便攜式油箱的設(shè)計(jì)思路與改造方案

陳旭英 斯建明

摘要：便攜式油箱屬于危險(xiǎn)品包裝物容器，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可為多種工作提供便利，是燃料儲(chǔ)備的最佳物品。由于盛裝物的特殊性，便攜式油箱的技術(shù)要求較高，目前所面臨的最重要問題就是滲漏。本文從便攜式油箱的可能產(chǎn)生漏油的原因入手進(jìn)行分析，并有針對性地提出新的設(shè)計(jì)思路與改進(jìn)方案，希望對便攜式油箱的生產(chǎn)有所幫助。

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(guān)鍵詞：便攜式;油箱;設(shè)計(jì)思路;改造

Key words： portable;fuel tank;design ideas;transformation

中圖分類號：TH137.8+6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0075-02

0? 引言

便攜式油箱主要用于盛裝汽油、柴油、煤油的工具，屬于危險(xiǎn)品包裝物容器，主要用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、林業(yè)、物流業(yè)及在汽車、摩托車、游艇等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是去郊外野營、測試車輛油耗、自駕游車隊(duì)、汽車救援、工程施工、應(yīng)急物資儲(chǔ)存等備油的最佳用品。因其盛裝物的特殊性，對其產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，目前存在的主要問題是滲漏，其不僅會(huì)影響便攜式油箱的外觀，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致安全事件的發(fā)生，如火災(zāi)等。造成便攜式油箱滲漏的關(guān)鍵工藝是焊接，而電阻焊焊接工藝是目前較好的一種解決方式，因此如何基于電阻焊工藝控制便攜式油箱的密封性是當(dāng)前便攜式油箱產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要問題。本文以某便攜式油箱為例，分析其基于電阻焊工藝進(jìn)行便攜式油箱密封性設(shè)計(jì)優(yōu)化過程。

1? 便攜式油箱潛在漏油原因分析

1.1 便攜式油箱的可焊性差

便攜式油箱一般選取鍍鋅板、冷軋鋼板或不銹鋼板進(jìn)行制造。在進(jìn)行焊接時(shí)如果采用錫焊，在材料的外部，尤其在直角位置焊接能力差。這樣的難點(diǎn)存在，必然會(huì)降低便攜式油箱成品的可靠性、安全性。[1]

1.2 便攜式油箱所受壓力

在便攜式油箱某些特殊工作場景中，由于溫度的急速攀升，內(nèi)容物質(zhì)會(huì)迅速膨脹而產(chǎn)生壓力。如果油箱的厚度不夠，那么其受到壓力便會(huì)發(fā)生變形，在焊點(diǎn)處極易產(chǎn)生損傷而導(dǎo)致漏油情況的發(fā)生。

1.3 便攜式油箱的外殼薄弱點(diǎn)

便攜式油箱多為鈑金折彎而制成。因此，在其折彎的直角位置會(huì)有接縫存在。這些直角接縫的焊接難度大，對焊接技術(shù)要求高，稍不留意便會(huì)形成安全隱患。焊接不僅僅為密封作用，更多的是連接緊固作用。當(dāng)油箱內(nèi)容物質(zhì)出現(xiàn)收縮、膨脹等劇烈變形時(shí)，焊接的位置有非常大的隱患。

2? 便攜式油箱的設(shè)計(jì)思路與改進(jìn)方案

要對便攜式油箱進(jìn)行現(xiàn)存問題的更正，和性能進(jìn)一步的提升，主要是從缺點(diǎn)入手，針對性地提出解決方案。

2.1 提高便攜式油箱的可焊性

電阻焊是一種非常重要的生產(chǎn)工藝，自發(fā)明以來，因其具有效率高、質(zhì)量好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本次改進(jìn)也是欲采用電阻焊。電阻焊不同于錫焊，它是指利用電流通過焊件及其接觸處所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源將焊件局部加熱，同時(shí)加壓進(jìn)行焊接的方式。在進(jìn)行焊接的時(shí)候，不需要額外填充金屬，生產(chǎn)率非常高，焊件變形幾率小，非常容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。[2]

電阻焊在各行各業(yè)都已有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。比如在石油化工行業(yè)，因?yàn)樘烊粴?、石油、石化企業(yè)生產(chǎn)過程中，都有化工物料的運(yùn)輸工作，運(yùn)輸主要通過管道進(jìn)行。其管道要求十分嚴(yán)格，在電阻焊出現(xiàn)之前，都是采用的無縫鋼管。現(xiàn)在隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，電阻直縫鋼管的質(zhì)量甚至可以媲美無縫鋼管，很多國家已經(jīng)開始大量使用電阻直縫鋼管來代替成本高昂的無縫鋼管。在家電制造行業(yè)、鎳-金屬氫化物電池組和鎳-鎘電池組的組裝工作、電阻焊也有著非常廣泛的應(yīng)用。甚至在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、飛機(jī)制造、食品包裝罐的制造等行業(yè)，都有電阻焊的身影。

