CN212096109U - 一种高压釜自动拆装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压釜自动拆装设备，包括内六方夹具、扭矩倍增器、伺服电机和高压釜夹持装置，内六方夹具下端设置内六方盲孔，上端固定连接在扭矩倍增器上，内六方夹具侧面位于内六方盲孔下端处设有对称的两个竖直的条形通孔，扭矩倍增器上端固定连接动态扭矩传感器，动态扭矩传感器上端固定连接到伺服电机的电机轴，伺服电机固定连接在电机架顶端，电机架固定连接在工作台上，工作台上安装有高压釜夹持装置，高压釜夹持装置位于内六方夹具正下方。本实用新型将伺服电机和内六方夹具置于高压釜夹持装置上方，便于高压釜内液体的装入和避免流出渗入电机造成电机损坏，能在设定扭矩的情况下旋紧现有高压釜的大螺帽和对釜塞进行预紧，不会因为扭矩过小或过大。

Description

一种高压釜自动拆装设备

技术领域

本实用新型属于压力容器装卸设备技术领域，具体涉及一种高压釜自动拆装设备。

背景技术

目前在一种高压釜的装釜过程中，由于要对金属密封环进行预紧达到初始密封，而对不同材质的金属密封环的预紧过程需要用到的扭矩不同，如果所用扭矩过小，则金属密封环的变形量不足，达不到初始密封的效果，如扭矩过大，则会使金属密封环初始变形量过大，可能超过金属密封环的屈服强度而使得密封失效或是拆釜时需要非常大的扭矩。而经过一段时间的实验，高压釜内产生高温高压的状态，使得拆釜的过程需要非常大的扭矩，远远大于装釜过程的扭矩，例如装釜时仅需800N·m，而经过400℃、400 MPa高温高压实验过的高压釜，拆釜时需要6000N·m以上的扭矩。并且在拆釜过程中涉及到釜塞的拔出，因为金属密封环变形量较大，因此拔塞过程需要较大的扭矩和较多次的旋转。这三个过程由人力难以完成，而普通的手动液压拆装机械臂，由于手动控制，只能控制液压的大小，难以直观的观察和控制扭矩，并且由于液压机械臂每个行程的旋转角度较小（约为60°），因此在拔塞过程中需要多次（60次以上）的液压缸换向，因此由人力也较难完成，如中国专利申请（公告号为201310375876X）中公开了一种多功能高温高压反应釜，如图13所示，包括釜体10、毛细管12、压管螺丝13、第一釜塞11、第二釜塞6、锥孔7、锥孔8、锥孔9、密封环5、压紧环4、拧紧螺帽3（大螺帽）、螺母1（拔塞螺母）和垫圈2。

而大量程的可控扭矩的电动扳手和其他拆装装置的方案，存在以下问题：

（1）由于大量程的可控扭矩扳手，如10000N·m的可控扭矩扳手，其中可控的扭矩范围为4000-10000N·m，只能用于拔塞和拆釜，不能用于小扭矩的装釜。

（2）如采用5000N·m的可控扭矩扳手，其中可控的扭矩范围为2000-5000N·m，对于小扭矩的装釜（小于2000N·m）和大扭矩（大于5000N·m）的拆釜无能为力。

（3）由于大量程的可控扭矩扳手重量较大（约为17kg），加上与高压釜大螺帽连接的夹具，总重量大于20kg，人力操作起来比较困难。而且一般的可控扭矩扳手，由于比较笨重，拆装过程难以保证和高压釜的同轴，因此容易造成高压釜各个部件的损坏；

