CN110976104A - 一种大型土工离心机防撞快开门结构 - Google Patents

一种大型土工离心机防撞快开门结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型土工离心机防撞门结构。土工离心机舱室的开门通道安装防撞门结构，包括缓冲门机构和侧门机构；缓冲门机构包括密封板、弯曲防撞杆、弧形补平板和补平板侧面封板；密封板和弧形补平板的中部之间通过多根弯曲防撞杆连接；侧门机构包括多根销轴，销轴通过导向轴承支撑，导向轴承通过H型钢安装，中部销轴向中间延伸并加工成蜗杆，两侧蜗杆间经蜗轮连接，马达工作带动蜗轮旋转，经蜗轮蜗杆副带动两侧蜗杆水平轴向移动，所有销轴同步进出插装于销轴入孔。本发明实现了大型土工离心机的防撞门结构，可以在土工离心机发生事故产生冲击时，有效吸能防撞，防止土工离心机外部环境、人员受到影响，保证试验安全。

Description

一种大型土工离心机防撞快开门结构
技术领域
本发明涉及一种防撞快开门结构，特别是涉及一种大型土工离心机真空舱防撞快开门结构。
背景技术
大直径、高加速度、超重力土工离心机是研究岩土演变、地质构造演变、地质灾难还原等地质演变过程再现试验的必不可少的装置。随着土工离心机的超重力加速度越来越高，风阻功率呈3次方增加，因此降低风阻功率是一件非常迫切的事情。目前最有效的方式是对土工离心机离心舱腔体抽真空，然后真空***会对土工离心机离心舱腔体设计提出新的要求，如侧门的防撞吸能装置、密封***的设计等。常压土工离心机离心舱腔体的侧门为了大型试件的进出方便，设有载物车进出通道，在常压下这个轨道的密封要求非常低，但是在真空下密封要求非常高，这给侧门的防撞和密封设计带来了困难。
目前有关大型土工离心机真空舱防撞门真空下快开门密封结构的有关技术国内外文献未见报道。
发明内容
为了克服背景技术领域中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大型土工离心机真空舱防撞、快开门密封结构，采用弯曲梁在大冲击力作用下易于弹、塑性变形吸收能量，避免直杆将冲击力直接传递给刚性门、从而导致整个门飞出去的难题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的土工离心机包括离心机舱室，离心机舱室壁采用钢筋混凝土制成，离心机舱室内有圆柱形筒体和圆柱形散热器，圆柱形散热器同轴安装于圆柱形筒体的内空腔，圆柱形散热器通过固定装置固定在圆柱形筒体壁面上，圆柱形散热器内有主机；离心机舱室的侧面设有开门通道，开门通道安装防撞门结构，圆柱形筒体和圆柱形散热器在与开门通道直接正对连通处均开口，开门通道处安装有侧面矩形法兰颈，侧面矩形法兰颈内端延伸连接到圆柱形散热器的开口，侧面矩形法兰颈外端连接安装侧门矩形法兰；所述的防撞门结构包括缓冲门机构和侧门机构；缓冲门机构置于侧面矩形法兰颈内，缓冲门机构包括密封板、弯曲防撞杆、弧形补平板和补平板侧面封板；密封板和弧形补平板的两侧之间通过补平板侧面封板连接，密封板和弧形补平板的中部之间通过多根弯曲防撞杆连接；密封板周围凸出于补平板侧面封板形成侧凸缘，侧凸缘和侧门矩形法兰之间通过密封垫圈连接，通过密封垫圈与侧门机构上的密封板构成侧门密封***。
侧门机构包括侧门外壳以及安装在侧门外壳内部的两组水平轴组件、蜗轮和马达，两组水平轴组件分别布置于侧门外壳的左右两侧，每个水平轴组件包括从上到下水平平行布置的多根销轴，多根销轴之间通过销轴限位板固定连接，每根销轴的两端部支撑活动套装于导向轴承内，导向轴承两侧通过H型钢支撑安装与侧门外壳内，离心机舱室壁的钢筋混凝土开设有用于销轴插装的水平设置的销轴入孔，销轴外侧端插装到销轴入孔内，两组水平轴组件中在位于中部的一根销轴内侧端向侧门外壳的中间延伸并表面加工成蜗杆结构形成蜗杆，两组水平轴组件的蜗杆之间通过蜗轮连接形成蜗轮蜗杆副，涡轮蜗杆副的蜗杆展开螺旋角小于蜗轮蜗杆接触的摩擦角；蜗轮同轴连接马达的输出轴；马达工作带动蜗轮旋转，经蜗轮蜗杆副带动两组水平轴组件的蜗杆在导向轴承的限位下水平轴向移动，进而带动所有销轴同步进出插装于销轴入孔。
