专利名称：空气平衡器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于气动机械领域，特别涉及一种主要用于核电厂平衡吊运载荷的空气平衡器。
目前，平衡器的种类有气动和弹簧式等形式。气动平衡器有中国专利号ZL93237365.8。弹簧式平衡装置有中国专利申请号91209686.1。气动平衡器主要是利用压缩空气的能量来工作的。弹簧式平衡装置是利用弹性元件的变形能量工作的，由于弹性元件的变形量与其受力呈线性关系，这就从原理上造成了弹簧式平衡装置存在不足①弹性元件设计制造后其力学性能也就确定了。要保持在其变形量范围内变形而弹性力不变是不可能的。造成平衡装置工作行程内平衡力不恒定，工作不平稳。②在负载超过或小于弹性元件变形产生的弹性力时，弹性元件将损坏或不变形而失去作用，平衡装置失效。③弹性元件弹性力在其变形量范围内是确定的，不能调节，使得平衡装置平衡范围很窄。如要调节，平衡装置结构将复杂化。
本实用新型的目的是提供一种工作平稳，工作范围广，结构简单紧凑，体积小重量轻，使用灵活方便，操作轻快的空气平衡器。主要用于核电厂精确折装核压力壳主螺栓吊挂并平衡其重量，使重200kg长1460mm的主螺栓失重，减小螺纹副间的摩擦阻力矩，降低工人的劳动强度，保护经磨齿加工后又磷化处理的螺纹齿面不受损伤。也可用于工矿企业生产线，固定的单机或修配厂等其它工况吊挂工件(工辅具)等。
一种空气平衡器，属于气动机械领域。包括由箱体，气缸和控制机构组成的平衡器和供气管路组成。其特征是箱体是由把合在气缸上端盖上的前、后侧板分别连接左箱体和右箱体组成组合式的箱体结构；气缸为高精度双向低摩擦气缸；气缸活塞超行程报警机构是由夹板连接在气缸活塞杆下端并装在导板导向孔内的控制杆，行程控制阀，报警器及与平衡器进气孔和行程控制阀进气孔相连接的连接管路，与行程控制阀的排气孔和报警器相连接的连接管路组成；控制机构由接在平衡器进气孔和气缸工作腔进气孔之间的减压阀，气压表和装在供气管路配气箱中的过滤减压阀组成；在气缸上端盖U型吊耳和气缸活塞杆下端分别安装一个吊环，在吊环上各安装有吊钩；在供气管路中设置装有过滤减压阀的配气箱。供气管路由两根供气胶管和一个配气箱组成。供气胶管两端都装有快换接头。一根装在平衡器进气孔的接头和配气箱过滤减压阀的排气孔接头上，另一根装在配气箱过滤减压阀的进气孔接头和气源间。在箱体中用管夹装夹了二个过滤减压阀，用来过滤压缩空气中的杂质及分离水份，保护气缸和减压阀并稳定过滤减压阀出口气压，有利于气缸平稳工作。空气平衡器工作时，打开过滤减压阀，调定其出口压力高于气缸工作压力，调整减压阀旋扭，观察气压表，当表压达到气缸工作压力时停止旋转减压阀旋扭，此时平衡器处于平衡状态，可以轻快的拉(推)动活塞杆升降。当气缸活塞距下极限位10mm时，控制杆上部的凸轮压缩行程控制阀的滚轮，行程控制阀进气孔与排气孔接通，压缩空气进入报警器报警。平衡及控制原理是这样的活塞是一个受力体，它受到气缸工作腔气体的作用力，活塞杆末端吊钩上吊挂工件的重力，活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力，在这个垂直力系中可建立如下静平衡方程F=π/4(D2-d2)p+F1式中D……气缸内径d……活塞杆直径p……气压值F1…摩擦阻力F…工件重量在这个平衡式中，工件的重量被平衡工件静止不动，平衡器处于平衡状态。当安装或起吊工件时，操作者拉(推)动工件，活塞将向下(上)运动，静平衡被打破F-F2＜π/4(D2-d2)p1-F1(活塞上行)F+F3＞π/4(D2-d2)p2-F1(活塞下行)式中F2……手动向上推力。
p1……活塞上行时气缸工作腔气压。
F3……手动向下拉动力。
p2……活塞下行时气缸工作腔气压。