（4）因一部分实验涉及到装釜过程需要先装入一定量的液体，而有些拆装装置的方案是伺服电机、内六方夹具等在下面，无法实现先装液体再装大螺帽，并且部分实验要求对高温高压实验后的液体进行回收测试，若将电机下置，在拆釜过程中，高压釜内的液体会快速大量流出，无法回收实验后液体，且流出的液体会直接流入下部电机造成电机损坏。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种高压釜自动拆装设备，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种高压釜自动拆装设备，包括内六方夹具、扭矩倍增器、伺服电机和高压釜夹持装置，内六方夹具下端设置内六方盲孔，上端固定连接在扭矩倍增器上，内六方夹具侧面位于内六方盲孔下端处设有对称的两个竖直的条形通孔，扭矩倍增器上端固定连接动态扭矩传感器，动态扭矩传感器上端固定连接到伺服电机的电机轴，伺服电机固定连接在电机架顶端，电机架固定连接在工作台上，工作台上安装有高压釜夹持装置，高压釜夹持装置位于内六方夹具正下方。

优选的，上述内六方夹具上端通过伸缩夹具固定连接在扭矩倍增器上，伸缩夹具包括四方内孔的连接套和四方的伸缩杆，连接套上端固定连接扭矩倍增器，伸缩杆轴向活动插入连接套内，伸缩杆下端固定连接在内六方夹具上端，连接套上设置有竖直导向条形孔，采用导向销穿过竖直导向条形孔后连接到伸缩杆。

优选的，上述高压釜夹持装置包括夹紧板和竖直固定板，夹紧板通过活动穿过其板面通孔的两螺钉连接到竖直固定板上的螺纹通孔，且能够将高压釜夹持固定在夹紧板和竖直固定板之间。

优选的，上述竖直固定板垂直固定连接在水平的移动板上，移动板固定连接在滑块上，滑块滑动连接在固定座上表面的滑轨上，固定座固定连接在工作台上表面，滑块中部下侧设置有丝母，丝母螺旋连接有丝杆，丝杆置于滑轨上表面设置的条形槽内且螺旋连接在滑轨上安装的连接座上。

优选的，上述夹紧板上穿入两螺钉的其中一个孔为卧式L形通孔，另一个为侧面设置缺口的竖直条形通孔。

优选的，上述丝杆相对内六方夹具另一端设置有旋转手柄。

优选的，上述高压釜夹持装置的夹持处下方安装有托板。

优选的，上述扭矩倍增器的反作用力臂固定在电机架上，反作用力臂下侧搁置在支撑板上，支撑板固定连接在电机架上。

优选的，上述电机架为倒立的L型框架结构，下端两侧设置有加固框。

优选的，上述动态扭矩传感器连接到数据采集器，数据采集器连接到控制器，控制器连接到伺服电机和上位机。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的效果如下：

（1）本实用新型将伺服电机和内六方夹具置于高压釜夹持装置上方，便于高压釜内液体的装入，而且在一部分高温高压实验后便于对液体进行回收测试，避免液体流出渗入电机造成电机损坏，采用动态扭矩传感器，能够实时监测扭矩的大小，并能在设定扭矩的情况下旋紧现有高压釜的大螺帽和对釜塞进行预紧，不会因为扭矩过小造成密封效果不好，也不会因为扭矩过大造成金属密封圈变形量过大而断裂，甚至造成釜塞断裂；

（2）在非常大扭矩的情况下可以轻松打开经过高温高压实验后的高压釜的大螺帽，节省人力，单人即可操作；

（3）轻松将经过高温高压实验后，金属密封圈变形量较大的釜塞拔出，可节省人力，并且因为高压釜与釜塞等可调节至同轴并相对固定，伺服电机连续输出扭矩且匀速转动，不会因为用力不均匀，或者是施加的扭矩与高压釜轴线不垂直而造成釜塞的损伤。

（4）带有动态扭矩传感器，可实时测量当前减速机的输出扭矩，反馈给伺服控制器进行伺服控制，并可以实时显示当前扭矩，方便实验人员控制拆卸和装配过程；

（5）使用动态扭矩传感器后，伺服电机可以不采用扭矩模式进行输出，因此伺服电机转过的圈数可以测量得到，通过电机转过的圈数除以减速机和扭矩倍增器的减速比，可以得到内六方夹具上旋转的圈数，以便知道大螺帽或者拔塞螺母旋转的圈数，方便拆卸和安装过程的监控。

