專利名稱：液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝運(yùn)液體介質(zhì)的鐵路或公路罐車，具體地指一種液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于裝運(yùn)柴油、汽油、原油、食用油等液態(tài)介質(zhì)貨物的鐵路罐車而言，裝載容量(重量和容積)和空容積對(duì)運(yùn)輸和車輛運(yùn)行安全有十分重要的影響。如果車輛超載或空容積過(guò)大，會(huì)增大列車沖擊和車輛載荷，造成車輛部件因強(qiáng)度不足發(fā)生裂損或斷裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輛脫軌事故。因此，《鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》第八十四條規(guī)定“鐵路罐車充裝非液化氣體類的危險(xiǎn)貨物，罐體有效容積的膨脹余量上限為5%，下限為20%”，即鐵路罐車裝載液態(tài)介質(zhì)貨物時(shí)，其實(shí)際裝載的有效容積應(yīng)在總?cè)莘e的80 95%之間，空容積應(yīng)在·5 20%之間。目前，裝運(yùn)液體貨物的鐵路罐車一般都是利用裝載貨物的液面高度來(lái)標(biāo)識(shí)裝載量和預(yù)留空容積。通常是在罐體頂部人孔處安裝一個(gè)具有刻度線的容積標(biāo)尺，當(dāng)貨物液面達(dá)到刻度線高度時(shí)，刻度線所對(duì)應(yīng)的容積值即為罐體裝載的貨物容積。通常容積標(biāo)尺有兩種類型，第一種容積標(biāo)尺標(biāo)示當(dāng)貨物液面達(dá)到其下平面時(shí)，表明罐體裝載貨物的容積達(dá)到了規(guī)定的最大有效容積。第二種容積標(biāo)尺標(biāo)示當(dāng)貨物液面達(dá)到刻度線高度時(shí)，表明罐體裝載貨物的容積為刻度線所對(duì)應(yīng)的容積值。總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)存在著以下三點(diǎn)不足其一、由于容積標(biāo)尺安裝在罐體內(nèi)，觀測(cè)時(shí)觀測(cè)人員需爬上罐體頂部，并且開(kāi)啟人孔密封蓋，因此，觀測(cè)人員作業(yè)安全性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。其二、由于人孔又是罐體裝載時(shí)的進(jìn)貨口，因此，在觀測(cè)容積標(biāo)尺時(shí)需停止裝載作業(yè)，同時(shí)還需要地面和罐體頂部人員進(jìn)行對(duì)接配合，從而延長(zhǎng)了罐體裝載作業(yè)時(shí)間，降低了加載效率。其三、由觀測(cè)人員在罐體頂部人孔處觀測(cè)容積標(biāo)尺時(shí)，只能斜視容積標(biāo)尺的刻度線和貨物液面高度，同時(shí)，加載時(shí)由于貨物流動(dòng)沖擊，貨物液面在不斷高低起伏。因此，觀測(cè)結(jié)果誤差大，對(duì)罐體裝置貨物容積和空容積不能有效監(jiān)控，很容易超載和欠載，直接影響到鐵路運(yùn)輸安全和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種既能夠準(zhǔn)確識(shí)別裝載容積、又能夠提高裝載作業(yè)效率、還能夠確保觀測(cè)人員安全的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，具有一根固定在罐體上的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管的上端伸出罐體的頂部與法蘭盤(pán)相連，所述導(dǎo)向管的下端伸入罐體的內(nèi)腔與節(jié)流板相連；所述法蘭盤(pán)上設(shè)置有容積刻度盤(pán)，所述容積刻度盤(pán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上固定連接有刻度指針；所述導(dǎo)向管中設(shè)置有浮球，所述浮球的上方設(shè)置有頂桿，所述頂桿的上端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，從而將浮球的浮動(dòng)高度變化值轉(zhuǎn)換為刻度指針的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并通過(guò)容積刻度盤(pán)直觀標(biāo)識(shí)出來(lái)。作為優(yōu)選方案之一，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一根其桿身與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接的杠桿，所述杠桿的一端設(shè)置有滑槽，所述頂桿的上端通過(guò)銷軸滑動(dòng)鉸接在滑槽中。進(jìn)一步地，所述杠桿的另一端設(shè)置有平衡砝碼。作為優(yōu)選方案之二，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的齒輪，所述頂桿的上端開(kāi)設(shè)有齒條，所述齒輪與齒條形成一對(duì)嚙合配合的傳動(dòng)副。進(jìn)一步地,所述齒輪為重量偏心結(jié)構(gòu)的齒輪，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心,其重心位于與齒條相對(duì)的另一側(cè)。再進(jìn)一步地，所述法蘭盤(pán)上設(shè)置有用于罩住所有外露部件的透明防護(hù)罩，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端支承在透明防護(hù)罩的兩側(cè)壁上。
·
