CN116239070A - 用于油料加注的对接密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油料加注的对接密封系统，包括软体机械臂、对接装置、受油装置，对接装置包括输油对接杆、对接锥、锁紧机构、滑块、直线电机，输油对接杆由对接球头及沿轴向依次邻接的导向段、密封段、解锁段、过渡段、锁紧段构成，锁紧机构包括锁紧销、锁紧弹簧套筒、锁紧弹簧、解锁弹簧、限位球头，受油装置包括受油导向锥和自密封机构，受油导向锥由依次连接的外导向锥、内导向锥、直筒段构成，自密封机构由受油直筒、弹簧、活塞构成。本发明实现了加油端与设备油箱之间的自对接、自锁紧和自密封以及油料加注后的自动解锁和分离，提高了油料加注的效率以及油料加注过程的可靠性和安全性，并能避免油料加注过程中的压力损失和油料泄露。

Description

用于油料加注的对接密封系统

技术领域

本发明属于智能化自动油料加注技术领域，具体涉及一种用于油料加注的对接密封系统。

背景技术

油料加注通常采用重力加注和压力加注两种方式。例如普通汽车通常采用重力加注方式，重力加油速度慢且安全性差。对于特种设备，例如装甲车、飞机等，或者油料有毒，例如火箭推进剂等，通常采用压力加注方式，安全性高，加注效率高，无污染。但是压力加注需要在油泵和油箱之间保持一定的压力差，因此需要全程密封。

目前，对于飞机、装甲车、火箭等特种设备的油料加注主要靠人工手动完成，劳动强度和工作压力非常大。例如给飞机加油时，加油员要站在升降机上把直径2.5英寸的胶皮管举过头顶与飞机油箱连接，每次加油需要重复多次，每名加油员每个班次需要完成20-30架次航班。大型客机每次加油需要40分钟到1小时，且在加油期间加油员必须手握控制开关，仔细观察各种仪表工作是否正常，目测油品质量，且控制开关每隔几分钟还需要松手一次，否则加油车会自动停止加油。由此可见，人工加油劳动强度巨大且效率低下，而且室外加油易受风、雨、雪等天气的影响。又例如对火箭进行推进剂加注时，推进剂通常有剧毒，一旦泄露会对加油员会造成不可逆的伤害，因此手动操作风险巨大。

现有技术在对于需要采用压力加注或密封加注的油料加注操作中，主要靠人工手动完成，包括对接、锁紧、加注、解锁，整个流程对于操作员的要求非常高，并且劳动强度和精神压力都非常大，容易出现事故。对于有毒燃料的加注，一旦出现泄漏，可能对操作员造成巨大伤害，工作风险较大。

因而，现有技术中的人工操作方式的压力加注流程繁琐，效率低下，很难实现快速高效、高可靠性的对接和密封。因此，急需一种智能化自动油料加注系统，可以实现自动对接、密封和锁紧，完成自动化加油，加油完成后还可以自动解锁和分离，实现加油机与受油端的高可靠性连接，避免压力加注过程中的压力损失和油料泄露。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提出一种用于油料加注的对接密封系统，包括软体机械臂、对接装置、受油装置，所述软体机械臂连接于所述对接装置，所述受油装置与设备加油口固连，其中：

所述软体机械臂为多段式串联结构，包括顶部段软体臂、底部段软体臂以及所述顶部段软体臂和所述底部段软体臂之间的一个或多个中间段软体臂，所述底部段软体臂的下端固定有驱动器，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中的每段软体臂包括位于两侧的上支撑法兰和下支撑法兰、多个滑轮组、支撑弹簧、多根驱动钢丝绳，所述支撑弹簧安装在所述上支撑法兰和所述下支撑法兰之间，所述多个滑轮组沿所述上支撑法兰的周向均布安装，所述滑轮组与所述驱动钢丝绳一一对应，所述驱动钢丝绳的一端与所述下支撑法兰固定连接，所述驱动钢丝绳的另一端绕过所述滑轮组后再穿过所述下支撑法兰延伸连接于所述驱动器；