所述的弧形补平板为弧形板结构，弧度和圆柱形散热器的圆弧度吻合一致，正常工作状态下弧形补平板位于圆柱形散热器的圆周面上，且与圆柱形散热器内侧齐平四周密合。
所述弯曲防撞杆根据门所受的冲击力大小设计成具有一定弯曲弧度或者弯折角度的结构，由至少有4根弯曲防撞杆组成一个缓冲***。
两组水平轴组件的蜗杆的螺纹旋向相反。
所述的侧门机构的下端设有两组轮子，两组轮子位于地面上的两条轨道上滑动，两组轮子均装有刹车***和自动驱动装置。
所述的导向轴承的导向轴承孔内壁开设有两道密封槽，密封槽中安装O型圈，在两道密封槽之间的导向轴承孔内壁还开有注油通道，注油通道向上穿出导向轴承后连接有防溢流的注油嘴，注油嘴连通于外部油液，油液经注油嘴、注油通道后进入销轴和导向轴承之间的间隙中。
本发明具有的有益效果是：
本发明实现了大型土工离心机的防撞门结构，可以在土工离心机发生事故产生冲击时，有效吸能防撞，防止土工离心机外部环境、人员受到影响，保证试验安全。
本发明提出的多组弯曲防撞杆可以根据冲击力的大小，设计成某一个比例(譬如本设计例中80％)的冲击力在该处被变形吸收，其余冲击力在刚性门上的销轴吸收，从而可以实现防撞门在一定的冲击力下保证不飞出。
附图说明
图1是本发明的结构主视剖面图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图1的B-B剖面图。
图4是导向轴承的导向润滑示意图。
图中：1、圆柱形筒体，2、侧门机构，3、销轴，4、H型钢，5、密封板，6、右侧蜗杆，7、马达，8、蜗轮，9、左侧蜗杆，10、上盖板，11、导向轴承，12、轨道，13、刹车***，14、轮子，15、转臂，16、转轴，17、转轴轴承，18、钢筋混凝土，19、销轴入孔，20、弯曲防撞杆，21、密封垫圈，22、弧形补平板，23、侧门矩形法兰颈，24、补平板侧面封板，25、侧面矩形法兰，26、销轴限位板，27、底板，28、圆柱形散热器，29、固定装置，30、侧门外壳，31、防松垫片，32、螺栓，33、自动驱动装置，34、注油通道，35、注油嘴，36、O型圈。
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。
如图1、图2所示，本发明具体实施的土工离心机包括离心机舱室，离心机舱室壁采用钢筋混凝土18制成，离心机舱室内有圆柱形筒体1和圆柱形散热器28，圆柱形散热器28同轴安装于圆柱形筒体1的内空腔，圆柱形散热器28通过固定装置29固定在圆柱形筒体1壁面上，内舱壳体上下端固定连接上盖板10和底板27，圆柱形散热器28内有主机，离心机本体置于离心机舱室内的底板27上，主机包括转臂15、转轴16、转轴轴承17，转轴16通过转轴轴承17支撑安装，转轴16顶端两侧对称安装有转臂15；离心机舱室的侧面设有开门通道，开门通道安装防撞门结构，圆柱形筒体1和圆柱形散热器28在与开门通道直接正对连通处均开口，开门通道处安装有侧面矩形法兰颈23，侧面矩形法兰颈23内端延伸连接到圆柱形筒体1的开口，侧面矩形法兰颈23外端连接安装侧门矩形法兰25。
防撞门结构包括缓冲门机构和侧门机构2，缓冲门机构和侧门机构2相固定连接。
缓冲门机构置于侧面矩形法兰颈23内，缓冲门机构包括密封板5、弯曲防撞杆20、弧形补平板22和补平板侧面封板24；密封板5内侧面和弧形补平板22的两侧之间通过补平板侧面封板24连接，补平板侧面封板24将弧形补平板22和密封板5焊接连接在一起，两侧的补平板侧面封板24位于侧面矩形法兰颈23内，具体是分别贴***行于侧面矩形法兰颈23的两内侧壁，密封板5和弧形补平板22的中部之间通过多根弯曲防撞杆20连接；密封板5向四周凸出于补平板侧面封板24形成侧凸缘，侧凸缘和侧门矩形法兰25大小相等，二者之间通过密封垫圈21连接，通过密封垫圈21与侧面***2上的密封板5构成侧门密封***；侧门机构在闭合时，内侧与离心舱的内侧平齐，密封板与侧门矩形法兰配合达到密封。
