应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置

1.本发明属于压力容器技术领域，尤其涉及一种应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置。


背景技术：

2.超临界发泡技术主要是利用超临界流体在特定的压力与温度下在特殊的塑化压力容器中进行的物理性塑化反应。鉴于超临界流体发泡工艺需要在较高的温度和压力条件下进行，因此超临界流体加工常应用压力容器来实现，而压力容器的密封性能对于设备的安全性和产品质量极其重要。
3.目前，聚合物的超临界流体发泡加工设备的罐盖与罐体常采用齿啮式、卡箍式和螺纹式配合密封方式。现有这几种密封方式主要存在以下缺陷：
4.首先，齿啮式密封是在罐体与罐盖的配合面上加工出均布的齿，通过齿间的啮合与错开实现快速启闭，由齿与齿之间的接触面来传递轴向力。这种密封结构在装卸罐盖时需要旋转罐盖使其与罐体的齿错开才可将罐盖卸除，操作费时费力。其次，卡箍式密封是利用卡箍将罐体与罐盖的配合处压紧密封，这种密封方式同样需要将卡箍打开、卸除罐盖才可与罐体脱离，操作也是费时费力。另外，螺纹式密封是将盖体与罐体通过螺纹配合锁紧密封，同样需要卸除罐盖才可将罐体打开，操作同样费时费力。如果操作不当极易发生罐盖掉落砸伤的安全隐患。
5.由于超临界流体发泡罐属于中低压容器，且工作温度一般在200℃左右工作人员，采用上述三种密封方式，在打开罐盖过程中工作人员需要直接接触罐盖，存在一定的安全隐患，如果操作不当，极易发生烫伤事故。因此，急需研发一种操作方便快捷、安全可靠的开合装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置，旨在解决现有技术中超临界流体发泡罐的罐体与罐盖密封结构存在操作繁琐、费时费力及安全系数低的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
8.一种应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置，包括设置于卧式罐体出口端的罐体连接部、原位环体及罐盖，所述原位环体能够套装于罐盖的外部，所述原位环体的边缘与罐体连接部的边缘转动相连，所述罐盖能够与原位环体及罐体连接部通过间断式螺纹连接；所述原位环体与罐体连接部的边缘通过限位结构相连；所述罐盖的外部设有用于转动罐盖的操作把手。
9.优选的，所述罐体连接部及原位环体的内壁上均布有多段间断的内螺纹，相邻两段内螺纹之间设有罐体导向槽和原位环导向槽，所述罐盖与原位环体及罐体连接部配合的外圆面上对应设有多段间断的外螺纹，相邻两段外螺纹之间设有开槽；所述导向槽所在圆
柱面的直径与罐盖上外螺纹的大径一致；所述开槽处的直径与罐体连接部上内螺纹的小径一致。
10.优选的，所述罐体连接部及原位环体内壁上的内螺纹周向均分为三段，所述罐盖上的外螺纹沿周向均分为三段，所述罐体连接部及原位环体内壁上的内螺纹、罐盖上的外螺纹均为台阶式结构。
11.优选的，所述罐盖外侧的端盖四周设有突出于罐盖本体的凸檐，所述罐盖本体的根部设有圆柱面的罐盖颈部，所述罐盖颈部与外螺纹之间设有环形挡条，所述原位环体的内孔与环形挡条的外圆面转动配合。
12.优选的，所述罐体连接部的内壁为三台阶式结构，所述罐体连接部的外侧台阶端面为与原位环体内侧端面贴合的罐体外台阶端面、中部为与罐盖相配合的螺纹部、内部为与罐体内腔贯通的过度腔；所述罐盖的内侧一端设有罐盖密封头，所述罐盖密封头能够与罐体连接部里侧的过度腔密封配合。
13.优选的，所述原位环体的环基体边缘一侧设有突出部，所述突出部的中间设有轴向贯通的转轴，所述罐体连接部的边缘对应设有与转轴两端转动配合的安装台。
