CN113996414A - 一种用于物料汽爆的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物料汽爆的装置及方法，该装置包括汽爆缸、缸盖、气缸以及气缸驱动机构，汽爆缸包括缸体，缸体上设有至少一个缸口，缸盖用于封闭缸口，其关键在于用气缸驱动缸盖以达到缸盖瞬间离开缸口的效果，并同时用气缸驱动机构带动气缸以及缸盖远离缸口，增加缸盖与缸口之间的距离以便于取放物料；该方法使用上述装置且包括准备、引爆和复位三个阶段，准备阶段时，将物料放入缸体内，封闭缸口并加压至预设压力；引爆阶段时，对第二腔体进行泄压，气缸带动缸盖瞬间离开缸口，同时气缸驱动机构带动气缸远离缸口；复位阶段时，气缸与气缸驱动机构共同驱动缸盖重新封闭缸口；气缸驱动机构可选用液压缸，成本低，工作效率高。

Description

一种用于物料汽爆的装置及方法

技术领域

本发明涉及物料汽爆提质加工领域，特别涉及一种用于物料汽爆的装置及方法。

背景技术

汽爆缸在进行汽爆加工时，在汽爆缸内放入待汽爆的物料，并用缸盖封闭汽爆缸，将缸内气压加压到物料能够汽爆的压力，此时驱使缸盖瞬间离开缸口，汽爆缸瞬间泄压完成汽爆；决定汽爆效果的关键在于缸盖离开缸桶的速度，速度越快，汽爆效果越好；一般采用动力缸来控制缸盖，缸盖在动力缸的作用下离开缸口，在汽爆完成以后，缸盖在动力缸的作用下复位。

如果动力缸只采用气缸时，气缸可以瞬间驱动缸盖移动，当汽爆缸缸内设定压力较大时，为了能够密封汽爆缸，需要气缸配备足够大的驱动力，通常的做法是加长气缸的长度，而且气缸托举缸盖封闭缸口时，所需的气缸运动行程长，从而使得气缸在工作时充气过程久，效率低，并且需要来回充气，耗能。

如果动力缸只采用油缸则需要配用特殊结构的泄压阀，这种特殊结构的泄压阀可以使油缸在泄压时能够带动活塞杆快速驱动缸盖离开汽爆缸，从而达到气缸活塞杆的移动速度，这种特殊结构的泄压阀造价成本高且不易维修，很难应用到实际生产中。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明首先提供了一种用于物料汽爆的装置，包括汽爆缸、缸盖、气缸以及气缸驱动机构，汽爆缸包括缸体，缸体上设有至少一个缸口，缸盖用于封闭缸口，其关键在于用气缸驱动缸盖以达到缸盖瞬间离开缸口的效果，并同时用气缸驱动机构带动气缸以及缸盖远离缸口，使缸盖与缸口之间保持合理的距离以便于取放物料。

再进一步的，本发明又提供了一种使用上述装置的工作方法，使得在汽爆准时时对缸盖施加足够的推力以密封缸盖，而汽爆时缸盖可以瞬间离开缸口，达到汽爆的效果，同时又在汽爆过程中足够承受压力。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于物料汽爆的装置，包括：

汽爆缸，包括缸体，配置为用于汽爆物料，缸体上设有至少一个缸口；

缸盖，用于封闭缸口，使汽爆缸内形成密闭空间；

气缸，包括气缸体、气缸活塞与气缸活塞杆，对第二腔体泄压，气缸活塞驱动气缸活塞杆可带动缸盖瞬间离开缸口；气缸体内部被气缸活塞分为第一腔体与第二腔体，气缸活塞杆从第一腔体穿出并与缸盖连接；

气缸驱动机构，配置为驱动气缸体移动并停留在预设位置；所述的气缸驱动机构为液压缸，液压缸驱动气缸体移动以使缸盖封闭缸口或离开缸口；当缸盖顶紧并封闭缸口时，此时气缸体内压力大于液压缸的推力。

用气缸驱动缸盖可达到缸盖瞬间离开缸口的效果，为成功汽爆提供保证；气缸驱动机构可快速带动缸盖长距离移动并提供足够使缸盖封闭缸口的力。为了缸盖离开缸口的距离足够取放物料，在仅使用长行程的气缸驱动缸盖封闭缸口时，需克服缸盖受到缸体内高压气体的推力并将缸盖顶紧在缸口上，故需要在气缸中充入足够多的气体以满足行程并达到所需的压力，因此气缸的充气时间过长，为了解决这一问题，用气缸驱动机构来驱动气缸移动，既能增加缸盖离开缸口的距离以便于取放物料，又能快速升降并达到克服缸盖封闭缸口时受到的推力；气缸体内压力大于液压缸的推力才能使缸盖封闭缸口时，气缸不会被压缩。