随着活塞向上或向下运动，气缸工作腔的容积也将增大或减小，工作腔气压也随之减小或增大，造成操作力的增加，摩擦阻力的存在和方向的改变也造成操作力的增加。如果保持p1和p2相等，F1趋于零或很小，则F2与F3相等或趋于相等。平衡器操作轻快，工作平稳，由此可见必须控制气压和减小摩擦阻力。平衡器的工作方式是活塞杆垂直升降，吊挂的工件应可以随时停在任何位置上而不自由下落，也就是说在操作力去除后，静平衡应立即恢复。因此气压必须控制在静平衡时调定的气压。气压调定后，摩擦阻力的大小取决于气缸活塞运动副间的摩擦系数、气缸缸体内径、活塞、活塞杆的加工精度和粗糙度，亦取决于气缸本身的制造和所用材料。本平衡器选用了一个高精度双向低摩擦气缸。气压是这样控制的进入气缸工作腔的压缩空气首先经过减压阀调控，当活塞上行时，工作腔气压降低，减压阀动作，向气缸工作腔供气，保持气压不变。当活塞下行时，气缸工作腔气压升高，减压阀动作，溢流气缸工作腔多余的气体保持气压不变。
本实用新型与现有技术比较具有以下优点使用压缩空气作为工作介质无污染、无噪声、平衡器体积小、结构紧凑、重量轻(18kg)、使用灵活方便、实用性强、工作范围大、工作平稳、操作轻便、降低了工人的劳动强度，没有爬行现象。
附
图1是空气平衡器总体结构图。
附图2是附
图1A-A旋转剖视图。
附图3是附
图1导板(34)结构主视图。
附图4是附图3的左视图。
附图5是附图3的俯视图。
附图6是附
图1连接管路(20)结构图。
附图7是附
图1报警器(16)结构主视图。
附图8是附图7的左视图。
附图9是附图7的A-A剖视图。
附
图10是附
图1供气管路(41)结构图。
附
图11是附
图10A-A剖视图。
附
图12是附
图10配气箱(57)结构主视图。
附
图13是附
图12A-A剖视图。
附
图14是附
图12B-B剖视图。
参见附
图1和2，气缸(1)是一个高精度双向低摩擦气缸，型号CA1DQ100-254-X708，是一个标准气缸。气缸缸体内径Φ100mm，活塞最大行程254mm，工作行程244mm，活塞杆直径Φ30mm，表面镀铬。其下端有M26×1.5的螺纹。在气缸上端盖上有一个U型吊耳，在一侧面有一个Rc1/2的螺孔，此孔不封闭，保持气缸上腔与大气相通，防止活塞下行时上腔产生真空，造成活塞无法向下运动。在气缸下端盖侧面也有一个Rc1/2的螺孔，此孔与气源相接。气缸缸体、上下端盖、活塞均由铝合金材料制造。吊环(6)材料20号钢，表面磷化浸油。用销轴(9)安装在气缸上端盖的U型吊耳内，可绕销轴(9)摆动。销轴(9)材料45号钢，表面磷化浸油。用轴端止动挡板(4)固定在气缸上端盖U型吊耳的销孔内。轴端止动挡板(4)材料20号钢，表面磷化浸油。用螺钉(3)把合在气缸上端盖U型吊耳的侧面上。吊钩(5)型号LM012-T，用螺母(7)固定在吊环(6)及吊环(30)上。可绕自身轴线转动。螺母(7)材料35号钢，表面磷化浸油。销(8)是标准件，安装在螺母(7)与吊钩(5)的销孔中。防止螺母(7)松动。导板(34)是焊接件(见附图3、4、5)。由立板(42)和底板(43)焊接后加工，材料均为35号钢，表面磷化浸油。在底板(43)上加工Φ15H8导向孔及Φ52H8定位孔，两孔距72mm。加工4-Φ13孔，在立板(42)上加工2-M4螺孔。以气缸下端盖定位凸台定位，用螺母(31)把合在气缸下端盖的底面上。并用弹簧垫圈(32)防松。吊环(30)材料20号钢，表面磷化浸油。用其上部的M26×1.5螺孔安装在气缸活塞杆的下端。行程控制阀(37)，型号K23Jc3，用螺钉(38)把合在导板(34)的立板上。连接管路(20)是焊接件(见附图6)，由螺母(44)，接头(45)，铜管(46)组成。螺母(44)材料45号钢，表面磷化浸油处理，螺纹M12×1套装在接头(45)上。接头(45)材料35号钢，表面磷化浸油处理。其上加工Φ2mm的气孔，Φ4.2mm的定位孔。铜管(46)材料T3，规格Φ4×1，长度按实际弯制长度截取。装在接头(45)的Φ4.2定位孔中，并用无酸焊剂焊接。连接管路(20)一端与行程控制阀(37)的进气孔相连，另一端与直角接头(15)相连。连接管路(21)也是焊接件，其结构及另件材料与连接管路(20)完全一样。铜管按实际位置弯制的长度截取。一端与行程控制阀(37)的排气孔相连，一端与报警器(16)相连。控制杆(39)由三段组成。导向段直径Φ15mm，头部Φ30mm，头部与导向段相接是一段长30mm的圆锥段，头部与圆锥段称为凸轮，在凸轮的一侧铣削一个平面，其中心与气缸中心距72mm，材料45号钢，表面镀铬，装在导板(34)的导向孔中，下部装在夹板(28)上，并用螺钉(29)锁紧。