CN116335503A - 一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构，应用于容器开口处，容器开口的外廓设有密封圈（1）；容器开口的上部设有上横向固定导轨（2），容器开口下部设有下横向固定导轨（3），上横向固定导轨（2）和下横向固定导轨（3）之间滑行嵌设有与密封圈相配合的舱门（6）；所述的上横向固定导轨（2）的中段设有上纵向移动导轨（4），所述的下横向固定导轨（3）的中段设有多个下纵向移动导轨（17），上纵向移动导轨（4）和下纵向移动导轨（17）的侧旁均对应设置有纵向移动机构（5）；本发明通过向内移动舱门实现舱门与容器开口密封圈的紧密贴合，有效避免了密封圈磨损，也提升了密封效果。

Description

一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构及其控制方法
技术领域
本发明涉及密封结构领域，具体涉及一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构。
背景技术
太空环境模拟的特大型真空容器大门高度有25米以上，宽度15米以上，重量数百吨，在进行密封时需要保证大门的安全性及垂直性，因此通常使用上下导轨平行移动的方式进行开闭，但在平行移动过程中，大门内侧面会与真空容器的密封圈发生物理摩擦导致磨损，长期使用后会严重影响密封圈的密封性能，同时两者贴合后的摩擦力还会阻碍大门的驱动，从而提高驱动电机的负载，进一步降低了使用的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构。本发明通过向内移动舱门实现舱门与容器开口密封圈的紧密贴合，有效避免了密封圈磨损，也提升了密封效果。
本发明的技术方案：一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构，应用于容器开口处，容器开口的外廓设有密封圈；容器开口的上部设有上横向固定导轨，容器开口下部设有下横向固定导轨，上横向固定导轨和下横向固定导轨之间滑行嵌设有与密封圈相配合的舱门；所述的上横向固定导轨的中段设有上纵向移动导轨，所述的下横向固定导轨的中段设有多个下纵向移动导轨，上纵向移动导轨和下纵向移动导轨的侧旁均对应设置有纵向移动机构；所述的舱门的顶部设有升降机构，升降机构的升降端设有与上横向固定导轨相契合的上驱动轮，所述的舱门的底部设有多个与下纵向移动导轨对应设置的下驱动轮，所述的舱门的底部设有气囊提升机构，气囊提升机构的底部设有与下横向固定导轨相契合的提升轮；
当舱门滑行到达容器开口处时，上驱动轮移动至上纵向移动导轨上，下驱动轮移动至下纵向移动导轨上，气囊提升机构泄气使得提升轮上升脱离下横向固定导轨，升降机构抬升推动上驱动轮与上纵向移动导轨挤压增大压力；接着纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨向内纵向移动，进而带动舱门向内移动，舱门与容器开口的密封圈完全贴合后实现密封；解除密封时，纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨移动，带动舱门离开密封圈，上纵向移动导轨和下纵向移动导轨回到初始位后，升降机构向下移动带动上驱动轮下移，减小上驱动轮与上纵向移动导轨的接触压力，气囊提升机构充气使得提升轮下移与横向固定导轨卡合，完成容器开口的开启。
上述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构中，所述升降机构包括设置于舱门顶部并与电机相连的驱动蜗杆，驱动蜗杆的侧部设有相啮合的蜗轮，蜗轮上设有螺纹导杆，所述舱门顶部设有竖直滑动连接并与螺纹导杆相啮合的移动块，移动块的顶部与对应上驱动轮的电机相连，所述舱门的顶部设有竖直的滑动槽，滑动槽内设有滑动连接的限位轴承，上驱动轮与电机相连的驱动轴穿设于限位轴承内。
前述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构中，所述纵向移动机构包括与容器底部固定连接的前底座和后底座，前底座上设有与电机相连的前进机和后退机，后底座上设有纵向导轨，所述上纵向移动导轨和下纵向移动导轨设置于纵向导轨上，前进机和后退机的输出端与对应的上纵向移动导轨或下纵向移动导轨相连。
前述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构中，所述气囊提升机构包括与舱门底部固定连接的顶板，顶板的底部设有液压推杆，液压推杆的下端设有底板，所述提升轮设置于底板的底面；所述顶板和底板之间还设有多个围绕液压推杆均匀分布的提升气囊。