作为优选，还包括气压调节装置，气压调节装置包括第一调节瓶，该第一调节瓶通过第一气管连接于气缸体的第二腔体，第一调节瓶配置为第二腔体内的高压气体根据控制进入第一调节瓶中，从而使气缸活塞带动气缸活塞杆瞬间移动。第二腔体中的高压气体进入第一调节瓶中，第二腔体在此瞬间泄压，此瞬间气缸活塞还没移动，第一腔体内的压力保持不变，第一腔体中的气体对气缸活塞瞬间产生向下的推力，并且气缸活塞还受到缸盖重力、汽爆缸缸体内的气体推力作用，气缸活塞在下一瞬间靠近气缸体底部，驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口，完成汽爆；为了在汽爆完成后不让气缸活塞撞击到缸体底部，第二腔体内需保留防止气缸活塞撞击缸体底部的气压，第一调节瓶的存在使得第二腔体每次泄压后都能达到同一个气压值，这时在对第一调节瓶与第二腔体充入设定气体，使每次泄压后达到的气压值足以防止气缸活塞撞击缸体底部。

作为优选，所述的气压调节装置还包括预先充有设定压力气体的第二调节瓶，该第二调节瓶通过连接管路与第一腔体保持贯通，第二调节瓶内的气体设定为对气缸活塞保持推抵的趋势。第二调节瓶对第一腔体进行气压调节，充入或释放第一腔体内的气体以达到工作所需的气压。

作为优选，所述的气压调节装置还包括配置为为第二腔体充气加压的充气装置。充气装置为第二腔体充气加压至工作所需气压，以顺利进行汽爆。

作为优选，所述的第一调节瓶上设有至少一个进气口和至少一个出气口，所述的进气口通过第一气管与第二腔体连接，所述的出气口通过第二气管与充气装置连接，在第二气管上设有单向开关，单向开关配置为使气体只能从第一调节瓶进入充气装置中。第二腔体泄压时，第二腔体内的气体进入第一调节瓶，将第一调节瓶与充气装置连接，充气装置可将第一调节瓶内的气体充入第二腔体，完成了气体的循环利用；单向开关是为了防止充气装置将气体回充到第一调剂瓶中。

作为优选，第一气管上分支出第三气管并连接在第二气管上，使得充气装置补充的气体不经过第一调节瓶而到达第二腔体中，在第三气管上设置止回开关，止回开关配置为使气体只能从充气装置回到第二腔体。止回开关是为了防止第二腔体中的高压气体回充到充气装置中。

作为优选，所述的充气装置为液压充气机。一般的空气压缩机加压达不到该装置工作时第二腔体内所需的气体压力，所以使用液压作为动力对第二腔体充气加压。

作为优选，所述的第一气管上设有第一控制开关，第一控制开关位于所述的进气口与第一、第三气管连接处之间，所述的第三气管上设有第二控制开关，第二控制开关位于所述的止回开关与第一、第三气管连接处之间，第一控制开关与第二控制开关不会同时打开。第一控制开关打开是为了让第二腔体中的高压气体进入第一调节瓶，以完成第二腔体泄压，此时需要关闭第二控制开关，这是为了能让第一调节瓶中的气体自行进入充气装置中，以充满充气装置，使充气装置做好对第二腔体充气的准备；第二控制开关打开是为了让充气装置中的气体可以充入第二腔体中，此时第一控制开关关闭，防止在充气装置为第二腔体充气加压过程中气体进入第一调节瓶；第一、第二控制开关同时关闭是为了保持第二腔体的气压不变。

作为优选，缸体整体竖直设置，缸体的上下两端均设有缸口。仅一端设有缸口对物料进行汽爆时，物料都向同一方向汽爆，物料内部存在空隙且相互之间挤压，得到的物料更加粉碎；在两端均设有缸口时，两端同时进行汽爆工作，可以缩短生产时间且得到的物料相对完整。