所述对接装置包括输油对接杆、对接锥、行程开关、锁紧机构、滑块、输油管、直线电机、支撑筒，所述对接锥由圆锥台端、法兰端以及所述圆锥台端和所述法兰端之间的直筒段构成，所述圆锥台端内部开有轴向贯通孔，所述圆锥台端上沿锥面周向均布有三个行程开关安装盲孔，并且所述圆锥台端上沿锥面周向还均布有三个锁紧机构安装通孔，所述锁紧机构安装通孔为阶梯孔，所述阶梯孔的开口于所述圆锥台端径向外侧的部分的孔径小于所述阶梯孔的开口于所述圆锥台端径向内侧的部分的孔径，每个所述行程开关安装盲孔内安装有一个所述行程开关，每个所述锁紧机构安装通孔内安装有一个所述锁紧机构，所述对接锥的法兰端连接于所述支撑筒，所述直线电机安装在所述支撑筒上，所述支撑筒连接于所述顶部段软体臂的所述上支撑法兰；所述输油对接杆安装在所述轴向贯通孔及所述直筒段内，所述输油对接杆为中空杆状结构，内部开有轴向贯通的输油孔，所述输油对接杆由位于前端的对接球头以及沿轴向依次邻接的导向段、密封段、解锁段、过渡段、锁紧段构成，所述对接球头沿所述输油对接杆的径向开设有出油孔，所述密封段上设有两个密封槽，每个所述密封槽内安装有一个密封圈，所述导向段、所述密封段、所述解锁段、所述锁紧段的外径设置为：锁紧段的外径＞密封段的外径＞导向段的外径＞解锁段的外径，所述过渡段为所述解锁段和所述锁紧段之间的圆锥台过渡结构；所述直筒段开设有导向限位槽，所述滑块以滑动配合的方式安装在所述导向限位槽上，所述滑块的一侧端连接于所述输油对接杆的所述锁紧段，所述滑块的另一侧端连接于所述直线电机的输出轴；所述输油管的一端连接于所述滑块的上端面，所述输油管的另一端连接到油泵，所述滑块内部开有内部通道，所述内部通道连通于所述输油管以及所述输油孔和所述出油孔；所述锁紧机构包括锁紧销、锁紧弹簧套筒、锁紧弹簧、解锁弹簧、限位球头，所述锁紧销为圆柱体结构，头部一端为球形销头，底部一端设有法兰凸缘，所述锁紧弹簧套筒为圆柱直筒结构，所述锁紧弹簧套筒的一端为封闭端，所述锁紧弹簧套筒的另一端为开口端，所述锁紧弹簧套筒的封闭端的端壁中心开设有通孔，所述锁紧弹簧套筒的开口端设置有法兰外凸缘，所述锁紧销安装在所述锁紧弹簧套筒内，所述球形销头插入穿过所述锁紧弹簧套筒的所述通孔，所述限位球头固定于所述锁紧弹簧套筒，所述锁紧弹簧安装在所述法兰凸缘的端面与所述限位球头的所述圆柱体的平面端之间，所述解锁弹簧套装在所述锁紧弹簧套筒外周，所述解锁弹簧的下端由所述法兰外凸缘限位，所述解锁弹簧的上端由所述锁紧机构安装通孔的孔径不同的阶梯孔形成的凸肩限位；

所述受油装置包括受油导向锥和自密封机构，所述受油导向锥由依次连接的外导向锥、内导向锥、直筒段构成，所述外导向锥内周沿其周向开设有锁紧卡槽，所述直筒段末端具有安装法兰，所述外导向锥和所述内导向锥的锥度等于所述对接锥的所述圆锥台端的锥度，所述直筒段的内径匹配于所述输油对接杆的所述密封段的外径，所述自密封机构由受油直筒、弹簧、活塞构成，所述受油直筒的一端为封闭端，所述受油直筒的另一端为开口端，所述受油直筒的开口端具有安装法兰，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰固联，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰的贴合面之间通过密封圈端面密封，所述受油直筒的封闭端固连于设备加油口，所述受油直筒的内径大于所述受油导向锥的所述直筒段的内径，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰之间形成凸肩，所述受油直筒靠近开口端一侧的筒壁上沿周向开设有多个出油口，所述活塞和所述弹簧安装在所述受油直筒内，所述弹簧位于所述受油直筒的封闭端端壁与所述活塞的一侧端面之间，所述活塞的另一侧端面由所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰之间形成的凸肩限位，所述活塞与所述受油直筒之间过密封圈径向密封。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述用于油料加注的对接密封系统还包括控制器，所述控制器通信连接于所述软体机械臂的驱动器、所述行程开关和所述直线电机，分别控制所述驱动器启动或停机以控制所述驱动钢丝绳的收缩和释放、检测所述行程开关发出的所述对接锥与所述受油导向锥接的触信号、以及驱动所述直线电机以控制所述输油对接杆的伸出和缩回。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中，相邻两段软体臂的相互对接的一侧共用同一个法兰，前一段软体臂的下支撑法兰同时是后一段软体臂的上支撑法兰。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中的每段软体臂包括四个滑轮组和四根驱动钢丝绳，四个滑轮组沿所述上支撑法兰的周向间隔90°均匀分布，四根驱动钢丝绳在所述上支撑法兰和所述下支撑法兰之间间隔90°均匀分布。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述软体机械臂为三段式串联结构，包括所述顶部段软体臂、所述底部段软体臂以及所述顶部段软体臂和所述底部段软体臂之间的一个中间段软体臂。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述顶部段软体臂的下支撑法兰同时是所述中间段软体臂的上支撑法兰，所述中间段软体臂的下支撑法兰同时是所述底部段软体臂的上支撑法兰。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述驱动器包括三个电机组，每个电机组由四个电机构成，所述顶部段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第一个电机组中的四个电机，所述中间段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第二个电机组中的四个电机，所述底部段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第三个电机组中的四个电机。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述输油管为“Ω”形结构。

