背景技术
一般来说,以压缩天然气(CNG:Compressed Natural Gas)作为燃料的天然气车辆,在其内部设置有添加压缩天然气所需的加料容器,这种天然气车辆通过导管将燃料稳定地供应到加料容器内,为此,通常都是在如加油站(Gas Station)的固定式加料站(Refueling Station)进行燃料补充。
但是,上述固定式加料站需要过多的初期设施费用及维修和管理费用,还因为要将高压的加料设备设置在城市中心而发生很多投诉,并且对于天然气车辆数量较少的地区来说,固定式加料站设施本身就是一个非经济的设施,为此,一直以来都在普及使用设置有压缩天然气管道(CNG管道)的移动式管道拖车(tube-trailer)。
如图1所示,上述移动式管道拖车1中,将储存有压缩天然气的多个圆筒状CNG管道3固设于垫板4(Skid:管道固定台)的管道固定板5上,使得上述CNG管道3通过管道结合带6及未图示的固定用螺栓和螺母固定于垫板4(skid)上,管道拖车1的拖车底盘(Trailer chassis)2和上述垫板4通过未图示的固定用螺栓和螺母或者固定用扣紧部固定为一体,在图中,垫板4的后侧的控制箱7内设置有作为导管连接结构的支管(manifold),用于给天然气车辆补充燃料或者将压缩天然气储存在CNG管道3内。
将如上所述的管道拖车1设置于各种拖车上使用时,将CNG管道3搬运到停放需要补充燃料的天然气车辆的位置,给该车辆补充压缩天然气,因此,更能贡献于使用作为净化燃料的天然气(NG:Natural Gas)的天然气车辆的普及事业的发展。
为了将各个CNG管道3固设于垫板4的管道固定板5上,如图2所示,上述管道拖车1以往是使用了六角形螺母形状的管道固定螺母10,该管道固定螺母10上形成有沿着CNG管道3的颈部(Neck)以螺栓方式连接的管道连接孔10a,该管道连接孔10a的外周缘上形成有用于将管道固定螺母10固定连接于管道固定板5的螺栓连接孔10b。
上述利用管道拖车10的CNG管道3的安装过程如图3所示,先将一对管道固定螺母10设置在管道固定板5的两侧,各个管道固定螺母10沿着CNG管道3的颈部3a连接,之后,将管道固定螺母10的螺栓连接孔10b和管道固定板5的连接孔5a对应设置,通过连接螺栓11及螺母12将各个管道固定螺母10与管道固定板5坚固地吻合连接,使得该CNG管道3与管道固定螺母10一起坚固地固设在管道固定板5上。
但是,如上所述,只利用管道固定螺母10将各个CNG管道3固设于垫板4的管道固定板5,则如图4所示,就算是利用管道结合带6附加结合CNG管道3,在拖车的行驶过程中发生的震动或冲击等的作用下,随着CNG管道3以与管道固定板5的连接部为中心旋转,会发生CNG管道3的颈部3a从管道固定螺母10的管道连接孔10a脱离的问题。
也就是说,管道固定螺母10自身不能旋转,但是CNG管道3以与管道固定螺母10的连接部为中心可以进行相对旋转,因此,设置有管道拖车1的拖车在如油漆马路的条件良好的市中心地区公路上行驶时,并不会出现大问题,但是在非油漆马路或者是在石块多而凹凸不平的公路等行驶条件恶劣的地区行驶时,受到施加于拖车车辆的各种震动或者冲击的影响,设置于管道固定板5的CNG管道3容易旋转。
通常,CNG管道3的颈部3a和管道固定螺母10的螺栓连接部受到从车体来的各种震动或冲击,螺栓连接部位容易从最初的拧紧状态渐渐松开,因此,为了防止这种状态,在螺栓连接部上适用了垫圈或者粘着材料等手段,但是设置在管道拖车1的CNG管道3的包括螺栓部的颈部3a的直径至少为100mm以上,CNG管道3的重量也是至少650kg以上,因此,只利用垫圈或者粘着材料等手段是无法防止超大型、高重量的CNG管道3的旋转。