一种物料汽爆的方法，使用上述的用于物料汽爆的装置，且包括准备、引爆和复位三个阶段；在准备阶段时，将物料放入缸体内，缸盖封闭缸口，缸体内补充水蒸气至预设压力；引爆阶段时，对第二腔体进行泄压，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口，同时气缸驱动机构带动气缸远离缸口；复位阶段时，气缸与气缸驱动机构共同驱动缸盖重新封闭缸口。通过气缸驱动缸盖实现缸盖瞬间离开缸口，通过气缸驱动机构驱动气缸实现缸盖长行程的移动，并在准备阶段抵抗汽爆缸缸体内的蒸气压力，封闭缸口。

作为优选，在所述准备阶段中，所述的第一、第二控制开关关闭。从而使所述的第二腔体保持封闭状态，使气缸体内部气压保持不变以顶紧缸盖封闭缸口。

作为优选，在所述的引爆阶段中，第一控制开关打开，第二控制开关关闭，第二腔体内部的高压气体由第一气管瞬间流向第一调节瓶中，第二腔体瞬间泄压，气缸活塞远离缸口移动，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口，同时气缸驱动机构带动气缸远离汽爆缸的缸口。

作为优选，在所述第二腔体泄压后，第二腔体内仍保留防止气缸活塞撞击气缸体底部的气压。提高了装置的安全性以及使用寿命。

作为优选，第一调节瓶内气压增大后，第一调节瓶内的高压气体由第二气管经过单向开关进入充气装置中。缩短了充气装置向第二腔体充气的时间。

作为优选，在所述的复位阶段中，第一控制开关关闭，第二控制开关打开，充气装置将第一调节瓶中的气体经由第三、第一气管并通过止回开关充入第二腔体中，气缸活塞靠向缸口移动，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖靠向缸口；同时气缸驱动机构驱动气缸靠向缸口直至缸盖将缸口封闭。

采用了上述技术方案的本发明的设计出发点、理念及有益效果是：

本发明提供了一种用于物料汽爆的装置，相比现有技术而言：

1、进行汽爆时，需要让汽爆缸内部气压达到预设值并使缸盖瞬间离开缸口，为了满足缸盖离开缸口的速度要求，故选择使用气缸来驱动缸盖离开缸口，在进行汽爆作业前，需要先将物料放入汽爆缸的缸体内，为了方便取放物料，故将物料先存放于物料容器中，但是使用长行程的气缸驱动缸盖封闭缸口时，需克服缸盖受到缸体内高压气体的推力并将缸盖顶紧在缸口上，故需要在气缸中充入足够多的气体以满足行程并达到所需的压力，因此气缸的充气时间过长，汽爆所需准备时间过长，降低了生产效率；为了能够使缸盖在准备阶段快速升降并于缸口顶紧，在使用气缸的基础上再增加一个气缸驱动机构，该气缸驱动机构可选用低成本的液压缸来实现以上效果，使该装置能确实地应用到实际生产中，实现对物料汽爆从而提质，并且气缸与液压缸的组合提高了工作效率。

2、为了能让缸盖瞬间离开缸口，则需要对第二腔体进行泄压，第二腔体需有全部或足够多的内部气体排出腔外；若第二腔体内的气体全部排放完或排放得太多，那么在汽爆时，气缸活塞很容易就撞击气缸体底部，对气缸造成损伤；若第二腔体内的气体排放得不够多，即使汽爆可以完成，但第一、第二腔体两者的气压会产生较大幅度的变动，即气缸活塞会有一段较大幅度的上下浮动，缸盖很有可能在此过程中撞击汽爆缸的缸体，使汽爆缸损坏；若将第二腔体中的气体排放至大气中，则每次为第二腔体充气都需要准确充入设定的气体量；因此引入第一调节瓶，第一调节瓶通过第一气管与第二腔体连接并通过第一控制开关控制第一气管的通闭，将第一调节瓶封闭，当第二腔体泄压时，第二腔体内的气体排放至第一调节瓶中，泄压完成后，第二腔体中留有的气体压力正好避免气缸活塞撞击气缸体底部以及缸盖撞击汽爆缸的缸体。