进一步地，在上述用于油料加注的对接密封系统中，所述行程开关安装盲孔垂直于所述圆锥台端的锥面，所述锁紧机构安装通孔垂直并连通于所述轴向贯通孔；所述锁紧弹簧套筒的开口端内周面设有内螺纹，所述限位球头的一端为球头，所述限位球头的另一端为设有外螺纹的圆柱体，所述圆柱体上的外螺纹与所述锁紧弹簧套筒开口端内周的所述内螺纹相互匹配；所述球形销头的直径略小于所述锁紧弹簧套筒封闭端的所述通孔的直径，所述法兰凸缘的外径大于所述锁紧弹簧套筒的所述通孔的直径且略小于所述锁紧弹簧套筒的内径；所述法兰外凸缘的外径略小于所述锁紧机构安装孔的开口于所述圆锥台端径向内侧的部分的孔径，所述球形销头的直径略小于所述锁紧机构安装孔的开口于所述圆锥台端径向外侧的部分的孔径。

本发明的用于油料加注的对接密封系统具有如下优点和有益效果：

1、本发明的用于油料加注的对接密封系统可以实现加油端与设备油箱之间的自对接、自锁紧和自密封，油料加注完成后对接装置可自动解锁分离于受油装置，并复位至初始状态，同时受油装置可自动关闭并密封设备油箱，不需要人为干预，是智能自主加油的前提和基础，可以大大提高油料加注的效率，提高油料加注过程的可靠性和安全性；

2、在本发明的用于油料加注的对接密封系统的工作过程中，通过锁紧机构实现对接装置和受油装置可靠对接和锁紧，输油对接杆和受油装置的直筒段之间通过双圈径向密封，设备油箱采用活塞结构实现自密封，切实满足压力加油或有毒燃料加注对密封的严格要求，有效避免油料加注过程中的压力损失和油料泄露；

3、本发明的用于油料加注的对接密封系统由软体机械臂、对接装置、受油装置三部分组成，结构简单，油料加注流程便捷高效；

4、多段式软体机械臂中每段软体臂的每根驱动钢丝绳能够独立驱动，多段式软体机械臂中的每段软体臂可以进行长度和角度的单一、同步的精确控制，有利于适应各种油料加注场合，也便于与受油装置对准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：

图1是本发明的用于油料加注的对接密封系统的总体结构示意图；

图2是本发明的用于油料加注的对接密封系统中软体机械臂的结构示意图；

图3是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的结构示意图；

图4是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的对接锥的结构示意图；

图5是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的输油对接杆的剖视图；

图6是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的输油对接杆的结构示意图；

图7是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的输油对接杆的结构示意图；

图8是本发明的用于油料加注的对接密封系统中对接装置的剖视图；

图9是本发明的用于油料加注的对接密封系统中锁紧机构的结构示意图，其中(a)是的总体结构示意图，(b)是锁紧机构中紧弹簧套筒的结构示意图；

图10是本发明的用于油料加注的对接密封系统中受油装置的结构示意图；

图11、图12、图13和图14是本发明的用于油料加注的对接密封系统的工作过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图10所示，本发明的用于油料加注的对接密封系统包括软体机械臂1、对接装置2、受油装置3、以及控制器(未示出)，软体机械臂1连接于对接装置2，受油装置3与待加注油料的设备的油箱加油口即设备加油口固连。

软体机械臂1为多段式串联结构，包括顶部段软体臂1A、底部段软体臂1C以及顶部段软体臂1A和底部段软体臂1C之间的一个或多个中间段软体臂1B，底部段软体臂1C的下端固定有驱动器1D。顶部段软体臂1A、中间段软体臂1B和底部段软体臂1C中的每段软体臂包括位于两侧的上支撑法兰11和下支撑法兰15、多个滑轮组12、支撑弹簧14、多根驱动钢丝绳13。支撑弹簧14安装在上支撑法兰11和下支撑法兰15之间，多个滑轮组12沿上支撑法兰11的周向均布安装，滑轮组12与驱动钢丝绳13一一对应，驱动钢丝绳13的一端与下支撑法兰15固定连接，驱动钢丝绳13的另一端绕过滑轮组12然后再穿过下支撑法兰15延伸连接于驱动器1D。

控制器通信连接于软体机械臂1的驱动器1D，用于控制驱动器1D启动或停机，驱动器1D启动时，驱动钢丝绳13收缩，从而将上支撑法兰11和下支撑法兰15相互拉近，以压缩支撑弹簧14，软体机械臂1的长度减小；驱动器1D停机时，支撑弹簧14在弹性回复力作用下伸长，驱动钢丝绳13随之自然释放，从而使上支撑法兰11和下支撑法兰15相互远离，软体机械臂1的长度增大。

作为一种具体实施方式，每段软体臂包括四个滑轮组12和四根驱动钢丝绳13，四个滑轮组12沿上支撑法兰11的周向间隔90°均匀分布，四根驱动钢丝绳13相应地在上支撑法兰11和下支撑法兰15之间间隔90°均匀分布。

作为一种具体实施方式，软体机械臂1为三段式串联结构，包括顶部段软体臂1A、底部段软体臂1C以及顶部段软体臂1A和底部段软体臂1C之间的一个中间段软体臂1B。

作为一种具体实施方式，顶部段软体臂1A、中间段软体臂1B和底部段软体臂1C中，相邻两段软体臂的相互对接的一侧共用同一个法兰，即，前一段软体臂的下支撑法兰同时是后一段软体臂的上支撑法兰。

