双铰轴升降旋转门开关装置的制作方法

本发明涉及一种旋转门开关装置，尤其涉及一种双铰轴升降旋转门开关装置。

背景技术：

大型环氧乙烷灭菌器是医疗器械生产中用于最后对医疗器械产品进行灭菌的关键设备。环氧乙烷灭菌器是在一定温度、压力和湿度条件下，用一定浓度的环氧乙烷气体对密封于灭菌室内的医疗器械进行低温熏蒸灭菌的设备。环氧乙烷灭菌器使用的灭菌介质环氧乙烷气体是一种非常有效的低温灭菌剂，在国内外得到广泛的应用。但环氧乙烷又是一种剧毒、易燃、易爆的化学物质，要求在灭菌过程中不能泄漏。因此要求环氧乙烷灭菌器必要有足够的强度，良好的密封性，操作使用方便和很好的安全性。

大型灭菌器是指灭菌器灭菌室容积在1立方米以上，目前国内最大的灭菌器已达100立方米。灭菌室一般由箱体和两端的进料门及出料门组成。两端的门体是可开关的，当需要灭菌时，将进料门打开，将需要灭菌的医疗器械装进箱体内，然后关闭进料门进行灭菌。灭菌工作完成后，将出料门打开，将已灭菌的医疗器械推出后再将出料门关闭，为下一个灭菌循环做准备。因此门体是环氧乙烷灭菌器的重要组成部分。灭菌器对门体的主要要求是：要有足够的强度和刚度，能承受箱体内的反复作用的正压和负压引起的压力，不产生裂纹和明显的塑性变形。箱体内受正压和负压都不能泄漏，门体开关操作方便、安全、可靠。

门体的开关装置对满足灭菌器对门体的功能要求有很大的影响，门体开关装置的功能甚至严重影响到灭菌器的性能。现有技术中，大型环氧乙烷灭菌器常用的门体开关方式有两种，一种是平移门，另一种是单铰轴旋转门。

平移门的门体是由矩形管焊接的框架再焊接在平整的门板上组成的，门体顶部安装有两个滚轮，通过滚轮将门体挂在固定在门框上面的导轨上，由气缸推动门体向侧面平行移动的方式实现门体的开关。由于平移门的宽度与箱体的宽度基本相等，开门时门体需要平移到灭菌器的侧面，因此需要占有和箱体差不多的地面宽度，这使得厂房的利用率不高，基建投资过大。

单铰轴旋转门的门体也是由矩形管焊成的框架焊接在平整的门板上组成，门框的一侧与一组单铰轴旋转门的开关装置连接牢固。门体的一侧也与这组单铰轴旋转门开关装置连接。单铰轴开关装置是由三部分组成，固定在门框侧边的门轴固定座(有两个轴孔)，固定在门体侧面的门体固定座(有一个轴孔)，用一根轴将两个固定座的三个孔连成一体成为一个铰链轴，使门体能绕铰链轴旋转，单铰轴旋转门也有明显的缺点：箱体受正压时，门轴就要承受全部压力的一半。这样门轴和相应的零部件(轴、套、螺栓、垫板、固定板等)都必须相应承受很大的力。在箱体断面积较小和箱体压力较小时，门轴构件作相应的加强还能承受，当箱体断面积较大或压力较高时，要承受箱体几十吨的压力，门轴机构要设计得非常庞大，这样的结构不可取。因此单铰轴旋转门灭菌器一般只适用于箱体断面积较小或箱体压力较小(<0.03mpa)的条件下使用。