夹板(28)近似长方形，厚16mm，宽40mm，长125mm。在1/2宽沿长度方向加工M26×1.5的螺孔及Φ15H8孔，两孔距72mm,Φ15H8孔沿长度方向铣一个3mm宽的槽至端面，在Φ15H8孔外侧15mm处板厚上加工Φ9孔。材料35号钢，表面磷化浸油，装在气缸活塞杆下端的螺纹上。接头(27)，材料20号钢，表面磷化浸油。长35mm，一端为R1/2螺纹，一端为R1/4螺纹，内孔Φ8mm。装在气缸下端盖的Rc1/2螺孔上。三通(26)，标准件共二件，通径8，材料Q235-A。安装在接头(27)上。接头(25)，材料35号钢，表面磷化浸油。长37mm，一端为R1/4螺纹，一端为M10×1螺纹，并在该端面加工Φ5.1mm深2mm孔，安装在三通(26)上。O型密封圈(24)，规格5×1.9，材料橡胶I-4，装在接头(25)端面的密封圈沟槽内。气压表(23)，型号Y-40，量程0.05-1MPa。内接头(22)，材料20号钢，表面磷化浸油。长127mm，外径Φ14mm，内径Φ8mm，两端分别加工出R1/2的螺纹，安装在三通(26)与减压阀(19)间。减压阀(19)，型号EX1333-02，调压范围0.05-0.7MPa。安装在内接头(22)与内接头(18)间。内接头(18)，材料20号钢，表面磷化浸油。长87mm，外径Φ14mm，内径Φ8mm，两端分别加工出R1/2螺纹。安装在减压阀(19)与三通(26)间。内接头(13)，材料20号钢，表面磷化浸油。长47mm，外径Φ14mm，内径Φ8mm，两端分别加工出R1/2螺纹。安装在三通(26)与弯头(11)间。内接头(12)，材料20号钢，表面磷化浸油。长95mm，外径Φ14mm，内径Φ8mm，两端分别加工R1/2螺纹。弯头(11)，标准件共二件，通径8，材料Q235-A。接头(10)，材料45号钢，表面磷化浸油。一端加工R1/4螺纹，另一端加工与快换接头固定端完全一样的结构。内孔Φ8mm。直角接头(15)，材料20号钢，表面磷化浸油。一端加工R1/2螺纹，一端加工M12×1.5螺纹，在此端面上加工直径Φ7mm深1.4mm的孔。装在三通(26)与连接管路(20)间。报警器(16)是一个焊接件(见附图7、8、9)，由罩(47)，气笛(48)和接头(49)焊接。罩(47)外径Φ16mm，内孔Φ14mm，高20mm，孔深19mm。在开口端加工一个高8mm与底面夹角75°的缺口。气笛(48)外径Φ14mm，内孔Φ12mm，高10mm，孔深9mm，在底部沿圆周磨削一个宽0.4mm1/4圆周的窄孔。接头(49)长18mm，在上端加工高2mm直径Φ12mm的定位台，下端加工M12×1的螺纹及深1.4mm直径Φ7mm的孔，内径Φ2mm。气笛装在接头(49)上，以接头(49)定位台定位。罩(47)安装在气笛(48)上，三件分别在安装处锡焊。材料均为20号钢，表面磷化浸油。O形密封圈(17)，规格7×1.9，材料橡胶I-4。箱体(14、35)由厚1mm的Q235-A钢板冲压而成，结构为槽形，槽底部长405mm，槽宽116mm，槽右端高105.5mm，槽左端高163mm，折边高12mm，在两侧折边上各加工5-Φ3.2mm孔，在槽左端高163mm槽宽中心处加工Φ35mm孔。在箱体(14)的槽底部有4个孔，从槽右端向左40mm，槽宽中心处加工Φ17mm孔，以Φ17mm孔中心向左95mm向下20mm加工Φ18mm孔，向左180.5mm加工Φ25mm孔，以Φ25mm孔中心向左150mm加工Φ50mm孔。箱体的内表面涂白色油漆，外表面涂浅黄色油漆。箱体(14)安装在气缸的右部，箱体(35)安装在气缸的左部，与气缸间没有固定。螺母(33)焊接在箱体(14、35)的折边Φ3.5孔上。前、后侧板(2)，由Q235-A钢板冲压，规格405×326×1(mm)，其上加工12-Φ4mm孔，内侧表面涂白色油漆，外表面涂浅黄色油漆。前、后侧板(2)分别用螺钉(40)把合在气缸上端盖上，并用螺钉(40)将箱体(14、35)把合在前后侧板(2)上，形成箱体结构。供气管路(41)是一个组件(见附