更進(jìn)一步地，所述浮球與頂桿的下端固定連接。本發(fā)明的工作原理是這樣的當(dāng)罐體的貨物液面高度達(dá)到與浮球接觸時(shí)，液體貨物對(duì)浮球產(chǎn)生浮力；當(dāng)貨物液面高度升高時(shí)，在浮力作用下，浮球隨著液體貨物向上運(yùn)動(dòng)，從而帶著頂桿通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸又帶著刻度指針一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就將貨物液面的高度值轉(zhuǎn)化為刻度指針的擺動(dòng)角度，刻度指針擺動(dòng)后所指示在容積刻度盤(pán)上的容積刻度值，即為罐體內(nèi)裝載液體貨物的容積。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)如下幾方面其一，本發(fā)明可在罐體外部直接觀測(cè)罐體裝載液體貨物的容積，不需作業(yè)人員登上罐體頂部或開(kāi)啟人孔蓋，從而可提高安全性，減輕作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。其二，本發(fā)明可一個(gè)人同時(shí)進(jìn)行裝載作業(yè)和罐體裝載液體貨物容積觀測(cè)，即在觀測(cè)罐體裝載液體貨物容積時(shí)不需罐體頂部和地面作業(yè)對(duì)接配合,也不需停止罐體的裝載作業(yè)，從而可縮短罐體裝載作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率。其三，本發(fā)明可直接從容積刻度盤(pán)上讀出罐體裝載貨物的容積，顯示的數(shù)據(jù)可避免因貨物流動(dòng)沖擊引起液面高低起伏及觀測(cè)人員視角誤差而帶來(lái)的偏差，從而可提高罐體裝載液體貨物容積的觀測(cè)準(zhǔn)確性。其四，本發(fā)明適應(yīng)性廣，不僅可以用在鐵路液體罐車上，也可以用在公路液體罐車、船舶液體儲(chǔ)存?zhèn)}、大型液體儲(chǔ)存容器等眾多場(chǎng)合。


圖I為本發(fā)明的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置在鐵路罐車上的安裝位置示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施例I中浮球與頂桿的受力分析圖。圖4為實(shí)施例I的工作原理圖。圖5為實(shí)施例I的相關(guān)變量的關(guān)系不意圖。圖6為實(shí)施例I中刻度指針的偏轉(zhuǎn)示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為實(shí)施例2的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，包括導(dǎo)向管2、頂桿3、法蘭盤(pán)4、刻度指針5、透明防護(hù)罩6、容積刻度盤(pán)7、轉(zhuǎn)動(dòng)軸9、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、浮球12和節(jié)流板13。參見(jiàn)圖1，液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置固定于鐵路罐車的罐體I上，且其中一部分在罐體I內(nèi)，另一部分在罐體I頂外。液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置的旁邊是人孔15。實(shí)施例I參見(jiàn)圖2，焊接固定在罐體I上的導(dǎo)向管2的上端伸出罐體I的頂部與法蘭盤(pán)4相連，導(dǎo)向管2的下端伸入罐體I的內(nèi)腔與節(jié)流板13相連。所述法蘭盤(pán)4上設(shè)置有容積刻度·盤(pán)7，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸9設(shè)置于容積刻度盤(pán)7上，容積刻度盤(pán)7上每個(gè)容積刻度值根據(jù)罐體I尺寸和貨物液面高度計(jì)算得出，所述刻度指針5固定連接于轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上，所述浮球12設(shè)置于導(dǎo)向管2中，所述頂桿3設(shè)置于浮球12的上方，所述節(jié)流板13用于緩沖罐體I內(nèi)液體貨物沖擊和當(dāng)浮球12未與液體貨物接觸時(shí)支承浮球12，節(jié)流板13上設(shè)有小孔以使液體貨物流進(jìn)導(dǎo)線管2內(nèi)托起浮球12，在本實(shí)施例中，導(dǎo)向管2為鋼管；所述浮球12與頂桿3的下端固定連接。所述頂桿3的上端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸9相連，從而將浮球12的浮動(dòng)高度變化值轉(zhuǎn)換為刻度指針5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并通過(guò)容積刻度盤(pán)7直觀標(biāo)識(shí)出來(lái)，刻度指針5初始位置和罐體I初始裝載容積由預(yù)先設(shè)定浮球12與貨物液面接觸的高度來(lái)確定，在本實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括一根其桿身與轉(zhuǎn)動(dòng)軸9固定連接的杠桿10,所述杠桿10的一端設(shè)置有滑槽10. I，所述頂桿3的上端通過(guò)銷軸11滑動(dòng)鉸接在滑槽10. I中。所述杠桿10的另一端固定有平衡砝碼8，平衡砝碼8的重量可調(diào)整，使杠桿10兩端在浮球12未與液體貨物接觸時(shí)的力臂保持平衡。所述透明防護(hù)罩6設(shè)于法蘭盤(pán)4上，用于罩住所有外露部件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的兩端支承在透明防護(hù)罩6的兩側(cè)壁上。