随着国家医疗卫生事业的发展，对医疗器械灭菌设备的需求量越来越大，特别是对大型、较高正压力灭菌器的需求量更为明显。大型灭菌器的容积已经由原来的较大20立方米发展到100立方米，断面尺寸由原来较大的1350×2000(mm)发展到更大的2200×2800(mm)。箱体压力需求正压由原来一般0.03mpa增加到0.10mpa，因此目前两种开门方式的灭菌器已经满足不了市场要求，因此，亟需一种可承受较大压力的旋转门开关装置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种双铰轴升降旋转门开关装置，克服目前使用的平移门不适用于大型灭菌器和单铰轴旋转门不能用于大的箱体断面和较高压力的大型灭菌器的缺点，使其能适用于所有大型灭菌器(1～100立方米或更大)，适用于更高的灭菌压力范围(-0.08～+0.08mpa或更高到0.10mpa)，使灭菌器少占用灭菌器安装的厂房面积，提高厂房的利用率，特别是能满足大断面，高压力的灭菌器的要求，提高灭菌效率，提高灭菌的安全性。

本发明提供了一种双铰轴升降旋转门开关装置，包括门轴支架板、上双铰轴装置、下双铰轴装置及门体提升装置，门轴支架板固定安装于门框的一侧，上双铰轴装置、下双铰轴装置同轴固定安装于门轴支架板的上、下两端，并与门体的一侧面固定安装，使门体与上双铰轴装置及下双铰轴装置连成一体，门体提升装置与门轴支架板固定连接，并通过推动上双铰轴装置带动门体向上提升，门框两侧面固定安装有门钩，门体上与门钩对应的位置固定安装有门钩垫板，门体的上部固定安装有上门钩，门框的下面固定安装有下门钩。

进一步地，上双铰轴装置及下双铰轴装置包括门框门轴、门框门轴支座、门体门轴、门体门轴支座及连接块，门框门轴支座与门轴支架板固定连接，门体门轴支座与门体固定连接，门框门轴支座设有两个同轴孔，门框门轴穿过同轴孔并与同轴孔滑动连接，连接块安装有限位销，门体门轴支座设有限位孔，限位销与限位孔配合并留有间隙，连接块连接门框门轴及门体门轴，可使门体分别绕所述门框门轴及门体门轴转动，限位销用于当门体绕门体门轴旋转一微小角度后与限位孔的侧壁接触，以使门体与连接块的相对转动停止。

进一步地，连接块与门框门轴连接的上端面设有卡环，连接块与门体门轴连接的上端面及下端面分别设有第一螺母紧固件及隔圈，连接块与限位销连接的上端面设有第二螺母紧固件，门体门轴延伸出连接块的部分的下端通过推力轴承与门体门轴支座连接。

进一步地，门体提升装置包括推力支座及气缸，推力支座与门框门轴的下端连接，气缸通过推力支座为上双铰轴装置提供提升的动力。

进一步地，上双铰轴装置的门框门轴为阶梯门框门轴，下双铰轴装置的门框门轴为光滑门框门轴。

进一步地，该装置还包括加强筋，加强筋与门轴支架板、门框和箱体焊接。

进一步地，门轴支架板与门框焊接。

进一步地，门钩与门框焊接，门钩垫板与门体焊接，上门钩与门体焊接，下门钩与门框焊接。

进一步地，上双铰轴装置及下双铰轴装置通过螺栓与门轴支架板固定连接。

借由上述方案，通过双铰轴升降旋转门开关装置，使灭菌器少占用灭菌器安装的厂房面积，提高了厂房的利用率，特别是能满足大断面，高压力的灭菌器的要求，提高了灭菌效率及灭菌的安全性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明双铰轴升降旋转门开关装置的结构示意图；