14.优选的，所述限位结构包括设置于原位环体边缘上的限位头，所述罐体连接部的边缘对应设有限位锁合组件，用于与限位头相连；所述限位头与转轴对应设置于原位环体的左右两侧。
15.优选的，所述限位锁合组件包括固定块和两个插杆，所述固定块上并列设有两个与插杆配合的插孔，所述限位头的侧面对应设有两个与插杆末端配合的限位孔。
16.优选的，所述罐体连接部与罐盖的外部通过辅助锁紧机构相连，用于锁固配合后的罐盖和罐体连接部。
17.优选的，所述辅助锁紧机构包括锁合销和锁销块，所述锁销块设置于罐盖的端盖外侧面上，所述锁合销通过连接块与罐体连接部的外壁相连，所述连接块设置于罐体连接部的顶部边缘上，所述连接块的末端及锁销块上均设有用于与锁合销配合的销孔。
18.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在卧式罐体的罐体连接部一侧转动安装原位环体，转动的原位环体可带动罐盖相对罐体连接部的打开与闭合，并利用罐盖外部的操作把手来实现罐盖与原位环体及罐体连接部的螺纹配合；最后通过辅助锁紧机构对配合后的罐盖和罐体连接部进一步加固，确保罐盖与罐体连接部的可靠连接。本发明具有结构简单、操作方便快捷、安全系数高的优点，无需卸掉罐盖即可实现罐体的轻松打开，操作省时省力，极大降低了烫伤及砸伤的安全隐患。本发明尤其适用于高压、高温罐体容器的罐盖开合操作，方便推广应用
附图说明
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
20.图1是本发明实施例提供的一种应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置的结构示意图；
21.图2是图1中原位开闭装置的封闭状态图；
22.图3是图1中罐盖与原位环体的分解示意图；
23.图4是图3中原位环体的结构示意图；
24.图5是图4的左视图；
25.图6是图3中罐盖的闭合状态主视图；
26.图7是图6的左视图；
27.图8是本发明实施例中的原位环体与罐盖的组合结构示意图；
28.图9是图1中罐体连接部的主视图；
29.图10是图1中罐体连接部在卧式罐体上的布置结构图；
30.图11是图9中罐体连接部的左视图；
31.图中：1.原位环体，2.罐盖，4.罐体连接部，5.卧式罐体，6.操作把手；
32.11.环基体，12.转轴，13.原位环体第二层阶梯螺纹，14.原位环体第一层阶梯螺纹，15.限位头，16.原位环导向槽；
33.21.锁销块，22.端盖，23.连接轴，24.罐盖第二层阶梯螺纹，25.环形挡条，26.罐盖第一层阶梯螺纹，27.罐盖密封头，28.开槽，29.罐盖本体，30.罐盖颈部；
34.41.原位环外端面，42.安装台，43.罐体第二层阶梯螺纹，44.罐体导向槽，45.釜体第一层阶梯螺纹，46.锁合销，47.罐体外台阶端面，48.限位槽，49.限位锁合组件，50.过度腔，51.无螺纹段，52.罐体内腔，53.罐盖内腔，54.罐体密封端。
具体实施方式
35.下面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的一部分实施例，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。
36.参见图1、2，本发明提供的一种应用于超临界流体发泡罐的原位开闭装置包括设置于卧式罐体5出口端的罐体连接部4、原位环体1及罐盖2，所述原位环体1能够套装于罐盖2的外部，所述原位环体1的边缘与罐体连接部4的边缘转动相连，所述罐盖2能够与原位环体1及罐体连接部4通过间断式螺纹连接；所述原位环体1与罐体连接部4的边缘通过限位结构相连；所述罐盖2的外部设有用于转动罐盖2的操作把手6。具体制作时，在罐盖外侧中部设有连接轴23，一字型操作把手6的中部设有与连接轴23配合的通孔。通过转动操作把手即可将罐盖与原位环体及罐体连接部上的螺纹分离开，打开限位结构即可解除原位环体与罐体连接部的连接，方便转动原位环体，带动罐盖相对罐体连接部翻转，实现罐盖与罐体连接部的打开与闭合。