如上所述,如果设置在管道固定板5上的CNG管道3发生旋转,则与各个CNG管道3连接并用于压缩天然气的储存和加料的导管结构的支管(manifold)容易受损或者破损,在管道拖车1的使用过程中要进行对支管的频繁的维修和更换作业,因此,不但导致管道拖车1使用便利性的降低,还长期存在通过CNG管道3和支管的导管连接部位的气体泄漏问题及因此而带来的火灾和***危险性。
同时,如果固设于管道固定板5的CNG管道3旋转而使得CNG管道3的颈部3a脱离管道固定螺母10的管道连接孔10a,则在拖车运行时产生的震动或者冲击被传达到CNG管道3和管道固定螺母10之间的缝隙,从而导致管道固定螺母10及管道固定板5的损伤和破损,严重时,CNG管道3会脱离管道固定板5及管道拖车1而坠落在公路上,可能会发生严重的大型事故。
为了防止当CNG管道3如上所述地旋转时发生的问题,目前适用将CNG管道3和管道固定螺母10部分焊接(点焊:Tack Welding)而固定于垫板4的管道固定板5的方法,但是如果CNG管道3的使用期限已过,或者各个国家规定的重新检查期限已满,则需要将CNG管道3从垫板4分离,以检查再利用可能性或者更换与否,因此,如果通过焊接方式固设CNG管道3,则在CNG管道3分离工作时的焊接部拆除过程中,可能会给管道固定螺母10和管道固定板5及CNG管道3的颈部3a部分带来损伤,CNG管道3的分离作业需要过多的时间,由此带来很多不便和繁琐的事情,给重新检查工作带来不少麻烦。
附图说明
图1为普通的管道拖车的侧面示意图;
图2为用于将CNG管道设置于管道固定板的以往管道固定螺母的正面示意图;
图3为以往的利用管道固定螺母的CNG管道的设置状态的组装示意图;
图4为以往的利用管道固定螺母的CNG管道的设置状态的正面示意图;
图5的(a)、(b)部分分别为本发明涉及的管道旋转防止装置的管道固定凸缘的正面示意图和侧面截面图;
图6为本发明中利用管道固定凸缘的CNG管道的设置状态的组装示意图;
图7a至图7e为表示本发明中管道固定件的各个实施例在处于图6所示的结合状态时的要部放大侧截面图;
图8为设置有本发明涉及的管道旋转防止装置的管道拖车的侧面示意图;
图9为设置有本发明涉及的管道旋转防止装置的管道拖车的控制部侧面示意图;
图10为图9的正面示意图;
图11为表示本发明涉及的管道旋转防止装置的管道阻塞物设置状态的图8中的A-A线部分截面示意图。
其中,附图标记:
1:管道拖车 2:拖车底盘
3:CNG管道
3a:颈部 3b:管道固定槽
4:垫板 5:管道固定板
5a:连接孔 6:管道结合带
7:控制箱 8:侧面支撑架
9:控制部 10:管道固定螺母
10a:管道连接孔 10b:螺栓连接孔
11:连接螺栓 12:螺母
13:管道固定件 14:开关阀
14a:供应回路 15:排水阀
16:插塞接头 17:主导管
17a:导管连接器 18:主阀
19:排气阀 20:管道固定凸缘
20a:管道连接孔 21:颈部收纳部
21a:管道固定孔 22:凸缘部
22a:螺栓连接孔 23:管道阻塞物
24:上部阻塞物 25:下部阻塞物
26:柱螺栓 26a:结合螺母
131:固定螺栓 132:密封圈(packing)
133:拧紧螺栓 134:拧紧槽
135:尼龙螺母 136:尼龙树脂
137:铁螺栓 137a:销杆
138:固定螺母 139:锥形销
P:压力表 T:温度表
L:指示线
具体实施方式
以下,结合附图,对以上述目的提供的本发明进行详细说明。
如图5的(a)、(b)所示,本发明中构成管道旋转防止装置的第1要部的管道固定凸缘(flange)20用于将CNG管道3固定于管道固定板5上,在该管道固定凸缘20的圆盘状中央部突出形成有沿着CNG管道3的颈部3a以螺栓方式连接的环(Ring)状颈部收纳部21,所述颈部收纳部21的后侧外周缘上形成有与管道固定板5固定连接的凸缘部22。
