CN1775651A - 汽车槽车顶部装油的油气回收密闭机构 - Google Patents

Abstract

一种适用于烃类液体密闭装车的油气回收密闭机构，具有力自平衡功能，在不需要鹤管提供的额外压紧力的情况下，可实现槽车装油口处良好的密封，有效地防止油气外泄。

Description

汽车槽车顶部装油的油气回收密闭机构

技术领域

本发明涉及一种石油化工或化工产品储运过程中回收油气的密闭机构。特别是一种用于顶部充装液体烃类产品槽车时回收油气的密闭机构。

背景技术

液体烃类产品(如汽油、芳烃、溶剂油等)从出厂到最终用户通常要经历若干次火车或汽车槽车的装卸过程，在向这些槽车内充装液体烃类产品(以下称为装油)的过程中，会有一部分含烃类气体(以下简称油气)从槽车内排出。装油口敞开，任由装油过程产生的油气排入大气的方法称为敞口装油；与其对应的是将装油口密闭，将装油过程中产生的油气集中起来，通过专门的油气回收装置回收其中的烃类组分后，最后将净化后达到环保排放标准的尾气排入大气，这种装油方法称为密闭装油。随着社会的不断进步和各项法律法规的日益完善，越来越多的企业开始认识到敞口装油对环境、人身健康、安全生产造成的不利影响，以及回收利用排出气体中的烃类组分的经济意义，敞口装油正逐渐被密闭装油取代。

以国内普遍采用的顶部装油的装油过程为例，密闭装油的基本工艺过程可以描述为：在由多个装油鹤位组成的装油区内，多辆槽车同时进行着装油作业。操作人员手动将装油鹤管的装油管从槽车顶部的装油口插入，当装油管的底口接近槽车的底部位置时，固定在装油管上的密闭机构刚好将装油口盖住形成密封。通过装油管向槽车内装油时，会有一部分烃类组分从罐内的液相中挥发出来进入罐内气相空间，与槽车内原有的空气混合形成烃类组分与空气的混合气体(以下称之为油气)，随着装油过程中罐内液位的不断上升，罐内的气相空间逐渐被液相所取代，槽车内油气被迫从设在密闭机构上的排气口排出，经气相支管汇入气相总管，各个装油鹤管的气相支管排出的油气经过一单向阀后在气相总管内汇合，最后集中进入独立设置的油气回收装置。油气回收装置将油气中的烃类组分回收，除去了烃类组分达到环保排放标准的尾气排入大气。为防止装油过程种因意外操作失误过量装油出现溢罐，在装油管上通常安装有液位探头，以便在溢罐发生前，自动切断油源。

国内外现有的油气回收密闭机构大多是固定在装油管上的圆台形结构，因此密闭机构与槽车的装油口接触的密封面为锥面，在锥面的外层裹附着橡胶类的弹性材料，利用鹤管上向下的外力(鹤管上弹簧机构施加的弹簧力或其它形式的外力及鹤管自身的部分重力)，使密闭机构与装油口之间形成线密封，阻止装油过程中油气的外泄。也有的采用气囊结构，通过向安装在装油管上密闭机构的气囊内充气，使其膨胀，形成密闭机构与装油口内壁之间的密封。但现有的密闭机构都程度不同地存在以下缺陷：

1)需要对密闭机构施加一个足够大的向下的外力。外界向密闭机构施加的向下作用力不但要满足密闭机构与装油口之间的密封要求，还要克服罐内气体压强作用在密闭机构上产生的相当大的向上推力，这大大增加了鹤管施力设备结构的难度和操作人员的操作难度。

2)对位不准造成密封不严。装油时，鹤管与装油口的对位是靠鹤管或槽车的移动实现的，由于各种各样的原因鹤管常常不是很好地处于装油口的中垂线位置，而是处于一定的倾斜状态，这时固定在装油管上的锥面密封的密闭机构与装油口的顶缘之间形成的线密封就不是一个真正意义的圆，造成密封不严而泄漏。

3)密封材料难以合适选择。若密封材料太硬，则难以与装油口实现良好密封；若密封材料太软，则很容易损坏。

由于密闭机构存在的上述缺陷，尽管目前的油气回收装置本身回收效率很高，但整个油气回收过程实际回收的油气量远远达不到预期，相当一部分油气从装油口的密封处泄漏到大气中。因此，解决好密闭机构的密封问题成为整个油气回收系统的一个关键环节。

发明目的。

本发明的一个目的是要提出一种不需要鹤管提供额外压紧力的具有力自平衡功能、操作简便、且密封性能良好的油气回收密闭机构。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：一个固定安装在装油鹤管的装油管上、带有液位测量探头和排气口的油气回收密闭机构，有一个固定在装油管上的圆形顶板，顶板上开有一个排气口，顶板下方固定着一个圆环状易被压缩变形的密封体和一个定位件，至少有2组上端连接在顶板上而下端可以钩住或脱开槽车装油口的可变距的挂钩装置，利用定位件的定位功能，使装油管能够垂直插入槽车装油口，并使密闭机构的密封体与装油口能够准确对位，可变距的挂钩装置在钩紧装油口时能够拉近并锁定顶板与装油口之间的距离，使密封体被压缩变形，从而实现密闭机构与装油口之间的密封，同时挂钩装置在钩紧装油口时，将油气压强作用在顶板上的向上推力传递到槽车装油口上，从而不需要鹤管提供额外的向下压紧力实现力自平衡密封。

