薄壁储运气瓶的防转动装置
技术领域
本发明涉及储运气瓶的防转动装置，尤其涉及一种薄壁储运气瓶的防转动装置。
背景技术
缠绕气瓶相比钢质气瓶具有自重轻，容积大，装载量大，有效降低了单位运输成本，符合“节能减排”的国家政策。但由于气瓶用无缝钢管经热旋压加工成形，无缝钢管在热轧程序时，周向存在厚度不均匀会导致钢管重心偏心现象，这种现象在气瓶制造时不会消失，因此加工成型的气瓶也存在偏心现象，偏心在运输过程中易导致气瓶周向转动，同时，汽车在行驶过程中由于惯性，会导致储运气瓶的前后窜动，气瓶周向转动和前后窜动会导致管路扭曲、甚至断裂，造成介质(运输气体等)泄漏，甚至可能导致安全事故，因此需要在气瓶运输过程中需要防止气瓶转动。
现有技术中采用的防止储运气瓶转动的方式通常是在气瓶瓶颈部位设置销钉孔，通过防转销实现防止储气瓶的转动，如申请号为201720577307.7名称为管束式集装箱气瓶防转结构的专利公开的技术方案，将圆柱形的防转销设置为方形的防转销，使防转销一面与气瓶一切线垂直，使气瓶在运输过程中气瓶具有转动趋势时，气瓶沿切线的作用力将全部直接作用在防转销与气瓶切线垂直的一面上，保证气瓶不会因受力分散而导致气瓶转动。
现有技术中采用防转销固定气瓶时存在一个技术问题，如申请号为201720667827.7中记载的采用防转销防止气瓶转动时，车辆运行一段时间后，螺钉会出现脱落的现象，不能有效防止转动，也有为了防止螺钉脱落从法兰径向转孔至气瓶，加装螺钉或销，但仍不能实现较好的防转动结构，因此提出了在防转销外设置了螺塞用来防止气瓶的转动。
下面图1和图2分别是现有技术中通常设置防转销防止气瓶转动的结构。图1所示是现有技术中防转销径向设置的防转结构示意图，法兰2螺纹连接在气瓶的瓶颈，在法兰与气瓶的径向设置定位孔，防转销4设置在定位孔内，此结构简单操作性强，能有效防止气瓶运行中发生周向转动或轴向窜动。但由于气瓶瓶颈连接螺纹处的径向要设置定位孔，定位孔需要5mm以上的深度，会造成气瓶该位置厚度减薄，因此对于薄壁气瓶采用该方式防止气瓶的转动或者窜动时，会存在气瓶瓶壁变薄甚至在运输过程中出现气体泄露的情况出现，因此该防转结构对于薄壁气瓶不适用。
图2所示是现有技术中防转销轴向设置定的防转结构示意图，法兰2螺纹连接在气瓶的瓶颈，在法兰与气瓶的连接部位螺纹的轴向设置定位孔，防转销4设置在定位孔内，端塞5遮挡住防转销4，此结构简单操作性强，能有效防止气瓶运行中发生周向转动或轴向窜动造成管路破坏或气体泄漏。但由于气瓶瓶颈连接螺纹处的轴向要设置定位孔，定位孔外径需要6mm，会造成气瓶该位置厚度减薄，因此对于薄壁气瓶该防转结构仍不能适用。
现有技术中存在如下问题：现有技术中存在的防止气瓶转动的结构需要在气瓶瓶颈处开设定位孔，在定位孔中安装销钉孔，由于目前自重轻、容积大、装载量大有效降低单位运输成本的缠绕气瓶内胆以及瓶颈壁厚较薄，在气瓶瓶颈壁开设定位孔会减薄瓶颈壁厚，对于此类薄壁储运气瓶的防转结构不能按传统方式径向或轴向加工销钉孔，配合防转销钉实现防止气瓶转动的效果。
有鉴于此，如何设计一种高压薄壁储运气瓶的防转动装置，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的高压薄壁储运气瓶在运输过程中存在的不可避免转动的技术问题，本申请提供了一种新型的适用于高压薄壁储运气瓶的防转动装置，该防转动装置在不破坏高压储运气瓶瓶颈厚度，避免储运气瓶瓶颈部分瓶壁厚度变薄的前提下，实现了防止高压薄壁储运气瓶运输过程中出现周向转动和轴向窜动的情况，避免储运气瓶出现转动的现象，从而保证在运输气瓶自重轻、容量大的同时，可以实现安全的运输高压薄壁储运气瓶。
