CN116379236A - 一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂 - Google Patents

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李成俊
徐中良
朱九洲
葛静敏
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Abstract

本发明涉及船用流体装卸臂技术领域，且公开了一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，包括：外臂体，所述外臂体的下端安装连接有快速连接器，所述快速连接器中的下对接法兰与船体端的管道法兰连接，所述外臂体与所述快速连接器之间安装有紧急脱离机构，该带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，通过紧急脱离接头与上工艺阀和下工艺阀的配合设计，以及上工艺阀与上阀驱动连杆、下工艺阀与下阀驱动连杆和紧急脱离接头中夹板与液压驱动连杆的配合使用，当流体在传输中出现险情时，可利用液压驱动器对紧急脱离接头、上工艺阀和下工艺阀进行控制，实现闭阀的同时，可及时自动将流体传输的管路断开。

Description

一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂
技术领域
本发明涉及船用流体装卸臂技术领域，具体为一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂。
背景技术
船用流体装卸臂设计用于码头和槽船的管道系统之间传输液态或气态产品。装有液化气、油品以及有毒有害的化工品介质的货轮在装卸时通常使用船用装卸臂来完成。
在对流体进行传输时，如果出现介质泄露、发生失火等危险情况时，需要中断船岸管线连接，现有船用流体装卸臂的管线中断，需要工作人员使用操作工具将船端的管线与装卸臂中的管线拆卸分离，装卸臂管线中断拆卸操作费时费力，操作速度慢，不便于装卸臂与船端管线的进给脱离，对于工作人员和设备均存在一定的危险性。
发明内容
为解决以上现有船用流体装卸臂的管线中断，需要工作人员使用操作工具将船端的管线与装卸臂中的管线拆卸分离，装卸臂管线中断拆卸操作费时费力，操作速度慢，不便于装卸臂与船端管线的进给脱离，对于工作人员和设备均存在一定的危险性的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，包括：
外臂体，所述外臂体的下端安装连接有快速连接器，所述快速连接器中的下对接法兰与船体端的管道法兰连接，所述外臂体与所述快速连接器之间安装有紧急脱离机构，所述紧急脱离机构包括：
上连接法兰，与所述外臂体下端的法兰连接，所述上连接法兰的下表面设有上工艺阀，所述上工艺阀的表面安装有上阀驱动连杆；
下连接法兰，与所述快速连接器的上法兰连接，所述下连接法兰的上表面设有下工艺阀，所述下工艺阀的表面安装有下阀驱动连杆；
紧急脱离接头，所述下工艺阀与所述上工艺阀之间通过所述紧急脱离接头连接，所述紧急脱离接头包括：安装在所述上工艺阀和下工艺阀连接处两侧的夹板，两组所述夹板的一端转动安装在所述上工艺阀或下工艺阀的侧表面，两组所述夹板的另一端通过液压驱动连杆连接；
液压驱动器，与所述上阀驱动连杆、下阀驱动连杆和液压驱动连杆之间均形成液压回路。
进一步的，所述液压驱动器中设有电磁换向阀。
进一步的，所述快速连接器包括：
管线主体，所述上法兰位于所述管线主体的上端，所述下对接法兰位于所述管线主体的下端；
多组主卡爪，转动安装在所述管线主体的侧表面，利用主卡爪可对最大尺寸的法兰下法兰一进行固定连接；
固定环，固定安装在所述管线主体的侧表面，所述固定环的表面转动安装有回转环，所述回转环的侧表面转动安装有多组压缩弹簧，所述压缩弹簧的下端通过芯轴和关节轴承与所述主卡爪的表面连接；
油缸，通过支座转动安装在快速连接器的主体表面，所述油缸的伸缩端与所述回转环的侧表面转动连接。
进一步的，所述主卡爪的压紧端可拆卸安装有附加卡爪不同尺寸的附加卡爪安装在主卡爪上，可对不同尺寸的下法兰进行固定安装，最大尺寸的附加卡爪可对最小尺寸的法兰下法兰二进行固定安装。
