防爆技术在气动葫芦产品上的应用

环链式气动葫芦工作原理及结构特点

环链式气动葫芦以 0.4 ~ 0.6MPa 的压缩空气作为动力源,压缩空气驱动气动马达旋转带动其他相应机构的运行从而实现对物体的搬运。

气动葫芦总共由三部分组成: 起吊机构、行走机构、配气系统。起吊机构包括气动马达、行星减速器、吊挂总成、制动器、起重链条、吊钩总成和主控阀。起吊机构通过控制主控阀,来实现起吊重物的升、降,通过开闭制动器达到起升、下降定位制动。气动葫芦行走机构采用气动行走小车,由主动车轮、被动车轮、墙板组成,通过主控阀控制气动马达、行星减速器驱动主动车轮行走,实现起吊重物的水平移动。配气系统是以压缩空气作为动力源,控制气路操纵葫芦的起升和行走。

目前常用的马达为叶片式气动马达,主要由定子、转子、叶片、制动器及壳体构成。在定子上有进、排气用的配气槽孔,转子上铣有长槽,槽内装有叶片,转子与定子偏心安装使沿径向滑动的叶片与壳体内腔构成气动马达工作腔室。压缩空气从输入口进入,作用在工作室两侧的叶片上,由于转子偏心安装,气压作用在两侧叶片上产生的转矩差,使转子按逆时针方向旋转。当偏心转子转动时,工作室容积发生变化,在相邻工作室的叶片上产生压力差,利用该压力差推动转子转动。做功后的气体从输出口排出。若改变压缩空气输入方向,即可改变转子的转向。制动器位于转子两侧,供气时磨擦片脱开,马达运转; 停气时磨擦片靠弹簧压力与转子紧密接触实现制动,马达停止运转。

由于气动马达体积小,配套用的减速器目前主要采用一级行星齿轮减速器。减速器由行星轮、太阳轮和外齿圈构成,具有体积小、承载力大、工作平稳的优点。动力由太阳轮输入,通过与行星轮啮合传动至外齿圈带动棘轮旋转,环链通过外壳十字槽口定位与棘轮啮合,带动吊钩运动。葫芦行走机构悬挂在工字钢上,一般为双侧车轮行走。

潜在点燃源的分析及防爆措施

根据非电气设备防爆基本要求及环链式气动葫芦的结构特点,外壳因有压缩空气流动,自然冷却,不会产生危险温度。其潜在点燃源产生的原因主要为机械摩擦和碰撞。具体部件包括: 外壳、马达叶片、制动器、减速器、行走车轮、吊钩。防爆措施如下。

外壳采用 HT250 铸铁或 ZL104 铝合金( I类除外) 铸造,满足材料元素含量要求。外壳设计为圆筒形结构,提高外壳抗冲击能力。

一般消声器为塑料材质,但很难达到表面电阻要求,应采用铜或不锈钢材料制造。

马达工作时作为动力源的压缩空气应取自安全场所的洁净空气或惰性气体,这样可保证马达腔内为非爆炸性环境。但排气口在爆炸性环境,如果内部摩擦产生火花会从出口被带到爆炸性环境,形成引燃危险。鉴于此情况,马达叶片及制动摩擦片均应采用布胶板、合成树脂等耐磨无火花材料制成,并设置甩油润滑器对其进行润滑,同时应在设备说明书中对油脂填充时间进行规定。

行星齿轮减速器的太阳轮转速很高,其圆周线速度大于 1m /s,可采用铍青铜或铝青铜等高强度无火花材料制造。但考虑到铜合金成本较高,也可用钢材制造。整个减速器箱内应填满润滑油脂并在设备说明书中对油脂更换时间进行规定。

行走车轮通过与工字钢表面产生的摩擦力

实现葫芦的行走动作,其轮毂摩擦为快速接触摩擦,圆周线速度限制在 1m /s 即可满足要求。其轮缘不应与工字钢有滑动摩擦,设计及安装时应保证轮缘与工字钢有一定的间隙。 吊钩作为起重的重要部件,会经常与物体接触,故障状态下可能与物体发生机械碰撞,产生机械火花形成爆炸危险。可采取表面镀铜,包覆不锈钢或橡胶材料等措施。