图2是本发明双铰轴升降旋转门开关装置上双铰轴装置的结构示意图；

图3是本发明双铰轴升降旋转门开关装置关门后的理想状态的示意图；

图4是本发明双铰轴升降旋转门开关装置关门后箱体处于密封状态及关门后箱体受正压状态的示意图；

图5是本发明双铰轴升降旋转门开关装置关门后箱体受负压状态的示意图；

图6是本发明双铰轴升降旋转门开关装置门体开关过程一的示意图；

图7是本发明双铰轴升降旋转门开关装置门体开关过程二的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供一种双铰轴升降旋转门开关装置，即有两个铰链轴，门体可升降，门体可旋转并可以实现少量平移的门体开关装置，包括门轴支架板1、上双铰轴装置2、下双铰轴装置9及门体提升装置，门轴支架板1固定安装于门框13的一侧，上双铰轴装置2、下双铰轴装置9同轴固定安装于门轴支架板1的上、下两端，并与门体6的一侧面固定安装，使门体6与上双铰轴装置2及下双铰轴装置9连成一体，门体提升装置与门轴支架板1固定连接，并通过推动上双铰轴装置2带动门体6向上提升，门框13两侧面固定安装有门钩3，门体6上与门钩3对应的位置固定安装有门钩垫板4，门体6的上部固定安装有上门钩5，门框的下面固定安装有下门钩10。本实施例中的门体提升装置包括传递气缸推力的推力支座7及为门体上升提供动力的气缸8，气缸通过推力支座为上双铰轴装置提供提升的动力，动力装置除了采用气缸外还可以采用液压缸或其它设施。

在本实施例中，门钩3焊接在门框两侧面，门钩垫板4焊接在门体6上，上门钩5焊接在门体上部，下门钩10焊接在门框下面。门框通过加强筋12焊接在灭菌器箱体11上。门轴支架板1焊接在门框13的一侧。上、下双铰轴装置一端用螺栓14固定在门轴支架板1上，另一端固定在门体6的一侧面，将门体与上下门轴装置连成一体。安装时将门轴支架板1、上双铰轴装置2、门体提升装置、下双铰轴装置9先用螺栓14组合在一起后将门轴支架板1与门框13焊接，再焊接加强筋12与箱体组成完整的双铰轴升降旋转门开关装置。图1中虚线部分是与装置的连接和使用有关的箱体的其它部分。

参图2所示，在本实施例中，上双铰轴装置及下双铰轴装置组成双铰轴机构，上下两部分的功能和结构基本相同，它们之间的区别只是上门框门轴为一段阶梯轴，而下门框门轴是光轴，安装时应保证上下两双铰轴的门框门轴同轴。图2是上双铰轴结构、组成，包括门框门轴21、门框门轴支座22、门体门轴23、门体门轴支座24、连接块25，门框门轴支座22用于与门轴支架板1固定连接，门体门轴支座24用于与门体6固定连接，门框门轴支座22设有两个同轴孔，门框门轴21穿过同轴孔并与同轴孔滑动连接，门框门轴21的下端与推力支座7连接，连接块25安装有限位销251，门体门轴支座24设有限位孔241，限位销251与限位孔241配合并留有间隙，连接块25连接门框门轴21及门体门轴23，可使门体6分别绕门框门轴21及门体门轴23转动，限位销251用于当门体6绕门体门轴23旋转一微小角度后与限位孔的侧壁接触，以使门体6与连接块25的相对转动停止。

在本实施例中，连接块25与门框门轴21连接的上端面设有卡环211，连接块25与门体门轴23连接的上端面及下端面分别设有第一螺母紧固件231及隔圈232，连接块25与限位销251连接的上端面设有第二螺母紧固件252，门体门轴23延伸出连接块的部分的下端通过推力轴承26与门体门轴支座24连接。

本实施例提供的双铰轴升降旋转门开关装置，实现了门体升降、旋转和关门后短距离平移并承受门体重量引起的作用力(不承受箱体的压力)，具体包括：

1)关门后箱体受正压时保证门体能与门钩接触，将箱体压力通过门体传递到门钩上；箱体受负压时门体能贴紧门框，将压力通过门体传递到门框上，两根门轴不承受箱体的压力。

2)灭菌器开门时，装置能将门体先升起一段距离，使原来与门钩同一高度的门体上的门钩垫板的高度高于门钩的高度，使门体旋转时不受门钩的阻挡。关门时门体能下降到原来位置。

3)门体升起一定高度后，开关门时门体能绕门框门轴自由往返旋转。

在本实施例中，灭菌器灭菌工作过程中双铰轴升降旋转门开关装置的工作状态包括：

1)关门后的理想状态。

关门后门体应坐落在下门钩上，下门钩承受门体的全部重量。这时门框门轴21、门体门轴23、限位销251、限位孔241的中心(d、d1、d、d1)在与门框平行的同一直线上。门体门板与门框之间的间隙和门体四边的门钩垫板与门钩之间的间隙相等。间隙等于δ/2，见图3。

