CN112683608B - 一种天然气取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种天然气取样装置,包括取样管及连接机构,取样管包括管体、阀门及活塞,管体依次设有空腔管段及管口,管口外圆周面上对称设有一对挂耳,挂耳与连接机构活动连接;阀门具有一密封贴合在空腔管段端面的阀板,阀板位于管口内、用于空腔管段与管口的连通和隔断,阀板朝向空腔管段的一面中部垂直连接有阀杆,阀杆穿过活塞中部后延伸出空腔管段外;活塞与空腔管段内侧壁密封滑动配合且通过拉手驱使可在阀杆上滑动,拉手延伸出空腔管段外。本发明通过一推两拉的操作方式,可以快速完成天然气的取样,花费时间短,效率高,而且利用“注射原理”能够抽取到足量的天然气,从而为检测结果的准确性提供了保障。
Description
技术领域
本发明属于天然气开采用辅助设备技术领域,具体涉及一种天然气取样装置。
背景技术
天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气田,也有少量出于煤层。天然气主要用途是作燃料,可制造炭黑、化学药品和液化石油气,由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。
天然气在开采过程中,为了了解天然气成分及纯度等状况,一般会在管道上开设取样口对开采处的天然气进行取样检测,这就需要一种取样装置。但是,现有取样装置存在以下不足:
1、取样管在与取样口对接后,需要先后开启采气管道和取样管上的阀门使它们连通,然后等着采气管道内的天然气扩散到取样管内,最后再依次关闭取样管和采气管道上的阀门,取样过程较为麻烦,花费时间长,效率低。
2、取样量不易控制,有时为了提高效率取样时间短使得取样量少,反而导致检测结果不准确。
3、连接机构拆装操作繁琐,而且连接不够稳定、牢固,采气管道取样口与取样管之间的密封性能差,导致取样管容易发生脱落造成泄漏。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种天然气取样装置,其目的在于实现天然气的快速取样,提高操作效率。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
本发明公开了一种天然气取样装置,包括:
取样管;及
连接机构,用于将所述取样管与采气管道相连接;
其中,所述取样管包括管体、阀门及活塞,所述管体依次设有空腔管段及用于与所述采气管道取样口对接的管口,所述管口外圆周面上对称设有一对挂耳,所述挂耳与所述连接机构活动连接;所述阀门具有一密封贴合在所述空腔管段端面的阀板,所述阀板位于所述管口内、用于空腔管段与管口的连通和隔断,所述阀板朝向所述空腔管段的一面中部垂直连接有阀杆,所述阀杆穿过所述活塞中部后延伸出所述空腔管段外;所述活塞与所述空腔管段内侧壁密封滑动配合且通过拉手驱使可在所述阀杆上滑动,所述拉手延伸出所述空腔管段外。
可选地,所述阀板朝向所述空腔管段的一面上对称设有两根与所述阀杆平行的导杆,每根所述的导杆滑动贯穿所述管口与空腔管段的连接面后连接有挡块,在所述挡块与管口外之间的导杆上套设有弹簧,所述弹簧两端分别与所述挡块、管口抵触连接。
可选地,所述空腔管段位于所述管口内的端面上开设有环形槽,所述阀板朝向所述空腔管段的一面上设有分别与所述环形槽、空腔管段内侧壁对应且同心的第一止口、第二止口,所述第一止口位于两根所述的导杆之间且与所述环形槽机械密封配合,所述第二止口位于所述第一止口内且其外圆周面与所述空腔管段内侧壁机械密封配合。
可选地,所述拉手包括依次连接的套管、挡盘及手杆,所述套管滑动套设在所述阀杆上、其外侧壁与所述空腔管段远离管口的端部滑动配合,所述活塞、挡盘分别与所述套管的一端相连接,所述挡盘与手杆位于所述空腔管段外且所述手杆偏心连接在所述挡盘上。
可选地,所述空腔管段靠近所述管口的外圆周面上连接有排放管,所述排放管与所述空腔管段内部连通、其出口安装有节流阀。
可选地,所述连接机构包括:
上管卡,与所述采气管道顶部贴合;
下管卡,与所述上管卡相对设置且与所述采气管道底部贴合;
螺栓,用于连接所述上管卡与下管卡;及