參見(jiàn)圖3至圖6，浮球12與液體貨物未接觸時(shí)，其重量由節(jié)流板13支承，預(yù)先設(shè)定初始的浮球12底面與罐體I的內(nèi)頂面高差為HO，當(dāng)液體貨物液面高度達(dá)到浮球12初始的位置時(shí)，浮球12與液體貨物接觸，浮球12和頂桿3受到液體貨物向上的浮力F，將浮球12和頂桿3作為一體，其受力關(guān)系式如下所示F=3. 14Xh2X (SR-1/3Xh) Xd式中h-浮球12沉入液體貨物深度，SR-浮球12半徑，d-液體貨物比重。在圖3中，W代表浮球12與頂桿3重量之和，P代表杠桿10反力，其通過(guò)調(diào)整砝碼8重量來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，P < W。浮球12和頂桿3所受的合力為F-W+P。當(dāng)F-W+P > 0時(shí)，浮球12和頂桿3驅(qū)動(dòng)杠桿10上行；當(dāng)F-W+P < 0時(shí)，浮球12和頂桿3驅(qū)動(dòng)杠桿10下行，返回初始位置。而杠桿10又通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸9帶動(dòng)刻度指針5擺動(dòng),刻度指針5擺動(dòng)后所指示的容積刻度值，即為液體貨物與罐體I的內(nèi)頂面高差為010-H1)時(shí)罐體內(nèi)裝載液體貨物的容積。
在圖4至圖6中，當(dāng)浮球12和頂桿3向上運(yùn)動(dòng)距離為Hl時(shí)，杠桿10轉(zhuǎn)動(dòng)角度為A，兩者關(guān)系如下式
JA2 +/:22a =arccosf-)
2 x/J x/.2LI-杠桿10初始位置轉(zhuǎn)動(dòng)力臂長(zhǎng)度；L2-杠桿10轉(zhuǎn)動(dòng)A角度后的轉(zhuǎn)動(dòng)力臂長(zhǎng)度；當(dāng)罐體I的貨物液面高度達(dá)到浮球12初始高度時(shí)，液體貨物對(duì)浮球12產(chǎn)生浮力；當(dāng)貨物液面高度升高時(shí)，在浮力作用下，浮球12隨著液體貨物向上運(yùn)動(dòng)，從而帶著頂桿3驅(qū)·動(dòng)杠桿10轉(zhuǎn)動(dòng)；杠桿10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶著轉(zhuǎn)動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9又帶著刻度指針5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就將貨物液面的高度值轉(zhuǎn)化為刻度指針5的擺動(dòng)角度，刻度指針5擺動(dòng)后所指示的容積刻度值，即為罐體I內(nèi)裝載液體貨物的容積。實(shí)施例2參見(jiàn)圖7，實(shí)施例2與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于本實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括齒輪14，所述齒輪14固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上，頂桿3的上端開(kāi)設(shè)有齒條3. I，所述齒輪14與齒條3. I形成一對(duì)嚙合配合的傳動(dòng)副，在最優(yōu)實(shí)施例中，所述齒輪14為重量偏心結(jié)構(gòu)的齒輪，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸9為中心，其重心位于與齒條3. I相對(duì)的另一側(cè)，并可調(diào)整，以保證齒輪14在浮球12未與液體貨物接觸時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩保持平衡。再參見(jiàn)圖3，此時(shí)W仍代表浮球12與頂桿3重量之和，P代表齒輪14反力，其通過(guò)調(diào)整齒輪14重量偏心位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，P < W。浮球12和頂桿3所受的合力為F-W+P。當(dāng)F-W+P > 0時(shí)，浮球12和頂桿3上的齒條3. I驅(qū)動(dòng)齒輪14順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)F-W+P < 0時(shí)，浮球12和頂桿3上的齒條3. I驅(qū)動(dòng)齒輪14逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),返回初始位置。而齒輪14又通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸9帶動(dòng)刻度指針5擺動(dòng)，刻度指針5擺動(dòng)后所指示的容積刻度值，即為液體貨物與罐體I的內(nèi)頂面高差為(HO-Hl)時(shí)罐體內(nèi)裝載液體貨物的容積。參見(jiàn)圖8，當(dāng)浮球12和頂桿3向上運(yùn)動(dòng)距離為Hl時(shí)，齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)角度為A，兩者關(guān)系如下式
//1x360A=-7
TT xni X Zm-齒輪14的模數(shù)，Z-齒輪14的齒數(shù)；當(dāng)罐體I的貨物液面高度達(dá)到浮球12初始高度時(shí)，液體貨物對(duì)浮球12產(chǎn)生浮力；當(dāng)貨物液面高度升高時(shí)，在浮力作用下，浮球12隨著液體貨物向上運(yùn)動(dòng)，從而帶著頂桿3驅(qū)動(dòng)齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)；齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶著轉(zhuǎn)動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9又帶著刻度指針5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就將貨物液面的高度值轉(zhuǎn)化為刻度指針5的擺動(dòng)角度，刻度指針5擺動(dòng)后所指示的容積刻度值，即為罐體I內(nèi)裝載液體貨物的容積。