附图说明

图1为本实用新型的等轴侧结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的前视结构示意图；

图4为图3中A-A剖视结构示意图；

图5为本实用新型的左视结构示意图；

图6为本实用新型的右视结构示意图；

图7为本实用新型的俯视结构示意图；

图8为图3中B-B剖视结构示意图；

图9为丝杆连接处剖面示意图；

图10为伸缩夹具立体结构示意图；

图11为伸缩夹具前视结构示意图；

图12为图11中A-A剖视结构示意图；

图13为高压釜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-12所示，一种高压釜自动拆装设备，包括内六方夹具1、扭矩倍增器2（扭矩倍增器减速比：22：1）、伺服电机3和高压釜夹持装置4，内六方夹具1下端设置内六方盲孔5，上端通过伸缩夹具30固定连接在扭矩倍增器2上，内六方夹具1侧面位于内六方盲孔5下端处设有对称的两个竖直的条形通孔21，釜塞上引出的电极引线可以从竖直的条形通孔引出，防止在拆卸或安装过程扭断电极引线，扭矩倍增器2上端固定连接动态扭矩传感器7，动态扭矩传感器7上端通过减速机（减速机与电机构成齿轮减速电机）固定连接到伺服电机3的电机轴，减速机（减速比：48：1）固定连接在电机架顶端上，伺服电机3固定连接在减速机外壳上端，电机架6固定连接在工作台15上，工作台15上安装有高压釜夹持装置4，高压釜夹持装置4位于内六方夹具1正下方，高压釜夹持装置4夹紧高压釜的釜体，伸缩夹具30包括四方内孔的连接套31和四方的伸缩杆32，连接套31上端固定连接扭矩倍增器，伸缩杆32轴向活动插入连接套31内，伸缩杆32下端固定连接在内六方夹具1上端，连接套31上设置有竖直导向条形孔33，采用导向销穿过竖直导向条形孔33后连接到伸缩杆32，采用伸缩夹具，能够适应不同长度的高压釜安装，便于高压釜上端插入到内六方夹具内，并且能使内六方套筒在拆装过程中可以沿垂直方向平动，导向销也对伸缩杆起到限位防脱作用，竖直导向条形孔33采用两个，对称设置在连接套31上，连接套31表面设置两平面，位于两竖直导向条形孔33外端，便于导向销受力平衡，内六方夹具设置有不同的规格，适应大螺帽和拔塞螺母拆卸。

优选的，上述高压釜夹持装置4包括夹紧板8和竖直固定板9，夹紧板8通过活动穿过其板面通孔的两螺钉10连接到竖直固定板9上的螺纹通孔，且能够将高压釜夹持固定在夹紧板8和竖直固定板9之间，夹持高压釜釜体快速稳定，连接可靠，而且因夹紧板8夹持固定之前，能够让高压釜釜体上下进行调节，从而适应不同尺寸的高压釜及高压釜上不同位置的夹持，应用范围更广。

优选的，上述竖直固定板9垂直固定连接在水平的移动板11上，移动板11固定连接在滑块12上，滑块12滑动连接在固定座13上表面的滑轨14上，固定座13固定连接在工作台15上表面，滑块12中部下侧设置有丝母16，丝母16螺旋连接有丝杆17，丝杆17置于滑轨14上表面设置的条形槽25内且螺旋连接在滑轨14上安装的连接座18上，该结构便于竖直固定板的水平方向移动调节，调节精度高，确保电机与高压釜的同轴对中性更好。

