专利名称：散装粉物罐车自密封式人孔盖的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及散装粉物罐车上的人孔装备，具体地指一种散装 粉物罐车自密封式人孔盖。
背景技术：
目前，我国铁路车辆散装粉物罐车上的人孔大多数还是采用传统的自密封形式，已有30多年的历史。其构造主要由人孔座和人孔盖 组成，人孔座由人孔座圈和承盖圈组焊而成，并焊接在罐体上。人孔 盖由人孔盖圈、顶盖、固定压板、密封圈和压环等组成，密封圈被压 环用螺栓螺母固定在固定压板上。人孔盖的一端通过转销连接在人孔 座的支耳上，可以绕转销旋转。当人孔盖关闭后，另一端通过转锁将 其压紧，这样密封圈可以贴合在承盖圈上。其基本工作原理是当给罐体充气的气压达到一定数值后，人孔 盖密封圈在压力的作用下压紧人孔承盖圈，从而使人孔实现自密封。对于铁路水泥罐车而言，其能承受的压力约为0.35MPa，高于一般水 泥罐车约0.25MPa的压力。这种结构的人孔盖有制造成本低、操作 简单、经久耐用、维护工作量小等优点，在原设计状况和制造条件不 变、以及用户要求不高的情况下，基本上能满足使用要求。但是，上述人孔盖仍存在若干不足之处当罐内压力低于一定数 值时，便不能使人孔很好地密封。当制造或装配有差异、或在使用中 出现人孔盖变形等问题时，也经常出现人孔不能很好密封的现象。在 对罐体进行水压试验或实际使用的过程中，往往是压力小于0.2MPa 时，会有一定的泄漏；而当压力提高到0.6MPa以上后，橡胶密封圈 在高压的作用下经常会从人孔盖和承盖圈之间翻出，导致水压试验或 实际使用不能继续。对于某些具有强磨损作用的粉剂，例如氧化铝粉， 在经常漏风的状况下会加大承盖圈和密封圈的磨损，使密封效果明显 下降，严重影响粉物的卸出。特别是针对浓相氧化铝粉罐车而言，要 求罐体的使用压力达到0.5MPa，传统的人孔盖在该类罐车上使用得 十分勉强。3究其原因传统密封圈是截面为凹槽形的橡胶圈，由上翼面、侧立面和下翼面组成，壁厚约为5mm。其上翼面通过螺栓和角钢型压环固定在人孔盖的固定圈上，使整个橡胶圈定位。其侧立面与人孔盖 圈的内壁接触，以防止橡胶圈外涨。其下翼面为有一定倾斜角、且从 根部到端部逐渐变薄的形状，这样设计是希望下翼面能和承盖圈贴合 得更紧一点，当橡胶圈受压时可更容易地被压在承盖圈上，以实现良好的密封。而实际情况是由于下翼面的端部很薄，在橡胶圈成形时 很容易起皱，这样几乎没有贴合力产生。当承盖圈和橡胶圈的侧立面 下部接触时，其下翼面的端部常常上翘，根本不贴合，故在罐内压力 低时常常容易漏气。当罐内压力增高到一定数值时，又由于下翼面太 薄，很容易从人孔盖和承盖圈之间的间隙中挤出，造成罐体气体大量 排出。同时，受原始构造的限制，传统人孔盖的设计刚度和强度也不 充足，使用中可能会产生永久性的结构变形，这也是造成人孔水压试 验时橡胶圈容易被挤出的原因。另外，橡胶圈被角钢型压环固定在固 定压板上，其压紧面在成型后呈波浪形态，其侧面也很难保证垂直， 因此，既增加了橡胶圈下翼面端部的密封难度，也没有对橡胶圈的侧 立面起到很好的支撑作用。从对传统人孔盖和橡胶圈的模拟仿真计算 中也证实了上述现象的存在。所以，设计密封性能更好、承受压力更 高的人孔盖已迫在眉睫。发明内容本实用新型的宗旨就是要克服上述现有技术所存在的缺陷，提供一种刚度和强度大、密封效果好、承压能力高、且加工简单容易的散 装粉物罐车自密封式人孔盖。