37.在本发明的一个具体实施例中，如图2-4、6、7、9所示，所述罐体连接部4及原位环体1的内壁上均布有多段间断的内螺纹，相邻两段内螺纹之间设有罐体导向槽44和原位环导向槽16，所述罐盖2与原位环体1及罐体连接部4配合的外圆面上对应设有多段间断的外螺纹，相邻两段外螺纹之间设有开槽28；所述导向槽44所在圆柱面的直径与罐盖2上外螺纹的大径一致；所述开槽28处的直径与罐体连接部4上内螺纹的小径一致。预先将罐盖上的开槽与罐体连接部及原位环体内壁上的内螺纹对应，罐盖上的外螺纹与罐体连接部及原位环体内壁上的导向槽对应，即可将罐盖插入原位环体及罐体连接部内孔，随后通过操作把手转动罐盖，即可将罐盖上的外螺纹旋入原位环体及罐体连接部的内螺纹内，实现罐盖在罐体连接部上的固定。
38.具体设计时，如图1、7、9-11所示，所述罐体连接部4及原位环体1内壁上的内螺纹周向均分为三段、且各自对应的圆心角均为40
°
，所述罐盖2上的外螺纹沿周向均分为三段、且各自对应的圆心角均为40
°
；所述罐体连接部及原位环体内壁上的内螺纹、罐盖上的外螺纹均为台阶式结构。具体设计如下：
39.如图9、10所示，所述罐体连接部4内壁上的内螺纹周向均分为三段，每段内螺纹包括罐体第一阶梯螺纹45和罐体第二阶梯螺纹43，所述罐体第一阶梯螺纹45的螺牙高度低于罐体第二阶梯螺纹43的螺牙高度，所述罐体第一阶梯螺纹45和罐体第二阶梯螺纹43的周向长度相等；罐体导向槽44、罐体第一阶梯螺纹45和罐体第二阶梯螺纹43沿逆时针依次排列。
40.同理，如图4所示，所述原位环体1内壁上的内螺纹周向均分为三段，每段内螺纹包括原位体第一阶梯螺纹14和原位体第二阶梯螺纹13，所述原位体第一阶梯螺纹14的螺牙高度低于原位体第二阶梯螺纹13的螺牙高度，所述原位体第一阶梯螺纹14和原位体第二阶梯螺纹13的周向长度相等；原位环导向槽16、原位体第一阶梯螺纹14和原位体第二阶梯螺纹13沿逆时针依次排列。
41.相对应的，如图7所示，所述罐盖2上的外螺纹沿周向均分为三段，每段外螺纹包括罐盖第一阶梯螺纹26和罐盖第二阶梯螺纹24，所述罐盖第一阶梯螺纹26的螺牙高度低于罐盖第二阶梯螺纹24的螺牙高度，所述罐盖第一阶梯螺纹26和罐盖第二阶梯螺纹24的周向长度相等；开槽28、罐盖第二阶梯螺纹24和罐盖第一阶梯螺纹26沿顺时针依次排列；所述罐盖第二阶梯螺纹24的螺牙顶部所在圆的直径与罐体第二阶梯螺纹及原位体第二阶梯螺纹的螺牙顶部所在圆的直径相等。
42.采用上述结构的罐盖2与原位环体1及罐体连接部4螺纹配合，将二者的内外螺纹交错对齐插入后仅需旋转40
°
即可使罐盖上开槽28与原位环导向槽16及罐体导向槽44相对应，使原位环体1置于罐盖2的罐盖颈部30处，罐盖第二阶梯螺纹24与罐体第一阶梯螺纹45咬合，罐盖第一阶梯螺纹26与罐体第二阶梯螺纹43咬合，实现罐盖的快速旋紧。同时，采用大尺寸梯形螺纹，而非普通三角形螺纹，可实现多层螺纹配合锁紧，相对于齿啮式单层配合受力时应力更为分散，且螺纹的周向总长度较齿啮式配合的螺纹长度更大，能够提供更高的轴向承载能力。
43.进一步优化上述技术方案，如图6、8所示，所述罐盖2外侧的端盖22四周设有突出于罐盖本体29的凸檐，所述罐盖本体29的根部设有圆柱面的罐盖颈部30，用于与原位环体1配合；所述罐盖颈部30与外螺纹之间设有环形挡条25，所述原位环体1的内孔与环形挡条25的外圆面转动配合。其中，环形挡条对应罐盖上的外螺纹设计为三段，原位环体可套装在环形挡条上，确保罐盖顺利插入原位环体及罐体连接部内。
