龍秉政

摘要：隔爆外殼作為隔爆電氣設備的重要組成部分，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計及其在不同隔爆外殼上的應用。

關(guān)鍵詞：隔爆外殼；水壓試驗；工裝設計

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備是具有防爆性能的，隔爆外殼作為隔爆電氣設備的重要組成部分，不允許存在缺陷，而且應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)境用電氣設備 第2部分：由隔爆型“d”保護的設備》（GB3836.2-2010）和《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 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計進行介紹，并通過水壓試驗對水壓試驗工裝的設計進行了驗證。

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 水壓試驗工裝的設計

2.1 設計原則

水壓試驗工裝依據(jù)以下原則進行設計：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不同產(chǎn)品規(guī)格尺寸，在底板上不同位置預留螺紋孔，更換不同產(chǎn)品做水壓試驗時，只要將壓緊柱擰在相應位置即可。這樣設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 水壓試驗工裝應用

結(jié)果表明，水壓試驗機工裝球體軸的設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.