为了实现上述记载的技术效果，本发明采用了如下的技术方案设计了一种高压薄壁储运气瓶的防转动装置，包括与一框架相连的一法兰，还包括一储运气瓶、一压紧块，所述压紧块设置在所述储运气瓶瓶颈外围，所述压紧块与所述法兰连接；其中，所述压紧块包括一上压紧块和一下压紧块，所述下压紧块具有一空腔，所述上压紧块嵌入所述下压紧块中。
进一步地，所述下压紧块具有一空腔，所述下压紧块与所述上压紧块嵌合的空腔处设置一缺口。
更进一步地，所述储运气瓶瓶颈静平衡最高处铣平所述储运气瓶瓶颈的螺纹。
更进一步地，所述上压紧块包括一凸块，所述凸块嵌合在所述空腔。
更进一步地，所述上压紧块径向设置一第一通孔，所述下压紧块径向设置与所述第一通孔匹配的一第一螺纹孔。
更进一步地，所述上压紧块轴向设置一第二通孔，所述法兰和所述框架轴向设置与所述第二通孔相匹配的第二螺纹孔。
更进一步地，所述法兰轴向设置一第三通孔，所述框架轴向设置与所述第三通孔相匹配的第三螺纹孔。
更进一步地，所述第一通孔的数量至少为1，所述第一螺纹孔设置在远离所述压紧块空腔的一端，所述第一通孔的径向深度小于所述压紧块一端面与所述空腔之间的距离。
更进一步地，所述第二通孔分布在所述空腔外部，所述第二通孔距离所述空腔中心的距离相同。
更进一步地，所述第三通孔距离所述法兰中心的距离相同。
更进一步地，所述凸块与所述缺口相匹配。
更进一步地，所述缺口可以设置为矩形或圆柱形。
更进一步地，所述凸块设置为与所述缺口相匹配的矩形凸块或圆柱形凸块。
本发明提供的技术方案相较于现有技术具有如下优势：第一，可以减轻被运输的储气气瓶的重量，实现自重轻、容量大的运输；第二，可以更安全的实现高压薄壁储运气瓶防转动的技术效果，防止储运气瓶的周向转动和轴向窜动。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为现有技术中防转销径向设置的防转结构示意图；
图2所示是现有的技术中防转销轴向设置的防转结构示意图；
图3A为本发明提供的储运气瓶防转动装置的示意图；
图3B为本发明提供的图3A中A-A方向的剖面图；
图4A为本发明提供的储运气瓶结构示意图；
图4B为本发明提供的图4A中A-A方向的剖面图；
图5A为本发明提供的法兰结构剖面图；
图5B为本发明提供的法兰截面示意图图；
图6A为本发明提供的上压紧块一实施例的剖面图；
图6B为本发明提供的上压紧块一实施例的俯视图；
图7A为本发明提供的下压紧块一实施例俯视图；
图7B为本发明提供的下压紧块一实施例径向截面示意图以及沿A-A方向的剖视图；
图8A为本发明提供的上压紧块另一实施例的剖面图；
图8B为本发明提供的上压紧块另一实施例的俯视图；
图9A为本发明提供的下压紧块另一实施例俯视图；
图9B为本发明提供的下压紧块另一实施例径向截面示意图以及沿A-A方向的剖视图。
附图说明
1 储运气瓶 11 气瓶瓶颈
2 上压紧块 21、51第一通孔
22凸块 3法兰
32第二螺纹孔 33 第三通孔
4 框架 5下压紧块
51第一螺纹孔 52 第二通孔
53缺口 54 空腔
6 铣平的螺纹平面
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，“轴向”是指与储运气瓶瓶颈平行的方向；“径向”是指与储运气瓶瓶颈垂直的方向。本文中的转动不限定为周向的转动，也即围绕轴线旋转，也包括沿着轴线前后移动，也即本申请中的记载的轴向窜动。
下面结合图3A-图7B对本发明中技术方案进行详细的描述，当然附图仅作为具体实施方式，并不对本申请中的保护范围进行限定，本领域技术人员根据实际生产需要可以进行等同的替换。