如图2、图3所示，侧门机构2包括侧门外壳30以及安装在侧门外壳30内部的两组水平轴组件、蜗轮8和马达7，侧门外壳30固定于密封板5的外侧面，两组水平轴组件分别布置于侧门外壳30的左右两侧，每个水平轴组件包括从上到下水平平行布置的多根销轴3，多根销轴3之间通过销轴限位板26固定连接，每根销轴3的两端部活动套装于导向轴承11内，多个销轴3可以通过导向轴承11沿水平轴向左右移动，导向轴承11前后两侧通过H型钢4支撑安装与侧门外壳30内，具体实施中，侧门外壳30前后两侧内壁均固定安装一条竖直布置的H型钢4，导向轴承11通过螺栓32和防松垫片31连接安装于两侧的H型钢4；离心机舱室壁的钢筋混凝土18开设有用于销轴3插装的水平的销轴入孔19，销轴3外侧端穿过侧门外壳30后插装到销轴入孔19内，两组水平轴组件中在位于中部的一根销轴3内侧端向侧门外壳30的中间延伸并表面加工成蜗杆结构形成蜗杆6、9，两组水平轴组件的蜗杆6、9之间通过蜗轮8连接形成蜗轮蜗杆副，该涡轮蜗杆副的蜗杆展开螺旋角小于蜗轮蜗杆接触的摩擦角；蜗轮8同轴连接马达7的输出轴，马达7固定于侧门外壳30内；马达7工作带动蜗轮8旋转，经蜗轮蜗杆副带动两组水平轴组件的蜗杆6、9在导向轴承11的限位下水平轴向移动，进而带动所有销轴3同步进出插装于销轴入孔19。
弧形补平板22为弧形板结构，弧度和圆柱形散热器28的圆弧度吻合一致，正常工作状态下弧形补平板22位于圆柱形散热器28的圆周面上，且与圆柱形散热器28内侧齐平、四周密合。
弯曲防撞杆20根据门所受的冲击力大小设计成具有一定弯曲弧度或者弯折角度的结构，由至少有4根弯曲防撞杆20组成一个缓冲***。具体实施中，将弯曲防撞杆20制作成为夹角为钝角的V形杆。
具体实施中经测试，80％左右的冲击力被吸收在该处，其余冲击力将由侧门机构2的销轴3和销轴入孔19配合处的剪切力承受。
两组水平轴组件的蜗杆6、9的螺纹旋向相反。位于左侧一组水平轴组件中间位置的蜗杆为右侧蜗杆6，为右旋齿，左侧蜗杆9为左旋齿，与马达7驱动的蜗轮8相啮合的右侧蜗杆6和左侧蜗杆9可以随马达的转动而左右运动，左侧蜗杆9与其余的左侧的销轴3通过销轴限位板26成为一个整体，右侧蜗杆6与其余的右侧的销轴3通过销轴限位板26成为一个整体。
侧门机构2的下端设有两组轮子14，具体实施中轮子14安装于侧门机构2的侧门外壳30底部，两组轮子14位于地面上的两条轨道12上滑动，两组轮子14均装有刹车***13和自动驱动装置33。
每根销轴3和导向轴承11之间设有油液润滑结构：导向轴承11的导向轴承孔内壁开设有两道密封槽，密封槽中安装O型圈36，在两道密封槽之间的导向轴承孔内壁还开有注油通道34，注油通道34向上穿出导向轴承11后连接有防溢流的注油嘴35，注油嘴35连通于外部油液，油液经注油嘴35、注油通道34后进入销轴3和导向轴承11之间的间隙中，以进行润滑。
本发明的大型土工离心机防撞快开门结构的操作步骤，可用自动控制器来实现，也可以由手动按钮实现。
本发明的工作过程情况如下：
1)在土工离心机开始工作之前，侧门机构2处于打开状态；
2)将实验舱移动进入土工离心机的离心机舱室内，实验舱安装到高速转轴的转臂15末端吊篮里，撤出所有与试验无关的物品和全部人员；
3)将侧门机构2移到离心机舱室的开门通道内设有的侧门限位开关处停止，此时侧门内侧的弧形补平板22与离心舱的圆柱形散热器(28)位于同一圆周上，且与圆柱形散热器28内侧齐平、四周密合；密封板5压紧侧门矩形法兰25，使密封垫圈21变形达到初始密封。
然后启动马达7，带动两组水平轴组件的各根销轴3均向两侧外伸出，销轴3的一端伸入位于钢筋混凝土18上的销轴入孔19内，直到限位极限，停止马达7；四个轮子14的刹车***13开启，刹住四个轮子14。
4)对土工离心机的离心机舱室抽真空到设定真空度或其他操作，开启超重力离心机主机，开始实验工作；
5)当实验停止时，真空复压到常压后，松开四个轮子14的刹车***；启动马达7，带动两组水平轴组件的各根销轴3均向中心内侧缩回，直到销轴的外端部完全收缩回侧门机构的侧门外壳30内，直到限位极限，停止马达7；启动四个轮子14使侧门机构往外移动，将侧门14开启；