本发明人注意到，现有技术的密闭机构不能实现良好密封的原因除了结构方面存在的问题外，密闭机构上与装油口接触的密封体变形量太小，造成密封时密封部位出现缝隙是一个重要的影响因素。通过研究试验本发明人发现，如果密闭机构采用合适的结构，并密闭机构上的密封体采用比较容易被压缩的弹性体材料，施加一个适当的压紧力，使密封体被足够地压缩，就可以实现密闭机构良好密封的目的。理想的密封体材料是各种耐油的发泡橡胶，这类发泡橡胶本身不透气，很容易被压缩变形，且复原性能好。根据密封体与装油口之间的密封方式的不同，密封体可以有不同的结构型式。密封体与装油口之间密封方式可以是平面密封或球面线密封或锥面线密封，其中的平面密封又可分为平面线密封和平面面密封。所说的平面线密封是指，密封体与装油口的顶部二者之中的一方为环形平面结构，另一方为环形曲面结构，如槽车装油口顶面法兰上的”O”型圈；所说的平面面密封是指，密封体与装油口的顶面的相互接触部分均为环形平面结构，密封体与装油口顶面之间形成面密封；所说的球面线密封是指，在密封体与装油口的密封部位，密封体的外表面部分为球面结构，密封体与装油口的顶内缘之间形成线密封；所说的锥面线密封是指，在密封体与装油口的密封部位，密封体的外表面部分为锥面结构，密封体与装油口的顶内缘之间形成线密封。

可变距的挂钩装置主要有两个功能，一是在密闭机构的密封体与槽车的装油口接触就位，且挂钩装置的挂钩钩住装油口后，利用挂钩装置拉近顶板与装油口之间的距离，使顶板下方的密封体被压缩变形，达到密封的目的；二是挂钩装置的挂钩钩住装油口时，可以将油气压强作用在顶板上的向上推力传递到装油口上，这样就不需要对装油管和密闭机构再施加一个额外的压紧力。这种挂钩装置有两个操作状态，即钩紧状态和松开状态。在钩紧状态下，挂钩装置的挂钩钩住装油口，并拉近装油口与顶板之间间距，密封体处于被压缩状态，并且状态可以被锁定；在松开状态下，挂钩装置的挂钩脱开装油口，此时密封体恢复自然状态。为避免可能与碳钢的装油口发生接触碰撞而发生打火，从安全角度考虑，挂钩装置与装油口接触部分的零部件的材质最好为与碳钢碰撞时不打火的有色金属或其它非金属材料。密闭机构的挂钩装置的数量至少为2个。

连接在密闭机构的顶板下方的定位件为上段呈圆柱形下段呈圆台形的筒体结构，或其它具有相同功能的结构型式，其外径略小于装油口内径，密闭机构就位时，定位件能够容易地插入装油口。设置定位件既可以保证密闭机构的密封体与装油口之间能够准确对位，又能保持装油管的垂直，从而保证良好的密封。当然实现定位功能的定位件不限于上述结构型式，固定在顶板下方、能够套住装油口外缘的定位件结构，或其它能够实现密闭机构定位功能的定位件结构同样能够达到上述目的。由于定位件可能与装油口发生碰撞，定位件的材质最好采用有色金属或非金属材料。

本发明的密闭机构不仅可以安装在新建的密闭装油的鹤管上，也可安装在已有的普通鹤管上，使普通鹤管具有密闭装油的功能，这对于要将已有的敞开装油系统改造为密闭装油系统的企业来说，可以节省大量的投资。

