一种压力容器装配用的缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种缓冲装置，特别涉及一种压力容器装配用的缓冲装置。

背景技术

密封性能是压力容器的最重要性能，压力容器对接部位的配合精度比较高。因此装配工艺技术方法是影响压力容器密封性能的重要影响因素之一。某些特殊用途的压力容器的内胆材料为石墨、陶瓷等脆性材料且内部装有易燃、易爆材料，装配过程需保证平稳且缓慢对接，否则将导致石墨、陶瓷等脆性材料的损坏，影响产品可靠性。产品质量问题可能引发重大安全事故，其结果是毁坏环境或造成人员伤亡。为适应带石墨、陶瓷等脆性材料压力容器的装配，目前采用手动卷扬式机械臂吊装方法装配。

压力容器一般采用吊车立式吊装方法、车载卧式装配方法以及手动卷扬式机械臂立式吊装方法装配。对于内胆材料为石墨、陶瓷等脆性材料且内部装有易燃、易爆材料的压力容器，需要使用满足防爆要求的装备装配并且装配过程应缓慢、平稳对接，吊车立式吊装方法、车载卧式装配方法不能满足装配需要。对于内胆材料为石墨、陶瓷等脆性材料且内部装有易燃、易爆材料的压力容器，一般采用手动卷扬式机械臂(见图1)立式吊装方法装配，手动卷扬式机械臂需要5个人同时配合操作来实现产品装配。

压力容器装配前，需要在压力容器上安装专用吊具，将吊具与手动卷扬式机械臂的吊钩连接。手动卷扬式机械臂起吊压力容器时，需要用人力摇动手柄带动卷筒转动，在卷筒转动时通过改变绕在卷筒上的钢丝绳长度来实现俯仰和升降。俯仰、升降和回转分别由独立的机构来完成，因此需要有3人分别在手动卷扬式机械臂的A、B、C三处(见图1)操作俯仰机构、升降机构和回转机构，另外两个人负责压力容器对接，装配压力容器总共需要5人完成。由于手动操作效率低，装配过程耗费时间多，而且5个人操作机械臂的配合难度大，存在安全隐患。

某些特殊用途的压力容器内部装有易燃、易爆材料，不能使用非防爆的装配设备装配。压力容器一般为复合材料制造，有些压力容器有石墨、陶瓷等脆性材料，装配过程须采用适当的装备实现平稳、缓慢对接。基于压力容器的上述特殊性，目前使用手动卷扬式机械臂装配。因手动卷扬式机械臂需要3个人配合操作，操作难度大，配合过程存在安全隐患。手动卷扬式机械臂的装配效率低，装配过程耗费时间多。为改善手动卷扬式机械臂吊装压力容器的装配效率低以及多人配合操作难度大的问题，回避手动卷扬式机械臂带来的缺点，改用气动机械臂装配压力容器。气动机械臂具有防爆和操作简单等优点，气动机械臂具有防爆特性，适合在防爆环境使用。存在的问题是稳定性差，即装配过程存在被吊工件上下颤动的问题，不适合应用于带有石墨、陶瓷材料等带有脆性材料的压力容器的装配。气动机械臂的不稳定特性是由于汽缸内被压缩的气体具有弹性，在一定的条件下既可以进一步压缩，也可以进一步膨胀。当受到微弱的外在不确定因素干扰时，气动机械臂在下降或上升过程中发生上下颤动，需要解决气动机械臂的稳定性问题，即解决吊装过程上下方向的颤动问题对装配安全性、可靠性的影响。