进一步的，所述快速连接器中安装有用于驱动所述主卡爪压紧和打开的手动控制机构，所述手动控制机构包括：
螺旋杆，所述螺旋杆的表面螺纹连接有旋转套，所述旋转套安装在所述油缸的支座表面；
环形螺母，所述旋转套的表面安装有螺纹套，所述螺纹套与所述旋转套的内部相通，所述环形螺母的螺杆螺纹连接在所述螺纹套内部，环形螺母与螺纹套配合，可将旋转套卡紧在螺旋杆的表面。
进一步的，还包括：
立柱体，所述立柱体的内部安装有立柱端管线，所述立柱端管线的下端安装有岸端连接法兰；
水平转轴箱，水平转动安装在所述立柱体的上端表面，所述立柱体的上端设有驱动所述水平转轴箱转动的水平驱动器；
内臂支撑箱，上下转动安装在所述水平转轴箱的表面，所述水平转轴箱的表面设有用于驱动所述内臂支撑箱转动的内臂驱动器；
下绳轮，转动安装在所述内臂支撑箱的下端表面，所述内臂支撑箱的表面设有用于驱动所述下绳轮转动的外臂驱动器；
上绳轮，转动安装在所述内臂支撑箱的上端表面，所述下绳轮与所述上绳轮之间为带连接，所述外臂体的上端固定安装在所述上绳轮的侧表面；
内臂体，位于所述内臂支撑箱的内部，所述内臂体的下端与所述立柱端管线的上端连通，所述内臂体的上端与所述外臂体的上端连通。
进一步的，还包括装卸臂控制系统，所述装卸臂控制系统包括：
信号触发模块，所述信号触发模块与所述电磁换向阀之间为电信号连接；
电液控制模块，所述电液控制模块与所述油缸的液压系统之间为电信号连接。
进一步的，还包括：
状态监测模块，用于监测所述上工艺阀和下工艺阀的开闭状态，所述状态监测模块与所述电磁换向阀之间为电信号连接，利用所述电磁换向阀对所述紧急脱离接头中的液压驱动连杆进行控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，通过紧急脱离接头与上工艺阀和下工艺阀的配合设计，以及上工艺阀与上阀驱动连杆、下工艺阀与下阀驱动连杆和紧急脱离接头中夹板与液压驱动连杆的配合使用，当流体在传输中出现险情时，可利用液压驱动器对紧急脱离接头、上工艺阀和下工艺阀进行控制，实现闭阀的同时，可及时自动将流体传输的管路断开，装卸臂脱离方便快捷，可降低装卸臂脱离时的危险性。
2、该带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，通过油缸和手动控制机构与回转环的配合、回转环和压缩弹簧与主卡爪的配合使用，可实现装卸臂与船用管路的快速自动连接和拆卸以及手动拆卸操作，装卸臂与船用管路连接和拆卸操作简单、快捷。
附图说明
图1为本发明装卸臂结构示意图；
图2为本发明紧急脱离机构结构主视图；
图3为本发明图2中A方向结构示意图；
图4为本发明快速连接器结构示意图；
图5为本发明手动控制机构结构示意图。
图中：1、快速连接器；101、主卡爪；102、关节轴承；103、芯轴；104、压缩弹簧；105、回转环；106、固定环；107、上法兰；108、油缸；109、支座；110、附加卡爪；111、下法兰一；112、下法兰二；2、紧急脱离机构；201、上连接法兰；202、上工艺阀；203、下工艺阀；204、下连接法兰；205、下阀驱动连杆；206、上阀驱动连杆；207、液压驱动器；208、紧急脱离接头；3、外臂体；4、上绳轮；5、内臂体；6、内臂支撑箱；7、内臂驱动器；8、水平转轴箱；9、水平驱动器；10、立柱体；11、立柱端管线；12、下绳轮；13、外臂驱动器；14、岸端连接法兰；15、手动控制机构；151、环形螺母；152、旋转套；153、螺旋杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
该带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂的实施例如下：
实施例一：
请参阅图1-图5，一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，包括：