优选的，上述夹紧板8上穿入两螺钉10的其中一个孔为卧式L形通孔，另一个为侧面设置缺口的竖直条形通孔，该结构能将夹紧板打开，便于高压釜的安装夹持。

优选的，上述竖直固定板9竖直方向上设置三排连接两螺钉10的螺纹孔，高压釜夹持装置4还包括活动垫板29，活动垫板29与夹紧板8形状一致，通过两通孔活动连接在两螺钉10上且位于高压釜与竖直固定板9之间，在竖直固定板上设置3组高度不同的螺纹孔，对应安装不同长度的高压釜（因为不同长度的高压釜夹持部位的长度不一样）。根据不同长度的高压釜，选择相应高度的螺纹孔，增加与夹紧板形状一致的活动垫板，将高压釜与竖直固定板接触一侧悬空垫高，便于夹持高压釜的釜体部位，因一些高压釜的釜体过短，若采用竖直固定板直接夹持，会导致高压釜两端的螺纹损坏或无法实现夹持（因两端固定连接有大螺帽，大螺帽外径大于高压釜的釜体外径），提高设备适用范围。

优选的，上述丝杆17相对内六方夹具1另一端设置有旋转手柄19，便于操作，省时省力。

优选的，上述高压釜夹持装置4的夹持处下方安装有托板24，采用托板，能够将高压釜进行支撑，便于安装和对接，托板24截面为角钢形，其竖直板设置有两竖直条形孔，采用螺钉穿过两竖直条形孔将托板24固定连接在工作台15上，采用竖直条形孔结构，便于适应不同长度的高压釜进行安装，设备应用范围更广，使用成本更低，条形孔结构也便于快速调节，托板24水平板中部开设有U型缺口27，U型缺口27方便引线和釜塞穿过，托板24固定连接在L型架26的竖直杆上，L型架26的竖直杆上端和水平杆外端固定连接在工作台15上，竖直杆上设置有沿竖直方向的多排连接托板的螺纹孔28。

优选的，上述扭矩倍增器2的反作用力臂20固定在电机架6上，反作用力臂20下侧搁置在支撑板22上，支撑板22固定连接在电机架6上，扭矩倍增器能够对伺服电机经过减速机进行二次减速，对扭矩进一步放大，反作用力臂还能够起到稳固扭矩倍增器的作用，避免悬臂扭转导致损坏。

优选的，上述电机架6为倒立的L型框架结构，下端两侧设置有加固框23，电机架刚性和强度高，重量轻，便于组装和运输。

优选的，上述动态扭矩传感器连接到数据采集器，数据采集器连接到控制器，控制器连接到伺服电机和上位机，数据采集器和控制器集成在电器盒内，通过扭矩倍增器增加扭矩，作用在内六方夹具的扭矩 = 动态扭矩传感器采集的扭矩 * 扭矩倍增器的减速比22），当达到设定扭矩时，停止伺服电机转动，保持设定驱动力，自动实现釜塞的加载安装和拆卸。

上述高压釜夹持装置可以上下左右移动，可以对不同尺寸的高压釜进行调节和装夹，方便拆装的过程实现同轴安装，这样拆装过程不容易损坏高压釜的各个配件。

其中扭转的动力由伺服电机提供，伺服电机经过减速机进行减速以增大扭矩，伺服电机连接的动态扭矩传感器用于控制扭矩，其中上位机上控制软件力设定的扭矩为动态扭矩传感器采集的扭矩*22，以防止扭矩过大，使得金属密封圈变形量过大而密封失效。动态扭矩传感器用于实时测量扭矩，以传输扭矩信号给控制软件对伺服控制器进行控制，控制软件用于设置扭矩和显示扭矩大小，当达到控制软件上设置的扭矩大小时，控制软件给伺服电机反馈信号，进行断电操作，则伺服电机停止工作。