连接杆,一端与所述螺栓中部相连接、另一端与所述挂耳相连接,用于所述取样管与所述采气管道取样口之间的密封对接;
其中,所述螺栓与所述连接杆各对称设有两件,每件所述的螺栓一端与所述下管卡一端转动连接、另一端可与所述上管卡一端卡接且通过螺母锁紧在所述上管卡上。
可选地,所述螺栓包括依次设置的第一轴套、第一杆体及第一螺杆,所述第一杆体与所述第一轴套外圆周面垂直连接共同构成T型结构;所述下管卡每端开设有U型缺口,所述U型缺口内连接有销轴,所述第一轴套转动套设在所述销轴上;所述上管卡每端开设有U型卡口,所述第一螺杆在所述螺栓整体转动后可卡入所述U型卡口内且通过所述螺母锁紧在所述U型卡口上方。
可选地,所述连接杆包括依次连接的第二轴套、第二杆体、弹性件及挂钩,所述第二轴套与所述第一螺杆转动连接,所述第二杆体与所述第二轴套外圆周面垂直连接共同构成T型结构,所述挂钩通过拉伸所述弹性件后可连接在所述挂耳上。
可选地,所述连接杆还包括用于调节所述弹性件复位力的第二螺杆,所述第二杆体中空且设有内螺纹,所述第二螺杆一端伸入所述第二杆体内与其螺纹连接、另一端与所述弹性件转动连接。
可选地,所述弹性件包括拉簧及对称连接在所述拉簧两端的柱头,一个所述的柱头转动套设在所述第二螺杆上,另一个所述的柱头与所述挂钩固定连接。
通过上述技术方案的启示可知,可归纳出本发明的有益效果是:
1、通过一推两拉的操作方式,依次打开阀门、拉动活塞、关闭阀门,可以快速完成天然气的取样,花费时间短,效率高,而且利用“注射原理”能够抽取到足量的天然气,从而为检测结果的准确性提供了保障;
2、通过一推一拉一松的操作方式,快速完成了天然气的取样,效率高,同时阀板在弹簧的复位力作用下能够与空腔管段端面贴合得更紧密,提高了空腔管段内部的密封效果;
3、通过设于阀板上的第一止口、第二止口,能够有效提高阀板与空腔管段端面的密封效果,保证取样后空腔管段内的天然气不会泄露,从而为检测提供足量的天然气,同时在取样管与采气管道断开后可防止外界空气进入空腔管段内,进而提高检测结果的准确性;
4、通过与空腔管段内部连通的排放管,在取样完成后,通过手杆向内推动活塞,将空腔管段内的天然气经过排放管排出去以供检测设备检测,同时将空腔管段排空,方便下一次取样使用,即本发明的取样管通过一推一拉一松再一推的操作方式,可以快速完成天然气的取样和放样,操作简单,效率高;
5、通过与下管卡转动连接的螺栓,可将上管卡与下管卡快速连接在采气管道上,为取样管与采气管道的取样口对接提供了连接支点,拆卸时在松开螺母后反向转动螺栓脱离上管卡即可断开上管卡与下管卡之间的连接从而快速将它们取下,操作方便且简单,效率高;
6、上管卡与下管卡通过螺栓连接在采气管道上之后,取样管通过拉伸弹性件可快速实现与采气管道取样口的密封对接,取样管与采气管道的取样口连接稳定、牢固,而且依靠弹性件的复位力增强了它们之间的密封性能,不会发生脱落和造成泄漏,提高了取样过程的安全性;
7、通过转动第二螺杆,可以改变连接杆的整体长度,从而调节弹性件的复位力,减小取样人员为拉伸弹性件施加的外力,以方便挂钩与挂耳的连接,并能够拉动取样管的管口紧密地与采气管道的取样口对接上,保证了它们之间的密封性能;
8、通过柱头与第二螺杆的转动连接,在第二螺杆转动时弹性件不会跟随转动,从而不会影响挂钩与挂耳之间的连接,再次提高了连接的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的俯视结构示意图;
图3为取样管的立体结构示意图;
图4为取样管局部剖切后且在取样时的立体结构示意图;
图5为管体局部剖切后的立体结构示意图;
图6为图5中局部A放大结构示意图;
图7为阀门的立体结构示意图;
图8为活塞与拉手的立体结构示意图。
图9为连接机构的立体结构示意图;
图10为下管卡的立体结构示意图;
图11为螺栓的立体结构示意图;
图12为连接杆的立体结构示意图。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
参见图1~图12所示,本发明申请实施例所公开的一种天然气取样装置,包括:
取样管;及
连接机构,用于将取样管与采气管道(图中未示出)相连接;