權(quán)利要求
1.一種液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于該裝置具有一根固定在罐體(I)上的導(dǎo)向管(2)，所述導(dǎo)向管(2)的上端伸出罐體(I)的頂部與法蘭盤(pán)(4)相連，所述導(dǎo)向管(2)的下端伸入罐體(I)的內(nèi)腔與節(jié)流板(13)相連；所述法蘭盤(pán)(4)上設(shè)置有容積刻度盤(pán)(7 )，所述容積刻度盤(pán)(7 )上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9 )，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9 )上固定連接有刻度指針(5);所述導(dǎo)向管(2)中設(shè)置有浮球(12)，所述浮球(12)的上方設(shè)置有頂桿(3)，所述頂桿(3)的上端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)相連，從而將浮球(12)的浮動(dòng)高度變化值轉(zhuǎn)換為刻度指針(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并通過(guò)容積刻度盤(pán)(7)直觀標(biāo)識(shí)出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一根其桿身與轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)固定連接的杠桿(10)，所述杠桿(10)的一端設(shè)置有滑槽(10. I)，所述頂桿(3)的上端通過(guò)銷軸(11)滑動(dòng)鉸接在滑槽(10. I)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述杠桿(10)的另一端設(shè)置有平衡砝碼(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)上的齒輪(14)，所述頂桿(3)的上端開(kāi)設(shè)有齒條(3. I),所述齒輪(14)與齒條(3. I)形成一對(duì)嚙合配合的傳動(dòng)副。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述齒輪(14)為重量偏心結(jié)構(gòu)的齒輪，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)為中心，其重心位于與齒條(3. I)相對(duì)的另一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一項(xiàng)所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述法蘭盤(pán)(4)上設(shè)置有用于罩住所有外露部件的透明防護(hù)罩(6)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)的兩端支承在透明防護(hù)罩(6)的兩側(cè)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一項(xiàng)所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述浮球(12)與頂桿(3)的下端固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中任意一項(xiàng)所述的液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，其特征在于所述浮球(12)與頂桿(3)的下端固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液體貨物罐車載貨容積標(biāo)識(shí)裝置，該裝置具有一根固定在罐體上的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管的上端伸出罐體的頂部與法蘭盤(pán)相連，所述導(dǎo)向管的下端伸入罐體的內(nèi)腔與節(jié)流板相連；所述法蘭盤(pán)上設(shè)置有容積刻度盤(pán)，所述容積刻度盤(pán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上固定連接有刻度指針；所述導(dǎo)向管中設(shè)置有浮球，所述浮球的上方設(shè)置有頂桿，所述頂桿的上端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，從而將浮球的浮動(dòng)高度變化值轉(zhuǎn)換為刻度指針的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并通過(guò)容積刻度盤(pán)直觀標(biāo)識(shí)出來(lái)。本發(fā)明效率高、準(zhǔn)確度高、安全性高，可以廣泛應(yīng)用于裝運(yùn)液體介質(zhì)的鐵路罐車上。
文檔編號(hào)B65D90/48GK102785873SQ20121028701
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者劉鳳偉, 葉麗娥, 姜強(qiáng)俊, 李曉軍, 林量才, 王劍, 王寶磊, 石峰 申請(qǐng)人:南車長(zhǎng)江車輛有限公司