2)关门后箱体处于密封状态时。

关门后在箱体受正压或抽真空前，先对密封胶条通入压缩空气，压缩空气压力将胶条向外推与门体接触，并将门体平行推到与门钩接触，使箱体与门体成为一个密封体，箱体处于密封状态。这时门体与门框的间隙达到最大，间隙为δ。门体与门钩的间隙减少为零，门钩承受胶条通过门体传递的压力。

由于门体门轴支座与门体刚性连接，在门体往外平移的过程中，门体门轴(d1)也往外平移同样距离，并带动连接块绕门框门轴(d)旋转微小角度α。由于α角很小，旋转引起的门体门轴(d1)在横向的位移极小，可以忽略不计。由于有两根铰轴d、d1和连接块机构，使门体能实现向门钩方向的平移，见图4。

3)关门后箱体受正压状态。

关门后在箱体已对密封胶条通入压缩空气，压缩空气压力将胶条向外推与门体接触，并将门体平行推到与门钩接触，使箱体与门体成为一个密封体。这时门体与门框的间隙达到最大，间隙为δ。门体与门钩的间隙减少为零。

这时如果箱体受正压，门轴和门体与门钩的相对位置保持箱体密封状态不变，这时箱体的压力和胶条的压力全部通过门体传递到门钩上(p1、p2)，而双铰轴门轴机构不受力(包括箱体的压力和门体的重量)，见图4。

4)关门后箱体受负压状态。

关门后在箱体抽真空前，箱体已处于对密封状态或受正压状态。门体与门框的间隙达到最大，间隙为δ。门体与门钩的间隙减少为零。

这时如果对箱体进行抽真空，即处于负压状态。门体在负压的作用下向门框方向平移，门体离开门钩而贴紧门框，与门框间隙为零，与门钩的间隙δ。

在门体向内(向门框方向)平移的过程中，门体门轴(d1)也向内平移同样距离，并带动连接块绕门框门轴(d)向内旋转微小角度后与原中心线成α角。由于α角很小，旋转引起的门体门轴(d1)在横向的位移极小，可以忽略不计。由于有两根铰轴d、d1和连接块机构，使门体能实现由与门钩接触位置向门框方向平移(见图5)。这样，受负压时箱体的压力和胶条的压力全部通过门体传递到门框上(p1、p2)，而双铰轴门轴机构不受力(包括箱体的压力和门体的重量)。

5)门体开关过程。

开门时气缸将上、下双铰轴装置及门体顶起一个气缸行程的距离l，使门体三面的门钩垫板高于门钩的高度范围，使门体在旋转时没有阻挡，见图6。这时人工将门体旋转略大于90°(或可用气缸等设置实现自动开门)，然后将气缸排气，门体落下一个气缸行程l，实现门体开启，见图7。

关门过程的操作与开门相反，在开门状态下，将气缸通气，将门体顶起一个气缸行程，然后将门体转动到贴紧门框，气缸排气，使门体落下一个气缸行程的距离，恢复到原来关门状态时门体坐落在下门钩上。

6)门体开关过程门体与连接块旋转角度的控制。

如图2所示，连接块25上安装有限位销251，直径为d。门体门轴支座24有限位孔d1，d与d1同心，它们之间的间隙为2δ(直径)。门体开关旋转时，门体可能绕门框门轴21或门体门轴23旋转，设门体先绕门体门轴23旋转一微小角度α后限位销与限位孔的侧壁接触，门体与连接块的相对转动停止，继续转动时门体带动连接块引起绕门框门轴21旋转。