其中,取样管包括管体100、阀门200及活塞300,管体100依次设有空腔管段110及用于与采气管道取样口对接的管口120,管口120外圆周面上对称设有一对挂耳121,挂耳121与连接机构活动连接;阀门200具有一密封贴合在空腔管段110端面的阀板210,阀板210位于管口120内、用于空腔管段110与管口120的连通和隔断,阀板210朝向空腔管段110的一面中部垂直连接有阀杆220,阀杆220穿过活塞300中部后延伸出空腔管段110外;活塞300与空腔管段110内侧壁密封滑动配合且通过拉手400驱使可在阀杆220上滑动,拉手400延伸出空腔管段110外。
工作时,首先将连接机构固定安装在采气管道上,接着将管口120套在采气管道的取样口上,之后将连接机构与挂耳121相连接,使取样管与采气管道对接牢固,然后打开采气管道上的阀门,通过设于阀杆220端部的手柄221向内(即取样口方向)推动阀杆220,使得阀板210脱离空腔管段110端面从而将空腔管段110与管口120连通,接着通过拉手400向外拉动活塞300,在空腔管段110内形成负压,利用“注射原理”将采气管道内的天然气快速抽取到空腔管段110内,最后再向外拉动阀杆220使阀板210重新贴合在空腔管段110端面上从而隔断空腔管段110与管口120,至此完成取样。本发明通过一推两拉的操作方式,依次打开阀门200、拉动活塞300、关闭阀门200,可以快速完成天然气的取样,花费时间短,效率高,而且利用“注射原理”能够抽取到足量的天然气,从而为检测结果的准确性提供了保障。
为了进一步减少取样所花费的时间、快速完成天然气的取样,阀板210朝向空腔管段110的一面上对称设有两根与阀杆220平行的导杆211,每根导杆211滑动贯穿管口120与空腔管段110的连接面后连接有挡块230,在挡块230与管口120外之间的导杆211上套设有弹簧240,弹簧240两端分别与挡块230、管口120抵触连接。操作时,向内推动阀杆220压缩弹簧240即可打开阀板210(即脱离空腔管段110端面),从而将空腔管段110与管口120连通,然后按住阀杆220不动,快速向外拉动活塞300以抽取天然气到空腔管段110内,最后松开阀杆220,阀板210在弹簧240的复位力作用下自动复位重新贴合在空腔管段110端面上从而隔断空腔管段110与管口120,将天然气样品密封保存在空腔管段110内,完成取样。通过一推一拉一松的操作方式,快速完成了天然气的取样,效率高,同时阀板210在弹簧240的复位力作用下能够与空腔管段110端面贴合得更紧密,提高了空腔管段110内部的密封效果。
参见图4~图7所示,空腔管段110位于管口120内的端面上开设有环形槽111,阀板210朝向空腔管段110的一面上设有分别与环形槽111、空腔管段110内侧壁对应且同心的第一止口212、第二止口213,第一止口212位于两根导杆211之间且与环形槽111机械密封配合,第二止口213位于第一止口212内且其外圆周面与空腔管段110内侧壁机械密封配合。通过第一止口212、第二止口213,能够有效提高阀板210与空腔管段110端面的密封效果,保证取样后空腔管段110内的天然气不会泄露,从而为检测提供足量的天然气,同时在取样管与采气管道断开后可防止外界空气进入空腔管段110内,进而提高检测结果的准确性。
管口120内侧壁与空腔管段110端面的交界处安装有密封垫130、用于管口120与采气管道取样口对接时的密封。通过安装在此处的密封垫130,可保证取样管与采气管道之间的密封,从而进行有效的取样。
参见图8所示,拉手400包括依次连接的套管410、挡盘420及手杆430,套管410滑动套设在阀杆220上、其外侧壁与空腔管段110远离管口120的端部滑动配合,活塞300、挡盘420分别与套管410的一端相连接,挡盘420与手杆430位于空腔管段110外且手杆430偏心连接在挡盘420上。如此,通过手杆430拉动活塞300时可以避开阀杆220,不会与它们发生相互干涉,方便操作。
参见图4和图5所示,空腔管段110靠近管口120的外圆周面上连接有排放管140,排放管140与空腔管段110内部连通、其出口安装有节流阀150。在取样完成后,通过手杆430向内推动活塞300,将空腔管段110内的天然气经过排放管140排出去以供检测设备检测,同时将空腔管段110排空,方便下一次取样使用。即取样管通过一推一拉一松再一推的操作方式,依次打开阀门200、外拉活塞300、关闭阀门200、内推活塞300,可以快速完成天然气的取样和放样,操作简单,效率高。