3、采用一般的空气压缩机对第二腔体进行充气达不到所需的气体压力，所以引入液压充气机作为充气装置，通过液压驱动的方式来将气体压缩进第二腔体中，使第二腔体内部气压达到设定值；将充气装置接入第二腔体与第一调节瓶的闭环中形成新的气体闭环，在第一次对第二腔体充气以及第一次对第一调节瓶输气后，在气体不泄露的情况下，之后的工作中只会循环使用该气体闭环中的气体；在第二腔体泄压完成后，第二腔体排放的气体将进入第一调节瓶与充气装置中，此时第二腔体内留有的气体压力正好避免气缸活塞撞击气缸体底部以及缸盖撞击汽爆缸的缸体，充气装置可将第一调节瓶中的气体回充至第二腔体中。

4、所述的第一控制开关、第二控制开关、单向开关以及止回开关设置的目的是让第二腔体泄压时，第二腔体内的高压气体能进入第一调节瓶与充气装置中；当充气装置向第二腔体充气加压时，能将第一调节瓶中的气体抽出并输往第二腔体。

5、引入第二调节瓶的目的是再次加速气缸活塞远离缸口移动，具体地说，第二调节瓶与第一腔体始终连通，对第二调节瓶与第一腔体充气并达到预设压力值后，当第二腔体瞬间泄压，第一腔体随之体积增大，第一腔体内的气体压力下降，第二调节瓶中的气体也随之流向第一腔体内，减缓了第一腔体内气体压力下降的速率，即第二调节瓶中的气体为第一腔体进行补压，使第一腔体内气体压力下降得没那么快，相比没有连接第二调节瓶的第一腔体来说，在第二腔体泄压后气缸活塞远离缸口运动中的每个相同瞬间，连接有第二调节瓶的第一腔体内部气压大于没有连接第二调节瓶的第一腔体内部气压，所以连接有第二调节瓶的第一腔体内部气体对气缸活塞的作用力更大，加速气缸活塞远离缸口；并且气缸活塞能达到的最远端也更远，防止缸盖回弹撞击缸体。

6、为了能得到不同状态的物料，所以在汽爆缸的缸体上下各开设缸口；当需要得到粉碎的物料时，使用单个缸口汽爆；当需要得到较完整的物料时，两个缸口同时汽爆。

附图说明

图1为本发明在实施例中汽爆前的汽爆缸、气缸与气缸驱动机构的立体结构示意图；

图2为本发明在实施例中汽爆前的汽爆缸、气缸与气缸驱动机构的剖视图；

图3为本发明在实施例中汽爆后的汽爆缸、气缸与气缸驱动机构的立体结构示意图；

图4为本发明在实施例中汽爆后的汽爆缸、气缸与气缸驱动机构的剖视图；

图5为本发明在实施例中汽爆前的气缸与气缸驱动机构的立体结构示意图；

图6为本发明在实施例中汽爆前的气缸与气缸驱动机构的剖视图；

图7为本发明在实施例中汽爆后的气缸与气缸驱动机构的立体结构示意图；

图8为本发明在实施例中汽爆后的气缸与气缸驱动机构的剖视图；

图9为本发明在实施例中汽爆前该装置的立体结构示意图一；

图10为本发明在实施例中汽爆前该装置的立体结构示意图二；

图11为本发明在实施例中汽爆后该装置的立体结构示意图一；

图12为本发明在实施例中汽爆后该装置的立体结构示意图二；

图13为本发明在实施例中气缸以及气压调节装置的立体结构示意图；

图14为本发明在实施例中气缸以及气压调节装置的侧视图。

各附图标记为：汽爆缸1；缸盖2；缸体3；水蒸气入口4；缸口5；气缸6；气缸驱动机构7；气缸体8；气缸活塞9；气缸活塞杆10；第一腔体11；第二腔体12；物料容器13；物料容器安装位14；液压缸15；第一调节瓶16；第二调节瓶17；充气装置18；进气口19；出气口20；第一气管21；连接管路22；第二气管23；第三气管24；单向开关25；止回开关26；第一控制开关27；第二控制开关28；调节气口29；液压充气机30；气嘴31。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，术语“至少一个”指一个或一个以上，除非另有明确的限定。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的具体实施方式如下：

如图1所示，本发明提供了一种用于物料汽爆的装置，包括汽爆缸1以及可以封闭汽爆缸1或打开汽爆缸1的缸盖2，所述的汽爆缸1包括圆筒状的缸体3，缸体3用于汽爆物料，缸体3上设有水蒸气入口4，且缸体3的上下两端均开设有缸口5，缸盖2用于封闭缸口5，使汽爆缸1内形成密闭空间，在准备汽爆工作时，缸盖2封闭缸口5，水蒸气通过水蒸气入口4被输至缸体3内直至达到预爆气压(1MPa-10MPa)，当缸体3内气压达到预爆气压时，封闭水蒸气入口4，使汽爆缸1内形成密闭空间。

