CN1321230A - 压力容器罩盖系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种罩盖系统,其带有位于铰接门组件上而非接近于压力容器的润滑锁环。这种系统的构造可以将润滑剂从直接邻近于压力容器入口附近的区域中排除,该入口由门组件密封。通过这种构造还能提供出更短的进入压力容器内部的入口孔道。带有径向延伸挂耳的夹持环毗邻压力容器刚性固定并局部确定出压力容器的入口。门带有环绕着其外圆周面的连续螺纹。带有辅助性内连续螺纹的锁环与门的螺纹圆周面保持旋转联系。锁环还带有多个向内伸出的挂耳,当门摆向夹持环时,这些挂耳能够从夹持环挂耳之间经过。锁环能够被旋转致动器带动着转动,以使夹持环挂耳与锁环挂耳咬合。门可以带有观察玻璃窗和光源,以便观察压力容器内部。门还可以包括位于门上的面板,以将锁环保持与门同心对齐,从而防止相互配合的螺纹阻塞。限位开关可以用于探测夹持环和锁环上的挂耳是否对齐以便将门关闭以及锁环是否被旋转了预定量。接近式传感器可以用于在使锁环能够旋转之前确认门是否位于关闭位置。

Description

压力容器罩盖系统

本申请对1999年9月8日提交的美国临时专利申请No.60/152,888提出优先权要求。

在此声明本发明为由联邦政府资助的研究或开发项目

                    N/A

                  背景技术

压力容器需要有一个罩盖系统，该系统能够承受容器使用时的内压与外界大气压之间的压差。这种压力容器可以用作干洗机中的清洁容器。在用作清洁容器时，希望提供一个门，而又不会出现与门相关的异物将从该门经过的物质弄脏的危险。具体地讲，在干洗机方面重要的一点是，为确保门的正常运作而需要的润滑剂不会接触到机器中装载的衣服或其他物质。这些物质可以总体上称作基体。

在现有技术中，由于在高压清洁容器中安装着一个可旋转锁环，而后者带有脂润滑挂耳，因此会出现润滑剂污染的危险。在门摆动打开时，将要清洁或已经清洁了的基体必须移动通过由脂润滑锁环确定出的开口。

现有技术中的压力容器的另一个与罩盖相关的缺点是，旋转锁环接近于容器安装，从而导致进入压力容器内部的路径更深。当锁环安置在干洗机表面上时，将显著增加进入清洁容器的入口孔道的长度。因此，操作者难以触及压力容器内部以取出基体；在这种情况下，操作者自己的衣服也可能被脂润滑锁环弄脏。

因此希望有一种用于压力容器如干洗机清洁容器中的罩盖系统，其不会有沾染经过罩盖系统的基体的危险，而且能够提供相对较短的进入相关清洁容器的入口孔道。

                 发明概述

这里公开的发明提供了一种罩盖系统，其带有位于铰接门组件上而非接近压力容器的润滑锁环，从而避免了现有技术中的不利方面。在应用于干洗用途时，这样可以将润滑剂从基体经过罩盖系统的路径中排除，同时导致进入压力容器内部的入口孔道缩短。

一个夹持环毗邻压力容器刚性固定并局部确定出压力容器的入口。夹持环具有大至圆环形状并带有多个环绕着夹持环的圆周径向向外伸出的挂耳。

一个协作的铰接门被安装得与夹持环机械式配合。门基本上相对于一条中心轴线对称并且带有环绕着其外圆周表面的连续螺纹。一个锁环环绕着门的圆周布置并与螺纹圆周面保持旋转联系。锁环为具有对称中心轴线的大致对称圆环，而且它的带螺纹内圆环面用于环绕着门的连续螺纹安装。多个向内伸出的挂耳沿着锁环的对称轴线偏置，当门绕着铰链摆向夹持环时，这些向内伸出的挂耳能够从固定夹持环上的向外伸出的挂耳之间经过。锁环的外圆周上还带有大致平行于锁环对称轴线的齿轮齿。这些齿轮齿能够与一个旋转致动器上的正齿轮机械式协作，以使锁环旋转并与夹持环咬合。

