新型自发热产品的抗事故包装箱内容器结构的制作方法

本发明属于产品包装领域，具体涉及一种新型自发热产品的抗事故包装箱内容器结构。

背景技术：

在高空运输阶段，抗事故包装箱及其内容物可能处于高空跌落、火烧、水浸等严酷的事故环境下(如包装箱从运输机上跌落后，再遭遇火烧的严酷环境)。在上述异常事故环境下，抗事故包装箱必须确保其装运内容物的安全。

典型抗事故包装箱，主要功能是能抵抗高空跌落、火烧、水浸等异常事故环境的冲击，减少有效载荷部件在异常环境下的破坏；如果有效载荷含有放射性物质，包装箱的内容器还要具备可靠的密封，防止事故后有害材料的扩散。

内容器是抗事故包装箱的关键部件，不仅要求其抗冲击性能好，而且要具有良好的密封性。对于一些自发热的有效载荷产品(如航天用的同位素热源/电源)时，由于自身始终在发热，其在包装箱内部会集聚高温，因此内容器的主体及密封结构设计还必须要考虑高温带来的影响。

现阶段考虑到内部高温影响的内容器主要具备以下缺点：

1、密封结构设计困难：这是由于缓冲部件在内容器内部，造成内容器尺寸较大，相应的密封结构尺寸就较大，增加了密封的设计难度；

2、采用的橡胶密封结构不能满足高温密封要求：绝大多数橡胶的温度耐受范围都在250℃以下，不能适应更高温度条件下的密封要求；

3、容器薄壁处在高速冲击时会有明显变形，不能再重复使用：内容器设计理念是通过内容器变形吸能，因此内容器的壁厚较薄，在经受跌落等事故环境时会变形甚至损坏。

我方通过查询相关资料得知发表在《航天器工程》上的《放射性同位素热源/电源在航天任务中的应用》为本发明的最接近现有技术，其仍具备以下缺点：

1、在受高速撞击时内容器自身产生的动能也较大，危及产品的安全：这是由于内容器采用了厚壁设计，确保内容器在跌落等事故环境下的完好性，从而保证内容器的密封，这就造成自身质量较大，在受高速撞击时自身产生的动能也较大；

2、密封性能不够稳定：这是由于在高温条件下，内容器箱体、螺钉等各零件的热变形有差异，螺钉加弹簧垫圈的结构不能很好的补偿这个变形差异，造成密封性能的下降；

3、螺钉和底座螺纹孔相接触的表面经过高温热膨胀及热侵蚀作用，很容易卡死而拆卸困难。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型自发热产品的抗事故包装箱内容器结构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

新型自发热产品的抗事故包装箱内容器结构，包括上盖和底座，在所述上盖上设置有多个孔洞，在所述底座上设置有多个与所述上盖上孔洞对应的螺孔，所述上盖和所述底座之间通过多个压紧螺钉连接，所述上盖的底部设置有凸台，所述凸台插入所述底座内部，所述上盖底部的环状面与所述底座上表面连接，所述底座上口内侧设置有环状缺口，所述盖底部的环状面上与所述环状缺口接触的地方设置有上盖刀口，所述底座上口的所述环状缺口底部设置有底座刀口，所述环状缺口内安装有金属垫片，所述上盖刀口、所述底座刀口和所述金属垫片相互挤压安装；所述压紧螺钉的头部下方与所述底座之间设置有碟形弹簧。上盖刀口、底座刀口和金属垫片相互挤压安装以通过塑性接触达到密封效果，具有结构简单、密封度高及操作方便的优点；

如图7所示，本专利的碟形弹簧具备小变形空间，却有较大的载荷容量，在合理的参数选择条件下，其特性曲线有一段接近水平的区域，在该区域内变形量变化时，其载荷变化很小；安装碟形弹簧时候，将碟形弹簧的初始工作点选择在W点，连接结构尺寸链产生间歇或者过盈时，碟形弹簧产生变形，其工作点向W1或者W2移动，即利用碟形弹簧W1W2段的变形量来补偿连接结构尺寸链的变化量，使金属垫片与上盖和底座之间始终保持紧密接触，而且使金属垫片上压紧力基本不变从而获得稳定可靠的密封性能。

具体地，所述底座为桶状结构，所述底座的侧壁分为内部壁体和外部的加强筋结构，加强筋结构沿侧壁的内部壁体呈环形分布。在经受高速冲击时，可保持内容器及其密封结构的完好，这样的结构布置既保证了内容器的强度和刚度，又控制了内容器的重量。

进一步地，所述碟形弹簧厚度为2.6mm，外径为35mm，自由高度为3.9mm。

进一步地，所述底座的顶部表面还开设有多个指向顶部中心的凹槽，所述凹槽与所述环状缺口接通。在需要换掉金属垫片时候，可以采用撬子从凹槽内伸向金属垫片处，把金属垫片撬脱。