如图6、8所示，为了可以快速移动缸盖2并使缸盖2离开缸口5至足够的距离，还包括气缸6以及气缸驱动机构7；所述的气缸6包括气缸体8、气缸活塞9与气缸活塞杆10，所述的气缸驱动机构7驱动气缸体8移动并停留在预设位置，气缸体8内部被气缸活塞9分为第一腔体11与第二腔体12，气缸活塞杆10从第一腔体11穿出并与缸盖2连接，并对第一、第二腔体充气到预设的气压值，使第二腔体12内部气压达到工作气压(1MPa-300MPa)，并且气缸活塞9与气缸体8保持相对固定；气缸驱动机构7可驱动气缸6移动，此时第一、第二腔体内的气压大于气缸驱动机构7的推力，以保证缸盖2在气缸6与气缸驱动机构7的作用下顶紧于缸口5处，并且气缸驱动机构7给予气缸6的推力大于达到预爆气压的缸体3内水蒸气施加给缸盖2的作用力；当进行汽爆工作时，对第二腔体12进行瞬间泄压，此时由于第一腔体11内的气压大于第二腔体12内的气压同时在缸盖2的重力以及汽爆缸1内高压水蒸气的三重作用下，气缸活塞9驱动气缸活塞杆10带动缸盖2瞬间离开缸口5，汽爆缸1内发生汽爆，同时气缸驱动机构7带动气缸6以及缸盖2远离缸口5。

上述的预爆气压为物料进行汽爆所需达到的气压，物料只有放置在达到预爆气压的空间中才能进行该物料的汽爆；上述的工作气压设定为既要满足缸体3封闭缸口5，又要满足在泄压后第二腔体12中留有防止气缸活塞9撞击缸体3底部的气压；缸盖2瞬间离开缸口5，具体地说，缸盖2需要在7-15ms内与缸口5形成10cm间距。

在进行汽爆作业前，需要先将物料放入汽爆缸1的缸体3内，为了方便取放物料，故将物料先存放于物料容器13中，如图2所示，在所述的缸体3内部设有安装物料容器13的物料容器安装位14，圆筒状的物料容器13安装固定在物料容器安装位14上；缸体3与物料容器13都做成圆筒状，使缸体3内的高压水蒸气能均匀作用在缸体3、物料容器13以及物料容器13中的物料上，相比较方桶状而言，不管在准备汽爆时还是进行汽爆时，圆筒状都比方桶状不易产生形变，增加了缸体3和物料容器13的使用寿命。

为了提高生产效率，使单次汽爆的物料量增加，所以物料容器13的尺寸需增大，因此将物料容器13长度增加到接近缸体3长度；进行汽爆时，需要让汽爆缸1内部气压达到预爆气压并使缸盖2在7-15ms内离开缸口5，为了满足缸盖2离开缸口5的速度要求，故选择使用气缸6来驱动缸盖2离开缸口5，为了方便取放物料，故将物料先存放于物料容器13中，但是使用长行程的气缸6驱动缸盖2封闭缸口5时，需克服缸盖2受到缸体3内高压气体的推力并将缸盖2顶紧在缸口5上，故需要在气缸6中充入足够多的气体以满足行程并达到所需的压力，因此气缸6的充气时间过长，汽爆所需准备时间过长，降低了生产效率；为了能够使缸盖2在准备阶段快速靠近缸口5并于缸口5顶紧，在使用气缸6的基础上增设气缸驱动机构7，该气缸驱动机构7可选用低成本的液压缸15来实现以上效果，使该装置能确实地应用到实际生产中，实现对物料汽爆从而提质，并且气缸6与液压缸15的组合提高了工作效率。

所述的液压缸15驱动气缸体8移动并停留在预设位置，该预设位置包括封闭位置与取放位置，具体是指，如图1-8所示，在驱使缸盖2封闭缸口5时，液压缸15需要补偿第二腔体12内气压达到工作气压且气缸活塞杆10被第二腔体12内的高压气体推动伸长后缸盖2与缸口5之间的距离，而对于相同物料第二腔体12内的工作气压不变，气缸活塞杆10伸长的距离不变，液压缸15推动气缸6达到同一封闭位置即可使缸盖2封闭缸口5；在汽爆完成后需要取放物料容器13时，液压缸15则带动气缸6以及气缸活塞杆10连接的缸盖2远离缸口5，直至缸盖2离开缸口5的距离大于物料容器13的高度时停止，此时气缸6停留在所述的取放位置。