在软体机械臂1为三段式串联结构的情形下，顶部段软体臂1A的下支撑法兰15同时是中间段软体臂1B的上支撑法兰11，中间段软体臂1B的下支撑法兰15同时是底部段软体臂1C的上支撑法兰11。

作为一种具体实施方式，驱动器1D包括三个电机组，每个电机组由四个电机构成，顶部段软体臂1A中的四根驱动钢丝绳13的绕过滑轮组12的所述另一端延伸连接到第一个电机组中的四个电机，中间段软体臂1B中的四根驱动钢丝绳13的绕过滑轮组12的所述另一端延伸连接到第二个电机组中的四个电机，底部段软体臂1C中的四根驱动钢丝绳13的绕过滑轮组12的所述另一端延伸连接到第三个电机组中的四个电机。由此结构，可以通过控制器实现每根驱动钢丝绳13的独立驱动，并且通过每个电机组中四个电机的同步运行，能够实现软体机械臂1中各段软体臂的四根驱动钢丝绳13的同步收缩或伸长，从而实现软体机械臂1中各段软体臂的单一精确控制。

对接装置2包括输油对接杆21、密封圈22、对接锥23、行程开关24、锁紧机构25、滑块26、输油管27、直线电机28、支撑筒29。对接锥23由圆锥台端231、法兰端232以及圆锥台端231和法兰端232之间的直筒段233构成，圆锥台端231内部开有轴向贯通孔2311，圆锥台端231上沿其锥面周向均布有三个行程开关安装盲孔2312，并且圆锥台端231上沿其锥面周向还均布有三个锁紧机构安装通孔2313，行程开关安装盲孔2312垂直于圆锥台端231的锥面，锁紧机构安装通孔2313垂直并连通于圆锥台端231的轴向贯通孔2311，并且锁紧机构安装通孔2313为阶梯孔，在该阶梯孔中，开口于圆锥台端231径向外侧的部分的孔径小于开口于圆锥台端231径向内侧的部分的孔径，直筒段233开设有导向限位槽2331。每个行程开关安装盲孔2312内安装有一个行程开关24，每个锁紧机构安装通孔2313内安装有一个锁紧机构25。对接锥23的法兰端232连接于支撑筒29，直线电机28安装在支撑筒29上，支撑筒29连接于软体机械臂1中顶部段软体臂1A的上支撑法兰11，由此对接装置2固联于软体机械臂1。

输油对接杆21安装在对接锥23的轴向贯通孔2311及直筒段233内，输油对接杆21为中空杆状结构，内部开有轴向贯通的用于传输油料的输油孔211，输油对接杆21由位于前端的对接球头212以及沿轴向依次邻接的导向段213、密封段214、解锁段215、过渡段216、锁紧段217构成，对接球头212沿输油对接杆21的径向开设有出油孔218，密封段214上设有两个密封槽219，每个密封槽219内安装有一个密封圈22。导向段213、密封段214、解锁段215、锁紧段217的外径设置为：锁紧段217的外径＞密封段214的外径＞导向段213的外径＞解锁段215的外径，过渡段216为解锁段215和锁紧段217之间的圆锥台过渡结构。

滑块26以滑动配合的方式安装在对接锥23的导向限位槽2331上，可沿对接锥23的直筒段233往复移动，滑块26的一侧端连接于输油对接杆21的锁紧段217，滑块26的另一侧端连接于直线电机28的输出轴。

输油管27的一端通过管接头271连接于滑块26的上端面，输油管27的另一端连接到用于向设备加注油料的油泵(未示出)以便传输油料。滑块26内部开有内部通道261，该内部通道261连通于输油管27以及输油对接杆21的输油孔211和出油孔218。

锁紧机构25包括锁紧销251、锁紧弹簧套筒252、锁紧弹簧253、解锁弹簧254、限位球头255。锁紧销251为圆柱体结构，头部一端为球形销头2511，底部一端设有法兰凸缘2512。锁紧弹簧套筒252为圆柱直筒结构，一端为封闭端，另一端为开口端，封闭端的端壁中心开设有通孔2521，开口端内周面设有内螺纹2522，并且在开口端设置有法兰外凸缘2523。限位球头255一端为球头2551，另一端为设有外螺纹的圆柱体2552，圆柱体2552上的外螺纹与锁紧弹簧套筒252开口端内周的内螺纹2522相互匹配。球形销头2511的直径略小于锁紧弹簧套筒252封闭端的通孔2521的直径，法兰凸缘2512的外径大于锁紧弹簧套筒252的通孔2521的直径且略小于锁紧弹簧套筒252的内径。法兰外凸缘2523的外径略小于锁紧机构安装孔2313的开口于圆锥台端231径向内侧的部分的孔径，球形销头2511的直径略小于锁紧机构安装孔2313的开口于圆锥台端231径向外侧的部分的孔径。