为实现上述目的，本实用新型所设计的散装粉物罐车自密封式人 孔盖，主要由组悍为一体的人孔盖圈、顶盖和固定压板，以及通过螺 栓螺母和压环固定在固定压板下面的橡胶圈等部件组成。所述橡胶圈 由截面呈矩形的上翼面和侧立面、以及截面呈等厚状且具有外延伸边 的下翼面组成，其整体截面呈倒J字形。所述上翼面与侧立面之间通 过直角相连，所述侧立面与下翼面内侧之间通过加强圆角或加强倒角 相连，所述下翼面内侧端部下面设置有密封凸缘，所述密封凸缘的截 面形状可以是半圆形、四分之一圆形、三角形、矩形或多边形中的一种。所述下翼面的外延伸边呈向外向上直角折转的形状，紧箍配合在 人孔盖圈的底部和外侧下部壁面上。进一步地，所述人孔盖圈的外侧下部壁面上开设有密封凹槽，所 述下翼面的外延伸边的对应部位上设置有可嵌入所述密封凹槽中的 密封凸台，这样可以使橡胶圈更好地紧箍在人孔盖圈上，也可以使人 孔盖圈更好地牵拉住橡胶圈，以确保密封效果。进一步地，所述下翼面的端部上面设置有过渡圆角，该过渡圆角 与密封凸缘相对应，可以协调密封凸缘的弹性形变，增强密封凸缘的 密封效果。进一步地，所述下翼面与上翼面的径向长度之比值为3/5~4/5; 所述下翼面相对于水平面的上翘角为0 3° 。设计下翼面的长度略短 于上翼面，并给予其微小的上翘角，可以强化其受压时所产生的反作 用力，确保其密封效果。进一歩地，所述压环采用平面法兰式压环，这样可以适当下移固 定压板并将其加宽加厚，以提高人孔盖钢结构的强度和刚度，增加其 承压能力。本实用新型的优点在于所设计橡胶圈下翼面的外延伸边紧箍在 人孔盖圈的底部和外侧下部壁面，并通过外延伸边上密封凸台与人孔 盖圈上密封凹槽的嵌合作用，使橡胶圈在正常工作状态时紧贴人孔盖 圈内侧，并保证人孔盖在关闭时也很好地保持其原始装配状态，以确 保良好的密封效果。所设计在侧立面与下翼面内侧的加强圆角或加强倒角能有效提 高下翼面根部的刚度，所设计等厚状的下翼面也可以有效提高其自身 抗弯能力，这样就明显增强了下翼面与承盖圈的贴合接触力。所设计 在下翼面端部下面的密封凸缘可以确保橡胶圈始终在端部与承盖圈 接触，且由于接触面积大幅减少，可以直接提高其与承盖圈的接触压 力，同时由面接触改变为线接触，使橡胶圈在人孔盖自重作用下能产 生较大的接触压力，其接触效果更好。并且，等厚状的下翼面及其端 部下面的密封凸缘可以有效增加下翼面的抗拉伸面积，直接提高其抵 抗内压的能力，从而使密封圈能够承受更高的压力。另外，将原来角钢型的压环改为平面法兰式压环，所节省的空间 用于适当加宽加厚和下移固定压板，不仅简化了结构和生产工艺，而且有效增强了人孔盖的刚度和强度，也能够轻易地将橡胶圈压紧在固 定压板上，防止泄露现象的产生。
图1是本实用新型的散装粉物罐车自密封式人孔盖的组装结构 示意图；图2是图1中的A部放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的散装粉物罐车自密 封式人孔盖作进一步的详细描述如图1所示，散装粉物罐车的自密封式人孔主要由人孔座和本实 用新型的人孔盖两部分组成。人孔座由人孔座圈10、承盖圈9、转销支板17和转锁支板18组焊而成，并焊接固定在罐体ll上。人孔盖 由人孔盖圈2、顶盖5、固定压板4、压环7和橡胶圈6等部件组成， 压环7采用平面法兰式压环，固定压板4可以在传统尺寸的基础上加 宽加厚1 3mm，其安装位置也可以在传统尺寸的基础上下移 8 10mm。