汽車密閉裝車鶴管單臂產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用說明
汽車密閉裝車鶴管單臂產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用說明，針對目前煉油廠汽油出廠裝車設(shè)備存在的問題和缺陷進(jìn)行了分析與論證,對升降汽缸,導(dǎo)油鶴管、鎖緊機(jī)構(gòu)等主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì),新的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、故障率低,成本僅為原設(shè)備的一半,能高效、節(jié)能、自動地完成汽油密閉定量液下裝車。
目前國內(nèi)石化企業(yè)汽油產(chǎn)品出廠主要依靠鐵路運(yùn)輸來解決。汽油在裝車時會產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體,若按每車60噸裝載量計(jì),則一車汽油將產(chǎn)生50～60公斤揮發(fā)性油汽。油汽逸入空氣中會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且油汽屬易燃易爆氣體,因此也存在著較大的火險隱患。
國內(nèi)現(xiàn)有多種密閉狀態(tài)下裝車的設(shè)備,但在使用過程中都存在著各種各樣的缺陷與不足。將針對使用普遍的四級套筒汽缸式結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究改進(jìn),設(shè)計(jì)一種能夠安全可靠、長周期使用、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的密閉裝車設(shè)備。其性能將大大優(yōu)于國內(nèi)現(xiàn)行同類設(shè)備。
2、汽車密閉裝車鶴管現(xiàn)行設(shè)備性能分析
圖1所示是目前普遍使用的HMZ100/2.4輕油密閉定量液下裝車裝置示意圖。該裝置主要由五大部分組成:行走小車、升降汽缸、導(dǎo)油鶴管、密閉大蓋、輸油汽管箱等。
其工作原理如圖:行走小車在行走汽缸驅(qū)動下,帶動整套裝置沿桁架做一定距離的往復(fù)運(yùn)動,以適應(yīng)油罐位置的變化。當(dāng)鎖緊汽缸進(jìn)氣,如圖2所示,將頂銷1壓下,其下部錐面頂開鎖緊套4,掛桿5隨同四級汽缸一道在氣壓驅(qū)動下推動密閉大蓋及導(dǎo)油鶴管一級一級降下(輸油汽管箱掛在汽缸9下端,密閉大蓋與輸油汽管箱外層相連,導(dǎo)油鶴管與輸油汽管箱內(nèi)層相連,掛桿5下端連接鋼絲繩,吊住鶴管外層一節(jié)),使密閉大蓋封住油罐頂部入口,多節(jié)式導(dǎo)油鶴管再逐節(jié)下落,伸入罐底,以實(shí)現(xiàn)液下裝車(液下裝車能使油汽揮發(fā)僅為液面裝車的20%左右)。輕油由輸油汽管箱左邊管道進(jìn)入輸油汽管箱內(nèi)層,揮發(fā)油汽則通過輸油汽管箱內(nèi)外層之間的夾縫由右邊的管道輸出。目前采用的吸咐回收和冷凝回圖1HMZ-100/2.4輕油密閉裝車裝置示意圖
1行走汽缸2鎖緊機(jī)構(gòu)3升降汽缸4行走小車5輸油氣管箱6密閉大蓋7導(dǎo)油鶴管8桁架收方法使油汽的體積吸收率和重量吸收率分別為80%和90%,油汽的回收率高,經(jīng)濟(jì)效益較好。
盡管該裝置多年來一直都較好地解決了輕油密閉定量液下裝車問題,但還存在著一些缺陷:
2.1汽缸壁薄,有一定的橢圓度誤差和變形,使多級汽缸之間的相對運(yùn)動產(chǎn)生干涉,若變形嚴(yán)重,將造成汽缸運(yùn)行不暢甚至卡死;
2.2多級汽缸的內(nèi)層缸內(nèi)外圓均須加工,造成一定的加工難度,提高了加工成本,還可能需要一些較特殊的設(shè)備如大型珩磨機(jī)床等;
圖2四級升降汽缸部件示意圖
1頂桿2彈簧3銷軸4鎖緊套5掛桿6汽缸17汽缸28汽缸39汽缸4
2.3多級汽缸若潤滑不好,也容易發(fā)澀而使運(yùn)行受阻;
2.4多節(jié)式導(dǎo)油鶴管是依靠自重一節(jié)一節(jié)下落的(共有4節(jié)),因間隙不適當(dāng),過大或過小及相對晃動而經(jīng)常造成“咬死”,且由于節(jié)與節(jié)之間是活套的,外冒也比較嚴(yán)重;
2.5鶴管上端連著的那節(jié)活塞浸在油液中,時間長了老化發(fā)澀,影響密封性能;
2.6為防止停氣后鶴管落下,設(shè)計(jì)了一套鎖緊機(jī)構(gòu)(鶴管不慎落下,會影響火車道行車安全),即升降汽缸上部的鎖緊汽缸部份,進(jìn)一步增加了升降汽缸部件的復(fù)雜程度,使制造和維修難度增大。
3、單密閉裝車鶴管汽油密閉裝車器
3.1可行性分析
3.1.1以前的油罐車有不同的型號規(guī)格,容量從20噸到60噸不等,桁架到槽口的距離在1.1～1.6米之間變化,槽口到罐底的距離也不同,所以裝車高度須適時變化,為了實(shí)現(xiàn)液下裝車,故密閉大蓋和導(dǎo)油鶴管高度均應(yīng)能適時進(jìn)行調(diào)整。現(xiàn)在的油罐車基本都是60噸車,槽口到桁架的距離也就固定在1.3米左右,故密閉大蓋的下降高度可由一個汽缸控制。
3.1.2原來的升降汽缸部件重量很大,為了保證鎖緊機(jī)構(gòu)的可靠性,必須有足夠的向上拉力(也導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)復(fù)雜),若汽缸級數(shù)減少,則可適當(dāng)降低提升機(jī)構(gòu)剛性和強(qiáng)度要求。
3.1.3密閉裝車鶴管的功用是為進(jìn)油提供通道,只要保證了足夠的長度(當(dāng)然伸出長度不應(yīng)妨礙行車安全),能夠伸入罐底實(shí)現(xiàn)液下裝車,其結(jié)構(gòu)形式越簡單越好。
3.1.4鎖緊裝置是為了避免氣源斷開后內(nèi)層活塞及導(dǎo)油鶴管在其自重作用下滑落而造成行車事故,在新結(jié)構(gòu)中采用的是單鶴管固連在內(nèi)層活塞上,可以通過對內(nèi)層活塞的止動來進(jìn)行控制。
3.2新型設(shè)計(jì)
如圖3所示為單鶴管汽油密閉裝車器示意圖,圖4為升降汽缸與內(nèi)置式單鶴管結(jié)構(gòu)簡圖。
3.2.1由一級主汽缸及內(nèi)層單作用汽缸驅(qū)動密閉大蓋連同單鶴管下降。主汽缸和原設(shè)計(jì)一樣為套筒式汽缸,鶴管與內(nèi)層活塞固定相連,內(nèi)層汽缸下端設(shè)計(jì)鶴管引導(dǎo)部分,裝車前鶴管大部分長度隱藏在缸筒內(nèi),輸油汽管箱與主汽缸、密閉大蓋之間的聯(lián)接基本不變。為了使主汽缸不至于過長,適當(dāng)加長輸油汽管箱的長度,并使密閉大蓋下落至其下部,這樣一方面縮短了密閉大蓋到槽口的距離,另一方面也可使鶴管盡可能減少外露。此時,由于汽缸層次減少,活塞面積增大,而提升重量減小,所以汽缸還可小型化;
圖3單鶴管汽油密閉裝車器簡圖
1提升器2鶴管提升汽缸3行走機(jī)構(gòu)4輸油氣管箱5密閉大蓋6分配器7支架8主汽缸9導(dǎo)輪10繩輪