图3A为本发明提供的储运气瓶防转动装置的示意图。储运气瓶1包括储运气瓶瓶身和气瓶瓶颈两部分，为了防止在运输过程中储运气瓶1的转动，因此在气瓶瓶颈部分设计了防止储运气瓶周向转动或者轴向窜动的防转动装置。该防转动装置包括法兰3、框架4、上压紧块2及下压紧块5，法兰3、压紧块和框架4通过锁紧件固定，压紧块和法兰3通过锁紧件固定。气瓶瓶颈包含外螺纹，通过法兰3的内螺纹与气瓶1端部外螺纹连接固定，且气瓶1端部超出法兰3端面5mm左右，法兰3与框架端板4通过螺栓螺母固定。下压紧块5的内螺纹与气瓶1端部外螺纹连接，下压紧块5与法兰3通过螺钉连接固定。下压紧块5的开口与气瓶上铣平的螺纹平面平行，上压紧块2底部凸出部分嵌入下压紧块5的缺口处，上压紧块2通过螺钉与下压紧块5连接固定，从而防止气瓶周向转动及轴向窜动。
图3B为本发明提供的图3A中A-A方向的剖面图。防转动装置中包含的法兰3、压紧块和气瓶瓶颈11，其中气瓶瓶颈11外螺纹与法兰3的内螺纹嵌合，下压紧块5设置一空腔51，空腔51内缘设置有内螺纹，气瓶瓶颈11的外螺纹与下压紧块5空腔54内部的内螺纹配合，上压紧块2和下压紧块5分别位于气瓶瓶颈11的外围，下压紧块5空腔54与上压紧块2相互嵌合的部分设置了一缺口53，上压紧块2下侧与下压紧块5相互嵌合的部分设置了一凸块22。上压紧块2和下压紧块5上分别设置了第一通孔21和51，其中上压紧块2左上角设置了两个第一通孔，该两个第一通孔可以位于凸块22的同一侧，当然为了实现更好的固定储运气瓶的效果，上压紧块2在上述两个第一通孔的基础上可以再开设两个第一通孔，此时为了受力平衡可以将4个第一通孔分别分布在凸块2的两侧。
下压紧块5设置与上压紧块2中第一通孔21对应的第一螺纹孔51，第一螺纹孔51与第一通孔21通过螺栓衔接，从而实现螺栓固定上压紧块2和下压紧块5，下压紧块5上设置的第一通孔5的径向深度不穿透空腔，保证螺栓不会破坏气瓶瓶颈11。
下压紧块5的缺口53与气瓶瓶颈上铣平的螺纹平面6平行，下压紧块5的内螺纹与气瓶瓶颈外螺纹配合，下压紧块5固定在气瓶瓶颈11上，上压紧块5上的缺口53与气瓶瓶颈11上铣平的螺纹平面6围城一个矩形的凹槽，上压紧块2上的凸块22嵌入矩形凹槽中，凸块22的下表面与气瓶瓶颈上铣平的螺纹平面6衔接。当气瓶瓶颈静态平衡最高处形成了铣平的螺纹平面6，且该铣平的螺纹平面6与上压紧块2中的矩形凸块22下表面衔接，该方案中气瓶瓶颈11不同于现有技术中的圆柱形结构，当带有铣平的螺纹平面6的非圆柱形的气瓶瓶颈11和内部具有与铣平的螺纹平面6像契合的平面的压紧块配合，即使当储运气瓶1在运输过程中由于偏心力或者其他原因造成周向转动时，由于凸块22的下平面与气瓶瓶颈11的铣平的螺纹平面6相互作用与平面之间的相互制衡，可以有效的保证气瓶不能周向转动。
为了更清楚的理解本申请的技术方案，下面结合其他附图对局部的结构进行论述。
图4A为本发明提供的储运气瓶结构示意图。为了避免在气瓶瓶颈处设置定位孔，减薄气瓶瓶颈的厚度，造成高压储运气瓶不能达到使用的标准，因此本申请中提供了一种新型的设计，将储运气瓶瓶颈静平衡处的牙顶铣平至气瓶瓶颈后部的螺纹牙底。图4B为本发明提供的图4A中A-A方向的剖面图。
