[发明专利]大容积低温罐车及其内、外罐体垂向支撑结构和球铰单元

说明书

本发明涉及一种大容积低温罐车及其内、外罐体垂向支撑结构和球铰单元。本发明的目的是解决现有低温罐车内、外罐体连接装置存在支撑结构与内、外罐体连接位置处易出现疲劳裂纹，或者支撑结构易失效致使内、外罐体之间发生接触式碰撞的技术问题。通过在罐车的内、外罐体之间采用两端球铰的垂向支撑结构，有效避免了装、卸液过程中内罐体沿径向和轴向的热胀冷缩变形造成垂向支撑结构与内、外罐体连接的焊缝产生疲劳失效的风险，当低温罐车出现倾覆工况时，上球铰单元中支撑基座和基座端盖形成封闭的箱型结构可以有效防止因为支撑基座的刚度不足而导致的铰球体脱离支撑基座的情况出现，有效防止内、外罐体出现碰撞接触的情况出现。

技术领域

本发明涉及一种罐车罐体垂向支撑结构，具体涉及一种大容积低温罐车及其内、外罐体垂向支撑结构和该支撑结构所使用的球铰单元。

背景技术

大容积低温罐车主要包括大容积低温液体铁路罐车和大容积低温液体公路槽车。

现有低温液体铁路罐车，如85m³液氢铁路运输加注运输车，其内、外罐体的支撑结构为交叉杆式支撑结构，这种支撑结构的安装需要在内罐体上加工交叉支撑杆的安装孔，且需要加工的安装孔的数量较多，对内罐体结构整体性的破坏较大，同时给内、外罐体的套罐组装及焊接带来了较大的困难，而且由于内罐体的安装孔和交叉支撑杆组成连接的焊缝较多，且焊缝位置非一般常规位置，因此增加了探伤检测的难度和工作量，相应地增加了生产成本，降低了生产效率；内罐体与该支撑结构焊接连接位置处属于不连续结构且缺少温度补偿结构，存在峰值应力，交叉杆式支撑结构沿着交叉杆的轴向约束住了内罐体在装、卸液过程中沿其半径方向产生的热胀冷缩变形，在反复装、卸液(内罐体热胀冷缩)过程中该处易产生疲劳裂纹，存在致使罐体失效的风险。

而现有低温液体公路槽车，如300m³液氢运输槽车，其内、外罐体之间采用支撑腿式支撑结构，这种槽车存在的缺点是：一旦槽车在运输过程中出现倾覆，这种支撑腿式支撑结构容易失效，从而槽车的内、外罐体之间发生接触式碰撞，进而导致内容器、内容器缠绕层及内、外罐体之间的夹层管路系统被破坏。

发明内容

本发明的目的是解决现有低温罐车内、外罐体连接装置存在支撑结构与内、外罐体连接位置处易出现疲劳裂纹，或者支撑结构易失效致使内、外罐体之间发生接触式碰撞的技术问题，提供一种大容积低温罐车及其内、外罐体垂向支撑结构和该支撑结构所使用的球铰单元。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种大容积低温罐车内、外罐体垂向支撑结构用球铰单元，其特殊之处在于：

包括支撑基座、铰球体、接头体、防脱销、基座端盖和固定螺栓；

所述支撑基座的内部为球形空间a，所述基座端盖的内侧面为球面b，二者配合形成封闭的球形内腔，所述铰球体设置于球形内腔内，形成球面运动副c，铰球体与球形内腔之间设有间隙；

所述支撑基座侧壁上开设有与球形内腔连通的第一通孔d，所述第一通孔d采用倒角结构，该倒角结构是指第一通孔d的外侧孔口直径大于内侧孔口直径；所述铰球体上开设有相互垂直且经过球心的盲孔e和第二通孔f；所述接头体的一端沿径向设有第三通孔g；所述接头体设有第三通孔g的一端穿过第一通孔d插入所述盲孔e内；

所述防脱销的外径小于第二通孔f和第三通孔g，防脱销从基座端盖一侧插入第二通孔f和第三通孔g内，将接头体与铰球体固定在一起；所述支撑基座与基座端盖通过所述固定螺栓紧固。

进一步地，定义所述第一通孔d的侧壁与其轴线的夹角为θ，夹角θ大小由装卸液过程中待支撑的内罐体在轴向及径向所产生的收缩变形量决定，θ由以下公式确定：

其中，

L表示内罐体长度；

M表示内罐体材料的收缩率；