进一步地，压紧螺钉的螺纹上涂抹有膏状高温润滑剂。

更进一步地，膏状高温润滑剂包括铜粉和润滑油。膏状高温润滑剂能承受很高的压力和温度(达800℃)，能有效隔离两个螺纹面间的接触，从而杜绝螺纹的卡死现象。

本发明的有益效果在于：

本发明的内容器采用高强度和高刚度的设计理念，并就自发热产品带来的高温影响采取了多项措施，确保包装箱在经受跌落等事故环境后，内容器主体结构及密封结构完好，不发生有害材料的泄漏。

总体结构处内容器置于缓冲部件内，减小密封结构尺寸；内容器采用高强度、高刚度设计理念，确保在事故环境下密封结构的可靠；在保证强度和刚度前提下，采用加强筋结构尽可能减轻内容器重量。

消除高温影响采取的措施：上盖刀口、底座刀口和金属垫片相互挤压安装实现高温密封；特制的碟形弹簧的设置消除热变形带来的影响，实现稳定可靠的密封；螺纹上涂一层高温润滑剂，防止螺钉和底座螺孔相接触的表面经过高温热膨胀及热侵蚀作用出现卡死现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的金属垫片结构示意图；

图3是本发明的底座结构示意图；

图4是本发明的上盖结构示意图；

图5是本发明的碟形弹簧的立体图；

图6是本发明的碟形弹簧的左视图；

图7为本发明的碟形弹簧受力结构示意图。

图中：1、上盖；2、碟形弹簧；3、压紧螺钉；4、金属垫片；5、底座；6、上盖刀口；7、下盖刀口；8、凸台；9、加强筋结构；10、内部壁体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3所示，新型自发热产品的抗事故包装箱内容器结构，包括上盖和底座，在所述上盖上设置有多个孔洞，在所述底座上设置有多个与所述上盖上孔洞对应的螺孔，所述上盖和所述底座之间通过多个压紧螺钉连接，所述上盖的底部设置有凸台，所述凸台插入所述底座内部，所述上盖底部的环状面与所述底座上表面连接，所述底座上口内侧设置有环状缺口，所述盖底部的环状面上与所述环状缺口接触的地方设置有上盖刀口，所述底座上口的所述环状缺口底部设置有底座刀口，所述环状缺口内安装有金属垫片，所述上盖刀口、所述底座刀口和所述金属垫片相互挤压安装；所述压紧螺钉的头部下方与所述底座之间设置有碟形弹簧。上盖刀口、底座刀口和金属垫片相互挤压安装以通过塑性接触达到密封效果，具有结构简单、密封度高及操作方便的优点；

如图7所示，本专利的碟形弹簧具备小变形空间，却有较大的载荷容量，在合理的参数选择条件下，其特性曲线有一段接近水平的区域，在该区域内变形量变化时，其载荷变化很小；安装碟形弹簧时候，将碟形弹簧的初始工作点选择在W点，连接结构尺寸链产生间歇或者过盈时，碟形弹簧产生变形，其工作点向W1或者W2移动，即利用碟形弹簧W1W2段的变形量来补偿连接结构尺寸链的变化量，使金属垫片与上盖和底座之间始终保持紧密接触，而且使金属垫片上压紧力基本不变从而获得稳定可靠的密封性能。

如图3所示，所述底座为桶状结构，所述底座的侧壁分为内部壁体和外部的加强筋结构，加强筋结构沿侧壁的内部壁体呈环形分布。在经受高速冲击时，可保持内容器及其密封结构的完好，这样的结构布置既保证了内容器的强度和刚度，又控制了内容器的重量。

如图5和图6所示，所述碟形弹簧厚度为2.6mm，外径为35mm，自由高度为3.9mm。

如图3所示，所述底座的顶部表面还开设有多个指向顶部中心的凹槽，所述凹槽与所述环状缺口接通。在需要换掉金属垫片时候，可以采用撬子从凹槽内伸向金属垫片处，把金属垫片撬脱。

压紧螺钉的螺纹上涂抹有膏状高温润滑剂。膏状高温润滑剂包括铜粉和润滑油。膏状高温润滑剂能承受很高的压力和温度(达800℃)，能有效隔离两个螺纹面间的接触，从而杜绝螺纹的卡死现象。

本专利在经历异常事故环境后密封性能仍能达到整体氦漏率不大于1.5×10-6Pa·m³/s。

碟弹簧载荷F与变形量f之间的关系为：

碟形弹簧材料的弹性模量为2.06×10-5MPa；

碟形弹簧材料的泊松比为0.3；

碟形弹簧厚度为2.6mm；

计算系数为0.706；

碟形弹簧外径为35mm；

K4-计算系数，1

h-碟形弹簧自由高度，3.9mm壁厚压缩量

此参数条件下碟形弹簧的特性曲线如附图1所示。从图7可以看出，变形量在2.8mm至3.6mm之间时，弹簧载荷变化较小。因此，选择变形量3.2mm位置为碟形弹簧的工作点W，这个位置碟形弹簧载荷约70000N。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。