CN104623826A - 快速破拆设备及其低频起弧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速破拆设备及其低频起弧方法，该快速破拆设备包括破拆枪头和破拆枪头连接的控制电路；破拆枪头通过高压气管与空气压缩机连接；输入整流电路将工频交流电整流为直流电，经滤波后由IGBT逆变电路转变成高压高频交流电，通过变压器转换成低压高频后经输出整流电路整流成直流电供给破拆枪。
Description
技术领域
本发明属于消防救援技术领域，具体涉及一种快速破拆设备及其低频起弧方法。
背景技术
目前市面上的破拆设备具有手动、液压、机动和化学切割等类型；对于液压破拆设备采用液压提供动力对待拆设备进行拆卸，拆卸缓慢；由于液压破拆设备的液压钳具有一定的宽度，对于一些存在缝隙较小的待破拆装置就难以实现破拆。对于化学切割破拆设备，均采用高频引弧，但输出高频需要很高的高压进行引弧，高压对人体和设备的损伤很大；当破拆枪头拉较长的电缆线对一些高空或较远的待破拆装置进行破拆时，由于高频的衰减较大，电缆线越长，引弧就越困难。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种利用低压低频电进行起弧的快速破拆设备及其低频远距离快速起弧方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一方面，提供一种快速破拆设备，其包括破拆枪头和与破拆枪头连接的控制电路；破拆枪头通过高压气管与空气压缩机连接；控制电路包括用于将工频交流电整流变为直流电的输入整流电路，用于将输入的直流电逆变成高压中频电的IGBT逆变电路，用于将输入的高压中频电转换成低压低频电的变压器和用于将输入的低压低频电整流成直流电供给破拆枪头的输出整流电路。
另一方面，提供一种快速破拆设备的低频起弧方法，其包括以下步骤：
启动控制电路，控制电路输出的低压低频电使破拆枪头的电极与喷嘴形成短路回路；
待破拆枪头的电极与喷嘴形成回路后，打开破拆枪头内的高压气管上的电磁阀；
进入喷嘴内的高压气体被电极与喷嘴短路产生的火花电离而形成电弧；
进入喷嘴内的高压气体同时给电极一个远离喷嘴的力，使产生的电弧从喷嘴与电极形成的间隙喷出。
本发明的有益效果为：该快速破拆设备的控制电路将工频交流转换成低压低频电输送给破拆枪头，使破拆枪头的电极与喷嘴短路形成的火花对进入的高压气体进行电离而产生电弧进行金属设备的破拆。
本设备采用低压低频电进行破拆，其频率不会随着破拆枪头连接线缆的加长而衰减，使破拆设备更容易快速起弧，且产生的电弧更加稳定；同时由于本破拆设备采用的是低频起弧，其在工作时破拆设备不会造成外界设备坏，对操作人员也不会造成伤害。
附图说明
图1为快速破拆设备的原理框图。
图2为快速破拆设备的破拆枪头短路时的结构示意图。
图3为快速破拆设备的破拆枪头通入高压气体的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1所示，图1示出了快速破拆设备的原理框图，如图1所示，本实施例的技术方案为：
包括破拆枪头和与破拆枪头连接的控制电路；破拆枪头通过高压气管与空气压缩机连接；控制电路包括用于将工频交流电整流变为直流电的输入整流电路，用于将输入的直流电逆变成高压中频电的IGBT逆变电路，用于将输入的高压中频电转换成低压低频电的变压器和用于将输入的低压低频电整流成直流电供给破拆枪头的输出整流电路。
工作时，该快速破拆设备的控制电路能够将工频交流转换成低压低频电输送给破拆枪头，使破拆枪头的电极1与喷嘴2短路形成的火花对进入的高压气体进行电离而产生电弧进行金属设备的破拆。
由于快速破拆设备输出采用低频起弧原理，割具长距离使用时仍能正常起弧，因此，破拆枪头的线缆可以根据需要进行单独加长，比如加长30米、50米或100米。
控制电路中的输入整流电路和输出整流电路将交流电转换成直流电后，为了保证电流的平滑性，在输入整流电路与IGBT逆变电路之间和/或输出整流电路与破拆枪头之间设置有滤波电路。
由于本控制电路的设计实现了整机闭环控制，当外界条件（如电网电压波动、输出电缆长度不同等）变化时，产生的电弧不稳定，影响破拆的顺利进行，于是在本发明的一个实施例中，控制电路还包括用于将获取的实时破拆电流与设定电流对比后，给IGBT逆变电路一个恒定的脉宽信号的控制模块。
设计时，优选控制模块包括输入模块及依次连接在一起的电流采样电路、反馈电路、单片机、脉宽调制器和驱动电路；破拆枪头的输入端与电流采样电路的输入端连接；输入模块与单片机连接；驱动电路的输出端与IGBT逆变电路连接。
反馈电路通过串联在破拆枪头的输入端的电流采样电路(优选电流采样电路为电流传感器)获取实时破拆电流，作为反馈电路的负反馈控制信号，与反馈电路内设定的给定调节信号比较后输入单片机，单片机将反馈电路输入的信号输送给脉宽调制器，脉宽调制器将PWM信号经驱动电路提供给IGBT逆变电路，从而使IGBT逆变电路获得一个恒定的脉宽信号，使输入破拆枪头的电流恒定，使电极1与喷嘴2从而输出稳定的电弧。