以下是为了便于理解本发明的方法和原理而提出的实施例。需要说明的是，实施例只是用来解释本发明的方法和原理，本发明的范围不能被理解为仅限于本实施例。

附图说明

图-1是本发明的密闭机构实施例的示意图。

具体实施方式

图-1是一个安装在汽车槽车装油鹤管的装油管(1)上的油气回收密闭机构(100)插入汽车槽车(200)后形成密闭装油系统的结构示意图，其左半部分为密闭机构的剖面图，右半部分为密闭机构的外形图。密闭机构的圆形顶板(3)被装油管(1)的上半部分(1-1)和下半部分(1-2)的连接法兰所夹，垂直固定在装油管(1)上，顶板(3)上开有排气口(4)，液位探头(17)密闭地穿过顶板(3)深入到装油口内。位于顶板(3)的下方并连接在顶板上的密封体(5)为一圆环状的发泡硅橡胶。顶板(3)下方还固定安装着上半部分为外径略小于装油口(14)内径的圆筒形结构，下半部分为圆台形结构的定位件(6)。对称地设在密闭机构外部两侧的两个挂钩装置(2)主要由支架(8)、手柄(11)、挂钩(12)和支撑件(10)组成，其中的支架(8)固定连接在顶板(3)上，支架(8)上有一个轴(7)，手柄(11)通过轴(7)与支架(8)连接，并可以绕轴(7)旋转，而手柄(11)上也有一个轴(9)，挂钩(12)的顶端通过轴(9)与手柄(11)连接，并可以绕轴(9)旋转，在挂钩装置(2)处于松开状态和钩紧状态的两个位置上，手柄(11)与顶板(3)接触部分为两个直边，用以阻止手柄的过度旋转，固定在顶板(3)上的支撑件(10)用来支撑挂钩(12)，以阻止其过度向下旋转。挂钩(12)的底端为一挂钩。实际上，挂钩装置的具体结构型式可以有很多种，连接在顶板上，能够方便地钩住和脱开装油口，并能够拉近装油口与顶板之间间距的其它型式的挂钩装置也同样能够实现本发明的目的。安装在槽车装油口顶法兰(13)顶面上的“O”型圈(15)有两个功能，密闭装油时，“O”型圈(15)与密封体(5)接触形成线密封可以防止油气外泄；汽车槽车行走时，装油口上的密封盖(图中未画出)盖住装油口，“O”型圈(15)与密封盖形成的线密封可以防止槽车内的油从装油口溅出。

在装油管(1)未插入装油口(14)前，密闭机构两侧的挂钩装置(2)处于松开状态，此时，手柄(11)的一个直边与顶板(3)接触，使手柄继续下旋受到限制，同时，挂钩(12)被支撑件(10)托住(如图中左侧挂钩装置所示意的状态)。装油操作时，首先插入槽车装油口(14)的是装油管(1)，随之定位件(6)插入，当密封体(5)接触到装油口顶法兰(13)顶面上的“O”型圈(15)后，双手向上旋转两个挂钩装置的手柄(11)，当手柄以轴(7)为轴心旋转时，轴(9)随手柄向上位移，带动连接在轴(9)上并以轴(9)为轴心转动的挂钩(12)向上位移，直至到达钩紧状态(如图中右侧挂钩装置所示意的状态)，由于手柄的另一个直边接触顶板(3)，继续旋转收到限制，此时，挂钩(12)已钩住装油口顶法兰(13)的底面，并将装油口顶法兰与顶板(3)之间的距离拉近，密封体(5)被压缩，并且，此时轴(9)与挂钩接触装油口的接触点的连线已越过轴(7)与挂钩接触装油口的接触点的连线，钩紧状态被锁住。此后开始装油。装油时，油品沿箭头(18)所示的方向从装油管(1)进入槽车，随着油品进入，槽车内的气相空间被压缩，使槽车内的压强增加，压强作用在顶板(3)的底面上，对顶板产生向上的推力，这一推力通过挂钩装置被传递到槽车装油口上。在密闭机构与装油口的接触部位，由于密封体(5)被压缩变形，密封体与装油口顶法兰(13)以及“O”型圈(15)之间形成良好的密封，保证了装油过程中油气不会外泄。装油过程中产生的几乎所有油气都经过密闭机构的排气口(4)沿箭头(19)所示的方向被排至专门的油气回收装置集中处理。如果定量装油系统出现故障，装油时槽车内液位出现超高，液位探头(17)检测到液位信号后，通过控制系统立即切断供油，从而避免因过量装油发生溢罐。装油过程结束后，用手向下旋转手柄(11)，挂钩(12)与装油口顶法兰(13)底面脱开，挂钩装置恢复到松开状态，提起装油管以及整个密闭机构，整个装油操作过程结束。

Claims (8)

1.一个固定安装在装油鹤管的装油管上、带有液位测量探头和排气口的油气回收密闭机构，其特征在于：有一个固定在装油管上的圆形顶板，顶板上开有一个排气口，顶板下方固定着一个圆环状易被压缩变形的密封体和一个定位件，至少有2组上端连接在顶板上而下端可以钩住或脱开槽车装油口的可变距的挂钩装置，利用定位件的定位功能，使装油管能够垂直插入槽车装油口，并使密闭机构的密封体与装油口能够准确对位，可变距的挂钩装置在钩紧装油口时能够拉近并锁定顶板与装油口之间的距离，使密封体被压缩变形，从而实现密闭机构与装油口之间的密封，同时挂钩装置在钩紧装油口时，将油气压强作用在顶板上的向上推力传递到槽车装油口上，从而不需要鹤管提供额外的向下压紧力实现力自平衡密封。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征是：密封体的材料为耐油的发泡橡胶。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征是：密封体与装油口之间的密封方式是平面线密封。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征是：密封体与装油口之间的密封方式是平面面密封。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征是：密封体与装油口之间的密封方式是球面线密封。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征是：密封体与装油口之间的密封方式是锥面线密封。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征是：可变距的挂钩装置的挂钩的材料为有色金属或非金属。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征是：定位件的材料为有色金属或非金属。