此外，压力容器多为法兰连接结构且配合精度较高，装配压力容器需要使用导向装置，导向装置一般安装在压力容器法兰的螺纹孔上。部分压力容器在装配前已经装有易燃、易爆材料，要求装配工作在防爆环境进行，并且装配用设备应具有防爆特性。当两个压力容器的法兰均为光孔时，装配过程不能安装普通导向装置。在有些压力容器的法兰上，因没有螺纹孔而不能安装导向销，导致对接过程容易发生损伤密封圈和配合面材料等质量问题。如果不能使用导向装置，装配的一次成功率较低，装配过程中容易损伤密封面导致密封失效。为提高装配合格率，需解决在压力容器法兰的光孔上安装导向装置的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压力容器装配用的缓冲装置，以解决压力容器装配效率低并且装配过程存在安全隐患，同时法兰上光孔不能安装导向销的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种压力容器装配用的缓冲装置，包括支架、定位销、导向销、锁钩和手柄，所述支架为缓冲装置的主体部分，支架的上部为T形结构，T形结构的左侧有两个圆孔，分别为定位销孔和导向销孔，用于安装定位销和导向销，T形结构的右侧为条形结构；支架的中部为向下延伸的扁平条状结构；支架的右下侧再向右下方延伸的同为扁平条状结构，右下方延伸的扁平条状结构上为倾斜的平面，倾斜的平面用于在手柄以第一A销钉顺时针旋转时锁钩在斜面上向下滑动；支架右下角为尖角，尖角用于锁钩移动到位时与锁钩配合并将锁钩固定；支架中部设置有销孔，用于第二A销钉的安装；所述手柄为杠杆结构，手柄下端的直角拐弯处设置有缺口，该缺口用于防止手柄在装配时与压力容器B的法兰发生干涉；手柄的下端为叉形结构并在末端靠上的边缘开设有销孔，销孔通过B销钉将滚轮安装固定手柄上；手柄的中段开有两个等大的圆孔，上部的圆孔通过第一A销钉将锁钩安装连接在手柄上，下部的圆孔通过第二A销钉将手柄和支架安装连接在一起；所述定位销为圆柱形结构，安装于支架的定位销孔中，用于与压力容器A连接；所述导向销的一端为圆柱形结构，另一端为圆锥形结构，圆锥的末端为球面结构，导向销安装于支架的导向销孔中，导向销用于与压力容器A的连接定位；所述锁钩为钩状结构，锁钩上部设置有销孔，锁钩通过销孔和第一A销钉与手柄安装连接在一起；锁钩的背面设置有圆柱状凸起，凸起上设置有小环形槽，环形槽用于安装固定拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端与安装在支架上的第二A销钉连接固定。

进一步地，本发明所述支架上部的T形结构右侧的条形结构上还设置有凹陷。

进一步地，本发明所述手柄的上端还设有上翘的凸起结构，用于避免下压手柄时滑脱。

进一步地，本发明所述锁钩的右边缘还设置有凸起的薄片结构，用于在锁钩与支架分离时推开锁钩。

当两个被装配的工件相距一定距离时，本发明采用缓冲装置向下匀速拉伸上面的被装配工件，气动机械臂的吊钩及所吊工件可同时匀速向下移动。用此缓冲方法避免了气动机械臂的吊钩及所吊工件在下降过程中出现上下颤动的问题。此缓冲方法对装配带有石墨、陶瓷等脆性材料的压力容器具有非常重要的意义。

本发明的缓冲装置和气动机械臂均为杠杆结构，作用在缓冲装置手柄上较小的向下压力可以使气动机械臂吊钩产生较大的向下位移。该特性使操作过程更省力，同时也能使缓冲装置的缓冲过程更平稳。

本发明当使用缓冲装置将压力容器法兰对接到位时，气动机械臂吊钩对上面压力容器的拉力大于压力容器的重量。如果压在缓冲装置手柄上的手松开时，上面的压力容器将上升到原有位置。由于缓冲装置上的锁钩在法兰对接到位时将自动钩到支架右下方的尖角处，使缓冲装置具备了到位自锁功能。可降低操作难度并可避免上面的压力容器突然上升引发的操作事故。

本发明当两个被装配的压力容器法兰均为光孔时，装配过程不能安装导向销，压力容器对接过程的同轴度没有保证，影响压力容器装配质量。缓冲装置的导向销兼有定位销和导向销的双重作用，在缓冲装置拉动上方的压力容器向下缓慢移动的过程中，缓冲装置上的导向销也同步缓慢的向下移动。因此，缓冲装置同时具有了导向销的作用，解决了压力容器法兰上的光孔不能安装导向销的问题。

有益效果

本发明采用了缓冲装置与气动机械臂配合使用的装配方法来装配压力容器。气动机械臂具有操作简单的特点，可避免多人配合操作带来的安全隐患。同时使用气动机械臂可减少操作人员数量，提高了装配效率。缓冲装置上的导向销兼有定位销和导向销的功能，在完成定位功能的同时，可实现压力容器对接所需的导向功能。既解决了单独使用气动机械臂装配存在的不稳定问题，也解决了压力容器法兰上光孔不能安装导向销的问题。