门优选带有一个固定在其外表面上的面板。环绕着门布置的锁环具有一个形成在其外表面上的圆形槽，以使面板的外径放置在圆形槽的一部分内。面板的外径能够抵靠着圆形槽的内径滑动。通过这种方式，锁环可以相对于门保持同心。这样，面板可以具有多种功能。首先，可以保持锁环与门同心，而不需要在门和锁环的螺纹之间采用紧配合间隙。由于可以确保所施加的压力均匀地环绕着夹持环分布，因此保持锁环与门同心提高了门系统的安全等级。其次，由于面板挡住了门和锁环的螺纹之间的机械式界面，因此可以获得美学收益。第三个益处是，可以防止润滑脂从上述机械式界面中渗出。

门可以带有观察玻璃窗，以使操作者能够在清洁容器使用时观察其内部。为了便于这种观察，门组件还可以带有光源。或者，压力容器本身可以带有光源。

限位开关可以用于探测夹持环挂耳和锁环挂耳是否对齐以便将清洁容器关闭以及锁环是否被旋转了预定量。接近式传感器可以用于在液压装置控制旋转致动器旋转之前确认门是否位于关闭位置，旋转制动器的旋转将带动一个正齿轮旋转，从而引起锁环转动。

通过将锁环与门一起定位，可以消除将被装载到清洁容器中的基体被污染的可能性。通过这种机械构造，还能够容易地进入清洁容器内部。

                  附图的简要说明

参照下面的说明并结合附图可以更全面地理解本发明，附图包括：

图1是根据本发明的罩盖系统相对于压力容器处于关闭位置时的侧向剖视图；

图2A是图1中的罩盖系统中的夹持环的俯视图；

图2B是图2A所示夹持环的侧向剖视图；

图2C是图2A中的夹持环的局部侧视图；

图3A是图1中的罩盖系统中的门部分的俯视图；

图3B是图3A中的门部分的侧向剖视图；

图4A是图1中的罩盖系统中的锁环的俯视图；

图4B是图4A中的锁环的侧向剖视图；

图4C是图4A中的锁环的侧视图；

图5A是图1中的罩盖系统中的铰接臂的俯视图；

图5B是图5A中的铰接臂的顶视图；

图5C是图5A中的铰接臂的端视图；

图6A是图1中的罩盖系统中的面板的俯视图；

图6B是图6A中的面板的侧视图；

图7A是图1中的罩盖系统中使用的门部分的一个替换性实施例的俯视图；

图7B是图7A中的门部分替换性实施例的侧向剖视图；

图7C是图7A中的门部分替换性实施例的侧视图；

图8A是图3A中的门部分上安装了图6A所示面板时的俯视图；

图8B是图8A中的门部分与面板组合结构的侧向剖视图。

优选实施例的详细描述

如图1、2A、2B和2C所示，这里描述的罩盖系统10包括一个夹持环12，其刚性固定在压力容器16上并为后者局部确定出一个入口或开口。夹持环12被成型为大致圆环，并带有多个环绕着夹持环12的圆周径向向外伸出的挂耳14。一个O形圈18在与压力容器相反的一侧装于夹持环的外表面上。第二O形圈19装于夹持环12与压力容器16的本体之间。O形圈18、19可以由丁腈橡胶制成，如本领域的普通技术人员所共知。

参照图1，一个相互协作的铰接门组件20包括一个门部分22、一个面板23和一个铰接臂40。门部分22(图3A和3B)基本上相对于中心轴线对称，并且带有环绕着其外圆周表面26的连续螺纹24。在一个实施例中，连续螺纹24是双头螺纹，每英寸三股螺线。

一个锁环30环绕着门部分22的圆周安置并且与门部分22的螺纹圆周面24保持旋转连接关系，如图1、4A、4B和4C中最佳显示。锁环30是大致对称的圆环，其具有一条对称中心轴线和一个内圆环面32，内圆周面上带有螺纹34，以便环绕着门部分22的螺纹圆周面24安装。多个向内伸出的挂耳36沿着锁环30的对称轴线偏置，当门组件20在铰接臂40(图5A、5B和5C)上绕着支点42摆向夹持环12时，挂耳36能够在固定夹持环12上的向外伸出挂耳14之间经过。

如图6A和6B中进一步显示的面板23通过使用暗销、可拆卸紧固件如螺钉或通过焊接而固定在门部分22的外表面上。通过面板23的外圆周面25与锁环30的内圆环面35之间的滑动约束，板23可以方便地将锁环30与门部分保持同心。这样，面板有助于保持锁环与门部分同心并防止门部分22外圆周面26上的螺纹与锁环30内圆环面32上的螺纹阻塞。如果没有面板，则锁环可能会偏心旋转，从而导致环绕着门部分22出现不均匀接触区域。这样会在锁环和夹持环之间的协作挂耳上出现不均匀表面压力。这可能会引起机械故障。