前述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构中，所述气囊提升机构还包括气囊提升控制器和空气压缩机，空气压缩机的输出端设有空气干燥器，空气干燥器的出气端设有两个与气囊提升控制器相连的充气限压电磁阀，两充气限压电磁阀共同与一个提升气囊相连；所述提升气囊上设有放气电磁阀。
前述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构中，位于两端的下横向固定导轨上设有死挡块，死挡块上设有朝向舱门的限位开关，限位开关与上驱动轮和下驱动轮相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明当舱门滑行到达容器开口处时，上驱动轮移动至上纵向移动导轨上，下驱动轮移动至下纵向移动导轨上，气囊提升机构泄气使得提升轮上升脱离下横向固定导轨，升降机构抬升推动上驱动轮与上纵向移动导轨挤压增大压力；接着纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨向内纵向移动，进而带动舱门向内移动，舱门与容器开口的密封圈完全贴合后实现密封；解除密封时，纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨移动，带动舱门离开密封圈，上纵向移动导轨和下纵向移动导轨回到初始位后，升降机构向下移动带动上驱动轮下移，减小上驱动轮与上纵向移动导轨的接触压力，气囊提升机构充气使得提升轮下移与横向固定导轨卡合，完成容器开口的开启。本发明通过向内移动舱门实现舱门与容器开口密封圈的紧密贴合，有效避免了密封圈磨损，也提升了密封效果。升降机构的设置可以在向内移动时抬升推动上驱动轮与上纵向移动导轨挤压增大压力，从而避免舱门的抖动，在密封结束，舱门回到初始位后，升降机构再把上驱动轮下移，减小上驱动轮与上导轨的接触压力，以方便上驱动轮在上导轨上进行滑行，气囊提升机构的设置可以通过气囊的膨胀使提升轮对下横向固定导轨增压，满足舱门刚移动和停止前所需要的摩擦力，而移动过程中气囊收缩则可以减少提升轮对下横向固定导轨压力，减少舱门移动过程受到的阻力，气囊还可以使提升轮完全脱离下横向固定导轨，避免在舱门内移时发生运动干涉。
2、本发明升降机构包括设置于舱门顶部并与电机相连的驱动蜗杆，驱动蜗杆的侧部设有相啮合的蜗轮，蜗轮上设有螺纹导杆，所述舱门顶部设有竖直滑动连接并与螺纹导杆相啮合的移动块，移动块的顶部与对应上驱动轮的电机相连，所述舱门的顶部设有竖直的滑动槽，滑动槽内设有滑动连接的限位轴承，上驱动轮与电机相连的驱动轴穿设于限位轴承内。电机带动驱动蜗杆转动，进而通过蜗轮带动螺纹导杆转动，螺纹导杆带动移动块移动，实现与上驱动相连的电机的上下移动，同时限位轴承一同移动以确保支撑的可靠性，上驱动轮的上下移动可以增加与上纵向移动导轨之间的压力，从而提升其移动时的可靠性，同时蜗轮与驱动蜗杆的配合还具备自锁效果，可靠性佳。
3、本发明气囊提升机构包括与舱门底部固定连接的顶板，顶板的底部设有液压推杆，液压推杆的下端设有底板，所述提升轮设置于底板的底面；所述顶板和底板之间还设有多个围绕液压推杆均匀分布的提升气囊；通过液压推杆抬升顶板与底板，提升气囊充气后对顶板和底板的两侧外侧进行支撑，通过各提升气囊的充气量而产生的高低差可以改变大门的倾斜程度，从而起到改变大门因装配、加工等原因产生的误差而导致大门位置倾斜的情况。
4、本发明气囊提升机构还包括气囊提升控制器和空气压缩机，空气压缩机的输出端设有空气干燥器，空气干燥器的出气端设有两个与气囊提升控制器相连的充气限压电磁阀，两充气限压电磁阀共同与一个提升气囊相连；所述提升气囊上还设有与气囊提升控制器相连的放气电磁阀；其中一个充气限压电磁阀的设定充气压力大于另一个充气限压电磁阀的设定充气压力，当大门处于横向移动的初始阶段，此时需要对舱门产生足够的推力使其具备一定的加速度，因此通过设定充气气压较大的充气限压电磁阀对提升气囊进行充气，进而通过底板以及提升轮对下横向固定导轨产生足够的下压力，确保能产生足够的摩擦力进行移动；而在横向移动过程中，速度较快且恒定，此时通过设定充气气压较小的充气限压电磁阀对提升气囊进行充气，减少摩擦，而在到达指定位置前，舱门的移动需要减速，此时通过设定充气气压较大的充气限压电磁阀对提升气囊进行充气，增大摩擦起到阻挡刹车的作用，进一步提升舱门的移动可靠性；放气电磁阀则对提升气囊进行放气，使其收缩，进而控制提升轮与下横向固定导轨接触与远离。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明纵向移动机构的结构示意图；
