论文部分内容阅读
摘要：便携式油箱属于危险品包装物容器，应用领域广泛，可为多种工作提供便利，是燃料储备的最佳物品。由于盛装物的特殊性，便携式油箱的技术要求较高，目前所面临的最重要问题就是渗漏。本文从便携式油箱的可能产生漏油的原因入手进行分析，并有针对性地提出新的设计思路与改进方案，希望对便携式油箱的生产有所帮助。
Abstract： Portable fuel tanks are dangerous goods packaging containers. They have a wide range of applications and can provide convenience for a variety of tasks. They are the best items for fuel storage. Due to the particularity of the contents， the technical requirements of portable fuel tanks are relatively high， and the most important problem currently facing is leakage. This article analyzes the possible causes of oil leakage in portable fuel tanks， and puts forward new design ideas and improvements in a targeted manner， hoping to help the production of portable fuel tanks.
關键词：便携式;油箱;设计思路;改造
Key words： portable;fuel tank;design ideas;transformation
中图分类号：TH137.8+6 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）14-0075-02
0 引言
便携式油箱主要用于盛装汽油、柴油、煤油的工具，属于危险品包装物容器，主要用于农业机械、林业、物流业及在汽车、摩托车、游艇等领域广泛应用，是去郊外野营、测试车辆油耗、自驾游车队、汽车救援、工程施工、应急物资储存等备油的最佳用品。因其盛装物的特殊性，对其产品质量要求较高，目前存在的主要问题是渗漏，其不仅会影响便携式油箱的外观，同时还会导致安全事件的发生，如火灾等。造成便携式油箱渗漏的关键工艺是焊接，而电阻焊焊接工艺是目前较好的一种解决方式，因此如何基于电阻焊工艺控制便携式油箱的密封性是当前便携式油箱产品设计的重要问题。本文以某便携式油箱为例，分析其基于电阻焊工艺进行便携式油箱密封性设计优化过程。
1 便携式油箱潜在漏油原因分析
1.1 便携式油箱的可焊性差
便携式油箱一般选取镀锌板、冷轧钢板或不锈钢板进行制造。在进行焊接时如果采用锡焊，在材料的外部，尤其在直角位置焊接能力差。这样的难点存在，必然会降低便携式油箱成品的可靠性、安全性。[1]
1.2 便携式油箱所受压力
在便携式油箱某些特殊工作场景中，由于温度的急速攀升，内容物质会迅速膨胀而产生压力。如果油箱的厚度不够，那么其受到压力便会发生变形，在焊点处极易产生损伤而导致漏油情况的发生。
1.3 便携式油箱的外壳薄弱点
便携式油箱多为钣金折弯而制成。因此，在其折弯的直角位置会有接缝存在。这些直角接缝的焊接难度大，对焊接技术要求高，稍不留意便会形成安全隐患。焊接不仅仅为密封作用，更多的是连接紧固作用。当油箱内容物质出现收缩、膨胀等剧烈变形时，焊接的位置有非常大的隐患。
2 便携式油箱的设计思路与改进方案
要对便携式油箱进行现存问题的更正，和性能进一步的提升，主要是从缺点入手，针对性地提出解决方案。
2.1 提高便携式油箱的可焊性
电阻焊是一种非常重要的生产工艺，自发明以来，因其具有效率高、质量好等诸多优点，在诸多领域的应用越来越广泛。本次改进也是欲采用电阻焊。电阻焊不同于锡焊，它是指利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热作为热源将焊件局部加热，同时加压进行焊接的方式。在进行焊接的时候，不需要额外填充金属，生产率非常高，焊件变形几率小，非常容易实现自动化。[2]