3.2.2采用密閉裝車鶴管提升器提升鶴管。如圖3所示,外設(shè)獨(dú)立汽缸式鶴管提升器,該部件主要由鶴管汽缸、繩輪、導(dǎo)輪及鋼絲繩等組成。鋼絲繩一端連著繩輪,另一端繞過導(dǎo)輪與內(nèi)層活塞相連。進(jìn)氣時鶴管在汽缸推動下下降(原設(shè)計(jì)中鶴管依靠自重下降),能夠達(dá)到快速有效的控制鶴管到位裝車,而上升時由鶴管提升器提升鶴管,降低了主汽缸復(fù)雜程度,也降低了一些零部件精度要求和加工難度。鶴管設(shè)計(jì)成單管,完全避免了原設(shè)計(jì)中由鶴管套接處產(chǎn)生的外冒,當(dāng)液位到達(dá)一定高度后,即當(dāng)油液將分配器淹沒(在此之前,油液經(jīng)分配器進(jìn)入槽車),即可實(shí)現(xiàn)完全液下裝車。
圖4升降汽缸與內(nèi)置式單密閉裝車鶴管結(jié)構(gòu)簡圖
1壓板2主汽缸3內(nèi)層汽缸4單鶴管5導(dǎo)向裝置
3.2.3輸油汽管箱與鶴管接觸處設(shè)計(jì)密封裝置,只有當(dāng)密閉大蓋蓋緊槽口,鶴管繼續(xù)下行至其窄槽對準(zhǔn)進(jìn)油口,油液才會流經(jīng)鶴管進(jìn)入槽車,因此不會由于發(fā)生誤操作而造成油液溢出,保證裝車的可靠。
3.2.4鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
如圖5所示,用一個小型單作用汽缸和棘輪棘爪機(jī)構(gòu)實(shí)行鎖緊。棘輪1裝在繩輪軸3上,棘爪4與活塞連成一體。當(dāng)裝車完成后,繩輪機(jī)構(gòu)將鶴管完全提上來,小汽缸放氣,在壓縮彈簧的作用下,棘爪4伸出,阻止棘輪反向轉(zhuǎn)動,即可達(dá)到鎖緊目的。
圖5鎖緊機(jī)構(gòu)示意圖
1棘輪2平鍵3繩輪軸4棘爪5鎖緊汽缸6彈簧
3.3結(jié)構(gòu)對比分析
3.3.1主體部分升降汽缸級數(shù)減少一半,且內(nèi)層汽缸為單作用缸,大大降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度,加工難度和生產(chǎn)成本也大為下降(經(jīng)初步核算,成本僅為原裝置的一半),且泄露點(diǎn)減少,提高了密封性能;
3.3.2外置式鶴管提升機(jī)構(gòu)及鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn),且使主汽缸結(jié)構(gòu)大為簡化。鶴管汽缸與行走汽缸對稱分布在主流缸兩側(cè),更加平衡美觀;
3.3.3由于結(jié)構(gòu)層次和零件數(shù)大大減少,降低了故障發(fā)生率,能保證設(shè)備長周期可靠運(yùn)行;
3.3.4將密閉裝車鶴管的升降由原結(jié)構(gòu)的雙作用汽缸改為兩單作用汽缸,即使在升降汽缸密封失效的情況下,通過鶴管提升器也可將整個鶴管連同輸油汽管箱提起(因?yàn)樯灯咨习惭b了一塊壓板,見圖4中零件1)。
3.3.5由于采用了內(nèi)置式單鶴管,使密封圈的更換大為簡化。在原設(shè)計(jì)的裝車裝置上,更換密封元件需采用汽缸整體拆卸方式,一般要在維修車間進(jìn)行,而新結(jié)構(gòu)只需在無氣源條件下打開上蓋,用用工具取出活塞部件,即可就地更換。
以上分析了原有輕油火車密閉裝車鶴管設(shè)備的弊端,設(shè)計(jì)了一套安全可靠、成本低廉、維修維護(hù)方便的新型裝車設(shè)備,若配以自動化控制裝置及光纖液位計(jì),則可實(shí)現(xiàn)裝車計(jì)量控制、高液位保護(hù)、任意設(shè)定預(yù)裝置、自動打印年月報(bào)表等。