为了能得到不同最终汽爆状态的物料，所以在汽爆缸1的缸体3上下两端各开设缸口5；当需要得到粉碎的物料时，使用单个缸口5汽爆；当需要得到较完整的物料时，两个缸口5同时汽爆；因为物料容器13是从下端的缸口5取出的，所以与上端的缸口5配合的缸盖2只需由一个气缸6驱动即可。

上面段落阐述了本发明的设计重点，概括来说，完成汽爆需要气缸6驱动缸盖2达到缸盖2瞬间离开缸口5的效果；为了能有效快速得驱动缸盖2离开和封闭缸口5并且需要足够空间取放物料容器13，故需要增设气缸驱动机构7，即本实施例中的液压缸15；为了得到不同状态的物料，需要在缸体3上下两端均开设缸口5。

为了实现上面段落中气缸6腔体内气压的设定及变化，同时为了使缸盖2更加快速地离开缸口5，在实际生产中还需要增设配套的气压调节装置，接下来举例如下：

如图9-14所示，所述的气压调节装置包括第一调节瓶16、第二调节瓶17以及充气装置18；所述的第一调节瓶16上设有一个进气口19与一个出气口20，进气口19通过第一气管21与第二腔体12连接，所述的第二调节瓶17通过连接管路22与第一腔体11连接，所述的充气装置18通过第二气管23与第一调节瓶16的出气口20连接，第一气管21上分支出第三气管24并连接在第二气管23上，使得充气装置18直接与第二腔体12连接。

为了对气压调节装置进行控制，做如下设置：在所述的第二气管23上设置单向开关25；在所述的第三气管24上设置止回开关26；在所述的第一气管21上设有第一控制开关27，第一控制开关27位于所述的进气口19与第一、第三气管24连接处之间；在所述的第三气管24上设有第二控制开关28，第二控制开关28位于所述的止回开关26与第一、第三气管24连接处之间；所述的单向开关25为使气体只能从第一调节瓶16进入充气装置18中的单向阀；止回开关26为使气体只能从充气装置18回到第二腔体12的单向阀；第一、第二控制开关为电磁阀，且第一控制开关27与第二控制开关28不会同时打开。

增设第一调节瓶16的原因如下：为了能让缸盖2更加快速地离开缸口5，则需要对第二腔体12进行泄压，第二腔体12需有全部或足够多的内部气体排出腔外；若第二腔体12内的气体全部排放完或排放得太多，那么在汽爆时，气缸活塞9很容易就撞击气缸体8底部，对气缸6造成损伤；若第二腔体12内的气体排放得不够多，即使汽爆可以完成，但第一、第二腔体两者的气压会产生较大幅度的变动，即气缸活塞9会有一段较大幅度的上下浮动，缸盖2很有可能在此过程中撞击汽爆缸1的缸体3，使汽爆缸1损坏；若将第二腔体12中的气体排放至大气中，则每次为第二腔体12充气都需要准确充入能达到工作气压的气体量；因此引入第一调节瓶16，第一调节瓶16通过第一气管21与第二腔体12连接并通过第一控制开关27控制第一气管21的通闭，第一调节瓶16上设有调节气口，在进行工作前预先通过调节气口为第一调节瓶16充入预设气体量，以配合第二腔体12泄气；当然第一调节瓶16中也可以为负压，加速了第二腔体12泄气的速度；将第一调节瓶16的出口封闭，当第二腔体12泄压时，第二腔体12内的气体排放至第一调节瓶16中，泄压完成后，第二腔体12中留有的气体压力正好避免气缸活塞9撞击气缸体8底部以及缸盖2撞击汽爆缸1的缸体3；为了完成对第二腔体12的泄压，第一调节瓶16的容积较大，在气缸驱动机构7驱动气缸6移动时，第一调节瓶16无法跟随气缸6同步移动，因此可以选用软管作为第一气管21。