电阻焊在各行各业都已有多年的应用经验。比如在石油化工行业，因为天然气、石油、石化企业生产过程中，都有化工物料的运输工作，运输主要通过管道进行。其管道要求十分严格，在电阻焊出现之前，都是采用的无缝钢管。现在随着焊接技术的不断发展，电阻直缝钢管的质量甚至可以媲美无缝钢管，很多国家已经开始大量使用电阻直缝钢管来代替成本高昂的无缝钢管。在家电制造行业、镍-金属氢化物电池组和镍-镉电池组的组装工作、电阻焊也有着非常广泛的应用。甚至在医学领域、飞机制造、食品包装罐的制造等行业，都有电阻焊的身影。
上述大量事例表明，电阻焊可以应用于便携式油箱的改进方案中，对于提升便携式油箱的可焊性，有十分重要的作用。 2.2 提升便携式油箱所受压力
因油箱的厚度不够而导致的变形问题，解决方案是提升其厚度至可承受的压力范围内。根据工作场景的不同，制造两种不同规格的油箱，分别为0.6毫米、0.8毫米，以满足客户的多种需求。
2.3 改进便携式油箱的外壳薄弱点
折彎的直角位置会有接缝存在，这种接缝如果采用锡焊，后期也会有隐患存在。因此，在该位置，也统一采用电阻焊进行处理。
2.4 便携式油箱的出油方式改进
便携式油箱在汽油倾倒的过程中，为使罐内汽油不撒漏，从油箱流出到所需容器时需要用到油管来协助倾倒，否则在倒的过程中很容易使汽油撒漏，尤其是在快速倾倒时汽油从油箱流出量大并且速度快，汽油以完全沾满出口孔的方式快速倾倒，这种方式很容易导致外界空气在进入油箱时造成从油箱出口孔流出的汽油形成乱流，产生撒漏麻烦，为便于油箱快速倾倒汽油并且在倾倒时不形成撒漏，需要设计出油方便的便捷式油箱。
该产品属于危险化学品的包装领域，设计方便出油的便携式油箱，其主要包括执行模块、摆杆、弧形条和罐体，其中油箱在倾倒汽油的过程中仅需要拉出油管，同时利用导轨被凸台的相位能够使第二管将滑动孔密封，在这一过程中油管挤压摆杆，进而能够使弧形条脱离螺纹柱，利用油管倾倒汽油的过程中，外界空气能够通过螺纹柱进入到罐体中，确保油管在注满汽油时快速倾倒汽油，且不会由于外界空气从油管进入罐体中，能够有效避免空气经过油箱并进入罐体导致油管倾倒汽油产生的乱流问题，也能够从一定程度上避免汽油乱流导致洒漏汽油问题。罐体中油管能够节省从其他地方寻找油管的麻烦，便于在不同条件下使用油箱。整体来看，便捷式油箱结构设计简单，具有良好的应用效果。具体设计如图1所示。
从整体设计结构来看，其包含出油端和通气端，罐体具备螺纹孔的第一、第二固定板，执行板块的一端具备弧形条的摆杆，板簧以及具备贯通弧形槽的螺纹柱、气盖。其中，第一固定板在罐体出油端内壳面上安装，第二固定板在罐体通气端内壳面上安装，螺纹柱一端固定在第一固定板圆孔中，另一端则穿出罐体螺纹住，穿出罐体一端外圆面中，具备外螺纹气盖可通过内部内螺纹与螺纹柱外螺纹配合，摆杆中间位置可通过铰接方式在罐体顶部位置安装，摆杆的弧形条能够与螺纹柱弧形槽相匹配，板簧一端可安装在罐体顶部，另一端则在摆杆位置安装，板簧可靠近摆杆并远离弧形条一端，在罐体中安装执行模块，第一固定板的螺纹孔内圆面中具备内螺纹。
优化设计后的便携式油箱包括把手，其中把手安装在罐体顶部的外壳上。把手的设计便于搬运油罐。而且滑动条远离斜面的一端为圆角;上述挤压条远离凸台的一端为圆角。圆角的设计能有效减小挤压时产生的磨损。气盖通过其内部的内螺纹与螺纹柱上的外螺纹相螺纹配合的设计在于，当气盖需要拧紧在螺纹柱上时，使用者通过旋转气盖，气盖通过其内部所具有的内螺纹与螺纹柱上的外螺纹在螺纹配合下，气盖向下轴向移动，直到气盖的下端与罐体的外壳面相挤压接触后停止向下轴向移动，此时气盖拧紧在螺纹柱上，且螺纹柱的顶端与气盖的下表面之间存在间距。该间距是为了弧形条的尖角的停留。