为了促使锁环绕着门部分平滑转动，需要使用润滑脂以润滑这两个元件上的相互配合的螺纹。可以在锁环的顶部提供一个孔(未示出)，以用于安装一个可拆卸螺纹吊环。在一个实施例中，在吊环孔的底部带有另一个螺纹孔，用以安置一个润滑脂嘴。这样，润滑脂可以被注入润滑脂嘴中，以为锁环和门部分之间的螺纹界面处提供一协作流路。

润滑脂在被注入后将聚集在一个形成在面板23、锁环30与门部分22之间的润滑脂囊21中。这样可以提供出一个润滑剂库，以防止配合螺纹之间的磨损。面板23用于防止润滑剂流到门部分的前部。

这里公开的罩盖系统的一个替换性实施例没有使用面板。在这个实施例中，必须在门部分和锁环的螺纹中提供紧配合间隙，以防止锁环相对于门部分移位。此外，这个实施例的缺点是门部分和锁环之间的螺纹界面暴露在门的前表面上。这将可能导致润滑剂迁移到门上而且螺纹被尘土粘染。暴露的螺纹界面的美学吸引力可能被认为不如门部分和面板组合结构的光滑精饰外观。

锁环30的外圆周上还具有一个带齿轮齿38的区域，齿轮齿基本上平行于锁环30的对称轴线。这些齿轮齿38能够与一个旋转致动器(未示出)上的正齿轮啮合，该旋转致动器安装在铰接臂40中的空腔44中。在一个实施例中，正齿轮的直径为三英寸。旋转致动器优选为液压旋转致动器，其带有相关的液压泵，用于抽吸作为液压介质的传动液。该旋转致动器通常能够旋转270°。铰接臂40上带有两根软管，其中一根软管用于从一个远程液源传输液压油并将液压油泵入旋转致动器中，另一根软管用于将液压油传输出去。

旋转致动器的控制钮可以布置在多个位置上，包括位于门组件上，或者更希望位于环绕着压力容器安置的罩盖上。这些控制钮可以包括一个用于将锁环30环绕着夹持环12锁紧的按钮起动器、另一个用于松开锁环30的按钮以及各种与压力容器16中实施的过程相关的控制钮。或者，这些按钮可以被替换为多位置旋转杆或旋钮，或本领域普通技术人员公知的多种其他适宜控制元件。可以装有一个附加控制钮，以控制与门部分或压力容器本身安装在一起的光源(未示出)，以便在将门部分锁紧在夹持环12上后观察压力容器16内部。这些控制钮通过穿通在铰接臂40中的电线或电缆而与相应的装置电气相连。

如下面所描述，为了便于监视清洁容器中的清洁过程，在门部分22′的另一个实施例中，来自光源(未示出)的照明光线通过一个开孔28供应出来，如图7A、7B和7C所示。铰接臂40提供了来自远程光源的光导纤维电缆，以照明压力容器16内部。或者，电源可以通过穿通于铰接臂40中的一根或多根电缆而连接到安置在门部分22′中的光源。

在旋转致动器启动后，正齿轮将旋转并与锁环30的外圆周齿轮齿38协作，通过锁环30的螺纹内圆环面32、34与门组件20的外圆周面24、26之间的滑动接触，锁环30将环绕着门部分22旋转。锁环30的这种旋转会将锁环挂耳36的至少一部分安置到固定夹持环12上的相应挂耳14后面。随着锁环30的旋转，门部分22和锁环30上的配合螺纹24、34的螺距将导致门组件20被拉入夹持环12和相应O形圈18中。优选的结构是，当门部分22和夹持环12之间被施加了理想的密封力时，锁环挂耳36基本上与夹持环挂耳14对齐。

在一个优选实施例中，每个锁环30和夹持环12上分别有6个挂耳14、36。锁环30和门部分22的之间的螺纹24、34的螺距被这样选择，即当锁环30旋转了30°后，门部分22被完全牵引抵靠在夹持环12的外表面上。在一个替换性实施例中，可以采用不同数量的挂耳14、36。例如，锁环30和夹持环12上可以分别采用12个挂耳14、36，但这样就要求门部分22与锁环30之间的螺纹24、34节距更大或者螺线数和头数更多。更大节距的螺纹可能会导致锁环30在压力容器16中的压力作用下旋回。