参见图9~图12所示,连接机构包括:
上管卡500,与采气管道顶部贴合;
下管卡600,与上管卡100相对设置且与采气管道底部贴合;
螺栓700,用于连接上管卡500与下管卡600;及
连接杆800,一端与螺栓700中部相连接、另一端与挂耳121相连接,用于取样管与采气管道取样口之间的密封对接;
其中,螺栓700与连接杆800各对称设有两件,每件螺栓700一端与下管卡600一端转动连接、另一端可与上管卡500一端卡接且通过螺母900锁紧在上管卡500上。
安装时,首先将下管卡600与采气管道的底部贴合,然后将上管卡500贴合在采气管道的顶部,接着绕着螺栓700与下管卡600的连接处转动螺栓700,使其与上管卡500卡接,并通过螺母900将螺栓700锁紧在上管卡500上,从而实现上管卡500与下管卡600在采气管道上的连接,之后取样管的管口120与采气管道的取样口通过连接杆800与挂耳121相连接而对接牢固,为下一步取样工作做好准备。通过转动设置的螺栓700,可将上管卡500与下管卡600快速连接在采气管道上,为取样管与采气管道的取样口对接提供了连接支点,拆卸时在松开螺母900后反向转动螺栓700脱离上管卡500即可断开上管卡500与下管卡600之间的连接从而快速将它们取下,操作方便且简单,效率高。
参见图10和图11所示,螺栓700包括依次设置的第一轴套710、第一杆体720及第一螺杆730,第一杆体720与第一轴套710外圆周面垂直连接共同构成T型结构;下管卡600每端开设有U型缺口610,U型缺口610内连接有销轴620,第一轴套710转动套设在销轴620上;上管卡500每端开设有U型卡口510,第一螺杆730在螺栓700整体转动后可卡入U型卡口510内且通过螺母900锁紧在U型卡口510上方。通过U型缺口610的限位,螺栓700整体在转动时更稳定。
上管卡500与下管卡600均呈弧形结构,且上管卡500与下管卡600相对设置的一面上均粘接有橡胶防滑垫。通过弧形结构与橡胶防滑垫,可以增大上管卡500、下管卡600与采气管道之间的接触面积,同时可以增加上管卡500、下管卡600与采气管道之间的摩擦力,保证良好的固定效果。
参见图9和图12所示,连接杆800包括依次连接的第二轴套810、第二杆体820、弹性件840及挂钩850,第二轴套810与第一螺杆730转动连接,第二杆体820与第二轴套810外圆周面垂直连接共同构成T型结构,挂钩850通过拉伸弹性件840后可连接在挂耳121上。取样管的管口120与采气管道的取样口对上后,绕着第一螺杆730转动连接杆800,然后拉伸弹性件840将挂钩850连接在挂耳121上,取样管在弹性件840的复位力作用下快速完成与采气管道取样口的密封对接,从而为取样操作做好准备。即上管卡500与下管卡600通过螺栓700连接在采气管道上之后,取样管通过拉伸弹性件840可快速实现与采气管道取样口的密封对接,取样管与采气管道的取样口连接稳定、牢固,而且依靠弹性件840的复位力增强了它们之间的密封性能,不会发生脱落和造成泄漏,提高了取样过程的安全性。
连接杆800还包括用于调节弹性件840复位力的第二螺杆830,第二杆体820中空且设有内螺纹,第二螺杆830一端伸入第二杆体820内与其螺纹连接、另一端与弹性件840转动连接。在取样管的管口120与采气管道的取样口对上后,将挂钩450连接在挂耳121上,取样人员利用扳手卡住设于第二螺杆830上的六方柄831转动第二螺杆830使其拧入第二杆体820,使得弹性件840复位力的增大,从而拉动取样管的管口120紧密地与采气管道的取样口对接上,保证了它们之间的密封性能;或者根据连接需要,事前转动第二螺杆830使其拧入或者拧出第二杆体820,改变连接杆800的整体长度,减小取样人员为拉伸弹性件840施加的外力,以方便挂钩850与挂耳121的连接。
弹性件840包括拉簧841及对称连接在拉簧841两端的柱头842,一个柱头842转动套设在第二螺杆830上,另一个柱头842与挂钩850固定连接。通过柱头842与第二螺杆830的转动连接,在第二螺杆830转动时弹性件840不会跟随转动,从而不会影响挂钩850与挂耳121之间的连接,再次提高了连接的稳定性。