上述颈部收纳部21的中央形成有沿着颈部3a的外周缘以螺栓方式连接的管道连接孔20a,同时,沿着环状颈部收纳部21的本体贯通形成有管道固定孔21a,沿着所述凸缘部22也贯通形成有螺栓连接孔22a,在图中,颈部收纳部21形成有4个管道固定孔21a,凸缘部22形成有8个螺栓连接孔22a。
但是,形成在颈部收纳部21和凸缘部22上的管道固定孔21a和螺栓连接孔22a的数量并不限定在附图中所示的数量,颈部收纳部21上形成有至少1个管道固定孔21a,凸缘部22形成至少2个螺栓连接孔22a即充分,管道连接孔20a除外的颈部收纳部21或凸缘部22的外形可以是圆形,也可以是六角形、八角形等形状。
如图6所示,利用管道固定凸缘20的上述CNG管道3的设置过程是,形成于颈部收纳部21的管道连接孔20a沿着CNG管道3的颈部3a以螺栓方式连接,从而将管道固定凸缘20与CNG管道3固定连接,使得形成于颈部收纳部21的管道固定孔21a与形成于CNG管道3颈部3a上的管道固定槽3b对应。
在上述状态下,沿着各个管道固定孔21a和管道固定槽3b***螺栓或销形状的管道固定件13,该管道固定件13固设于管道固定凸缘20上,则管道固定凸缘20和CNG管道3通过管道固定件13以连接部为中心无相对旋转地实现1次组装,将这样与CNG管道3实现1次组装的管道固定凸缘20的凸缘部22与管道固定板5相对地设置,使得形成于凸缘部22的螺栓连接孔22a与管道固定板5的连接孔5a对应设置。
在如上状态下,沿着凸缘部22的螺栓连接孔22a和管道固定板5的连接孔5a***连接螺栓11,并将螺母12连接于各个连接螺栓11,则CNG管道3与管道固定凸缘20一同以不能旋转的状态牢固地设置于管道固定板5上,颈部3a的管道固定槽3b和管道固定板5的连接孔5a是与形成于颈部收纳部21及凸缘22的管道固定孔21a及螺栓连接孔22a以相同的间隔形成有相同数量。
并且,附图中图示了在本发明的管道固定凸缘20位于管道固定板5的后侧的状态下,颈部收纳部21贯通管道固定板5而***,并且凸缘部22紧贴于管道固定板5的情形,这不仅能够减少管道固定凸缘20通过管道固定板5而外露的部分,还可以提高管道固定凸缘20和管道固定板5的组装的结合度,另外,还可以将管道固定凸缘20置于图中管道固定板5的前侧,并根据前述的设置方法将CNG管道3固设于管道固定板5。
同时,形成于颈部3a的上述管道固定槽3b可以是在设置CNG管道3之前进行钻孔工作而形成与颈部3a表面的螺纹长度相应深度的槽,也可以是将管道固定凸缘20一次性地连接于颈部3a之后,沿着形成在颈部收纳部21的管道固定孔21a而***钻孔工具,从而形成与颈部3a表面的螺纹长度相应深度的槽。
并且,上述管道固定孔21a和管道固定槽3b根据螺栓或销状的管道固定件13的类型,可以是螺栓式孔或者是槽,可以是普通的圆形或锥形孔或者槽,管道固定槽3b的深度优选与颈部3a表面上的螺纹长度相同,也可以是比螺纹长度更深的槽。
如果在安装CNG管道3之前事先形成上述管道固定槽3b,则在将管道固定凸缘20连接于颈部3a的状态下,将形成在颈部收纳部21的各个管道固定孔21a与管道固定槽3b对应设置的作业变得困难,因此,在凸缘部22及颈部3a的表面形成相应于管道固定孔21a和管道固定槽21b的中心线的指示线L,使得可以肉眼确认管道固定孔21a和管道固定槽3b的对应状态,轻松进行管道固定件13的安装作业。
与此不同地,在将管道固定凸缘20一次性连接在颈部3a的状态下,沿着形成在颈部收纳部21的管道固定孔21a***钻孔工具,在颈部3a表面形成管道固定槽3b时,在管道固定槽3b的钻孔加工的同时,管道固定槽3b与管道固定孔21a自然对应,从而可轻松进行管道固定件13的安装作业,但是必须同时进行去除在管道固定槽3b的钻孔加工时残留在管道固定槽3b和管道固定孔21a上的金属片或金属粉末的作业。