伺服电机主要技术参数：

电机功率：AC220V，750W

电机扭矩：7.7N·m。

通过减速机和扭矩倍增器后输出扭矩理论为8131 N·m，考虑到减速机和扭矩倍增器的减速效率小于1，因此设定整机的输出扭矩为：6500N·m。

可以实现目前需要的功能：

（1）在设定扭矩的情况下旋紧现有高压釜的大螺帽和对釜塞进行预紧；

（2）在非常大扭矩的情况下打开经过高温高压实验后的高压釜；

（3）将经过高温高压实验后的釜塞拔出。

原理流程：控制软件→伺服电机7.7N·m→减速机48：1→扭矩倍增器22：1→内六方夹具→高压釜。

具体操作流程：

1）根据高压釜高度，确定托板的高度位置。将托板通过螺丝，固定在三个挡位其中的一个挡位上，如果高度不合适，再沿竖直条形孔滑动托板，确定位置。

由于受高度空间影响，考虑到滑动夹具太长，采用固定式调节；

2）根据高压釜的大小，调节水平方向的滑动夹具，确保高压釜与电机同轴；

3）由于高压釜六方套筒内可以上下活动60mm(上紧或松开行程60mm)，在放置高压釜时，可以先套住高压釜，再往上顶，然后固定夹板。

1、装釜流程：

（1）旋紧大螺帽：事先将釜塞、大螺帽等手动旋紧，将与大螺帽适配的内六方夹具套上大螺帽，安装到此设备上，通过下部托板调节到合适的高度以使内六方夹具的上部插进伸缩夹具的下端，再调整好两个螺钉，夹紧板夹紧高压釜，在软件上设置好上紧需要的扭矩，点击“上紧”按钮，伺服电机开始工作，顺时针开始旋转，带动相关的连接件开始工作，界面上的“当前电机速度”显示电机转速。一旦扭矩达到设定扭矩，电机自动停止工作，“当前电机速度”显示为零，为了安全可靠，可以再点击“停止”按钮。

（2）釜塞预紧：更换适配拔塞螺母的内六方夹具，通过下部托板调节到合适的高度以使内六方夹具的上部插进伸缩夹具的下端，调整好两个螺钉，将夹紧板夹紧高压釜，在软件上设置好上紧需要的扭矩，点击“上紧”按钮，电机开始工作，顺时针开始旋转，带动相关的连接件开始工作，拔塞螺母旋转，高压釜釜体不动，则塞子相对釜体向上移动，从而将釜塞上带的金属密封环压紧形成初始密封。界面上的“当前电机速度”显示电机转速。一旦扭矩达到设定扭矩，电机自动停止工作，“当前电机速度”显示为零。为了安全可靠，可以再点击“停止”按钮。

2、拆釜流程

（1）松开拔塞螺母：更换适配拔塞螺母的内六方夹具，通过下部托板调节到合适的高度以使内六方夹具的上部插进伸缩夹具的下端，调整好两个螺钉，将夹紧板夹紧高压釜，在软件上设置好松开需要的扭矩，点击“松开”按钮，电机开始工作，逆时针开始旋转，带动相关的连接件开始工作，逆时针将拔塞螺母旋转出来。界面上的“当前电机速度”显示电机转速。当观察到拔塞螺母松开后，点击“停止”按钮，电机停止工作，“当前电机速度”显示为零。

（2）松开大螺帽：更换适配大螺帽的内六方夹具，通过下部托板调节到合适的高度以使内六方夹具的上部插进伸缩夹具的下端，调整好两个螺钉，将夹紧板夹紧高压釜。在软件上设置好松开需要的扭矩，点击“松开”按钮，电机开始工作，逆时针开始旋转，带动相关的连接件开始工作，界面上的“当前电机速度”显示电机转速。当观察到大螺帽松开后，点击“停止”按钮，电机停止工作，“当前电机速度”显示为零。