在一般应用场景中，在倾倒油箱中的汽油时，只需要将油管拉出，利用导轨被凸台的限位来使第二管将滑动孔密封住;拉出油管期间，油管挤压摆杆使得弧形条从螺纹柱中脱离;用油管倾倒汽油过程中，外界空气经螺纹柱的弧形槽进入到罐体中，保证油管在以注满汽油的状态下快速倾倒汽油的过程中，不会出现因为外界空气从油管进入到罐体的现象，从而避免了空气经油管进入罐体中造成油管倾倒汽油所出现的乱流现象，进而避免了汽油乱流导致的撒漏汽油的现象。罐体中装有油管的也省掉了从其他地方寻找一根油管的麻烦，方便油箱在各种使用条件的使用。另外，油箱采用模块化设计，让执行模块能批量生产，便于油箱通过更换模块来大大延长油箱的使用寿命，避免损坏的后油箱直接丢弃的现象，达到节约资源的目的。本次改进设计的便携式油箱结构简单，具有较好的使用效果。
2.5 便携式油箱改进的前景展望
本文对于油箱结构、焊接方式都提出了改进措施。
油箱结构、外形改进之后，使得结构更为简单，使用效果会更好。焊接方式的改进，可提升安全系数。但是利用电阻焊进行加工时，力学特性对于焊接的结构质量、焊点的性能等都有较大的影响，甚至会影响到焊点的疲劳寿命与强度。有关试验表明，要想防止液态金属发生飞溅，要在其接触面的边界保持一个较大的压力，这对于良好冶金学结构和压缩熔核的形成也是非常有利的。今后，在提升便携式电阻焊可靠性优化方案时会面临很多问题，比如电阻焊变形，电阻焊专用夹具制作问题，自动化电阻焊等相关问题，需要在不断优化中来解决，通过整体优化，能够落实生产中的工艺控制，尤其是在便携式油箱实现批量化生产时，能够显著改善便携式油箱的可靠性。[3]
3 结束语
便捷式油箱采实现电阻焊，可提高产品的密封性，降低其渗漏的风险，提升产品的质量。在本文中针对这种便携式油箱分析油箱生产及使用过程中渗漏原因，并提出有效的解决方案，生产上采用电阻焊能在一定程度上解决油箱的渗漏，提高其密封性，能够为便携式油箱产品设计提供可靠保障，且使用中采用合适的倒油管装置即安全又简洁便利。
参考文献：
[1]王志才，陈凯亮，苏树钿，林伟杰.基于锡焊的便携式X射线机油箱密封设计[J].中国医疗器械信息，2017，23（11）：115-117.
[2]郭瑞鹏，杨战利，李远.电阻焊在工业生产中的应用及发展现状[J]. 机械制造文摘（焊接分册），2015（01）：35-38.
[3]王得胜，周爱平. 液压系统油箱的优化设计方法研究[J]. 河南理工大学学报（自然科学版），2011，30（06）：690-694.
Abstract： Portable fuel tanks are dangerous goods packaging containers. They have a wide range of applications and can provide convenience for a variety of tasks. They are the best items for fuel storage. Due to the particularity of the contents， the technical requirements of portable fuel tanks are relatively high， and the most important problem currently facing is leakage. This article analyzes the possible causes of oil leakage in portable fuel tanks， and puts forward new design ideas and improvements in a targeted manner， hoping to help the production of portable fuel tanks.
關键词：便携式;油箱;设计思路;改造
Key words： portable;fuel tank;design ideas;transformation
中图分类号：TH137.8+6 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）14-0075-02
0 引言