上述大量事例表明，電阻焊可以應(yīng)用于便攜式油箱的改進(jìn)方案中，對于提升便攜式油箱的可焊性，有十分重要的作用。

2.2 提升便攜式油箱所受壓力

因油箱的厚度不夠而導(dǎo)致的變形問題，解決方案是提升其厚度至可承受的壓力范圍內(nèi)。根據(jù)工作場景的不同，制造兩種不同規(guī)格的油箱，分別為0.6毫米、0.8毫米，以滿足客戶的多種需求。

2.3 改進(jìn)便攜式油箱的外殼薄弱點(diǎn)

折彎的直角位置會(huì)有接縫存在，這種接縫如果采用錫焊，后期也會(huì)有隱患存在。因此，在該位置，也統(tǒng)一采用電阻焊進(jìn)行處理。

2.4 便攜式油箱的出油方式改進(jìn)

便攜式油箱在汽油傾倒的過程中，為使罐內(nèi)汽油不撒漏，從油箱流出到所需容器時(shí)需要用到油管來協(xié)助傾倒，否則在倒的過程中很容易使汽油撒漏，尤其是在快速傾倒時(shí)汽油從油箱流出量大并且速度快，汽油以完全沾滿出口孔的方式快速傾倒，這種方式很容易導(dǎo)致外界空氣在進(jìn)入油箱時(shí)造成從油箱出口孔流出的汽油形成亂流，產(chǎn)生撒漏麻煩，為便于油箱快速傾倒汽油并且在傾倒時(shí)不形成撒漏，需要設(shè)計(jì)出油方便的便捷式油箱。

該產(chǎn)品屬于危險(xiǎn)化學(xué)品的包裝領(lǐng)域，設(shè)計(jì)方便出油的便攜式油箱，其主要包括執(zhí)行模塊、擺桿、弧形條和罐體，其中油箱在傾倒汽油的過程中僅需要拉出油管，同時(shí)利用導(dǎo)軌被凸臺(tái)的相位能夠使第二管將滑動(dòng)孔密封，在這一過程中油管擠壓擺桿，進(jìn)而能夠使弧形條脫離螺紋柱，利用油管傾倒汽油的過程中，外界空氣能夠通過螺紋柱進(jìn)入到罐體中，確保油管在注滿汽油時(shí)快速傾倒汽油，且不會(huì)由于外界空氣從油管進(jìn)入罐體中，能夠有效避免空氣經(jīng)過油箱并進(jìn)入罐體導(dǎo)致油管傾倒汽油產(chǎn)生的亂流問題，也能夠從一定程度上避免汽油亂流導(dǎo)致灑漏汽油問題。罐體中油管能夠節(jié)省從其他地方尋找油管的麻煩，便于在不同條件下使用油箱。整體來看，便捷式油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，具有良好的應(yīng)用效果。具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

從整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來看，其包含出油端和通氣端，罐體具備螺紋孔的第一、第二固定板，執(zhí)行板塊的一端具備弧形條的擺桿，板簧以及具備貫通弧形槽的螺紋柱、氣蓋。其中，第一固定板在罐體出油端內(nèi)殼面上安裝，第二固定板在罐體通氣端內(nèi)殼面上安裝，螺紋柱一端固定在第一固定板圓孔中，另一端則穿出罐體螺紋住，穿出罐體一端外圓面中，具備外螺紋氣蓋可通過內(nèi)部內(nèi)螺紋與螺紋柱外螺紋配合，擺桿中間位置可通過鉸接方式在罐體頂部位置安裝，擺桿的弧形條能夠與螺紋柱弧形槽相匹配，板簧一端可安裝在罐體頂部，另一端則在擺桿位置安裝，板簧可靠近擺桿并遠(yuǎn)離弧形條一端，在罐體中安裝執(zhí)行模塊，第一固定板的螺紋孔內(nèi)圓面中具備內(nèi)螺紋。