（3）拔出塞子：更换适配拔塞螺母的内六方夹具，将塞子穿过拔塞套筒中心孔，顺时针拧紧拔塞螺母，通过下部托板调节到合适的高度以使内六方夹具的上部插进伸缩夹具的下端，调整好两个螺钉，将夹紧板夹紧高压釜，在软件上设置好上紧需要的扭矩，点击“拧紧”按钮，电机开始工作，顺时针开始旋转，带动相关的连接件开始工作，带动拔塞螺母旋转，高压釜釜体不动，则塞子相对釜体向上移动，从而将釜塞拔出，拔塞力矩视金属密封环变形程度而定，一般拔塞螺母旋转5-6圈即可将塞子拔出。界面上的“当前电机速度”显示电机转速。当观察到釜塞拔出后，点击“停止”按钮，电机停止工作，“当前电机速度”显示为零。

针对附图13中的装拆：内六方夹具为圆筒结构，一端为内四方，与高压釜的大螺帽、拔塞螺母连接的一端为内六方孔，内六方夹具设置有不同的规格，适应大螺帽和拔塞螺母拆卸，内六方夹具侧面有两个竖直的条形通孔，用于安装在釜塞上的电极引线引出，防止旋紧或者松开过程，电极引线扭断。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：包括内六方夹具（1）、扭矩倍增器（2）、伺服电机（3）和高压釜夹持装置（4），内六方夹具（1）下端设置内六方盲孔（5），上端固定连接在扭矩倍增器（2）上，内六方夹具（1）侧面位于内六方盲孔（5）下端处设有对称的两个竖直的条形通孔（21），扭矩倍增器（2）上端固定连接动态扭矩传感器（7），动态扭矩传感器（7）上端固定连接到伺服电机（3）的电机轴，伺服电机（3）固定连接在电机架（6）顶端，电机架（6）固定连接在工作台（15）上，工作台（15）上安装有高压釜夹持装置（4），高压釜夹持装置（4）位于内六方夹具（1）正下方。

2.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：高压釜夹持装置（4）包括夹紧板（8）和竖直固定板（9），夹紧板（8）通过活动穿过其板面盲孔的两螺钉（10）连接到竖直固定板（9）上的螺纹通孔，且能够将高压釜夹持固定在夹紧板（8）和竖直固定板（9）之间。

3.根据权利要求2所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：竖直固定板（9）垂直固定连接在水平的移动板（11）上，移动板（11）固定连接在滑块（12）上，滑块（12）滑动连接在固定座（13）上表面的滑轨（14）上，固定座（13）固定连接在工作台（15）上表面，滑块（12）中部下侧设置有丝母（16），丝母（16）螺旋连接有丝杆（17），丝杆（17）置于滑轨（14）上表面设置的条形槽（25）内且螺旋连接在滑轨（14）上安装的连接座（18）上。

4.根据权利要求2所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：夹紧板（8）上穿入两螺钉（10）的其中一个孔为卧式L形通孔，另一个为侧面设置缺口的竖直条形通孔。

5.根据权利要求3所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：丝杆（17）相对内六方夹具（1）另一端设置有旋转手柄（19）。

6.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：内六方夹具（1）上端通过伸缩夹具（30）固定连接在扭矩倍增器（2）上，伸缩夹具（30）包括四方内孔的连接套（31）和四方的伸缩杆（32），连接套（31）上端固定连接扭矩倍增器，伸缩杆（32）轴向活动插入连接套（31）内，伸缩杆（32）下端固定连接在内六方夹具（1）上端，连接套（31）上设置有竖直导向条形孔（33），采用导向销穿过竖直导向条形孔（33）后连接到伸缩杆（32）。

7.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：高压釜夹持装置（4）的夹持处下方安装有托板（24）。

8.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：扭矩倍增器（2）的反作用力臂（20）固定在电机架（6）上，反作用力臂（20）下侧搁置在支撑板（22）上，支撑板（22）固定连接在电机架（6）上。

9.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：电机架（6）为倒立的L型框架结构，下端两侧设置有加固框（23）。

10.根据权利要求1所述的一种高压釜自动拆装设备，其特征在于：动态扭矩传感器连接到数据采集器，数据采集器连接到控制器，控制器连接到伺服电机和上位机。

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