港口輸油臂回轉接頭技術研究

摘 要:介紹了港口輸油臂的結構及工作原理。分析了輸油臂使用的各種傳統回轉接頭的結構及優缺點，詳細介紹了自驅式和復合式兩種新型回轉接頭技術。

關鍵詞:港口輸油臂自驅式復合式回轉接頭

中圖分類號:TH137文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0012-02

隨著石油化工行業的不斷發展，原油和成品油的運輸量越來越大，對港口貨物吞吐能力的要求也越來越高。輸油臂比傳統的橡膠管道傳輸方式節省能源、傳輸效率高，并大大減輕了工人的勞動強度，為實現港口、碼頭液體裝卸的機械化傳輸創造了條件。回轉接頭是港口輸油臂的關鍵部件之一，它決定了輸油臂工作時的靈活性和密封性。對回轉接頭的基本要求是結構簡單，密封性能好，保證輸油臂運轉靈活。近年來，對港口輸油臂的回轉接頭技術的研究較為深入，取得了較大的進展。

1 港口輸油臂簡介

港口輸油臂是成品油和原油運輸的主要裝備，結構如圖1所示。通過輸油臂和管道可將陸地上的成品油裝到船上，也可將船上的原油在油泵的輔助下卸入陸上的輸送管道。其基本原理是，快速連接器1和入口法蘭6分別與船舶接口法蘭和儲油罐接口管連接，便可實現傳輸目的。為了適應船舶在水中上下、左右、前后漂浮的運動狀態，整個輸油臂合理地裝配了六個回轉接頭，使輸油臂能夠靈活地隨同船舶運動，從而使剛性設備具有充分的柔性。輸油臂這種合理的結構能夠保證原油、成品油裝卸作業高效率地完成。

2 傳統回轉接頭

2.1 轉向接頭

轉向接頭[1]如圖2所示，其結構簡單，密封是采用簡單的填料密封，填料裝于填料筒和連接短管之間，而轉向接頭的功能恰恰是靠連接短管和填料套筒之間的相對轉動來實現的。其主要缺點如下。

(1)填料在壓蓋壓緊力的作用下，與兩管接觸會產生很大的摩擦力，這樣會使轉向接頭旋轉不靈活。而且填料在摩擦力作用下，磨損嚴重，需經常更換，且密封效果也不好。

(2)轉動部件為一組鋼珠，鋼珠裝于兩塊環板之間，兩塊環板分別于連接短管和填料筒相連。由圖可見，旋轉部件與傳輸介質完全沒有隔離，而傳輸介質大多為油品或化學產品，都有腐蝕作用，這樣不可避免地會對鋼珠和環板表面產生腐蝕，且轉動部件無潤滑，因此，既使是鋼珠表面的輕微腐蝕也會造成運轉不靈活。

2.2 旋轉接頭

旋轉接頭[1]如圖3所示，結構與轉向接頭相似。轉動部件選用了推力軸承，與轉向接頭有很大區別。圖2中的兩塊環板若沒有車出鋼珠滾道或滾道加工質量不夠好，則都有可能在運轉中使鋼珠在環板間卡住。而圖3中采用的軸承卻能夠克服上述缺點。但轉向接頭存在的缺點它仍然都有。

2.3 回轉接頭

回轉接頭[1]如圖4所示，其密封效果明顯變好。滾道的尺寸精度和表面光潔度均有較高要求，使回轉接頭運轉靈活。采用兩組鋼球作為滾動體，且在外圈開有兩個裝卸鋼球的小孔，這樣便于維修和更換鋼球，并且鋼球和滾道與傳輸介質完全隔離，避免了腐蝕。在兩組鋼球之間裝有潤滑油杯，轉動部件能夠得到潤滑，減少鋼球和滾道的磨損。回轉接頭與轉向接頭和旋轉接頭相比，從結構上和功能上都有了很大的改善，但還是有其不足之處，工人的勞動強度都很大，且工作效率較低。

3 新型回轉接頭技術

回轉接頭的重要作用促使工程技術人員和研究人員不斷地對輸油臂回轉接頭的結構及功能進行改進和優化。

3.1 液壓自驅式回轉接頭

輸油臂液壓自驅式回轉接頭[2～3]是一種新型回轉接頭，其結構如圖5所示。該裝置繼承了回轉接頭的所有優點，同時通過將葉片式擺動油缸與傳統的滾動式回轉接頭復合在一起，實現了回轉接頭的液壓自驅動。其工作原理[4]是:由套筒5、內環3和外環7構成一個密閉容腔，通過固定在套筒內表面和外環外表面上的葉片分成四個小容腔，液壓油通過螺釘上的通孔分別與四個容腔相通，構成葉片式擺動油缸。當系統供油時，內環與外環之間在液壓力的作用下相對轉動，若通過兩端法蘭將其裝于輸油臂上即可實現輸油臂的自驅式操作。這使輸油臂在結構上得到了簡化，且體積小，重量輕，易于解決平衡配重問題。

3.2 復合式回轉接頭

復合式回轉接頭[4-6]是將回轉接頭與緊急脫離裝置復合為一體，大大優化了輸油臂三向回轉接頭的垂直段結構，有利于輸油臂的設計，同時減輕了重量，降低了成本，其結構如圖6所示。

4結語

回轉接頭是港口輸油臂的關鍵部件之一，它的設計與加工質量決定著輸油臂工作時的靈活性和密封性。在回轉接頭的設計中應力求其結構簡單，密封性能好，使輸油臂趨于自動化操作，運轉更靈活，這也是輸油臂回轉接頭設計的發展方向。

參考文獻

[1]郭光臣.油庫設計[M].北京:石油工業出版社，1986:21～23.

[2]沈陽工業大學.輸油臂自驅式回轉接頭[P].中國專利:ZL02292074.9.2002.

[3] 王慶國，賈春強，張學波.介紹一種新型輸油臂液壓驅動回轉機構—液壓自驅式回轉接頭[J].機床與液壓，2003(4):265～266.

[4]沈陽工業大學.輸油臂回轉式緊急脫離裝置[P].中國專利:ZL02292075.7，2002.

[5]劉偉，冀曉輝.輸油臂快速手動脫離裝置[J].起重運輸機械，2004(3):34～35.

[6]劉偉，冀曉輝，王慶國.輸油臂回轉接頭的設計[J].起重運輸機械，2004(5):18～20.