優(yōu)化設(shè)計(jì)后的便攜式油箱包括把手，其中把手安裝在罐體頂部的外殼上。把手的設(shè)計(jì)便于搬運(yùn)油罐。而且滑動(dòng)條遠(yuǎn)離斜面的一端為圓角;上述擠壓條遠(yuǎn)離凸臺(tái)的一端為圓角。圓角的設(shè)計(jì)能有效減小擠壓時(shí)產(chǎn)生的磨損。氣蓋通過其內(nèi)部的內(nèi)螺紋與螺紋柱上的外螺紋相螺紋配合的設(shè)計(jì)在于，當(dāng)氣蓋需要擰緊在螺紋柱上時(shí)，使用者通過旋轉(zhuǎn)氣蓋，氣蓋通過其內(nèi)部所具有的內(nèi)螺紋與螺紋柱上的外螺紋在螺紋配合下，氣蓋向下軸向移動(dòng)，直到氣蓋的下端與罐體的外殼面相擠壓接觸后停止向下軸向移動(dòng)，此時(shí)氣蓋擰緊在螺紋柱上，且螺紋柱的頂端與氣蓋的下表面之間存在間距。該間距是為了弧形條的尖角的停留。

在一般應(yīng)用場景中，在傾倒油箱中的汽油時(shí)，只需要將油管拉出，利用導(dǎo)軌被凸臺(tái)的限位來使第二管將滑動(dòng)孔密封住;拉出油管期間，油管擠壓擺桿使得弧形條從螺紋柱中脫離;用油管傾倒汽油過程中，外界空氣經(jīng)螺紋柱的弧形槽進(jìn)入到罐體中，保證油管在以注滿汽油的狀態(tài)下快速傾倒汽油的過程中，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橥饨缈諝鈴挠凸苓M(jìn)入到罐體的現(xiàn)象，從而避免了空氣經(jīng)油管進(jìn)入罐體中造成油管傾倒汽油所出現(xiàn)的亂流現(xiàn)象，進(jìn)而避免了汽油亂流導(dǎo)致的撒漏汽油的現(xiàn)象。罐體中裝有油管的也省掉了從其他地方尋找一根油管的麻煩，方便油箱在各種使用條件的使用。另外，油箱采用模塊化設(shè)計(jì)，讓執(zhí)行模塊能批量生產(chǎn)，便于油箱通過更換模塊來大大延長油箱的使用壽命，避免損壞的后油箱直接丟棄的現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)約資源的目的。本次改進(jìn)設(shè)計(jì)的便攜式油箱結(jié)構(gòu)簡單，具有較好的使用效果。

2.5 便攜式油箱改進(jìn)的前景展望

本文對于油箱結(jié)構(gòu)、焊接方式都提出了改進(jìn)措施。

油箱結(jié)構(gòu)、外形改進(jìn)之后，使得結(jié)構(gòu)更為簡單，使用效果會(huì)更好。焊接方式的改進(jìn)，可提升安全系數(shù)。但是利用電阻焊進(jìn)行加工時(shí)，力學(xué)特性對于焊接的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、焊點(diǎn)的性能等都有較大的影響，甚至?xí)绊懙胶更c(diǎn)的疲勞壽命與強(qiáng)度。有關(guān)試驗(yàn)表明，要想防止液態(tài)金屬發(fā)生飛濺，要在其接觸面的邊界保持一個(gè)較大的壓力，這對于良好冶金學(xué)結(jié)構(gòu)和壓縮熔核的形成也是非常有利的。今后，在提升便攜式電阻焊可靠性優(yōu)化方案時(shí)會(huì)面臨很多問題，比如電阻焊變形，電阻焊專用夾具制作問題，自動(dòng)化電阻焊等相關(guān)問題，需要在不斷優(yōu)化中來解決，通過整體優(yōu)化，能夠落實(shí)生產(chǎn)中的工藝控制，尤其是在便攜式油箱實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)時(shí)，能夠顯著改善便攜式油箱的可靠性。[3]

3? 結(jié)束語

便捷式油箱采實(shí)現(xiàn)電阻焊，可提高產(chǎn)品的密封性，降低其滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。在本文中針對這種便攜式油箱分析油箱生產(chǎn)及使用過程中滲漏原因，并提出有效的解決方案，生產(chǎn)上采用電阻焊能在一定程度上解決油箱的滲漏，提高其密封性，能夠?yàn)楸銛y式油箱產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供可靠保障，且使用中采用合適的倒油管裝置即安全又簡潔便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志才，陳凱亮，蘇樹鈿，林偉杰.基于錫焊的便攜式X射線機(jī)油箱密封設(shè)計(jì)[J].中國醫(yī)療器械信息，2017，23（11）：115-117.

[2]郭瑞鵬，楊戰(zhàn)利，李遠(yuǎn).電阻焊在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機(jī)械制造文摘（焊接分冊），2015（01）：35-38.

[3]王得勝，周愛平. 液壓系統(tǒng)油箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J]. 河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，30（06）：690-694.