为使第二腔体12可以快速进行充气达到所需的气体压力，所以引入液压充气机30作为充气装置18，该液压充气机30与CN201420504147.X的中国发明专利公开的气瓶充气压缩机原理相同，在本实施例中称为液压充气机30，液压充气机30通过液压驱动的方式来将气体压缩进第二腔体12中，使第二腔体12内部气压达到设定值；将液压充气机30接入第二腔体12与第一调节瓶16的闭环中形成新的气体闭环，在工作前第一次对第二腔体12充气以及第一次对第一调节瓶16输气后，在气体密闭的情况下，之后的工作中只会循环使用该气体闭环中的气体；此处的气体闭环是指液压充气机30、第二腔体12以及第一调节瓶16在充入预设气体量后，三者相互连通但与大气隔绝；在第二腔体12泄压完成后，第二腔体12排放的气体将进入第一调节瓶16与充气装置18中，此时第二腔体12内留有的气体压力可以避免气缸活塞9撞击气缸体8底部以及缸盖2撞击汽爆缸1的缸体3，充气装置18可通过多次充气工作将第一调节瓶16中的气体回充至第二腔体12中；该液压充气机30可与上述的液压缸15使用同一液压源。

引入第二调节瓶17的目的是在第二腔体12泄压的基础上对气缸活塞9进行增压，使气缸活塞9在第一调节瓶16的气压、第二腔体12的减压、缸盖2的重力以及汽爆缸1内蒸气压力这四重作用下远离缸口5移动，具体地说，第二调节瓶17与第一腔体11始终连通，第二调节瓶17上设有一个气嘴31，通过该气嘴31对第二调节瓶17与第一腔体11充气并达到预设压力值后，封闭该气嘴31；当第二腔体12瞬间泄压，第一腔体11随之体积增大，第一腔体11内的气体压力下降，第二调节瓶17中的气体也随之流向第一腔体11内，减缓了第一腔体11内气体压力下降的速率，即第二调节瓶17中的气体为第一腔体11进行补压，使第一腔体11内气体压力下降得没那么快，相比没有连接第二调节瓶17的第一腔体11来说，在第二腔体12泄压后气缸活塞9远离缸口5运动中的每个相同瞬间，连接有第二调节瓶17的第一腔体11内部气压大于没有连接第二调节瓶17的第一腔体11内部气压，所以连接有第二调节瓶17的第一腔体11内部气体对气缸活塞9的作用力更大，加速气缸活塞9远离缸口5；并且气缸活塞9能达到的最远端也更远，防止缸盖2回弹撞击缸体3；第二调节瓶17的容积较小，可将第二调节瓶17固定在气缸6上，使气缸6与第二调节瓶17同步移动。

因为汽爆工作时汽爆缸1产生的声响和冲击波都很大，工作人员无法靠近汽爆缸1，故为了能时刻监测气缸6、汽爆缸1以及第一调节瓶16内的气压，在气缸6、汽爆缸1以及第一调节瓶16上安装气压测定模块，将它们的内部气压情况实时传输给工作台。

本发明还提供了一种物料汽爆的方法，上述工作过程已对该方法进行了描述，最后总结如下：

使用上述的用于物料汽爆的装置，并且包括准备、引爆和复位三个阶段；在准备阶段时，将物料放入缸体3内，缸盖2封闭缸口5，第一、第二控制开关关闭，缸体3内补充水蒸气至预设压力，完成汽爆作业的准备；引爆阶段时，第一控制开关27打开，第二控制开关28关闭，第二腔体12内部的高压气体由第一气管21瞬间流向第一调节瓶16中，第二腔体12瞬间泄压，气缸活塞9远离缸口5移动，气缸活塞9驱动气缸活塞杆10带动缸盖2瞬间离开缸口5，同时气缸驱动机构7带动气缸6远离汽爆缸1的缸口5；第一调节瓶16内气压增大后，第一调节瓶16内的高压气体由第二气管23经过单向开关25进入充气装置18中，并且在第二腔体12泄压后，第二腔体12内仍保留防止气缸活塞9撞击气缸体8底部的气压；在所述的复位阶段中，第一控制开关27关闭，第二控制开关28打开，充气装置18将第一调节瓶16中的气体经由第三、第一气管并通过止回开关26充入第二腔体12中，气缸活塞9靠向缸口5移动，气缸活塞9驱动气缸活塞杆10带动缸盖2靠向缸口5；同时气缸驱动机构7驱动气缸6靠向缸口5直至缸盖2将缸口5封闭。

Claims (15)