由此,应该提前形成上述管道固定槽3b,还是在将管道固定凸缘20一次性连接在颈部3a之后通过钻孔加工形成,应充分考虑以上条件而由使用者判断选择,螺栓或销状的上述管道固定件13应沿着颈部收纳部21的管道固定孔21a以螺栓形式或者***形式坚固设置,并且为了容易***或连接于管道固定件13的下端侧或者管道固定槽3b内部,应充分考虑管道固定槽3b的形状或尺寸。
上述管道固定槽3b的深度可以是颈部3a厚度(包括;螺栓部的厚度)的约1/10至1/5左右,优选地,与形成于颈部3a的螺纹深度相同,其理由是,用于天然气的加料和排出的导管及管道装置与颈部3a连接设置,从高压储存天然气的CNG管道3的特性角度来说,不但可以确保颈部3a的结构强度,还可以利用管道固定件13更彻底地防止CNG管道3的旋转。
图7a至图7e是可以与本发明中管道固定凸缘20一起使用的管道固定件13的各个实施例的放大图,其中,图7a是六角形的固定螺栓131以夹带有密封圈(Packing)132(或垫圈)等的状态,沿着颈部收纳部21的管道固定孔21a和颈部3a的管道固定槽3b而连接设置的管道固定件13的示意图;图7b是形成有拧紧(wrench)槽134的拧紧螺栓133沿着颈部收纳部21的管道固定孔21a和颈部3a的管道固定槽3b连接设置的管道固定件13的示意图。
并且,图7c是在拧紧螺栓133的上端部通过颈部收纳部21突出一定长度的状态下,在拧紧螺栓133的上端部连接夹带有尼龙树脂136的尼龙螺母135的管道固定件13的示意图;图7d是在将下端形成有销杆137a的铁螺栓137,也即圆柱螺栓(Tapper Bolt)沿着锥形(Taper)的管道固定孔21a和管道固定槽3b插设的状态下,在突出在颈部收纳部21外部的铁螺栓137的上端连接固定螺母138的管道固定件13的示意图。
图7e是锥形销139沿着锥形(Taper)的管道固定孔21a和管道固定槽3b以楔形插设的管道固定件13的示意图;上述管道固定件13并不限定在图7a至7e中图示的形状,只要是可以沿着管道固定孔21a和管道固定槽3b以连接式或者插设式固定于管道固定凸缘20的,与此类似的其它形状的固定件皆可使用。
图8是适用本发明涉及的管道旋转防止装置的管道拖车1的优选实施例的示意图,将储存有压缩天然气的多个圆筒形CNG管道3固设在拖车底盘2的上部的特征与以往技术相同,六面体框架结构的垫板4作为CNG管道3的盖体(cover frame)设置在拖车底盘2,以与管道固定凸缘20一起在外部抑制CNG管道3的旋转,所述管道固定板5在垫板4的前、后内侧固设于垫板4。
上述垫板4的左右两侧设置有多个侧面支撑架8,该支撑架8用于从左右侧贴靠支撑设置于管道固定板5的各个CNG管道3,并防止CNG管道3从垫板4脱离,在图中垫板4的后内侧设有作为支管(manifold)的控制部9,用于给天然气车辆补充燃料或者将压缩天然气储存于CNG管道3内部。
如图9、10所示,上述控制部9设置在位于垫板4的后侧的管道固定板5的外侧,与各个CNG管道3的颈部3a前端面连接设置,该各个CNG管道3的颈部3a与上述管道固定凸缘20的颈部收纳部21一起贯通管道固定板5而外露,图9、10所示的仅仅是适用于各种管道拖车1的各种结构支管中具有代表性的实施例,除此之外也有各种结构的支管可以作为控制部9适用。
构成上述控制部9的支管分别包括:与颈部3a连接的开关阀14、排水阀15及排气阀19;从各个开关阀14延长形成的供应回路(loop)14a;将上述各个供应回路14a与导管连接器17a连接的主导管17;以具有总阀18的状态从主导管17的中央向下延长的插塞接头(plug connector)16;设置在从上述主导管17的中央向上部延长的管道上的温度表T及压力表P。