便携式油箱主要用于盛装汽油、柴油、煤油的工具，属于危险品包装物容器，主要用于农业机械、林业、物流业及在汽车、摩托车、游艇等领域广泛应用，是去郊外野营、测试车辆油耗、自驾游车队、汽车救援、工程施工、应急物资储存等备油的最佳用品。因其盛装物的特殊性，对其产品质量要求较高，目前存在的主要问题是渗漏，其不仅会影响便携式油箱的外观，同时还会导致安全事件的发生，如火灾等。造成便携式油箱渗漏的关键工艺是焊接，而电阻焊焊接工艺是目前较好的一种解决方式，因此如何基于电阻焊工艺控制便携式油箱的密封性是当前便携式油箱产品设计的重要问题。本文以某便携式油箱为例，分析其基于电阻焊工艺进行便携式油箱密封性设计优化过程。
1 便携式油箱潜在漏油原因分析
1.1 便携式油箱的可焊性差
便携式油箱一般选取镀锌板、冷轧钢板或不锈钢板进行制造。在进行焊接时如果采用锡焊，在材料的外部，尤其在直角位置焊接能力差。这样的难点存在，必然会降低便携式油箱成品的可靠性、安全性。[1]
1.2 便携式油箱所受压力
在便携式油箱某些特殊工作场景中，由于温度的急速攀升，内容物质会迅速膨胀而产生压力。如果油箱的厚度不够，那么其受到压力便会发生变形，在焊点处极易产生损伤而导致漏油情况的发生。
1.3 便携式油箱的外壳薄弱点
便携式油箱多为钣金折弯而制成。因此，在其折弯的直角位置会有接缝存在。这些直角接缝的焊接难度大，对焊接技术要求高，稍不留意便会形成安全隐患。焊接不仅仅为密封作用，更多的是连接紧固作用。当油箱内容物质出现收缩、膨胀等剧烈变形时，焊接的位置有非常大的隐患。
2 便携式油箱的设计思路与改进方案
要对便携式油箱进行现存问题的更正，和性能进一步的提升，主要是从缺点入手，针对性地提出解决方案。
2.1 提高便携式油箱的可焊性
电阻焊是一种非常重要的生产工艺，自发明以来，因其具有效率高、质量好等诸多优点，在诸多领域的应用越来越广泛。本次改进也是欲采用电阻焊。电阻焊不同于锡焊，它是指利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热作为热源将焊件局部加热，同时加压进行焊接的方式。在进行焊接的时候，不需要额外填充金属，生产率非常高，焊件变形几率小，非常容易实现自动化。[2]
电阻焊在各行各业都已有多年的应用经验。比如在石油化工行业，因为天然气、石油、石化企业生产过程中，都有化工物料的运输工作，运输主要通过管道进行。其管道要求十分严格，在电阻焊出现之前，都是采用的无缝钢管。现在随着焊接技术的不断发展，电阻直缝钢管的质量甚至可以媲美无缝钢管，很多国家已经开始大量使用电阻直缝钢管来代替成本高昂的无缝钢管。在家电制造行业、镍-金属氢化物电池组和镍-镉电池组的组装工作、电阻焊也有着非常广泛的应用。甚至在医学领域、飞机制造、食品包装罐的制造等行业，都有电阻焊的身影。
上述大量事例表明，电阻焊可以应用于便携式油箱的改进方案中，对于提升便携式油箱的可焊性，有十分重要的作用。 2.2 提升便携式油箱所受压力
因油箱的厚度不够而导致的变形问题，解决方案是提升其厚度至可承受的压力范围内。根据工作场景的不同，制造两种不同规格的油箱，分别为0.6毫米、0.8毫米，以满足客户的多种需求。
2.3 改进便携式油箱的外壳薄弱点
折彎的直角位置会有接缝存在，这种接缝如果采用锡焊，后期也会有隐患存在。因此，在该位置，也统一采用电阻焊进行处理。
2.4 便携式油箱的出油方式改进
便携式油箱在汽油倾倒的过程中，为使罐内汽油不撒漏，从油箱流出到所需容器时需要用到油管来协助倾倒，否则在倒的过程中很容易使汽油撒漏，尤其是在快速倾倒时汽油从油箱流出量大并且速度快，汽油以完全沾满出口孔的方式快速倾倒，这种方式很容易导致外界空气在进入油箱时造成从油箱出口孔流出的汽油形成乱流，产生撒漏麻烦，为便于油箱快速倾倒汽油并且在倾倒时不形成撒漏，需要设计出油方便的便捷式油箱。
该产品属于危险化学品的包装领域，设计方便出油的便携式油箱，其主要包括执行模块、摆杆、弧形条和罐体，其中油箱在倾倒汽油的过程中仅需要拉出油管，同时利用导轨被凸台的相位能够使第二管将滑动孔密封，在这一过程中油管挤压摆杆，进而能够使弧形条脱离螺纹柱，利用油管倾倒汽油的过程中，外界空气能够通过螺纹柱进入到罐体中，确保油管在注满汽油时快速倾倒汽油，且不会由于外界空气从油管进入罐体中，能够有效避免空气经过油箱并进入罐体导致油管倾倒汽油产生的乱流问题，也能够从一定程度上避免汽油乱流导致洒漏汽油问题。罐体中油管能够节省从其他地方寻找油管的麻烦，便于在不同条件下使用油箱。整体来看，便捷式油箱结构设计简单，具有良好的应用效果。具体设计如图1所示。
