礦用隔爆外殼水壓試驗工裝設(shè)計與應(yīng)用

龍秉政

摘要：隔爆外殼作為隔爆電氣設(shè)備的重要組成部分，不允許存在缺陷，可以說防爆性能的好壞直接影響設(shè)備安全性的優(yōu)劣。文章簡要介紹了礦用隔爆外殼水壓試驗工裝的設(shè)計及其在不同隔爆外殼上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：隔爆外殼；水壓試驗；工裝設(shè)計

中圖分類號：TM357 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0033-02

煤礦井下使用的電氣設(shè)備是具有防爆性能的，隔爆外殼作為隔爆電氣設(shè)備的重要組成部分，不允許存在缺陷，而且應(yīng)具有一定的強度來承受內(nèi)部爆炸造成的影響，可以說防爆性能的好壞直接影響設(shè)備安全性的優(yōu)劣。水壓試驗作為檢測防爆殼體質(zhì)量及防爆等級的關(guān)鍵工序，防爆殼體的強度及密封性必須進行水壓試驗來判定其制造質(zhì)量是否合格，確保外殼的承壓能力。

按照《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第2部分：由隔爆型“d”保護的設(shè)備》（GB3836.2-2010）和《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求》（GB3836.1-2010）的要求，針對我公司隔爆類外殼產(chǎn)品的形狀特點，設(shè)計了通用的水壓試驗機工裝。本文對水壓試驗壓力機的選用以及水壓試驗工裝的設(shè)計進行介紹，并通過水壓試驗對水壓試驗工裝的設(shè)計進行了驗證。

1 水壓試驗壓力機的選用

針對我公司隔爆類外殼產(chǎn)品的形狀特點，選擇了Y41型單臂式水壓試驗機，其公稱壓力為600kN，滑塊最大行程為600mm。該水壓機具有使用效率高、工作強度小、裝夾方便等優(yōu)點。

2 水壓試驗工裝的設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

水壓試驗工裝依據(jù)以下原則進行設(shè)計：滿足使用過程中殼體定位的穩(wěn)定性和可靠性；有足夠的承載或夾持力度以保證殼體在水壓工裝上進行測試；滿足剛度的情況下，盡可能的重量輕；裝夾方便可靠，便于加工；選材合理，結(jié)構(gòu)盡可能的簡化，避免成本昂貴。

2.2 設(shè)計要求

基于本公司防爆類產(chǎn)品外殼結(jié)構(gòu)外形尺寸，設(shè)計一種通用性強、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命較長的水壓試驗工裝，可以節(jié)約工裝成本、節(jié)省勞動力、提高試驗效率。

2.3 水壓工裝的整體設(shè)計

由于水壓試驗機進水孔與排氣孔在工作臺面上，所以水壓試驗時殼體倒扣在工作臺上，如圖1所示。為避免殼體法蘭面劃傷，工作臺面上鋪上橡膠墊。由壓力機通過水壓試驗工裝施加向下的壓緊力，作用在殼體底面。

圖1 殼體水壓試驗使用示意圖

水壓試驗工裝主要由加長桿法蘭、加長桿、過渡件、蓋體、加強筋、底板、壓緊柱、球體軸和底座組成。圖2是使用SolidWorks軟件對結(jié)構(gòu)外形進行3D建模。

1.加長桿法蘭；2.加長桿；3.過渡件；4.蓋體；5.加強筋；6.底板；7.壓緊柱；8.球體軸；9.底座

圖2 結(jié)構(gòu)外形圖

加長桿組件：由于壓力機滑塊的最大行程只有600mm，為了適用于本單位的產(chǎn)品，設(shè)計加長桿組件，如圖3所示，其中加長桿法蘭與壓力機法蘭螺栓連接；加長桿與加長桿法蘭和過渡件焊接。

加長桿組件保證垂直度是關(guān)鍵，所以加工時加長桿兩端需要車成平面，焊接時采用小直徑焊條、小電流，盡量減小內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，從而減少焊接變形。

球體軸組件：球體軸組件是水壓工裝的核心組件，是水壓工裝能否實際應(yīng)用的關(guān)鍵，如圖4所示。

圖3 加長桿組件

圖4 球體軸組件

防爆殼體在加工過程中，殼體底面鋼板未進行車削加工，所以底面平整度不能保證。為防止在加壓過程中出現(xiàn)未壓緊漏水的情況，該水壓工裝采用球體轉(zhuǎn)動壓緊，依靠球體的角位移動來吸收或補償一個或者多個方向上橫向移動。同時，為了避免在巨大的壓力作用下引起隔爆外殼變形造成質(zhì)量問題，采用球體軸結(jié)構(gòu)，可以保證壓緊力作用點和支撐力作用點一致，進而減小水壓試驗對產(chǎn)品造成較大的塑性變形。

底板組件：

圖5 底板組件

底板組件包括底板、加強筋以及壓緊柱。由于底板面積較大，為了防止在中心位置受到較大的壓力時，底板發(fā)生變形影響使用，在底板沿長度方向焊接兩個槽鋼作為加強筋，增加底板強度。壓緊柱通過螺栓連接固定在底板上，水壓試驗時，壓緊柱壓在箱體的四角。為了使水壓工裝適應(yīng)不同產(chǎn)品規(guī)格尺寸，在底板上不同位置預(yù)留螺紋孔，更換不同產(chǎn)品做水壓試驗時，只要將壓緊柱擰在相應(yīng)位置即可。這樣設(shè)計可以保證水壓試驗工裝的通用性，也可以提高工作效率。

3 水壓試驗工裝的應(yīng)用

為了驗證水壓試驗工裝是否可行，選擇了KDW660-21B礦用隔爆兼本安型不間斷電源箱以及KDW21-660B雙路隔爆兼本安型不間斷電源箱兩種產(chǎn)品做試驗，其中雙路隔爆兼本安型不間斷電源箱底板略微不平整。兩種產(chǎn)品殼體尺寸如表1所示：

表1 殼體尺寸（mm）

型號 名稱 長 寬 高

KDW660-21B 礦用隔爆兼本安型

不間斷電源箱 560 320 166

KDW21-660B 雙路隔爆兼本安型

不間斷電源箱 445 220 121

3.1 外殼水壓試驗操作規(guī)范

水的溫度以及環(huán)境溫度不得低于5℃；試驗壓力按防爆規(guī)程進行；逐級升壓，升至試驗壓力時，不得少于3級，每次升壓均保持2分鐘時間，升至試驗壓力時保持20分鐘以上。保壓時用0.5公斤的小錘敲打外殼，對焊縫進行宏觀檢查，不得有泄漏和影響強度的缺陷。

3.2 水壓試驗結(jié)果

如圖6所示，按照水壓試驗操作規(guī)范對兩種產(chǎn)品殼體分別進行檢測，試驗壓力達到1.5MPa時，保持1分鐘，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，焊縫及密封面處無泄漏現(xiàn)象，殘余變形量在規(guī)定范圍內(nèi)，認為試壓合格。

圖6 水壓試驗工裝應(yīng)用

結(jié)果表明，水壓試驗機工裝球體軸的設(shè)計可以保證殼體底板在不平整的情況下法蘭與工作臺面密封嚴密，無漏水而影響使用的現(xiàn)象，而且滿足本單位的不同型號、不同規(guī)格產(chǎn)品需求，具有通用性。

參考文獻

[1] 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求（GB3836.1-2000）[S].

[2] 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第2部分：由隔爆型“d”（GB3836.2-2000）[S].

[3] 郝峰，黃革英，曹利波.隔爆外殼水壓試驗注意事項[J].電氣防爆，2005，4：6-7.