外臂体3，外臂体3的下端安装连接有快速连接器1，快速连接器1中的下对接法兰与船体端的管道法兰连接，外臂体3与快速连接器1之间安装有紧急脱离机构2，紧急脱离机构2包括：上连接法兰201，与外臂体3下端的法兰连接，上连接法兰201的下表面设有上工艺阀202，上工艺阀202的表面安装有上阀驱动连杆206；下连接法兰204，与快速连接器1的上法兰107连接，下连接法兰204的上表面设有下工艺阀203，下工艺阀203的表面安装有下阀驱动连杆205；紧急脱离接头208，下工艺阀203与上工艺阀202之间通过紧急脱离接头208连接，紧急脱离接头208包括：安装在上工艺阀202和下工艺阀203连接处两侧的夹板，两组夹板的一端转动安装在上工艺阀202或下工艺阀203的侧表面，两组夹板的另一端通过液压驱动连杆连接。
液压驱动器207，与上阀驱动连杆206、下阀驱动连杆205和液压驱动连杆之间均形成液压回路，液压驱动器207中设有电磁换向阀。
立柱体10，立柱体10的内部安装有立柱端管线11，立柱端管线11的下端安装有岸端连接法兰14。
水平转轴箱8，水平转动安装在立柱体10的上端表面，立柱体10的上端设有驱动水平转轴箱8转动的水平驱动器9。
内臂支撑箱6，上下转动安装在水平转轴箱8的表面，水平转轴箱8的表面设有用于驱动内臂支撑箱6转动的内臂驱动器7。
下绳轮12，转动安装在内臂支撑箱6的下端表面，内臂支撑箱6的表面设有用于驱动下绳轮12转动的外臂驱动器13。
上绳轮4，转动安装在内臂支撑箱6的上端表面，下绳轮12与上绳轮4之间为带连接，外臂体3的上端固定安装在上绳轮4的侧表面。
内臂体5，位于内臂支撑箱6的内部，内臂体5的下端与立柱端管线11的上端连通，内臂体5的上端与外臂体3的上端连通。
实施例二：
请参阅图1-图5，一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，包括：
外臂体3，外臂体3的下端安装连接有快速连接器1，快速连接器1中的下对接法兰与船体端的管道法兰连接，快速连接器1包括：管线主体，上法兰107位于管线主体的上端，下对接法兰位于管线主体的下端；多组主卡爪101，转动安装在管线主体的侧表面，利用主卡爪101可对最大尺寸的法兰下法兰一111进行固定连接；固定环106，固定安装在管线主体的侧表面，固定环106的表面转动安装有回转环105，回转环105的侧表面转动安装有多组压缩弹簧104，压缩弹簧104的下端通过芯轴103和关节轴承102与主卡爪101的表面连接；油缸108，通过支座109转动安装在快速连接器1的主体表面，油缸108的伸缩端与回转环105的侧表面转动连接。
主卡爪101的压紧端可拆卸安装有附加卡爪110不同尺寸的附加卡爪110安装在主卡爪101上，可对不同尺寸的下法兰进行固定安装，最大尺寸的附加卡爪110可对最小尺寸的法兰下法兰二112进行固定安装，快速连接器1中安装有用于驱动主卡爪101压紧和打开的手动控制机构15，手动控制机构15包括：螺旋杆153，螺旋杆153的表面螺纹连接有旋转套152，旋转套152安装在油缸108的支座109表面；环形螺母151，旋转套152的表面安装有螺纹套，螺纹套与旋转套152的内部相通，环形螺母151的螺杆螺纹连接在螺纹套内部，环形螺母152与螺纹套配合，可将旋转套152卡紧在螺旋杆153的表面。
外臂体3与快速连接器1之间安装有紧急脱离机构2，紧急脱离机构2包括：上连接法兰201，与外臂体3下端的法兰连接，上连接法兰201的下表面设有上工艺阀202，上工艺阀202的表面安装有上阀驱动连杆206；下连接法兰204，与快速连接器1的上法兰107连接，下连接法兰204的上表面设有下工艺阀203，下工艺阀203的表面安装有下阀驱动连杆205；紧急脱离接头208，下工艺阀203与上工艺阀202之间通过紧急脱离接头208连接，紧急脱离接头208包括：安装在上工艺阀202和下工艺阀203连接处两侧的夹板，两组夹板的一端转动安装在上工艺阀202或下工艺阀203的侧表面，两组夹板的另一端通过液压驱动连杆连接；液压驱动器207，与上阀驱动连杆206、下阀驱动连杆205和液压驱动连杆之间均形成液压回路，液压驱动器207中设有电磁换向阀。
装卸臂控制系统，装卸臂控制系统包括：信号触发模块，信号触发模块与电磁换向阀之间为电信号连接；电液控制模块，电液控制模块与油缸108的液压系统之间为电信号连接，状态监测模块，用于监测上工艺阀202和下工艺阀203的开闭状态，状态监测模块与电磁换向阀之间为电信号连接，利用电磁换向阀对紧急脱离接头208中的液压驱动连杆进行控制。