从整体设计结构来看，其包含出油端和通气端，罐体具备螺纹孔的第一、第二固定板，执行板块的一端具备弧形条的摆杆，板簧以及具备贯通弧形槽的螺纹柱、气盖。其中，第一固定板在罐体出油端内壳面上安装，第二固定板在罐体通气端内壳面上安装，螺纹柱一端固定在第一固定板圆孔中，另一端则穿出罐体螺纹住，穿出罐体一端外圆面中，具备外螺纹气盖可通过内部内螺纹与螺纹柱外螺纹配合，摆杆中间位置可通过铰接方式在罐体顶部位置安装，摆杆的弧形条能够与螺纹柱弧形槽相匹配，板簧一端可安装在罐体顶部，另一端则在摆杆位置安装，板簧可靠近摆杆并远离弧形条一端，在罐体中安装执行模块，第一固定板的螺纹孔内圆面中具备内螺纹。
优化设计后的便携式油箱包括把手，其中把手安装在罐体顶部的外壳上。把手的设计便于搬运油罐。而且滑动条远离斜面的一端为圆角;上述挤压条远离凸台的一端为圆角。圆角的设计能有效减小挤压时产生的磨损。气盖通过其内部的内螺纹与螺纹柱上的外螺纹相螺纹配合的设计在于，当气盖需要拧紧在螺纹柱上时，使用者通过旋转气盖，气盖通过其内部所具有的内螺纹与螺纹柱上的外螺纹在螺纹配合下，气盖向下轴向移动，直到气盖的下端与罐体的外壳面相挤压接触后停止向下轴向移动，此时气盖拧紧在螺纹柱上，且螺纹柱的顶端与气盖的下表面之间存在间距。该间距是为了弧形条的尖角的停留。
在一般应用场景中，在倾倒油箱中的汽油时，只需要将油管拉出，利用导轨被凸台的限位来使第二管将滑动孔密封住;拉出油管期间，油管挤压摆杆使得弧形条从螺纹柱中脱离;用油管倾倒汽油过程中，外界空气经螺纹柱的弧形槽进入到罐体中，保证油管在以注满汽油的状态下快速倾倒汽油的过程中，不会出现因为外界空气从油管进入到罐体的现象，从而避免了空气经油管进入罐体中造成油管倾倒汽油所出现的乱流现象，进而避免了汽油乱流导致的撒漏汽油的现象。罐体中装有油管的也省掉了从其他地方寻找一根油管的麻烦，方便油箱在各种使用条件的使用。另外，油箱采用模块化设计，让执行模块能批量生产，便于油箱通过更换模块来大大延长油箱的使用寿命，避免损坏的后油箱直接丢弃的现象，达到节约资源的目的。本次改进设计的便携式油箱结构简单，具有较好的使用效果。
2.5 便携式油箱改进的前景展望
本文对于油箱结构、焊接方式都提出了改进措施。
油箱结构、外形改进之后，使得结构更为简单，使用效果会更好。焊接方式的改进，可提升安全系数。但是利用电阻焊进行加工时，力学特性对于焊接的结构质量、焊点的性能等都有较大的影响，甚至会影响到焊点的疲劳寿命与强度。有关试验表明，要想防止液态金属发生飞溅，要在其接触面的边界保持一个较大的压力，这对于良好冶金学结构和压缩熔核的形成也是非常有利的。今后，在提升便携式电阻焊可靠性优化方案时会面临很多问题，比如电阻焊变形，电阻焊专用夹具制作问题，自动化电阻焊等相关问题，需要在不断优化中来解决，通过整体优化，能够落实生产中的工艺控制，尤其是在便携式油箱实现批量化生产时，能够显著改善便携式油箱的可靠性。[3]
3 结束语
便捷式油箱采实现电阻焊，可提高产品的密封性，降低其渗漏的风险，提升产品的质量。在本文中针对这种便携式油箱分析油箱生产及使用过程中渗漏原因，并提出有效的解决方案，生产上采用电阻焊能在一定程度上解决油箱的渗漏，提高其密封性，能够为便携式油箱产品设计提供可靠保障，且使用中采用合适的倒油管装置即安全又简洁便利。
参考文献：
[1]王志才，陈凯亮，苏树钿，林伟杰.基于锡焊的便携式X射线机油箱密封设计[J].中国医疗器械信息，2017，23（11）：115-117.
[2]郭瑞鹏，杨战利，李远.电阻焊在工业生产中的应用及发展现状[J]. 机械制造文摘（焊接分册），2015（01）：35-38.
[3]王得胜，周爱平. 液压系统油箱的优化设计方法研究[J]. 河南理工大学学报（自然科学版），2011，30（06）：690-694.