述密封板与斜体盖相连,所述密封板与斜体盖之间具有密封腔;
所述缓冲组件包括第一圆盘、第二圆盘、纤维套和橡胶轴,所述第一圆盘中部和第二圆盘的中部均具有供橡胶轴穿设的通孔,所述纤维套包覆在橡胶轴的外壁上,所述纤维套的两端均设置有连接带,所述纤维套的尾端的连接带与第一圆盘相连,所述纤维套的首端的连接带与第二圆盘相连,所述第一圆盘与第一安装端面相连,所述连接座的底部设置有与斜体盖的第一安装端面相匹配的第二安装端面,所述第二圆盘与连接座的第二安装端面相连;
所述橡胶轴的尾端设置有密封盘,所述密封盘被置于密封腔内形成密封结构,密封板的中部设置有第一通道,所述斜体盖的中部设置有第二通道,所述第一通道和第二通道相连形成供橡胶轴通过的滑动腔。
2.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,所述斜体盖的第一安装端面与基座的顶部形成锐角夹角为30o,所述第二安装端面与第一安装端面平行,所述橡胶轴的轴线垂直于第一安装端面,所述第一缓冲腔的中心线、第二缓冲腔的中心线以及第三缓冲腔的中心线分别与各个缓冲腔对应的橡胶轴的轴线相重合。
3.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,所述基座的侧壁上设置有第一注液口和第二注液口,所述第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔的底部均设置有排液口,所述第一注液口通过第一注液通道与第一缓冲腔的内部相连,所述第二注液口通过第二注液通道分别与第二缓冲腔和第三缓冲腔的内部相连。
4.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,三个斜体盖沿着基座的中心线呈圆周分布,相邻斜体盖之间的距离相等。
5.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,所述基座与斜体盖之间设置有第一密封槽,所述第一密封槽位于基座的顶部,所述第一密封槽内嵌入有密封圈。
6.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,所述密封腔内设置有第二密封槽,所述橡胶轴的尾端的密封盘上设置有与第二密封槽相匹配的环形凸起,所述环形凸起嵌入在第二密封槽中。
7.根据权利要求1所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器,其特征在于,所述纤维套由芳纶纤维编织而成,所述连接带沿着纤维套的圆周方向均匀排布,所述纤维套的首端的连接带的端部缝合形成与第一圆盘相连的第一连接环,所述纤维套的尾端的连接带的端部缝合形成与第二圆盘相连的第二连接环,所述连接带的缝合处均通过胶固处理形成胶固接头。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的三体囊膜式分子弹簧隔振器的装配方法,其特征在于,包括:
步骤一、将纤维套两端的连接带分别与第一圆盘和第二圆盘相连,其中,纤维套的尾端的连接带在第一圆盘的边缘缠绕缝合形成第一连接环,纤维套的首端的连接带在第二圆盘的边缘缠绕缝合形成第二连接环,再将连接带的缝合处经胶固处理形成预制体;
步骤二、将橡胶轴的首端穿过斜体盖的第二通孔,橡胶轴的尾端设置的密封盘与斜体盖相接触,对橡胶轴形成轴向限位,橡胶轴的首端穿过第二通孔后,经纤维套的内部,从纤维套的首端穿出,再将第一圆盘与斜体盖相连;
步骤三、将密封板与斜体盖相连,密封板与斜体盖之间的锁紧力挤压密封盘,对斜体盖的顶部形成密封,最后利用紧固件将3个斜体盖与基座连接在一起。
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