船用流体装卸臂工作原理：
船用装卸臂通过快速连接器1、岸端连接法兰14分别于货轮和储罐工艺管线连接，介质可通过快速连接器1、紧急脱离机构2、外臂体3、内臂体5和立柱端管线11实现介质的传输，在对装卸臂进行连接之前，可对装卸臂进行调节，利用水平驱动器9可以水平驱动水平转轴箱8转动，水平转轴箱8带动内臂支撑箱6一起转动，通过内臂驱动器7可以驱动内臂支撑箱6上下转动，内臂支撑箱6会带动外臂体3一起移动，通过外臂驱动器13可驱动下绳轮12转动，下绳轮12带动上绳轮4一起转动，上绳轮4带动外臂体3一起转动，以此即可对快速连接器1的位置进行调节，便于快速连接器1与货轮端的管道连接。
在对介质进行传输时，上工艺阀202和下工艺阀203之间处于连接状态，通过紧急脱离接头208中液压驱动连杆与两组夹板的配合，实现上工艺阀202和下工艺阀203的固定连接，当达到脱离条件，装卸臂控制系统自动或手动触发信号触发模块，信号触发模块发送脱离信号，控制电磁换向阀对液压驱动器207的油路进行通断、换向调节，从而驱动上工艺阀202和下工艺阀203关闭，以及紧急脱离接头208中的液压驱动连杆打开，使上工艺阀202和下工艺阀203分开，货轮与装卸臂快速分离。复位时，将上工艺阀202与下工艺阀203正确对接，还原紧急脱离接头208，打开上工艺阀202和下工艺阀203。
利用状态监测模块监测上工艺阀202和下工艺阀203的开闭状态，在上工艺阀202和下工艺阀203完全关闭之前，不能进行紧急脱离接头208动作；紧急脱离接头208脱离后，不能进行上工艺阀202和下工艺阀203的打开动作。
通过控制系统对电液控制模块进行控制，电液控制模块通过液压系统启动油缸108，油缸108带动回转环105转动，回转环105通过压缩弹簧104、芯轴103和关节轴承102带动主卡爪101转动，首先打开主卡爪101，取下盲法兰，操作装卸臂使快速连接器1沿导向板与槽船管线法兰对中靠近，直至货轮端法兰与下对接法兰之间的间隙小于5mm，启动卡紧动作，油缸108拉动回转环105旋转，从而使主卡爪101绕销轴转向船端法兰非密封面，通过压缩弹簧104释放的压力缩小两片连接法兰的距离和使密封圈产生密封变形。压缩弹簧104所释放的压力，通过主卡爪101传递至法兰面上的压力不小于法兰在装卸臂工作状态下可能的外力对连接法兰处所产生的破坏载荷的总和。
当物料装卸工作完成后，首先进行装卸臂管线的排空吹扫工作，在确保管线内无介质，无压力的情况下操作装卸臂的复位工作，通过控制系统对电液控制模块的控制，启动油缸108反方向推动回转环105旋转，释放压缩弹簧104，进而带动主卡爪101旋转，使主卡爪101打开并回到开启位置。此时装卸臂的快速连接器1与槽船分离，操作装卸臂回到锁紧位置。
当因故障断电时，液压系统无法工作，为使装卸臂与槽船分离，用扳手旋动螺旋杆153，螺旋杆153旋转，并通过与旋转套152螺纹啮合，带动旋转套152移动带动油缸108的支座109移动，从而打开主卡爪101，实现分离。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其特征在于，包括：
外臂体(3)，所述外臂体(3)的下端安装连接有快速连接器(1)，所述快速连接器(1)中的下对接法兰与船体端的管道法兰连接，所述外臂体(3)与所述快速连接器(1)之间安装有紧急脱离机构(2)，所述紧急脱离机构(2)包括：
上连接法兰(201)，与所述外臂体(3)下端的法兰连接，所述上连接法兰(201)的下表面设有上工艺阀(202)，所述上工艺阀(202)的表面安装有上阀驱动连杆(206)；
下连接法兰(204)，与所述快速连接器(1)的上法兰(107)连接，所述下连接法兰(204)的上表面设有下工艺阀(203)，所述下工艺阀(203)的表面安装有下阀驱动连杆(205)；
紧急脱离接头(208)，所述下工艺阀(203)与所述上工艺阀(202)之间通过所述紧急脱离接头(208)连接，所述紧急脱离接头(208)包括：安装在所述上工艺阀(202)和下工艺阀(203)连接处两侧的夹板，两组所述夹板的一端转动安装在所述上工艺阀(202)或下工艺阀(203)的侧表面，两组所述夹板的另一端通过液压驱动连杆连接；