上述实施例只是本发明的较佳实施例,并不是对本发明技术方案的限制,只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案,均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (9)
1.一种天然气取样装置,其特征在于,包括:
取样管;及
连接机构,用于将所述取样管与采气管道相连接;
其中,所述取样管包括管体、阀门及活塞,所述管体依次设有空腔管段及用于与所述采气管道取样口对接的管口,所述管口外圆周面上对称设有一对挂耳,所述挂耳与所述连接机构活动连接;所述阀门具有一密封贴合在所述空腔管段端面的阀板,所述阀板位于所述管口内、用于空腔管段与管口的连通和隔断,所述阀板朝向所述空腔管段的一面中部垂直连接有阀杆,所述阀杆穿过所述活塞中部后延伸出所述空腔管段外;所述活塞与所述空腔管段内侧壁密封滑动配合且通过拉手驱使可在所述阀杆上滑动,所述拉手延伸出所述空腔管段外;
所述阀板朝向所述空腔管段的一面上对称设有两根与所述阀杆平行的导杆,每根所述的导杆滑动贯穿所述管口与空腔管段的连接面后连接有挡块,在所述挡块与管口外之间的导杆上套设有弹簧,所述弹簧两端分别与所述挡块、管口抵触连接。
2.根据权利要求1所述的天然气取样装置,其特征在于,所述空腔管段位于所述管口内的端面上开设有环形槽,所述阀板朝向所述空腔管段的一面上设有分别与所述环形槽、空腔管段内侧壁对应且同心的第一止口、第二止口,所述第一止口位于两根所述的导杆之间且与所述环形槽机械密封配合,所述第二止口位于所述第一止口内且其外圆周面与所述空腔管段内侧壁机械密封配合。
3.根据权利要求1或2所述的天然气取样装置,其特征在于,所述拉手包括依次连接的套管、挡盘及手杆,所述套管滑动套设在所述阀杆上、其外侧壁与所述空腔管段远离管口的端部滑动配合,所述活塞、挡盘分别与所述套管的一端相连接,所述挡盘与手杆位于所述空腔管段外且所述手杆偏心连接在所述挡盘上。
4.根据权利要求3所述的天然气取样装置,其特征在于,所述空腔管段靠近所述管口的外圆周面上连接有排放管,所述排放管与所述空腔管段内部连通、其出口安装有节流阀。
5.根据权利要求1或4所述的天然气取样装置,其特征在于,所述连接机构包括:
上管卡,与所述采气管道顶部贴合;
下管卡,与所述上管卡相对设置且与所述采气管道底部贴合;
螺栓,用于连接所述上管卡与下管卡;及
连接杆,一端与所述螺栓中部相连接、另一端与所述挂耳相连接,用于所述取样管与所述采气管道取样口之间的密封对接;
其中,所述螺栓与所述连接杆各对称设有两件,每件所述的螺栓一端与所述下管卡一端转动连接、另一端可与所述上管卡一端卡接且通过螺母锁紧在所述上管卡上。
6.根据权利要求5所述的天然气取样装置,其特征在于,所述螺栓包括依次设置的第一轴套、第一杆体及第一螺杆,所述第一杆体与所述第一轴套外圆周面垂直连接共同构成T型结构;所述下管卡每端开设有U型缺口,所述U型缺口内连接有销轴,所述第一轴套转动套设在所述销轴上;所述上管卡每端开设有U型卡口,所述第一螺杆在所述螺栓整体转动后可卡入所述U型卡口内且通过所述螺母锁紧在所述U型卡口上方。
7.根据权利要求6所述的天然气取样装置,其特征在于,所述连接杆包括依次连接的第二轴套、第二杆体、弹性件及挂钩,所述第二轴套与所述第一螺杆转动连接,所述第二杆体与所述第二轴套外圆周面垂直连接共同构成T型结构,所述挂钩通过拉伸所述弹性件后可连接在所述挂耳上。
8.根据权利要求7所述的天然气取样装置,其特征在于,所述连接杆还包括用于调节所述弹性件复位力的第二螺杆,所述第二杆体中空且设有内螺纹,所述第二螺杆一端伸入所述第二杆体内与其螺纹连接、另一端与所述弹性件转动连接。
9.根据权利要求8所述的天然气取样装置,其特征在于,所述弹性件包括拉簧及对称连接在所述拉簧两端的柱头,一个所述的柱头转动套设在所述第二螺杆上,另一个所述的柱头与所述挂钩固定连接。
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