基于TRIZ理论对散装粉物罐车加料口装置密封性能的改进

2017-09-18齐双强屠剑贾裕祥李丹崔博影

中国设备工程 2017年17期

关键词：罐体密封圈密封

齐双强，屠剑，贾裕祥，李丹，崔博影

（包头北方创业有限责任公司，内蒙古包头 014032）

基于TRIZ理论对散装粉物罐车加料口装置密封性能的改进

齐双强，屠剑，贾裕祥，李丹，崔博影

（包头北方创业有限责任公司，内蒙古包头 014032）

为了实现散装粉物罐车加料口装置密封性能的改进，采用TRIZ理论对加料口装置进行功能分析、因果分析、问题冲突区域的确定，基于冲突解决理论、物质-场分析及76个标准解等两种TRIZ工具找到解决问题的办法，提出加料口装置密封性能改进的设计方案。这些方案为以后的产品设计及开发提供了参考，具有实际应用价值。

散装粉物罐车；加料口装置；TRIZ理论

1 TRIZ基本创新方法

产品结构创新中，某一方面性能的改善往往意味着另一方面性能的下降，即技术冲突的存在。针对技术冲突的存在，TRIZ 提出描述技术冲突的39 个通用工程参数：运动物体质量、静止物体质量、运动物体长度、静止物体长度等。同时，为了解决技术冲突，TRIZ 理论提出了40项发明原理。技术冲突的解决过程：确定技术冲突的存在；绘制冲突矩阵表；选择发明原理；获得解决方案。

Altshuller对TRIZ理论的贡献之一是提出了功能的物质－场描述方法与模型。其原理为：所有的功能可分解为两种物质和一种场，即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现，因此可用物质－场分析产品的功能，这种分析方法是TRIZ的工具之一。

2 现有粉物罐车加料口装置存在的问题

加料口装置采用的是自密封式结构，这种形式的结构使用方便，维护工作量小，并具有一定的防盗功能，见图1。但应用中一直存在以下问题：①在罐体压强小于0．2MPa时，加料口装置往往存在漏风的现象，如果加料口盖和加料口座装配不合适，或使用中加料口盖发生变形，则这种泄漏会始终存在；②在罐体压强高于0．6MPa时，在高压的作用下，加料口装置中的C型密封圈经常会被从加料口盖和加料口座之间挤出。

图1 加料口装置

3 基于TRIZ理论的问题分析

3.1 功能分析

由功能分析可知：存在两个作用不足，分别为C型密封圈对加料口座的挤压作用不足和C型密封圈对粉粒流化物的阻碍作用不足，表现在：（1）罐体压强较小时，C型密封圈对加料口座的挤压作用不足导致加料口装置的密封不良。（2）罐体压强较大时，C型密封圈对粉粒流化物的阻碍作用不足导致加料口装置的密封不良。

3.2 因果分析

罐体压强较小时，加料口装置密封不良的原因分析见表1。

表1

由因果分析可知：罐体压强较小时，加料口装置密封不良的原因为C型密封圈自身变形不良。罐体压强较大时，加料口装置密封不良的原因为C型密封圈自身刚度不足；与C型密封圈接触的加料口座形状不合理，没有限位装置。

3.3 冲突区域的确定

问题发生的区域是C型密封圈和加料口座之间的作用、C型密封圈和粉粒流化物之间的作用。

根据因果分析存在两个关键点：问题关键点1（罐体压强较小）：要使C型密封圈自身变形能力良好，就需要较大的初始压力，这样会增加风源和加料口装置的复杂性。问题关键点2（罐体压强较大）：（1）要使C型密封圈自身刚度较大，就需要加大密封圈的体积，这样会使密封圈的占用空间加大，不利于加料口装置的设计。（2）在现有C型密封圈结构不变的情况下，能否采用其他方式增强密封圈刚度。