与开门时相反，关门时门体先绕门体门轴23反方向旋转一微小角度2α后限位销与限位孔的侧壁接触，门体与连接块的相对转动停止，继续转动时门体带动连接块引起绕门框门轴21旋转。当门体远离门轴的一边接触到门框时，如果关门时用力较大，加上门体的惯性，可能门体的另一侧也贴紧门框，这时气缸排气，门体可以顺利的下落到门钩上。如果关门时用力较小，门体的惯性也较小，门体的一侧与门框接触后，门体的另一侧(靠近门轴一侧)可能与门框形成的间隙c，不能与门框贴紧。但由于设计时已确定了限位销与限位孔的间隙2δ，确保间隙c小于原来门体与门框的最大间隙δ，这能保证门体下降时不被门钩卡住。双铰轴的作用是保证门体能相对门框作平行移动，限位销的作用是限制门体平移量不大于预先规定的数值。

本实施例提供的双铰轴升降旋转门开关装置具有如下有益效果：

1)使灭菌器可以承受较高的工作压力。

使用双铰轴升降旋转门开关装置时，由于门体可以在门框和门钩之间平行移动，箱体受正压和负压时，箱体的压力可以通过门体全部传递到门钩或门框上。门框的强度很高，完全能承担箱体的负压力。通过对门钩的合理布置和强度计算确定门钩形状尺寸，也能承受灭菌要求的压力(一般为-0.08～+0.08mpa)或更高，而目前大断面的单轴升降旋转门大型灭菌器所使用的正压力由于受到门轴强度的限制，一般正压力都不能超过+0.03mpa。因此，相对单轴升降旋门装置，本发明可使灭菌器的工作压力提高3倍。

2)节省灭菌器安装面积，节省基建投资。

平移门开门时需要占用横向相当于箱体宽度和长度的面积。本发明的旋转门开门时只利用门前的工作地，不需另外设置新的工作区。因此，与现在使用的平移门相比，本发明可节约灭菌器安装面积40％以上。这可使大幅度节省大型，多台布置的灭菌器工作厂房的基建投资，其经济效益非常明显。

3)双铰轴升降旋转门开关装置结构简洁，易于通用化。

由于本发明装置不承受箱体的压力，而只承受门体重量引起的弯矩转换成对门轴或其它构件的拉力、压力或弯矩，由于门体重量引起的外力相对箱体压力引起的外力小得多，故双铰轴升降旋转门开关装置的整体结构和构件的尺寸都比较小，断面尺寸相近的灭菌器可以使用同一门轴装置，不受箱体压力的影响，便于通用化，标准化设计。

4)提高大型灭菌器的灭菌效率。

环氧乙烷灭菌的效果与环氧乙烷输入量有关，输入量越大灭菌效果越好，但加入环氧乙烷越多，造成的箱体压力就越高。采用双铰轴升降旋转门门轴装置可以使灭菌器箱体承受较大的压力，箱体内加入环氧乙烷的量就增加，灭菌效率就提高。

5)为采用环氧乙烷混合气灭菌工艺提供条件。

采用环氧乙烷与其他惰性气体(如二氧化碳、氮气等)混合气加入箱体内灭菌，这样同样质量的环氧乙烷的浓度就大大降低，使其浓度降低到爆炸的最低浓度以下，避免产生爆炸的危险，可大大提高使用环氧乙烷灭菌的安全性。使用混合气灭菌需要灭菌器承受的压力可能达到0.10mpa。采用双铰轴升降旋转门门轴装置可以使灭菌器箱体承受较高的压力，可以采用环氧乙烷混合气进行灭菌，减少爆炸的危险，大大提高环氧乙烷灭菌的安全性。

本发明可在1、6、10、15、20、50、100立方米灭菌器上应用。使用的压力范围除了满足一般的压力-0.08～+0.08mpa外，还可达到+0.10mpa，正压力增加了3倍。双铰轴升降旋转门开关装置适用于所有规格的大型环氧乙烷灭菌器(容积1～100立方米)，所有环氧乙烷灭菌要求压力范围(-0.08～+0.08mpa或更高到0.10mpa)，灭菌器箱体断面尺寸从700×1000(mm)到2800×2200(mm)范围。特别是适用于上述三种情况中的大容积、大断面尺寸、高压力灭菌器，其经济效果、安全性更好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。