图10、11)。胶管(50、71)材料空气胶管，胶管(50)规格10×20000-1MPa，胶管(71)规格10×1000-1MPa。管夹(51)、规格18。快换接头(52)，共二件，型号K10R13-A，通径10。接头(53)，长70mm，一端加工R1/4螺纹，一端加工与快换接头固定端相同的结构。内孔Φ8mm，材料45号钢，表面磷化浸油。管夹(54)，由厚2.5mm的钢板冲压成，材料Q235-A，表面磷化浸油。用螺钉(55)把合在管夹(72)上。过滤减压阀(56)，型号397-8，调压范围0.05-0.6MPa。配气箱(57)是一个组件(见附
图12、13、14)。箱体内表面涂白色油漆，外表面涂浅黄色油漆。箱体(58)由厚1mm的Q235-A钢板冲压成槽形，槽底长250mm，宽98.5mm，高209mm，折边宽8mm。箱盖板(59)用厚1mm的Q235-A钢板冲压成T形，规格248×208×98.5(mm)，与箱体(58)焊接在一起。把手(60)由Φ5mm的Q235-A圆钢弯成，表面镀铬，用卡箍(61)固定。卡箍(61)由2.5mm厚的Q235-A钢板冲压，用铜铆钉(62)铆接在箱盖板(59)上。门(65)由Q235-A钢板冲制，规格249×210×1.5(mm)，用铰链(63)与箱体(58)装在一起。铰链(63)规格1″，用铜铆钉(64)铆接在箱体(58)与门(65)上。锁舌(66)是一个机加件，材料35号钢，表面磷化浸油，用销(67)固定在手柄(68)上。销(67)园柱销，材料35号，规格Φ2.5×12。手柄(68)，材料Q235-A，表面镀铬。角接头(69)为直角式接头，一端加工R1/4螺纹，一端加工与快换接头固定端相同的结构，内孔Φ8mm，材料45号钢，表面磷化浸油。接头(70)为直通接头，长42mm。两端均为R1/4螺纹，内孔Φ8mm，材料45号钢，表面磷化浸油。管夹(72)，材料Q235-A，表面磷化浸油。用螺钉(73)把合在配气箱(57)上。
在配气箱(57)中装有二个过滤减压阀397-8，没有将此阀装在平衡器的箱体中，是为了减小平衡器箱体的结构，同时可为多台平衡器供气。当需要多台平衡器同时工作时，可在胶管(50)头部的快换接头(52)上接出T型接头，T型接头分接出两根胶管就可为二台平衡器供气。在另一个过滤减压阀的接头(53)上同样可接一根胶管，在该胶管上分接出二根胶管为两台平衡器供气。这样就可减少配气箱和胶管的数量，实现集中供气。本实用新型主要用在核电厂，工况是四台平衡器同时工作。
权利要求1.一种空气平衡器，属于气动机械领域。包括由箱体，气缸(1)和控制机构组成的平衡器和供气管路(41)组成。其特征是a、箱体是由把合在气缸(1)上端盖上的前、后侧板(2)分别连接箱体(14)和箱体(35)组成组合式的箱体结构；b、气缸为高精度双向低摩擦气缸；c、气缸活塞超行程报警机构是由夹板(28)连接在气缸活塞杆下端并装在导板(34)导向孔内的控制杆(39)，行程控制阀(37)，报警器(16)及与平衡器进气孔(10)和行程控制阀(37)进气孔相连接的连接管路(20)，与行程控制阀(37)的排气孔和报警器(16)相连接的连接管路(21)组成；d、控制机构由接在平衡器进气孔(10)和气缸工作腔进气孔(27)之间的减压阀(19)，气压表(23)和装在供气管路(41)配气箱(57)中的过滤减压阀(56)组成；e、在气缸(1)上端盖U型吊耳和气缸活塞杆下端分别安装一个吊环(6、30)，在吊环(6、30)上各安装有吊钩(5)；f、在供气管路(41)中设置装有过滤减压阀(56)的配气箱(57)。
专利摘要一种空气平衡器属于气动机械领域。包括由气缸、控制机构、箱体组成的平衡器和供气管路组成。其特征是:气缸为高精度双向低摩擦气缸,在气缸上端盖和活塞杆末端安装的吊环上各安装了一个吊钩,设置了活塞超行程报警机构,箱体为组合式的箱形结构。活塞杆的升降速度由人随意控制、操作轻快、稳定性好、适用性强、平衡范围广,工人可以在工件失重的状态下轻松操作,降低了工人的劳动强度。主要用于核电厂平衡吊运压力壳主螺栓。
文档编号F16K17/00GK2318475SQ9724806
公开日1999年5月12日 申请日期1997年11月6日 优先权日1997年11月6日
发明者郭景坤, 马正清, 张致忠 申请人:中国第一重型机械集团公司