锁环30优选由镀镍的碳钢制成，而门部分22的外部为不锈钢。夹持环12优选与紧固件一样由不锈钢制成。或者，可以用钛制做各个部件。这种材料质量较轻，但成本可能更高。锁环30中使用的润滑剂为本领域普通技术人员公知的润滑脂。

门部分22可以带有一个观察玻璃窗29，以使操作者能够在清洁容器使用时观察其内部。观察玻璃窗29可以由分层硼硅酸玻璃或其他适宜的材料制成。在一个替换性实施例中，门部分可以带有一个熔合玻璃窗，用以观察容器内部。熔合玻璃窗包括一块熔合玻璃板，玻璃板的厚度足以抵抗压力容器内的压力。一个金属环环绕着玻璃板，从而利用来自金属环的压力而将玻璃板保持就位。熔合玻璃窗的金属环可以干涉配合、焊接或栓接在门部分22的周围。在另一个替换性实施例中，门部分22本身可以由熔合玻璃窗构成。熔合玻璃窗的金属环的外表面带有与锁环30的内螺纹34接合所需的外圆周面双头螺纹24。

为了便于观察清洁容器内部，门部分22′还可以包括一个安装在门部分22′的开孔28中的光源如卤光灯泡。该光源(未示出)可以直接安装在门部分22′的开孔28中以照亮压力容器16内部，或者可以远程安置并利用光纤材料而与门部分22′光耦合。

门部分22′可以带有一个聚丙烯填充块27(见图7B，但未示于图1中)，用于在门部分22′与夹持环12接触时填充到一个通向压力容器16中的入口孔道中，以使压力容器16内部更加对称且体积减小。门部分22、22′还可以带有一个手柄(未示出)，以便于调节门组件20的位置。

优选采用两个限位开关(未示出)，其中一个用于在夹持环12的挂耳14和锁环30的挂耳36相错时启动，以使门能够关闭，另一个则在锁环30旋转了预期量而将挂耳14、36大致对齐在锁紧位置后启动。后一开关能够通过将液压泵关闭而避免锁环30承受过大的转矩并将门部分22压紧在夹持环12上。两个开关均与锁环30相关联。

还可以安装一个接近式传感器(未示出)，以便在通过液压装置而控制锁环30转动之前确认门组件20是否位于抵靠着锁环12的关闭位置上。这样可以避免在锁环30未与夹持环12适宜对齐时启动锁环30。还可以在门组件20打开而且操作者的手可能位于锁环30附近时防止锁环30旋转。

夹持环12和锁环30的挂耳14、36优选具有平坦的配合表面，尽管配合表面也可以是楔形的，这在另一实施例中能够消除在门部分22、22′与锁环30之间提供大节距螺纹24、34的要求。楔形挂耳14、36优选通过在平坦挂耳上焊接斜形块而获得。在上述任何一个实施例中，均优选将挂耳14、36焊接到相应的环12、30上。

前面描述的本发明的这些以及其他示例是解释性的，而本发明的真正范围只由下列权利要求书中的范围和精神确定。

Claims (26)

1．一种压力容器罩盖系统，其包括：

一个夹持环，其环绕着上述压力容器的一个开口固定，上述夹持环具有多个向外伸出的径向挂耳；以及

一个铰接门组件，其包含：

一个支点，其相对于上述压力容器固定着；

一个铰接臂，其被布置得能够绕着上述支点旋转；

一个门部分，其固定在上述铰接臂上并且能够被安置到上述夹持环附近；以及

一个锁环，其被布置得与上述门部分保持机械式联系，上述锁环适合于绕着上述门部分旋转并且带有多个向内伸出的挂耳。

2．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述锁环和上述夹持环具有相同数量的挂耳。

3．如权利要求2所述的罩盖系统，其特征在于，上述锁环挂耳具有这样的尺寸，即当上述锁环挂耳位于相对于上述门部分的第一位置时，锁环挂耳能够在上述夹持环挂耳之间经过。

4．如权利要求1所述的罩盖系统，还包括一个位于上述夹持环外表面或上述门部分内表面上的弹性O形圈，其中当上述夹持环和上述门部分相互接触时，上述夹持环和上述门部分将抵靠着上述O形圈。