图3是本发明气囊提升机构的结构示意图；
图4是本发明气囊提升机构的连接结构示意图；
图5是本发明升降机构的结构示意图。
附图中的标记为：1-密封圈；2-上横向固定导轨；3-下横向固定导轨；4-上纵向移动导轨；5-纵向移动机构；6-舱门；7-升降机构；8-上驱动轮；9-下驱动轮；10-气囊提升机构；11-提升轮；12-前底座；13-后底座；14-前进机；15-后退机；16-纵向导轨；17-下纵向移动导轨；18-顶板；19-液压推杆；20-底板；21-提升气囊；22-气动夹紧机构；23-空气压缩机；24-空气干燥器；25-充气限压电磁阀；26-放气电磁阀；27-气囊提升控制器；38-死挡块；39-限位开关；40-驱动蜗杆；41-蜗轮；42-螺纹导杆；43-移动块；44-滑动槽；45-限位轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构，如附图1所示，应用于容器开口处，容器开口的外廓设有密封圈1；容器开口的上部设有上横向固定导轨2，容器开口下部设有下横向固定导轨3，上横向固定导轨2和下横向固定导轨3之间滑行嵌设有与密封圈相配合的舱门6；所述的上横向固定导轨2的中段设有上纵向移动导轨4，所述的下横向固定导轨3的中段设有多个下纵向移动导轨17，上纵向移动导轨4和下纵向移动导轨17的侧旁均对应设置有纵向移动机构5；所述的舱门6的顶部设有升降机构7，升降机构7的升降端设有与上横向固定导轨2相契合的上驱动轮8，所述的舱门6的底部设有多个与下纵向移动导轨17对应设置的下驱动轮9，所述的舱门的底部设有气囊提升机构10，气囊提升机构10的底部设有与下横向固定导轨3相契合的提升轮11，上驱动轮和下驱动轮均与电机相连，电机内置编码器，用于记录和控制密封的位置和运动，考虑到大门的重量惯性和上下驱动轮的转动惯量会影响移动的精度和安全性，因而大门侧向运动分阶段进行速度控制，在距离停止点较远时，加速到安全速度内的较快速度保持运行，提高效率；在距离停止点一定距离时提前降速，保持低速运行，为停止做准备；如附图2所示，纵向移动机构5包括与容器底部固定连接的前底座12和后底座13，前底座12上设有与电机相连的前进机14和后退机15，后底座13上设有纵向导轨16，所述上纵向移动导轨4和下纵向移动导轨17设置于纵向导轨16上，前进机14和后退机15的输出端与对应的上纵向移动导轨4或下纵向移动导轨17相连，通过前进机和后退机分别控制前后移动；如附图5所示，所述升降机构7包括设置于舱门6顶部并与电机相连的驱动蜗杆40，驱动蜗杆40的侧部设有相啮合的蜗轮41，蜗轮41上设有螺纹导杆42，所述舱门6顶部设有竖直滑动连接并与螺纹导杆42相啮合的移动块43，移动块43的顶部与对应上驱动轮8的电机相连，所述舱门6的顶部设有竖直的滑动槽44，滑动槽44内设有滑动连接的限位轴承45，上驱动轮8与电机相连的驱动轴穿设于限位轴承45内；如附图3所示，所述气囊提升机构10包括与舱门6底部固定连接的顶板18，顶板18的底部设有液压推杆19，液压推杆19的下端设有底板20，所述提升轮11设置于底板20的底面；所述顶板18和底板20之间还设有多个围绕液压推杆19均匀分布的提升气囊21；所述舱门6侧边设有多个均匀分布的气动夹紧机构22，通过将内部的气体抽出形成压力差来进一步提升舱门的固定可靠性；如附图4所示，所述气囊提升机构10还包括气囊提升控制器27和空气压缩机23，气囊提升控制器接收舱门运动启停信号及移动速度信号，空气压缩机23的输出端设有空气干燥器24，空气干燥器24的出气端设有两个与气囊提升控制器27相连的充气限压电磁阀25，两充气限压电磁阀25共同与一个提升气囊21相连，两充气限压电磁阀25的设定充气压力分别为0.6Mpa和0.8Mpa；所述提升气囊21上还设有与气囊提升控制器27相连的放气电磁阀26和压力传感器；位于两端的下横向固定导轨3上设有死挡块38，死挡块38上设有朝向舱门6的限位开关39，限位开关39与上驱动轮8和下驱动轮9相连，用于强行关闭上下驱动轮电机，阻止脱轨。
当舱门滑行到达容器开口处时，上驱动轮移动至上纵向移动导轨上，下驱动轮移动至下纵向移动导轨上，气囊提升机构泄气使得提升轮上升脱离下横向固定导轨，升降机构抬升推动上驱动轮与上纵向移动导轨挤压增大压力；接着纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨向内纵向移动，进而带动舱门向内移动，舱门与容器开口的密封圈完全贴合后实现密封；解除密封时，纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨移动，带动舱门离开密封圈，上纵向移动导轨和下纵向移动导轨回到初始位后，升降机构向下移动带动上驱动轮下移，减小上驱动轮与上纵向移动导轨的接触压力，气囊提升机构充气使得提升轮下移与横向固定导轨卡合，完成容器开口的开启。