锁紧销251安装在锁紧弹簧套筒252内，锁紧销251的球形销头2511插入穿过锁紧弹簧套筒252的通孔2521，通过限位球头255的圆柱体2552上的外螺纹与锁紧弹簧套筒252开口端内周的内螺纹2522之间的螺纹啮合，限位球头255固定于锁紧弹簧套筒252，锁紧弹簧253安装在锁紧销251的法兰凸缘2512端面与限位球头255的圆柱体2552的平面端之间，解锁弹簧254套装在锁紧弹簧套筒252外周。按照以上方式组装好的锁紧机构25整体安装到锁紧机构安装孔2313内，解锁弹簧254的下端由法兰外凸缘2523限位，解锁弹簧254的上端由锁紧机构安装通孔2313的孔径不同的阶梯孔所自然形成的凸肩限位。

控制器通信连接于行程开关24和直线电机28，用于检测行程开关24发出的对接锥23与受油装置3的受油导向锥(下文详述)接触信号，以及用于驱动直线电机28以控制输油对接杆21的伸出和缩回。

受油装置3包括受油导向锥31和自密封机构32。受油导向锥31由依次连接的外导向锥311、内导向锥313、直筒段314构成，外导向锥311内周沿其周向开设有锁紧卡槽312，直筒段314末端具有安装法兰315。外导向锥311和内导向锥313用于在对接过程中对对接装置2的对接锥23进行约束，实现对接装置2与受油装置3之间的自对准，外导向锥311和内导向锥313的锥度等于对接锥23的圆锥台端231的锥度。锁紧卡槽312用于对锁紧机构25的球形销头2511进行限位，实现对接装置2和受油装置3之间的有效锁紧。直筒段314的内径匹配于输油对接杆21的密封段214的外径，通过相互匹配的直筒段314和密封段214以及与安装在密封段214的密封槽219内的密封圈22，实现对接装置2与受油装置3之间的密封。

自密封机构32由受油直筒321、弹簧322、活塞323构成，受油直筒321的一端为封闭端，另一端为开口端，受油直筒321的开口端具有安装法兰325，其与受油导向锥31的安装法兰315通过螺栓固联，安装法兰325和安装法兰315的贴合面之间通过密封圈324进行端面密封，受油直筒321的封闭端固连于设备加油口，并且在封闭端的端壁开设有通孔327。受油直筒321的内径大于受油导向锥31的直筒段314的内径，由此受油直筒321上的安装法兰325与直筒段314上的安装法兰315之间形成凸肩。此外，受油直筒321靠近开口端一侧的筒壁上沿周向开设有多个出油口326。活塞323和弹簧322安装在受油直筒321内，活塞323位于受油直筒321的开口端一侧，弹簧322位于受油直筒321的封闭端端壁与活塞323的一侧端面之间，活塞323的另一侧端面由安装法兰325和安装法兰315所形成的凸肩限位，此外，活塞323与受油直筒321之间过密封圈324进行径向密封。在对接密封系统待机状态(即不进行油料加注的不工作状态)下，通过活塞323端面由受油直筒321的安装法兰325处的凸肩限位、活塞323与受油直筒321之间过密封圈324径向密封，确保设备加油口以及设备油箱处于密封状态。

通过受油直筒321封闭端的端壁上开设的通孔327，当活塞323在受油直筒321内前后移动时，避免在受油直筒321中形成高压空气，阻碍活塞323的顺畅运动。

在本发明的用于油料加注的对接密封系统中，软体机械臂1为三段式串联结构，每段柔性臂的伸缩量设计为不少于原始臂长的一半，每段柔性臂的的弯曲角度设计为不小于30°，整个软体机械臂1的弯曲角度设计为不小于90°，便于软体机械臂1实现灵活的长度和角度调整，以利于与受油装置3对准。

在本发明的用于油料加注的对接密封系统中，通过轴向贯通孔2311和直筒段233的设置，整个对接锥23内部轴向为圆孔设计，为输油对接杆21的轴向运动提供支撑作用；通过在直筒段233上开设导向限位槽2331，与输油对接杆21尾部锁紧段217固联的滑块26被导向限位槽2331限制了绕轴向的转动自由度，从而限制输油对接杆21在沿轴向平移过程中的转动。

在本发明的用于油料加注的对接密封系统中，导向段213的外径略小于密封段214的外径，由此在对接导向的过程中避免与受油装置3的直筒段314配合过于紧密，导致摩擦力过大，不利于对接锁紧；解锁段215和锁紧段217之间的过渡段216为锥面设计，便于锁紧机构在锁紧状态和解锁状态之间往复切换的过渡行程，避免切换冲击。

在本发明的用于油料加注的对接密封系统中，优选地，输油管27为“Ω”形结构，可以适应输油对接杆21运动过程中与油泵的距离变化而导致的输油管变形。

以下结合图11至图14说明本发明的用于油料加注的对接密封系统的工作过程，该工作过程基本上可以划分为复位、预对接、对接锁紧、密封、油料加注五个状态。

复位状态：

复位状态即为无需向设备加注油料的待机状态。在复位状态下，软体机械臂1的驱动钢丝绳13释放，支撑弹簧14自然伸长，软体机械臂1处于自由伸长的悬垂状态。在复位状态下，对接装置2的输油对接杆21缩回在对接锥23内，此时锁紧机构25中限位球头255与输油对接杆21的解锁段215贴合，因而此时锁紧机构25不受任何作用力，锁紧弹簧253和解锁弹簧254均处于自然伸长状态，锁紧销251回缩在对接锥23的锁紧机构安装孔2313内。有关对接装置2的复位状态，请参见图8。