附图说明

图1手动卷扬式机械臂；

图2气动机械臂；

图3缓冲装置主视图；

图中标记：1-支架、2-定位销、3-导向销、4-滚轮；

图4缓冲装置俯视图；

图5缓冲装置左视图；

图6缓冲装置左视图的A向视图；

图中标记：5-第一A销钉、6-第二A销钉、7-B销钉、8-锁钩、9-拉伸弹簧、10-手柄；

图7缓冲装置便于安装并安装到法兰上的状态；

图8缓冲装置装配到位后开始工作的状态；

图9缓冲装置将压力容器装配到位的状态；

图10支架主视图；

图中标记：11-圆孔、12-条形结构、13-扁平条状结构、14-尖角；

图11支架右视图；

图12支架俯视图；

图中标记：15-导向销孔、16-定位销孔；

图13支架的A-A剖面视图；

图14手柄主视图；

图15手柄俯视图；

图16 A销钉；

图17 B销钉；

图18导向销；

图19定位销；

图20锁钩主视图；

图21锁钩左视图；

图22锁钩右视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步详细描述。

本发明的一种压力容器装配用缓冲装置，如附图3-图6所示，由支架1、定位销2、导向销3、滚轮4、第一A销钉5、第二A销钉6、B销钉7、锁钩8、拉伸弹簧9、手柄10组成。

支架1，如附图10-图13所示，为缓冲装置的主体部分，缓冲装置的主要零件均与支架1共同发挥作用。支架1的上部为T形结构，如附图12所示，T形结构的左侧有两个圆孔11，分别为定位销孔16和导向销孔15，用于安装定位销2和导向销3，T形结构的右侧为条形结构12，条形结构12上有一凹陷部位，此凹陷的条形结构12在安装缓冲装置时便于用手捏住，凹陷结构具有用手捏住时的防滑作用。支架1的中部为向下延伸的扁平条状结构13。支架1的右下侧为向右下方延伸的扁平条状结构13，扁平条状结构13上倾斜的平面用于在手柄10以第一A销钉5顺时针旋转时锁钩8在斜面上向下滑动。支架1右下角的尖角14用于锁钩8移动到位时与锁钩8配合并将锁钩8固定。支架1中部的圆孔为销孔，与第二A销钉6配合。

手柄10，如附图14-15所示，为杠杆结构，在下端的直角拐弯处形成一个缺口，该缺口可防止手柄10在装配时与压力容器B的法兰发生干涉。在手柄10的下端为叉形结构并在末端靠上的边缘开有一个较小的销孔，该销孔用于安装B销钉7和滚轮4。手柄10的中段有两个等大的圆孔，用于安装第一A销钉5和第二A销钉6。手柄10的上端有一上翘的凸起结构，可避免用手下压手柄10时滑脱。

滚轮4为轴承，通过B销钉7与手柄10的下端的销孔连接。在压力容器装配过程中，手柄10需要以第二A销钉6为轴心顺时针旋转，如附图3所示，在旋转过程中手柄10下端的滚轮4相对于压力容器B的法兰发生向左的小量位移，因此滚轮4有助于手柄10的下端向左移动并可防止手柄10划伤压力容器B的法兰。

定位销2，如附图19所示，为圆柱形结构，安装于支架1的定位销孔16中，如附图12所示，可将缓冲装置与压力容器A连接，定位销2与定位销孔16为过盈配合。

导向销3的一端为圆柱形结构，另一端为圆锥形结构，圆锥的末端为球面结构，如附图18所示。导向销3安装于支架1的导向销孔15中，如附图12所示。导向销3可将缓冲装置与压力容器A连接，导向销3与导向销孔15为过盈配合。导向销3在具备定位销作用的同时在装配时有导向销的作用。

第一A销钉5和第二A销钉6的结构相同，如附图16所示，主体结构为圆柱形。第一A销钉5和第二A销钉6的一端有一直径稍大的短圆柱结构，在短圆柱上有一小环形槽，小环形槽用于安装拉伸弹簧。第一A销钉5将手柄10和锁钩8连接后铆接，第二A销钉6将手柄10和支架1连接后铆接。

B销钉7的主体结构为圆柱形，一端有一直径稍大的短圆柱结构，如附图17所示。B销钉7将手柄10和滚轮4连接后铆接。

锁钩8，如附图20-图22所示，为钩状结构，通过第一A销钉5与手柄10连接。在装配过程向下压手柄10时，锁钩8的下端沿支架1右下方的倾斜向下滑动并向右逐步张开，当手柄10的末端下降到图9状态时锁钩8在拉伸弹簧拉力的作用下钩在支架1下方的尖角处。此时锁钩8可维持压力容器A相对于压力容器B的相对位置保持不变。在锁钩8的右边缘有一凸起的薄片结构，此薄片结构用于在锁钩8与支架1分离时用手指推开锁钩8。在锁钩8的背面有一圆柱状凸起，该凸起上有一小环形槽，该环形槽部位用于连接拉伸弹簧。