液压驱动器(207)，与所述上阀驱动连杆(206)、下阀驱动连杆(205)和液压驱动连杆之间均形成液压回路。
2.根据权利要求1所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，所述液压驱动器(207)中设有电磁换向阀。
3.根据权利要求2所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，所述快速连接器(1)包括：
管线主体，所述上法兰(107)位于所述管线主体的上端，所述下对接法兰位于所述管线主体的下端；
多组主卡爪(101)，转动安装在所述管线主体的侧表面；
固定环(106)，固定安装在所述管线主体的侧表面，所述固定环(106)的表面转动安装有回转环(105)，所述回转环(105)的侧表面转动安装有多组压缩弹簧(104)，所述压缩弹簧(104)的下端通过芯轴(103)和关节轴承(102)与所述主卡爪(101)的表面连接；
油缸(108)，通过支座(109)转动安装在快速连接器(1)的主体表面，所述油缸(108)的伸缩端与所述回转环(105)的侧表面转动连接。
4.根据权利要求3所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，所述主卡爪(101)的压紧端可拆卸安装有附加卡爪(110)。
5.根据权利要求3或4所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，所述快速连接器(1)中安装有用于驱动所述主卡爪(101)压紧和打开的手动控制机构(15)，所述手动控制机构(15)包括：
螺旋杆(153)，所述螺旋杆(153)的表面螺纹连接有旋转套(152)，所述旋转套(152)安装在所述油缸(108)的支座(109)表面；
环形螺母(151)，所述旋转套(152)的表面安装有螺纹套，所述螺纹套与所述旋转套(152)的内部相通，所述环形螺母(151)的螺杆螺纹连接在所述螺纹套内部。
6.根据权利要求5所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，还包括：
立柱体(10)，所述立柱体(10)的内部安装有立柱端管线(11)，所述立柱端管线(11)的下端安装有岸端连接法兰(14)；
水平转轴箱(8)，水平转动安装在所述立柱体(10)的上端表面，所述立柱体(10)的上端设有驱动所述水平转轴箱(8)转动的水平驱动器(9)；
内臂支撑箱(6)，上下转动安装在所述水平转轴箱(8)的表面，所述水平转轴箱(8)的表面设有用于驱动所述内臂支撑箱(6)转动的内臂驱动器(7)；
下绳轮(12)，转动安装在所述内臂支撑箱(6)的下端表面，所述内臂支撑箱(6)的表面设有用于驱动所述下绳轮(12)转动的外臂驱动器(13)；
上绳轮(4)，转动安装在所述内臂支撑箱(6)的上端表面，所述下绳轮(12)与所述上绳轮(4)之间为带连接，所述外臂体(3)的上端固定安装在所述上绳轮(4)的侧表面；
内臂体(5)，位于所述内臂支撑箱(6)的内部，所述内臂体(5)的下端与所述立柱端管线(11)的上端连通，所述内臂体(5)的上端与所述外臂体(3)的上端连通。
7.根据权利要求6所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，还包括装卸臂控制系统，所述装卸臂控制系统包括：
信号触发模块，所述信号触发模块与所述电磁换向阀之间为电信号连接；
电液控制模块，所述电液控制模块与所述油缸(108)的液压系统之间为电信号连接。
8.根据权利要求7所述的带紧急脱离和快速连接装置的船用流体装卸臂，其中，还包括：
状态监测模块，用于监测所述上工艺阀(202)和下工艺阀(203)的开闭状态，所述状态监测模块与所述电磁换向阀之间为电信号连接，利用所述电磁换向阀对所述紧急脱离接头(208)中的液压驱动连杆进行控制。
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