预对接状态：

需要向设备加注油料时，对接密封系统首先进入预对接状态。在预对接状态下，软体机械臂1的驱动钢丝绳13在驱动器1D的驱动下收缩，将上支撑法兰11和下支撑法兰15相互拉近，支撑弹簧14被压缩，软体机械臂1的长度减小，即处于压缩状态。在预对接状态下，如图11所示，对接装置2的输油对接杆21在直线电机28的驱动下逐渐从对接锥23外伸，锁紧机构25中限位球头255与输油对接杆21的接触位置由解锁段215滑向过渡段216并滑至锁紧段217，在此过程中，限位球头255受到输油对接杆21的锁紧段217的挤压作用力，锁紧销251沿输油对接杆21径向逐渐向外运动，解锁弹簧254相应地被逐渐压缩，直至锁紧销251从对接锥23伸出，待限位球头255滑至锁紧段217时，锁紧销251停止外伸，解锁弹簧254也相应地停止被压缩，此时即达到预对接状态。

对接锁紧状态：

开始对接后，如图12所示，当输油对接杆21头部进入到受油装置3的受油导向锥31范围内时，软体机械臂1的驱动器1D停机，驱动钢丝绳13释放，使得软体机械臂1伸长，带动对接装置2整体朝向受油装置3移动，对接锥23沿着受油装置3的外导向锥311和内导向锥313的锥面滑移，由此使得输油对接杆21伸入内导向锥313，随着输油对接杆21的继续伸入，输油对接杆21的导向段213插入到受油导向锥31的直筒段314内，直至锁紧机构25的锁紧销251插入至受油导向锥31的锁紧卡槽312内，完成对接装置2和受油装置3之间的对接锁紧动作，此时仅输油对接杆21的导向段213深入到受油导向锥31的直筒段314内，输油对接杆21的密封段214未与受油导向锥31的直筒段314发生接触。

在上述对接锁紧过程中，随着对接锥23沿外导向锥311和内导向锥313的锥面滑移，在预对接状态下从对接锥23伸出的锁紧销251的球形销头2511持续受到受油导向锥31的锥面施加的压力，锁紧销251会在锁紧弹簧套筒252内产生回退动作，锁紧弹簧253被压缩，同时球形销头2511因其球形结构而可减小与受油导向锥31的锥面之间的摩擦力，并且输油对接杆21前端的对接球头212因其球形结构而可避免插入直筒段314过程中的卡滞，由此确保对接锥23沿外导向锥311和内导向锥313的锥面滑移不受阻碍。当锁紧销251插入至锁紧卡槽312内从而完成对接锁紧动作时，球形销头2511所受到的压力释放，锁紧弹簧253复位，锁紧销251在锁紧弹簧253的弹性回复力的作用下充分伸出，确保可靠卡合在锁紧卡槽312内。

密封状态：

完成对接装置2和受油装置3之间的对接锁紧动作后，安装在对接锥23内的行程开关24检测到对接锥23的锥面和受油导向锥31的锥面相互接触并压紧，向控制器发出接触信号。当控制器检测到接触信号后，如图13所示，对接装置2的输油对接杆21在直线电机28的驱动下继续伸出，输油对接杆21的密封段214逐渐进入受油导向锥31的直筒段314中，直至密封段214上的第一圈密封圈22进入直筒段314且输油对接杆21前端的对接球头212与自密封机构32的活塞323接触，此时从输油对接杆21的第一圈密封圈22开始至自密封机构32的活塞323之间的空间一直保持密封状态，此时即达到密封状态。

在上述密封过程中，随着输油对接杆21的持续伸出，尽管对接装置2会受到受油装置3的摩擦反作用力，但由于锁紧销251卡合在锁紧卡槽312内，确保锁紧机构25的锁紧限位功能，对接装置2与受油装置3不会发生分离。

油料加注状态：

如图14所示，完成上述密封动作后，随着对接装置2的输油对接杆21在直线电机28的驱动下继续推进，自密封机构32的活塞323在受油直筒321内后移，位于受油直筒321的封闭端端壁与活塞323的端面之间的弹簧322被压缩，输油对接杆21上的第二圈密封圈22也进入直筒段314，第二圈密封圈22和第一圈密封圈22一起与直筒段314形成双圈径向密封，活塞323后移直至受油直筒321上的出油口326与输油对接杆21上的出油孔218连通，此时，来自油泵的油料经输油管27、滑块26的内部通道261、输油对接杆21的输油孔211和出油孔218、受油直筒321的出油口326加注到设备的油箱内。油料加注完成后，输油对接杆21在直线电机28的驱动下后退，活塞323在弹簧322的弹性回复力的作用下前移，直至复位到初始位置，实现设备加油口以及设备油箱的自密封；随着输油对接杆21的继续后退，锁紧机构25中限位球头255与输油对接杆21的接触位置由锁紧段217逐渐滑向过渡段216并滑至解锁段215，此时锁紧机构25不受任何作用力，锁紧销251在解锁弹簧254的弹性回复力的作用下回缩复位到对接锥23的锁紧机构安装孔2313内，实现对接装置2和受油装置3之间的解锁，然后软体机械臂1的驱动钢丝绳13在驱动器1D的驱动下收缩，使得软体机械臂1回收，实现对接装置2和受油装置3之间的分离，由此完成油料加注过程。