Claims (6)

1.一种用于太空环境模拟的低压容器密封结构，应用于容器开口处，容器开口的外廓设有密封圈（1）；容器开口的上部设有上横向固定导轨（2），容器开口下部设有下横向固定导轨（3），上横向固定导轨（2）和下横向固定导轨（3）之间滑行嵌设有与密封圈相配合的舱门（6）；其特征在于：所述的上横向固定导轨（2）的中段设有上纵向移动导轨（4），所述的下横向固定导轨（3）的中段设有多个下纵向移动导轨（17），上纵向移动导轨（4）和下纵向移动导轨（17）的侧旁均对应设置有纵向移动机构（5）；所述的舱门（6）的顶部设有升降机构（7），升降机构（7）的升降端设有与上横向固定导轨（2）相契合的上驱动轮（8），所述的舱门（6）的底部设有多个与下纵向移动导轨（17）对应设置的下驱动轮（9），所述的舱门的底部设有气囊提升机构（10），气囊提升机构（10）的底部设有与下横向固定导轨（3）相契合的提升轮（11）；
当舱门滑行到达容器开口处时，上驱动轮移动至上纵向移动导轨上，下驱动轮移动至下纵向移动导轨上，气囊提升机构泄气使得提升轮上升脱离下横向固定导轨，升降机构抬升推动上驱动轮与上纵向移动导轨挤压增大压力；接着纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨向内纵向移动，进而带动舱门向内移动，舱门与容器开口的密封圈完全贴合后实现密封；解除密封时，纵向移动机构推动上纵向移动导轨和下纵向移动导轨移动，带动舱门离开密封圈，上纵向移动导轨和下纵向移动导轨回到初始位后，升降机构向下移动带动上驱动轮下移，减小上驱动轮与上纵向移动导轨的接触压力，气囊提升机构充气使得提升轮下移与横向固定导轨卡合，完成容器开口的开启。
2.根据权利要求1所述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构，其特征在于：所述升降机构（7）包括设置于舱门（6）顶部并与电机相连的驱动蜗杆（40），驱动蜗杆（40）的侧部设有相啮合的蜗轮（41），蜗轮（41）上设有螺纹导杆（42），所述舱门（6）顶部设有竖直滑动连接并与螺纹导杆（42）相啮合的移动块（43），移动块（43）的顶部与对应上驱动轮（8）的电机相连，所述舱门（6）的顶部设有竖直的滑动槽（44），滑动槽（44）内设有滑动连接的限位轴承（45），上驱动轮（8）与电机相连的驱动轴穿设于限位轴承（45）内。
3.根据权利要求1所述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构，其特征在于：所述纵向移动机构（5）包括与容器底部固定连接的前底座（12）和后底座（13），前底座（12）上设有与电机相连的前进机（14）和后退机（15），后底座（13）上设有纵向导轨（16），所述上纵向移动导轨（4）和下纵向移动导轨（17）设置于纵向导轨（16）上，前进机（14）和后退机（15）的输出端与对应的上纵向移动导轨（4）或下纵向移动导轨（17）相连。
4.根据权利要求1所述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构，其特征在于：所述气囊提升机构（10）包括与舱门（6）底部固定连接的顶板（18），顶板（18）的底部设有液压推杆（19），液压推杆（19）的下端设有底板（20），所述提升轮（11）设置于底板（20）的底面；所述顶板（18）和底板（20）之间还设有多个围绕液压推杆（19）均匀分布的提升气囊（21）。
5.根据权利要求1所述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构，其特征在于：所述气囊提升机构（10）还包括气囊提升控制器（27）和空气压缩机（23），空气压缩机（23）的输出端设有空气干燥器（24），空气干燥器（24）的出气端设有两个与气囊提升控制器（27）相连的充气限压电磁阀（25），两充气限压电磁阀（25）共同与一个提升气囊（21）相连；所述提升气囊（21）上还设有与气囊提升控制器（27）相连的放气电磁阀（26）。
6.根据权利要求1所述的用于太空环境模拟的低压容器密封结构，其特征在于：位于两端的下横向固定导轨（3）上设有死挡块（38），死挡块（38）上设有朝向舱门（6）的限位开关（39），限位开关（39）与上驱动轮（8）和下驱动轮（9）相连。
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