5．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述夹持环包括一个位于上述夹持环的内表面上的弹性O形圈，其中上述O形圈被压缩在上述夹持环与上述压力容器之间。

6．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述门部分包括外圆周连续螺纹。

7．如权利要求6所述的罩盖系统，其特征在于，上述锁环还包括内圆周连续螺纹，用于与上述门部分的外圆周连续螺纹滑动联系。

8．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述铰接臂包括一个旋转致动器和齿轮系。

9．如权利要求8所述的罩盖系统，上述锁环包括用于与上述旋转致动器和齿轮系发生机械式联系的齿轮齿，其中上述旋转致动器和齿轮系的启动将导致上述锁环绕着上述门部分转动。

10．如权利要求6所述的罩盖系统，其特征在于，上述门部分和上述锁环的连续螺纹被这样定向，即当上述锁环绕着上述门部分转动从而使上述锁环挂耳基本上排列在上述夹持环挂耳后面时能够导致上述门部分被拉向上述压力容器。

11．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述门部分包括一个观察玻璃窗。

12．如权利要求1所述的罩盖系统，其特征在于，上述门部分包括一个光源，用于在上述门部分位于毗邻上述压力容器的关闭位置时向上述压力容器中提供光线。

13．如权利要求12所述的罩盖系统，其特征在于，上述光源包括一个发光元件。

14．如权利要求12所述的罩盖系统，其特征在于，上述光源包括一个光传输元件。

15．如权利要求1所述的罩盖系统，还包括一个与上述门部分配合布置的面板，上述面板具有一个圆环外表面，用以滑动咬合上述锁环的一个圆环内表面，这样上述面板可以用于将上述锁环与上述门部分保持大致同心关系。

16．一种用于封闭压力容器口的方法，其包括：

提供一个夹持环，其具有环绕着上述口而径向向外伸出的挂耳；

毗邻上述夹持环定位一个门部分；

将一个带有多个径向向内伸出的挂耳并且被布置得能够绕着上述门部分旋转的锁环与上述夹持环对齐，其中上述锁环挂耳在上述夹持环挂耳之间经过；以及

旋转上述锁环，以将上述锁环挂耳安置到上述夹持环挂耳后面。

17．如权利要求16所述的方法，其特征在于，上述定位包括使上述门部分在一个铰接臂上绕着一个支点沿弧线移向上述口。

18．如权利要求16所述的方法，其特征在于，上述旋转包括启动一个旋转致动器，该旋转致动器与上述门部分一起布置并与上述锁环具有机械式联系。

19．如权利要求16所述的方法，其特征在于，上述旋转包括通过布置在上述锁环和上述门部分上的相互协作的相应连续螺纹间的滑动接触而使上述锁环绕着上述门部分转动。

20．如权利要求16所述的方法，还包括：

将一个面板布置在上述门部分上，上述面板具有一个圆环外表面，用以滑动咬合上述锁环的圆环内表面。

21．一种与夹持环一起使用的锁环系统，上述夹持环具有多个向外伸出的挂耳并且环绕着压力容器口布置，上述锁环系统包括：

一个门部分，其具有环绕着其外圆周面布置的连续螺纹；

一个锁环，其具有环绕着其内圆周面布置并且用于与上述门部分的连续螺纹滑动啮合的连续螺纹；以及

多个挂耳，它们从上述锁环向内伸出并从上述锁环的上述连续螺纹侧向偏置。

22．如权利要求21所述的锁环系统，其特征在于，上述门部分安装在一个铰接臂上，以将上述锁环系统相对于上述夹持环选择性地调整位置。

23．如权利要求21所述的锁环系统，其特征在于，从上述锁环向内伸出的上述多个挂耳与上述多个夹持环挂耳的数量相等。

24．如权利要求21所述的锁环系统，其特征在于，上述锁环适合于通过上述螺纹而绕着上述门部分转动，并用于将上述多个锁环挂耳咬合在上述多个夹持环挂耳后面。

25．如权利要求21所述的锁环系统，还包括一个旋转致动器，该旋转致动器与上述锁环机械式咬合，从而选择性地向上述锁环施加旋转力。

26．如权利要求21所述的锁环系统，还包括一个与上述门部分一起布置的面板，上述面板具有一个圆环外表面，用以滑动咬合上述锁环的一个辅助性圆环内表面，这样上述面板可以推动上述锁环环绕着上述门部分保持大致同心关系。

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