综上所述，与现有技术相比，本发明的用于油料加注的对接密封系统具有如下优点和有益效果：

1、本发明的用于油料加注的对接密封系统可以实现加油端与设备油箱之间的自对接、自锁紧和自密封，油料加注完成后对接装置可自动解锁分离于受油装置，并复位至初始状态，同时受油装置可自动关闭并密封设备油箱，不需要人为干预，是智能自主加油的前提和基础，可以大大提高油料加注的效率，提高油料加注过程的可靠性和安全性；

2、在本发明的用于油料加注的对接密封系统的工作过程中，通过锁紧机构实现对接装置和受油装置可靠对接和锁紧，输油对接杆和受油装置的直筒段之间通过双圈径向密封，设备油箱采用活塞结构实现自密封，切实满足压力加油或有毒燃料加注对密封的严格要求，有效避免油料加注过程中的压力损失和油料泄露；

3、本发明的用于油料加注的对接密封系统由软体机械臂、对接装置、受油装置三部分组成，结构简单，油料加注流程便捷高效；

4、多段式软体机械臂中每段软体臂的每根驱动钢丝绳能够独立驱动，多段式软体机械臂中的每段软体臂可以进行长度和角度的单一、同步的精确控制，有利于适应各种油料加注场合，也便于与受油装置对准。

需要说明的是，在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”或其同义词应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。而且，诸如“第一”和“第二”等表述仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。同时，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述对接密封系统包括软体机械臂、对接装置、受油装置，所述软体机械臂连接于所述对接装置，所述受油装置与设备加油口固连，其中：

所述软体机械臂为多段式串联结构，包括顶部段软体臂、底部段软体臂以及所述顶部段软体臂和所述底部段软体臂之间的一个或多个中间段软体臂，所述底部段软体臂的下端固定有驱动器，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中的每段软体臂包括位于两侧的上支撑法兰和下支撑法兰、多个滑轮组、支撑弹簧、多根驱动钢丝绳，所述支撑弹簧安装在所述上支撑法兰和所述下支撑法兰之间，所述多个滑轮组沿所述上支撑法兰的周向均布安装，所述滑轮组与所述驱动钢丝绳一一对应，所述驱动钢丝绳的一端与所述下支撑法兰固定连接，所述驱动钢丝绳的另一端绕过所述滑轮组后再穿过所述下支撑法兰延伸连接于所述驱动器；

所述对接装置包括输油对接杆、对接锥、行程开关、锁紧机构、滑块、输油管、直线电机、支撑筒，所述对接锥由圆锥台端、法兰端以及所述圆锥台端和所述法兰端之间的直筒段构成，所述圆锥台端内部开有轴向贯通孔，所述圆锥台端上沿锥面周向均布有三个行程开关安装盲孔，并且所述圆锥台端上沿锥面周向还均布有三个锁紧机构安装通孔，所述锁紧机构安装通孔为阶梯孔，所述阶梯孔的开口于所述圆锥台端径向外侧的部分的孔径小于所述阶梯孔的开口于所述圆锥台端径向内侧的部分的孔径，每个所述行程开关安装盲孔内安装有一个所述行程开关，每个所述锁紧机构安装通孔内安装有一个所述锁紧机构，所述对接锥的法兰端连接于所述支撑筒，所述直线电机安装在所述支撑筒上，所述支撑筒连接于所述顶部段软体臂的所述上支撑法兰；所述输油对接杆安装在所述轴向贯通孔及所述直筒段内，所述输油对接杆为中空杆状结构，内部开有轴向贯通的输油孔，所述输油对接杆由位于前端的对接球头以及沿轴向依次邻接的导向段、密封段、解锁段、过渡段、锁紧段构成，所述对接球头沿所述输油对接杆的径向开设有出油孔，所述密封段上设有两个密封槽，每个所述密封槽内安装有一个密封圈，所述导向段、所述密封段、所述解锁段、所述锁紧段的外径设置为：锁紧段的外径＞密封段的外径＞导向段的外径＞解锁段的外径，所述过渡段为所述解锁段和所述锁紧段之间的圆锥台过渡结构；所述直筒段开设有导向限位槽，所述滑块以滑动配合的方式安装在所述导向限位槽上，所述滑块的一侧端连接于所述输油对接杆的所述锁紧段，所述滑块的另一侧端连接于所述直线电机的输出轴；所述输油管的一端连接于所述滑块的上端面，所述输油管的另一端连接到油泵，所述滑块内部开有内部通道，所述内部通道连通于所述输油管以及所述输油孔和所述出油孔；所述锁紧机构包括锁紧销、锁紧弹簧套筒、锁紧弹簧、解锁弹簧、限位球头，所述锁紧销为圆柱体结构，头部一端为球形销头，底部一端设有法兰凸缘，所述锁紧弹簧套筒为圆柱直筒结构，所述锁紧弹簧套筒的一端为封闭端，所述锁紧弹簧套筒的另一端为开口端，所述锁紧弹簧套筒的封闭端的端壁中心开设有通孔，所述锁紧弹簧套筒的开口端设置有法兰外凸缘，所述锁紧销安装在所述锁紧弹簧套筒内，所述球形销头插入穿过所述锁紧弹簧套筒的所述通孔，所述限位球头固定于所述锁紧弹簧套筒，所述锁紧弹簧安装在所述法兰凸缘的端面与所述限位球头的所述圆柱体的平面端之间，所述解锁弹簧套装在所述锁紧弹簧套筒外周，所述解锁弹簧的下端由所述法兰外凸缘限位，所述解锁弹簧的上端由所述锁紧机构安装通孔的孔径不同的阶梯孔形成的凸肩限位；

