洁净室的自动密封门缝装置研究

北京联合大学 杨志成

设计了一款洁净厂房门缝密封装置，此机械装置包括：门楣、弹性触头、子门、子门升降装置、传动装置和限位机构。本文设计的装置结构简单，设计精巧，安装门槛低，采用纯机械设置，将其设于门板上，由于增设的子门而不设门槛，方便轮式设备通行，又避免了门缝对洁净室产生空气泄露问题，进一步保证了洁净室的密封性。

1 洁净室门缝技术研究现状

洁净室是指一种悬浮粒子的浓度受控，室内的其他参数，如温度、湿度、气压按需要受控，不论外界的空气条件如何变化，室内都能具有维持原先所设定的洁净度、温湿度及压力等的洁净空间。由于门是活动装置，无法避免的经常被开启或关闭，从而门缝是漏气的主要部位。为了保证洁净度，现有技术通过在门框周围安装一个或多个密封条来起到对门缝密封的作用。由于洁净室为了通行方便，一般不设门槛，从而门下部的密封就无法保证，极易出现缝隙。有的洁净室要求洁净度高，不得不增设门坎，这又为轮式设备通行带来阻碍。

因此，如何设计一款既能密封性好，又不阻碍轮式设备通行的密封门装置，成为保证洁净室洁净度和使用方便性的关键和亟待解决的问题。

2 洁净室的自动密封门缝机械装置

为了实现轮式设备顺利通过密封性强的洁净室门，对洁净室门进行专门设计。洁净室的自动密封门缝机械装置，如图1所示，该装置包括：门楣、弹性触头、子门、子门升降装置、传动装置和限位机构；传动装置，其上设有绳索，绳索一端与主门的门楣连接，另一端经传动装置与子门升降装置的上部连接。子门升降装置，其下部与所述子门固定连接，使得子门能够与其连动。弹性触头与限位机构一端接触，当弹性触头被触发时，限位机构对子门升降装置解除限位。

图1 自动门缝密封装置图

子门升降装置，包括：闸板、第一弹性件、提手和支座；提手上端与绳索连接，另一端与子门连接并设有一闸板，闸板上有一套设于提手的所述第一弹性件；支座固定于主门上，支座的凹槽与提手匹配。

3 工作原理

为了解决在不阻碍轮式设备通行的情况下保证洁净室的洁净度的问题，本文设计了一种洁净室的自动密封门缝机械装置。洁净室的自动密封门缝机械装置，包括，设有绳索的传动装置，绳索一端与门楣连接，另一端与子门升降装置的上部连接。子门升降装置下部与子门固定连接，使得子门能够与其连动。弹性触头与限位机构一端接触，当弹性触头被触发时，限位机构对子门升降装置解除限位。为了使本设计的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图2，对本装置进行论述。此机械装置包括：门楣、弹性触头、子门、子门升降装置、传动装置和限位机构；传动装置，其上设有绳索，绳索一端与主门的门楣连接，另一端经传动装置与子门升降装置的上部连接。子门升降装置，其下部与所述子门固定连接，使得子门能够与其连动。弹性触头与限位机构一端接触，当弹性触头被触发时，限位机构对子门升降装置解除限位。

图2 安装位置示意图

结合图1所示，子门升降装置，包括：闸板、第一弹性件、提手和支座；提手上端与绳索连接，另一端与子门连接并设有一闸板，闸板上有一套设于提手的所述第一弹性件；支座固定于主门上，支座的凹槽与提手匹配。第一弹性件安装在支座和闸板之间。

限位机构包括：杠杆、锁体和锁舌；杠杆一端与弹性触头接触，另一端通过一节点与锁体连接用以联动，锁体另一端与锁舌弹性连接。杠杆上有一轴设于门板上的支点。

锁体包括：第二弹性件、连杆和锁壳；连杆在锁壳外露的一端经所述节点与杠杆联动，另一端与锁舌连接；第二弹性件一端固定于锁壳内，另一端与锁舌连接。锁舌与第二弹性件连接的一端被电磁锁壳包覆。电磁锁壳通电时，锁壳左侧带电磁；锁舌左端为铁制金属；锁舌上端面为水平面，下端面靠近子门升降装置一侧有切面。子门具有两柔性侧板，所述两柔性侧板连接处设有一柔性转轴。子门底端为弹性软体底框。

主门打开时，主门远离门楣，弹性触头不再受到门框对其施加的作用力，绳索经定滑轮提升提手向门楣方向运动。在以下过程中弹性触头与杠杆的接触点由接触向非接触过度。提手向上运动的过程中，闸板与锁舌有切面的一端侧接触，对锁舌施加向左的推力和向上的作用力，锁舌压缩弹簧向其施加向左作用力，从而连杆向左运动，与连杆联动的杠杆基于支点顺时针转动，此时锁舌受到连杆向左的拉力向左运动，使得闸板能够上升。当闸板完全上升至锁舌上端面之上，锁舌复位从而对闸板起到限位作用，防止闸板下降，此时弹簧在支座和闸板间被压缩。锁舌与弹簧连接处安装在锁壳内，锁舌复位时，弹簧顶住锁舌使其处于伸出状态，防止闸板下降。使得锁壳对锁舌有限位作用，使得锁舌只能伸缩运动，用以防止提手、子门等部件的重力作用致使锁舌发生转动。

当主门关闭时，主门与门框密合时，门框对弹性触头施加压力。弹性触头对其与杠杆的接触点施加向右的作用力，使得杠杆基于支点顺时针转动，连杆与其联动，带动连杆向左运动，由于自门重量较大，有时会卡死。关门时，锁舌左向运动采用电磁驱动，结构如图3所示，连杆触头作为电源开关，触动电磁磁钢产生磁力，进一步带动锁舌向左运动。此时，锁舌从闸板下方撤出，限位装置对子门升降装置的限位作用解除，子门升降装置带动子门下降。当限位装置解除对子门升降装置的限位作用时，弹簧伸展释放弹力，对闸板产生推力，进一步将子门推下，直至接触到地面，子门进一步隔绝洁净室内外空气流动，起到了密封效果。

图3 多行程锁结构图

由于锁芯的运动行程较大，而且要较大的力矩，所以才用分级运动。驱动线圈的激励源电路，如图4所示，S1为压控开关，V1为脉冲电压源，可通过调整V1的脉冲宽度实现对S1闭合时间的控制。

图4 分级驱动电路图

结语：为了验证装置的合理性，项目设计并制作了一个原理样机。包括了锁体、子门、定滑轮、主门、绳索、门楣、7门框、子门升降装置。实验过程如图5所示。实验过程使用采用房间泄漏量检测系统验证。通过试验，房间的泄漏量由原来的20Pa压力，泄露95m3/ h，提高到20Pa压力，泄露70m3/ h。满足了洁净室无门槛，且泄漏量小的要求。

图5 实验过程图