人孔盖圈2、顶盖5和固定压板4组焊为一体，通过螺栓 螺母3和压环7将橡胶圈6组装在固定压板4上。人孔盖的一端通过 转销1连接在人孔座的转销支板17上，这样人孔盖可以绕转销1自 由旋转，以开闭人孔。当人孔被关闭时，插上转锁8即可压紧人孔盖。 这时橡胶圈6与承盖圈9紧密贴合，可使人孔处于密封状态。如图2所示，本实用新型的橡胶圈6由截面呈矩形的上翼面12 和侧立面13、以及截面呈等厚状且具有外延伸边23的下翼面15组 成，其整体截面呈倒J字形。上翼面12与侧立面13之间通过直角 20相连，侧立面13与下翼面15内侧之间通过加强圆角或加强倒角 14相连。下翼面15内侧端部下面设置有密封凸缘16，密封凸缘16 的截面形状是半圆形、四分之一圆形、三角形、矩形或多边形中的一 种。下翼面15内侧端部上面设置有过渡圆角19。下翼面15内侧与 上翼面12的径向长度之比值为3/5 4/5。并且，下翼面15相对于水 平面的上翘角设计为0~3° 。下翼面15的外延伸边23呈向外向上直角折转的形状，紧箍配合 在人孔盖圈2的底部和外侧下部壁面上。其中人孔盖圈2的外侧下 部壁面上开设有密封凹槽21，密封凹槽21呈圆弧形，其圆弧半径为3 5mm，圆弧深度为1 1.5mm。下翼面15的外延伸边23的对应部 位上设计有可嵌入密封凹槽21中的密封凸台22，密封凸台22也呈 对应的圆弧形，其圆心位置与密封凹槽21的圆心位置向内偏移 0.3 0.5mm，也就是说其圆心位置在径向尺寸上略小于密封凹槽21 的圆心位置，以使橡胶圈6紧箍在人孔盖圈2上。本实用新型橡胶圈6的下翼面15设计有垂直折的转外延伸边 23，使侧立面13在与人孔盖圈2内壁接触时会被外延伸边23紧紧拉 住，这样既可有效防止橡胶圈6外涨，又可避免其侧立面13在与承 盖圈9接触时的内倒现象。设计加强圆角或加强倒角14，可以起到 增强侧立面13与下翼面15连接刚度的作用，克服传统密封圈在此处 刚性不足的缺陷。设计厚度大致相等的下翼面15，在人孔关闭时可 以对承盖圈9产生较强的反作用力，而适当縮短下翼面15的长度， 并给予其一定的上翘角，可进一步加强其对承盖圈9产生的反作用 力，确保两者紧密接触。在下翼面15的端部下面设计密封凸缘16 的作用主要是保证下翼面15的端部始终与承盖圈9之间形成局部 压迫接触，大幅提高两者之间的接触压强，确保密封效果良好，而在 下翼面15的端部上面设计过渡圆角19，可进一步协调或增强密封凸 缘16的作用。同时，侧立面13被下翼面15的外延伸边23紧紧拉住， 可有效阻止侧立面13向内弯曲，这样就增加了下翼面15内侧的总体 刚度，提高了其局部与承盖圈9的接触压强。由此可见，本实用新型的人孔盖在承受内压的情况下，由于气压 作用在橡胶圈6的内侧面上，使得压力越大橡胶圈6与其对应接触面 的接触压强也越大，这样密封就越紧。当压力增高时，橡胶圈6在内 压的作用下会外涨，其等厚的下翼面15和密封凸缘16能够提供足够 大的抗拉截面积以抵抗压力引起的变形。同时，由于截面积增大而实 际减少了人孔盖圈2与承盖圈9在高度方向的间隙，也有效避免了橡 胶圈6从人孔盖圈2和承盖圈9之间挤出的现象发生，从而大幅提高 了本实用新型橡胶圈的整体承内压能力。综上所述，由于本实用新型橡胶圈的下翼面橡胶体积明显增加， 且下翼面的外延伸边将人孔盖圈紧紧地箍住，故其环向抗拉伸能力可 以大幅增加，使其不容易从间隙中挤出，也能够承受更高的内压，从 而使人孔盖保持极好的密封效果和更高的耐压能力。