因此,在插塞接头16上设置用于天然气车辆的加料的充电插头,或者设置用于在CNG管道3的内部储存压缩天然气的充电插头的状态下,开放各个开关阀14及总阀18,则可以执行将储存在CNG管道3的压缩天然气排出到天然气车辆的加料容器中的作业,或者将压缩天然气从设置在加料设施的大型储存容器储存到CNG管道3内部的作业。
图11为本发明另一实施例中的管道阻塞物23的示意图,该阻塞物用于更牢固地支撑与上述管道固定凸缘20及垫板4的侧面支撑架8一同设置在垫板4上的CNG管道3,更有效地支撑从拖车底盘2传来的各种震动或冲击,从而更彻底地防止CNG管道3的旋转。
通常,设置在管道拖车1的垫板4的CNG管道3向管道固定板5的高度方向以多层堆叠形式安装,在设置在上述管道固定板5的CNG管道3中,构成最底层的CNG管道3通过管道结合带6固设于垫板4上,在此状态下,在除了上述最底层之外的其他层的CNG管道3之间设置楔形管道阻塞物23,在图中,CNG管道3分为两层,但上述CNG管道3也可以分为3层或者4层设置于垫板4上。
只要上述管道阻塞物23以楔形插设于沿水平方向形成一个列而排列的CNG管道3之间,可以使各个CNG管道3牢固地贴靠设置于垫板4的侧面支撑架8之间,那么可以是任意类型,根据需要,可以适用于在垂直方向上下设置的CNG管道3之间,其材料可以是木材或者塑料。
但是,为了使管道阻塞物23的CNG管道3固定作业更加合理而坚固,同时也为了防止管道阻塞物23在拖车行驶过程中脱离的现象,将上述管道阻塞物23分割为具有楔形形状的上、下部阻塞物24、25之后,将各个阻塞物24、25位于CNG管道3之间的上下位置,并利用杆状的柱螺栓26(StudBolt)连接上、下部阻塞物24、25为佳。
上述柱螺栓26的上端和下端都形成有螺栓部,该螺栓部贯通上、下部阻塞物24、25而突出一定长度,在这样突出的柱螺栓26的上、下端部连接结合螺栓26a,使得上、下部阻塞物23、24在结合螺栓26a的连接力作用下与CNG管道3坚固贴靠,并且通过施加将各个CNG管道3向两侧推开的力度,使得各个CNG管道3在垫板4的侧面支撑架8之间得到更加牢固的固定。
如上所述,将本发明中作为管道旋转防止装置的管道固定凸缘20适用于管道固定板5和CNG管道3之间,则在贯通管道固定凸缘20的颈部收纳部21而向CNG管道3的颈部3a方向***的管道固定件13的干涉作用下,各个CNG管道3与管道固定凸缘20一同以不能旋转的状态牢固地设置在管道固定板5上,将这种设置结构应用在设置于垫板4的前、后侧的管道固定板5中任一个管道固定板5上,也能够以CNG管道3无法旋转的状态设置管道拖车1。
由此,在非油漆马路或者是石头多且凹凸不平的道路等行驶条件恶劣的地区使用管道拖车1时,也不会因为施加于拖车的各种震动或者冲击而发生设置于管道固定板5上的CNG管道3脱离的现象,从而可以防止支管和其附属装置及管道固定板5的损伤和破损,可以大大节省由此发生的维修或者更换费用,不但提高了管道拖车1使用上的经济性和便利性,还可以预防大型事故或者大型火灾的危险,确保了良好的安全性。
特别是,将垫板4的侧面支撑架8及管道阻塞物23与上述管道固定凸缘20一同作为管道旋转防止装置使用,则不仅是设置于垫板4的CNG管道3,由支管构成的控制部9也可以更加安全而坚固地被支撑,从而,可以提供更有效地支撑由拖车传达的各种震动或冲击、更彻底地防止CNG管道3的旋转及支管损伤的优良性能的管道拖车1。
并且,本发明涉及的管道旋转防止装置无需通过焊接方式,可以将各个CNG管道3无法旋转地设置在管道固定板5上,因此,如果CNG管道3的有效使用期限已过,或者各个国家要求的复检期限已满,则可以通过管道固定凸缘20和管道阻塞物23的拆卸而将各个CNG管道3从垫板4轻松拆卸下来,由此,CNG管道3的复检程序也变得更加简单容易。