所述受油装置包括受油导向锥和自密封机构，所述受油导向锥由依次连接的外导向锥、内导向锥、直筒段构成，所述外导向锥内周沿其周向开设有锁紧卡槽，所述直筒段末端具有安装法兰，所述外导向锥和所述内导向锥的锥度等于所述对接锥的所述圆锥台端的锥度，所述直筒段的内径匹配于所述输油对接杆的所述密封段的外径，所述自密封机构由受油直筒、弹簧、活塞构成，所述受油直筒的一端为封闭端，所述受油直筒的另一端为开口端，所述受油直筒的开口端具有安装法兰，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰固联，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰的贴合面之间通过密封圈端面密封，所述受油直筒的封闭端固连于设备加油口，所述受油直筒的内径大于所述受油导向锥的所述直筒段的内径，所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰之间形成凸肩，所述受油直筒靠近开口端一侧的筒壁上沿周向开设有多个出油口，所述活塞和所述弹簧安装在所述受油直筒内，所述弹簧位于所述受油直筒的封闭端端壁与所述活塞的一侧端面之间，所述活塞的另一侧端面由所述受油直筒的安装法兰与所述直筒段的安装法兰之间形成的凸肩限位，所述活塞与所述受油直筒之间过密封圈径向密封。

2.根据权利要求1所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述用于油料加注的对接密封系统还包括控制器，所述控制器通信连接于所述软体机械臂的驱动器、所述行程开关和所述直线电机，分别控制所述驱动器启动或停机以控制所述驱动钢丝绳的收缩和释放、检测所述行程开关发出的所述对接锥与所述受油导向锥接的触信号、以及驱动所述直线电机以控制所述输油对接杆的伸出和缩回。

3.根据权利要求1所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中，相邻两段软体臂的相互对接的一侧共用同一个法兰，前一段软体臂的下支撑法兰同时是后一段软体臂的上支撑法兰。

4.根据权利要求1所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述顶部段软体臂、所述中间段软体臂和所述底部段软体臂中的每段软体臂包括四个滑轮组和四根驱动钢丝绳，四个滑轮组沿所述上支撑法兰的周向间隔90°均匀分布，四根驱动钢丝绳在所述上支撑法兰和所述下支撑法兰之间间隔90°均匀分布。

5.根据权利要求4所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述软体机械臂为三段式串联结构，包括所述顶部段软体臂、所述底部段软体臂以及所述顶部段软体臂和所述底部段软体臂之间的一个中间段软体臂。

6.根据权利要求5所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述顶部段软体臂的下支撑法兰同时是所述中间段软体臂的上支撑法兰，所述中间段软体臂的下支撑法兰同时是所述底部段软体臂的上支撑法兰。

7.根据权利要求6所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述驱动器包括三个电机组，每个电机组由四个电机构成，所述顶部段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第一个电机组中的四个电机，所述中间段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第二个电机组中的四个电机，所述底部段软体臂中的四根驱动钢丝绳的绕过所述滑轮组的所述另一端延伸连接到第三个电机组中的四个电机。

8.根据权利要求1所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述输油管为“Ω”形结构。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于油料加注的对接密封系统，其特征在于，所述行程开关安装盲孔垂直于所述圆锥台端的锥面，所述锁紧机构安装通孔垂直并连通于所述轴向贯通孔；所述锁紧弹簧套筒的开口端内周面设有内螺纹，所述限位球头的一端为球头，所述限位球头的另一端为设有外螺纹的圆柱体，所述圆柱体上的外螺纹与所述锁紧弹簧套筒开口端内周的所述内螺纹相互匹配；所述球形销头的直径略小于所述锁紧弹簧套筒封闭端的所述通孔的直径，所述法兰凸缘的外径大于所述锁紧弹簧套筒的所述通孔的直径且略小于所述锁紧弹簧套筒的内径；所述法兰外凸缘的外径略小于所述锁紧机构安装孔的开口于所述圆锥台端径向内侧的部分的孔径，所述球形销头的直径略小于所述锁紧机构安装孔的开口于所述圆锥台端径向外侧的部分的孔径。

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