权利要求1.一种散装粉物罐车自密封式人孔盖，包括组焊为一体的人孔盖圈(2)、顶盖(5)和固定压板(4)，以及通过螺栓螺母(3)和压环(7)固定在固定压板(4)下面的橡胶圈(6)，其特征在于所述橡胶圈(6)由截面呈矩形的上翼面(12)和侧立面(13)、以及截面呈等厚状且具有外延伸边(23)的下翼面(15)组成，其整体截面呈倒J字形；所述上翼面(12)与侧立面(13)之间通过直角(20)相连，所述侧立面(13)与下翼面(15)内侧之间通过加强圆角或加强倒角(14)相连，所述下翼面(15)内侧端部下面设置有密封凸缘(16)；所述下翼面(15)的外延伸边(23)呈向外向上直角折转的形状，紧箍配合在人孔盖圈(2)的底部和外侧下部壁面上。
2. 根据权利要求1所述的散装粉物罐车自密封式人孔盖，其特 征在于所述人孔盖圈(2)的外侧下部壁面上开设有密封凹槽(21)， 所述下翼面(15)的外延伸边(23)的对应部位上设置有可嵌入密封 凹槽(21)中的密封凸台(22)。
3. 根据权利要求2所述的散装粉物罐车自密封式人孔盖，其特 征在于所述密封凹槽(21)呈圆弧形，其圆弧半径为3 5mm，圆 弧深度为1 1.5mm;所述密封凸台(22)也呈对应的圆弧形，其圆心 位置与密封凹槽(21)的圆心位置向内偏移0.3~0.5mm。
4. 根据权利要求1或2或3所述的散装粉物罐车自密封式人孔 盖，其特征在于所述下翼面(15)内侧端部上面设置有过渡圆角(19)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的散装粉物罐车自密封式人孔 盖，其特征在于所述密封凸缘(16)的截面形状是半圆形、四分之 一圆形、三角形、矩形或多边形中的一种。
6. 根据权利要求1或2或3所述的散装粉物罐车自密封式人孔 盖，其特征在于所述下翼面(15)内侧与上翼面(12)的径向长度 之比值为3/5 4/5。
7. 根据权利要求1或2或3所述的散装粉物罐车自密封式人孔 盖，其特征在于所述下翼面(15)相对于水平面的上翘角为0 3° 。
8. 根据权利要求1或2或3所述的散装粉物罐车自密封式人孔 盖，其特征在于所述压环(7)为平面法兰式压环。
专利摘要本实用新型公开了一种散装粉物罐车自密封式人孔盖。该人孔盖主要由组焊为一体的人孔盖圈、顶盖和固定压板，以及通过螺栓螺母和压环固定在固定压板下面的橡胶圈等部件组成。所述橡胶圈由截面呈矩形的上翼面和侧立面、以及截面呈等厚状且具有外延伸边的下翼面组成，其整体截面呈倒J字形。所述上翼面与侧立面之间通过直角相连，所述侧立面与下翼面内侧之间通过加强圆角或加强倒角相连，所述下翼面内侧端部下面设置有密封凸缘。所述下翼面的外延伸边呈向外向上直角折转的形状，紧箍配合在人孔盖圈的底部和外侧下部壁面上。其刚度和强度大、密封效果好、承压能力高，特别适合于在铁路散装粉物罐车上应用。
文档编号B65D90/00GK201136670SQ200720300040
公开日2008年10月22日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者周晓杨, 王有宝 申请人:中国南车集团武汉江岸车辆厂