图5A为本发明提供的法兰结构剖面图和图5B为本发明提供的法兰截面示意图图。法兰3需要和压紧块及框架4通过螺栓相互锁紧，因此法兰3上设计有第二螺纹孔32，第二螺纹孔32用来放置锁紧法兰3、压紧块及框架4的螺栓。为了进一步地使储运气瓶1更稳固的固定在储运车中，法兰3与框架4进一步通过螺栓或紧固件固定，在法兰3上设置有第三通孔33，第三通孔33位于第二螺纹孔32的外围。其中法兰3上的第三通孔33可以选择为M22的螺纹孔，其中数量设计为6～8个；法兰3上的第二螺纹孔32可以选择M14的螺孔，数量可以设计为6个，具体个数根据实际应用可以在数量上进行上下调整，法兰3与气瓶瓶颈11端部螺纹连接固定。上述法兰3、下压紧块5与框架4通过螺栓相互固定，法兰3与下压紧块5的内螺纹与气瓶瓶颈11的外螺纹配合，从而防止气瓶轴向窜动。
图6A为本发明提供的上压紧块俯视图和图6B为本发明提供的上压紧块截面示意图。图中显示的为上压紧块2上设置了4个第一通孔21的实施例。其中上压紧块采用30CrMo或35CrMo锻件，上压紧块与下压紧块采用2或4颗螺栓M10～M16的螺栓连接。上压紧块2中的凸块22设置为矩形结构。
图7A为本发明提供的下压紧块俯视图和图7B为本发明提供的下压紧块径向截面示意图以及沿A-A方向的剖视图。下压紧块5的内螺纹与气瓶瓶颈11的外螺纹相互配合锁紧，下压紧块5与上压紧块2通过螺栓相互连接，其中下压紧块5设置有和上压紧块2上第一通孔21相互配合的第一螺纹孔51，其中下压紧块5上的第一螺纹孔51设置的径向深度不同，考虑到设置第一螺纹孔51的位置不同，第一螺纹孔51不能穿透空降54，因此为了更牢固的将上压紧块2和下压紧块5锁紧以及防止空腔54中的气瓶瓶颈11的转动，外侧的第一螺纹孔51的径向深度大于靠近空腔54的第一螺纹孔51的径向深度。下压紧块5上设置的第一螺纹孔51的数量和位置与上压紧块2上的第一通孔21的向匹配。下压紧块5上端设置了缺口53，缺口53的形状为矩形，上压紧块2中的凸块22与缺口53相互嵌合，上压紧块凸块22底部与气瓶瓶颈铣平处齐平，上压紧块2与下压紧块5通过2～4颗内六角螺栓紧固，使上压紧块凸块22底部与气瓶瓶颈铣平处的接触面上产生足够的压力，当气瓶由于偏心力或者其他原因造成周向转动时，上压紧块2中的凸块22首先会与气瓶瓶颈之间产生相互作用力，上压紧块2会将受到力传递到与下压紧块5接触的各个平面，下压紧块5上2～4颗内六角螺栓也会产生防止上压紧块2移动的预紧力，从而使上压紧块2阻止气瓶的转动。
下压紧块5和法兰3通过螺栓固定为一体，下压紧块5开设有与法兰3和框架4上第二通孔相匹配的第二通孔52，用于防止储运气瓶的轴向窜动。
上压紧块2的材质为30CrMo或35CrMo，下压紧块5的材质为Q355D或35CrMo,法兰3的材质为Q355D或35CrMo。框架端板4的材质为Q355D。Q355D材料的化学成分和力学性能符合GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》的规定；30CrMo、35CrMo材料的化学成分和力学性能符合NB/T 47008-2017《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》的规定。
图8A和图8B提拱了上压紧块的另一实施例，该实施例和上述上压紧块的不同之处在于上压紧块2中的凸块22的结构设计为圆柱形；图9A-9B提供了下压紧块的另一实施例，该实施例和上述下压紧块的不同之处在于下压紧块5中的缺口53的结构设计为圆柱形。上述实施例仅为了更容易理解本发明技术方案，不对专利权利要求中的范围作任何限定。
本发明相对于现有技术至少存在如下优势：设计一种结构简单、操作方便的防转动的装置，适合应用于薄壁储运气瓶中，更安全的实现了重量轻、容积大的气瓶的运输。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