1.一种用于物料汽爆的装置，其特征在于包括：

汽爆缸，包括缸体，配置为用于汽爆物料，缸体上设有至少一个缸口；

缸盖，用于封闭缸口，使汽爆缸内形成密闭空间；

气缸，包括气缸体、气缸活塞与气缸活塞杆，气缸体内部被气缸活塞分为第一腔体与第二腔体，气缸活塞杆从第一腔体穿出并与缸盖连接；在汽爆作业时，对第二腔体泄压，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口；

气缸驱动机构，配置为驱动气缸体移动并停留在预设位置；所述的气缸驱动机构为液压缸，液压缸驱动气缸体移动以使缸盖封闭缸口或离开缸口；当缸盖顶紧并封闭缸口时，此时气缸体内压力大于液压缸的推力。

2.根据权利要求1所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：还包括气压调节装置，气压调节装置包括第一调节瓶，该第一调节瓶通过第一气管连接于气缸体的第二腔体，第一调节瓶配置为第二腔体内的高压气体根据控制进入第一调节瓶中，从而使气缸活塞带动气缸活塞杆瞬间移动。

3.根据权利要求2所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述的气压调节装置还包括预先充有设定压力气体的第二调节瓶，该第二调节瓶通过连接管路与第一腔体保持贯通，第二调节瓶内的气体设定为对气缸活塞保持推抵的趋势。

4.根据权利要求2所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述的气压调节装置还包括配置为为第二腔体充气加压的充气装置。

5.根据权利要求4所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述的第一调节瓶上设有至少一个进气口和至少一个出气口，所述的进气口通过第一气管与第二腔体连接，所述的出气口通过第二气管与充气装置连接，在第二气管上设有单向开关，单向开关配置为使气体只能从第一调节瓶进入充气装置中。

6.根据权利要求5所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：第一气管上分支出第三气管并连接在第二气管上，使得充气装置补充的气体不经过第一调节瓶而到达第二腔体中，在第三气管上设置止回开关，止回开关配置为使气体只能从充气装置回到第二腔体。

7.根据权利要求4所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述的充气装置为液压充气机。

8.根据权利要求6所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述的第一气管上设有第一控制开关，第一控制开关位于所述的进气口与第一、第三气管连接处之间，所述的第三气管上设有第二控制开关，第二控制开关位于所述的止回开关与第一、第三气管连接处之间，第一控制开关与第二控制开关不会同时打开。

9.根据权利要求1所述的用于物料汽爆的装置，其特征在于：所述缸体整体竖直设置，缸体的上下两端均设有缸口。

10.一种物料汽爆的方法，其特征在于：使用权利要求8所述的用于物料汽爆的装置，且包括准备、引爆和复位三个阶段；在准备阶段时，将物料放入缸体内，缸盖封闭缸口，缸体内补充水蒸气至预设压力；引爆阶段时，对第二腔体进行泄压，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口，同时气缸驱动机构带动气缸远离缸口；复位阶段时，气缸与气缸驱动机构共同驱动缸盖重新封闭缸口。

11.根据权利要求10所述的物料汽爆的方法，其特征在于：在所述准备阶段中，所述的第一、第二控制开关关闭。

12.根据权利要求10所述的物料汽爆的方法，其特征在于：在所述的引爆阶段中，第一控制开关打开，第二控制开关关闭，第二腔体内部的高压气体由第一气管瞬间流向第一调节瓶中，第二腔体瞬间泄压，气缸活塞远离缸口移动，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖瞬间离开缸口，同时气缸驱动机构带动气缸远离汽爆缸的缸口。

13.根据权利要求12所述的物料汽爆的方法，其特征在于：在所述第二腔体泄压后，第二腔体内仍保留防止气缸活塞撞击气缸体底部的气压。

14.根据权利要求12所述的物料汽爆的方法，其特征在于：第一调节瓶内气压增大后，第一调节瓶内的高压气体由第二气管经过单向开关进入充气装置中。

15.根据权利要求10所述的物料汽爆的方法，其特征在于：在所述的复位阶段中，第一控制开关关闭，第二控制开关打开，充气装置将第一调节瓶中的气体经由第三、第一气管并通过止回开关充入第二腔体中，气缸活塞靠向缸口移动，气缸活塞驱动气缸活塞杆带动缸盖靠向缸口；同时气缸驱动机构驱动气缸靠向缸口直至缸盖将缸口封闭。

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