使用气动机械臂装配压力容器时，先将压力容器A吊起并将两个压力容器对接到法兰距离大约40mm-50mm，如附图7所示，在压力容器A的法兰上对称位置安装两套缓冲装置，如附图3-图6所示，。用手捏住缓冲装置将缓冲装置的定位销2和导向销3放入压力容器A的法兰上两个相邻的光孔内，如附图7所示。手松开缓冲装置后，缓冲装置的手柄10在重力的作用下向下翻转至手柄10上的滚轮4顶住下面的压力容器B的法兰下端面，如附图8所示。由于手柄10为杠杆结构且手柄10下端的轴承已经顶在压力容器B的下断面，用双手同时压住两个缓冲装置的手柄10缓慢向下压时，在下压手柄10的过程中，在第一A销钉5的牵引下支架1、定位销2、导向销3以及压力容器A同时向下缓慢移动，即压力容器A的法兰缓慢向压力容器B靠拢，实现了两个法兰的对接，如附图9所示。在缓冲装置牵引压力容器A向下对接的过程中，可保证压力容器A平稳向下移动。

当两个压力容器对接到图9状态时，缓冲装置上的锁钩在弹簧的作用下钩到支架下端的尖角处。由于此时气动机械臂吊钩对压力容器的拉力大于压力容器的重力，锁钩钩到支架上可防止松开缓冲装置手柄后压力容器A回弹到初始状态，如附图7所示，因此锁钩的到位自锁功能饿避免因压力容器A回弹到初始状态引发撞击事故。

当两个压力容器的法兰对接到距离大约40mm-50mm并安装缓冲装置时，如附图8所示，导向销从上面的压力容器法兰穿过并对准下面压力容器法兰上的光孔。在使用缓冲装置主动施加拉力使两个压力容器的法兰逐步靠近的过程中，导向销逐步进入下面压力容器法兰上的光孔，在导向销进入光孔的过程完成了两个压力容器对接过程的导向功能。

由于缓冲装置的手柄10为4∶1的杠杆结构，如附图2所示，气动机械臂的悬臂梁为5∶1的杠杆结构，在使用一对缓冲装置同时向下拉伸压力容器A时，作用于缓冲装置手柄上的压力经杠杆放大后转化为对气动机械臂吊钩向下的拉力，该拉力进一步放大后转变成对气动机械臂活塞杆的向上拉力。因此，在缓冲装置手柄上施加较小的拉力时，通过两级杠杆的放大作用放大到20倍后成为对汽缸内气体的压力。气缸内气体在该压力的作用下体积变小，气缸活塞产生向上的小量位移，此位移量可使气动机械臂悬臂梁末端的吊钩和所吊压力容器A产生5倍的向下位移。也就是说，作用在缓冲装置手柄上较小的向下压力可以使气动机械臂吊钩产生较大的向下位移。

压力容器装配过程中，使用缓冲装置的目的是解决气动机械臂的不稳定性，解决不稳定性的方法正是利用了气动机械臂在外力的作用下容易发生上下移动的特性。气动机械臂存在不稳定性，是由于气动机械臂悬臂梁在气缸内气体的作用下维持相对位置的稳定。当气缸内的气体受到的压力发生变化时，其体积随之发生变化，汽缸活塞即可出现微小的位移。气缸的微小位移经杠杆放大5倍后可导致气动机械臂悬臂梁末端的明显位移。

使用缓冲装置使气动机械臂的悬臂梁产生明显位移时，作用于气动机械臂气缸上的压力可使气缸内气体体积发生微小变化。气缸内气体具有柔性特性，使气动机械臂悬臂梁在外力的作用下发生明显的上下位移成为可能。当缓冲装置上主动施加较小的拉力时，缓冲装置可拉动压力容器A缓慢向下移动，直至两个压力容器实现平稳对接。在缓冲装置拉动压力容器A的过程中，气动机械臂的悬臂梁也逐渐向下平稳移动。

该压力容器装配用缓冲装置在某个带有石墨材料且对接法兰均为光孔的压力容器的装配工序中得到应用，应用效果良好。压力容器的对接过程平稳，彻底解决了气动机械臂升降过程的上下颤动问题。同时，缓冲装置的导向销在装配过程中的导向效果良好，一次装配合格率达到100％，解决了压力容器法兰上的光孔不能安装导向销的问题。该缓冲装置与气动机械臂互相配合的装配方法比原有的手动卷扬式机械臂的装配方法的装配效率提升了40％。