44.在本发明的一个具体实施例中，如图9、10所示，所述罐体连接部4的内壁为三台阶式结构，所述罐体连接部4的外侧台阶端面为与原位环体1内侧端面贴合的罐体外台阶端面47、中部为与罐盖相配合的螺纹部、内部为与罐体内腔52贯通的过度腔50；所述罐盖2的内侧一端设有罐盖密封头27，所述罐盖密封头27能够与罐体连接部4里侧的过度腔50密封配合，借助过度腔50可使罐体连接部4内腔过度至罐体内腔52。其中，罐体连接部4的罐体外台阶端面47与原位环体1的内侧端面配合，同时原位环体1的原位环外端面41与罐盖2的端盖22四周凸檐内端面配合，确保原位环体与罐体及罐盖配合紧密；同时在原位环体1的左侧内壁上设有与限位头15相匹配的限位槽48。旋转罐盖使其外螺纹与原位环体及罐体连接部上
的内螺纹配合，直至端盖22内端面与止口槽端面的紧密贴合，同时借助罐盖密封头27与罐体连接部4里侧过度腔50的密封配合可进一步提高罐盖2与罐体连接部4的可靠密封；实现罐盖内腔53与罐体内腔52的贯通。
45.具体设计时，罐体连接部4的罐体外台阶端面47里侧设有一段没有内螺纹的无螺纹段51，无螺纹段51与罐体导向槽44及内螺纹均布置在罐体密封端54的内壁上，方便加工罐体连接部内的螺纹。
46.作为一种优选结构，如图4、5所示，所述原位环体1的环基体11边缘一侧设有突出部，所述突出部的中间设有轴向贯通的转轴12，所述罐体连接部4的边缘对应设有与转轴12两端转动配合的安装台42。具体装配时，可将转轴两端通过轴承于安装台上的安装孔转动配合，能够减小转轴在转动过程中的阻力。
47.在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，所述限位结构包括设置于原位环体1边缘上的限位头15，所述罐体连接部4的边缘对应设有限位锁合组件49，限位锁合组件49与限位头15为可拆卸连接；所述限位头15与转轴12对应设置于原位环体1的左右两侧。如图1、9所示，所述限位锁合组件49包括固定块和两个插杆，所述固定块上并列设有两个与插杆配合的插孔，所述限位头的侧面对应设有两个与插杆末端配合的限位孔。其中，固定块安装在罐体连接部4的左侧边缘上，且罐体连接部左侧边缘同样使用与插杆配合的过孔。当罐盖于原位环体及罐体连接部连接就位后，即可将两个插杆对应插入固定块及限位头上的限位孔内，实现原位环体于罐体连接部的可靠固定。
48.进一步优化上述技术方案，如图1、2所示，所述罐体连接部4与罐盖2的外部通过辅助锁紧机构相连，用于锁固配合后的罐盖2和罐体连接部4。其中，所述辅助锁紧机构包括锁合销46和锁销块21，所述锁销块21设置于罐盖2的端盖22外侧面上、且靠近边缘处，所述锁合销46通过连接块与罐体连接部4的外壁相连，所述连接块设置于罐体连接部4的顶部边缘上，所述连接块的末端及锁销块21上均设有用于与锁合销46配合的销孔。当罐盖与原位环体及罐体连接部固定好后，即可将罐体连接部顶部的锁合销插入罐盖外壁上的锁销块，确保罐盖与罐体连接部连接牢固，即可顺利进行超临界流体发泡。
49.综上所述，本发明通过罐盖与原位环体及罐体连接部的间断螺纹配合，实现罐盖与罐体的可靠连接，相对现有技术中齿啮式密封方式的单层齿啮合而言多层螺纹连接强度更大，密封更可靠；相对全螺纹式密封方式能够减少开合操作时间；相对卡箍式密封方式能够降低操作复杂程度，开合罐盖轻松方便快捷。采用本发明无需卸掉罐盖即可实现罐盖的轻松打开，操作省时省力，极大降低了烫伤及砸伤的安全隐患。本发明尤其适用于高压、高温容器上罐盖的开合操作，方便推广应用。
50.在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。