设计时，在脉宽调制器与单片机之间还可以设置一放大电路。
启动控制电路给破拆枪头提供低压低频电流后，由于破拆枪头的电极1与喷嘴2形成短路回路才会产生火花，为了便于破拆枪头快速起弧，就需要在极短的时间内使空气压缩机（空气压缩机可以在启动控制电路之前启动，不过电磁阀是处于关闭状态，这样产生的高压气体就能够到达电磁阀处）产生的高压气体进入破拆枪头内。
为了确保快速起弧，该快速破拆设备还包括一设置在破拆枪头内的高压气管上的电磁阀，电磁阀与单片机连接。这样设置之后，单片机启动控制电路给破拆枪头提供低压低频电流后，就可以在零点几秒（0.1S左右）内打开电磁阀，使高压气体进入破拆枪头。
传统的破拆设备是将电磁阀设置在空气压缩机内，当破拆枪头的电缆线加长时，高压气体经空气压缩机内部到达破拆枪头又要延时几秒，使得起弧很慢，在紧急救援时不能快速地对危险源进行破拆。
而本破拆设备将控制高压气体通过的电磁阀改到破拆枪头内后，启动控制电路后高压气体就会马上到达破拆枪头；当将破拆枪头的线缆加长30米、50米或100米，打开电磁阀，高压气体就能迅速进入破拆枪头的喷嘴与电极之间，从而实现了远距离快速起弧。
在本发明的一个实施例中，快速破拆设备还包括一壳体，控制电路集成后设置在壳体内，从而使快速破拆设备的结构紧凑，方便于操作人员的移动。
快速破拆设备长时间使用后，会产生热量，为了确保热量的快速扩散，在本发明的一个实施例中，在壳体上设置有冷却风机。
本设备采用低压低频起弧原理进行破拆，其频率不会随着破拆枪头连接线缆的加长而衰减，使破拆设备更容易快速起弧，且产生的电弧更加稳定；同时由于本破拆设备采用的是低压电，在工作时，破拆设备不会造成对外界的设备损坏，对操作人员也不会造成伤害。本方案的破拆枪头还具有体积小、重量轻等优点，便于操作人员操作，长时间使用而不会疲劳。
在本发明的另一个实施例中，还提供了一种快速破拆设备的低频远距离快速起弧方法：其包括以下步骤：启动控制电路，控制电路输出的低压低频电使破拆枪头的电极1与喷嘴2形成短路回路（如图2所示）；待破拆枪头的电极1与喷嘴2形成回路后，打开破拆枪头内的高压气管上的电磁阀，使压缩空气迅速进入喷嘴；进入喷嘴2内的高压气体被电极1与喷嘴2短路产生的火花电离而形成电弧；进入喷嘴2内的高压气体同时给电极1一个远离喷嘴2的力，使产生的电弧从喷嘴2与电极形成的间隙（如图3所示）喷出。
Claims (10)
1.一种快速破拆设备，包括破拆枪头和与所述破拆枪头连接的控制电路；其特征在于：所述破拆枪头通过高压气管与空气压缩机连接；所述控制电路包括用于将工频交流电整流变为直流电的输入整流电路，用于将输入的直流电逆变成高压中频电的IGBT逆变电路，用于将输入的高压中频电转换成低压低频电的变压器和用于将输入的低压低频电整流成直流电供给破拆枪头的输出整流电路。
2.根据权利要求1所述的快速破拆设备，其特征在于：所述输入整流电路与所述IGBT逆变电路之间和/或所述输出整流电路与所述破拆枪头之间设置有滤波电路。
3.根据权利要求1或2所述的快速破拆设备，其特征在于：所述控制电路还包括用于将获取的实时破拆电流与设定电流对比后，给IGBT逆变电路一个恒定的脉宽信号的控制模块。
4.根据权利要求3所述的快速破拆设备，其特征在于：所述控制模块包括输入模块及依次连接在一起的电流采样电路、反馈电路、单片机、脉宽调制器和驱动电路；所述破拆枪头的输入端与所述电流采样电路的输入端连接；所述输入模块与所述单片机连接；所述驱动电路的输出端与所述IGBT逆变电路连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的快速破拆设备，其特征在于：还包括一设置在所述破拆枪头内的高压气管上的电磁阀，所述电磁阀与所述单片机连接。
6.根据权利要求4所述的快速破拆设备，其特征在于：所述脉宽调制器与所述单片机之间设置有一放大电路。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的快速破拆设备，其特征在于：还包括壳体，所述控制电路设置在所述壳体内。
8.根据权利要求7所述的快速破拆设备，其特征在于：所述壳体上设置有冷却风机。
9.一种根据权利要求5所述的快速破拆设备的低频起弧方法，其特征在于，包括以下步骤：
启动控制电路，控制电路输出的低压低频电使破拆枪头的电极与喷嘴形成短路回路；
待所述破拆枪头的电极与喷嘴形成回路后，打开破拆枪头内高压气管上的电磁阀；
进入喷嘴内的高压气体被电极与喷嘴短路产生的火花电离而形成电弧；
进入喷嘴内的高压气体同时给所述电极一个远离所述喷嘴的力，使产生的电弧从所述喷嘴与所述电极形成的间隙喷出。
10.根据权利要求9所述的快速破拆设备的低频起弧方法，其特征在于，启动控制电路与打开电磁阀的间隔时间为0.1S。
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