6)将完成实验的实验舱移出土工离心机的离心机舱室，完成一个完整的试验过程，准备下一个实验使用。

Claims (6)

1.一种大型土工离心机防撞门结构，土工离心机包括离心机舱室，离心机舱室壁采用钢筋混凝土(18)制成，离心机舱室内有圆柱形筒体(1)和圆柱形散热器(28)，圆柱形散热器(28)同轴安装于圆柱形筒体(1)的内空腔，圆柱形散热器(28)通过固定装置(29)固定在圆柱形筒体(1)壁面上，圆柱形散热器(28)内有主机；其特征在于：离心机舱室的侧面设有开门通道，开门通道安装防撞门结构，圆柱形筒体(1)和圆柱形散热器(28)在与开门通道直接正对连通处均开口，开门通道处安装有侧面矩形法兰颈(23)，侧面矩形法兰颈(23)内端延伸连接到圆柱形散热器(28)的开口，侧面矩形法兰颈(23)外端连接安装侧门矩形法兰(25)；
所述的防撞门结构包括缓冲门机构和侧门机构(2)；缓冲门机构置于侧面矩形法兰颈(23)内，缓冲门机构包括密封板(5)、弯曲防撞杆(20)、弧形补平板(22)和补平板侧面封板(24)；密封板(5)和弧形补平板(22)的两侧之间通过补平板侧面封板(24)连接，密封板(5)和弧形补平板(22)的中部之间通过多根弯曲防撞杆(20)连接；密封板(5)周围凸出于补平板侧面封板(24)形成侧凸缘，侧凸缘和侧门矩形法兰(25)之间通过密封垫圈(21)连接，通过密封垫圈(21)与侧门机构(2)上的密封板(5)构成侧门密封***；侧门机构(2)包括侧门外壳(30)以及安装在侧门外壳(30)内部的两组水平轴组件、蜗轮(8)和马达(7)，两组水平轴组件分别布置于侧门外壳(30)的左右两侧，每个水平轴组件包括从上到下水平平行布置的多根销轴(3)，多根销轴(3)之间通过销轴限位板(26)固定连接，每根销轴(3)的两端部活动套装于导向轴承(11)内，导向轴承(11)两侧通过H型钢(4)支撑安装与侧门外壳(30)内，离心机舱室壁的钢筋混凝土(18)开设有用于销轴(3)插装的水平设置的销轴入孔(19)，销轴(3)外侧端插装到销轴入孔(19)内，两组水平轴组件中在位于中部的一根销轴(3)内侧端向侧门外壳(30)的中间延伸并表面加工成蜗杆结构形成蜗杆(6、9)，两组水平轴组件的蜗杆(6、9)之间通过蜗轮(8)连接形成蜗轮蜗杆副；蜗轮(8)同轴连接马达(7)的输出轴；马达(7)工作带动蜗轮(8)旋转，经蜗轮蜗杆副带动两组水平轴组件的蜗杆(6、9)在导向轴承(11)的限位下水平轴向移动，进而带动所有销轴(3)同步进出插装于销轴入孔(19)。
2.根据权利要求1所述的一种大型土工离心机防撞门结构，其特征在于：
所述的弧形补平板(22)为弧形板结构，弧度和圆柱形散热器(28)的圆弧度吻合一致，正常工作状态下弧形补平板(22)位于圆柱形散热器(28)的圆周面上，且与圆柱形散热器(28)内侧齐平四周密合。
3.根据权利要求1所述的一种大型土工离心机防撞门结构，其特征在于：
所述弯曲防撞杆(20)根据门所受的冲击力大小设计成具有一定弯曲弧度或者弯折角度的结构，由至少有4根弯曲防撞杆(20)组成一个缓冲***。
4.根据权利要求1所述的一种大型土工离心机防撞门结构，其特征在于：
两组水平轴组件的蜗杆(6、9)的螺纹旋向相反。
5.根据权利要求1所述的一种大型土工离心机防撞门结构，其特征在于：
所述的侧门机构(2)的下端设有两组轮子(14)，两组轮子(14)位于地面上的两条轨道(12)上滑动，两组轮子(14)均装有刹车***(13)和自动驱动装置(33)。
6.根据权利要求1所述的一种大型土工离心机防撞门结构，其特征在于：
所述的导向轴承(11)的导向轴承孔内壁开设有两道密封槽，密封槽中安装O型圈(36)，在两道密封槽之间的导向轴承孔内壁还开有注油通道(34)，注油通道(34)向上穿出导向轴承(11)后连接有防溢流的注油嘴(35)，注油嘴(35)连通于外部油液，油液经注油嘴(35)、注油通道(34)后进入销轴(3)和导向轴承(11)之间的间隙中。
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