一种等离子体炬自动插拔装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及等离子体炬技术领域，具体涉及一种等离子体炬自动插拔装置及其使用方法。


背景技术：

2.在等离子体炬技术领域中，由于炬在使用过程中，有固定、密封等使用需求，在紧急情况下需要能够顺利拔出等离子体炬，防止事故发生，所以需要有配套等离子体炬的插拔装置来满足其使用需求。
3.而目前等离子体炬配套的插拔装置多采用电机-丝杆的形式完成其进退动作，这种方式极其依赖动力电能，在系统失电的情况下，等离子体炬的冷却水无法循环，温度迅速升高，且电机无法工作，不能及时将等离子体炬顺利拔出应用场合，会导致等离子体炬高温受损。因此，研究出一种插拔装置，能够满足各种功率的等离子体炬在各种紧急情况下，安全完成等离子体炬顺利从高温应用场合（高温炉、高温二燃室）拔出，保证等离子体炬设备安全，成为目前亟需解决的难题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种等离子体炬自动插拔装置及其使用方法，实现了自动插拔功能，当运行系统失去动力电源，循环水泵损坏无法工作时，无需人员到现场操作，炬本体可第一时间自行拔出，进而避免了损坏。
5.为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种等离子体炬自动插拔装置，其创新点在于：包括无杆气缸支架、无杆气缸安装座、无杆气缸、炬本体和炬托架；所述无杆气缸支架为水平设置的门形结构，且设置在靠炉体法兰口一侧，并与钢结构基础固定；在所述无杆气缸支架的上表面还水平横向设有无杆气缸，所述无杆气缸以压缩空气为动力源，且所述无杆气缸安装座套接在所述无杆气缸上，并通过无杆气缸在无杆气缸支架的上表面做水平横向往复运动；在所述无杆气缸安装座的上表面还竖直设有炬托架，且所述炬本体水平横向贯穿所述炬托架的上半部分左右两侧面，并与所述炬托架焊接固定；所述炬本体为将电能转化为热能的圆柱形设备，且其输出端经炉体法兰口水平横向插接在炉体内，并随无杆气缸安装座沿炉体做水平横向往复运动，进而进行自动插拔动作。
6.优选的，所述无杆气缸为主执行机构，且在所述无杆气缸的左右两端还分别开设有第一通气口，并通过两个第一通气口的进出气切换，驱动无杆气缸安装座进行水平横向移动。
7.优选的，还包括绝缘板和绝缘螺栓；在所述炬托架和无杆气缸之间还水平设有绝缘板，所述绝缘板通过绝缘螺栓与所述无杆气缸安装座螺接固定，且所述炬托架竖直固定在所述绝缘板的上表面，并随无杆气缸安装座进行水平横向移动，进而通过绝缘板将无杆气缸和炬托架绝缘分开，确保炬本体带电运行时用电安全。
8.优选的，还包括水冷装置；在炉体法兰口处还同轴心套接设有水冷装置，且所述水
冷装置通过其法兰与炉体法兰口螺接固定，在所述水冷装置内还左右贯穿水平开设有与炬本体相匹配的第一贯通孔，且所述第一贯通孔与所述炬本体同轴心设置，所述炬本体通过第一贯通孔水平横向穿过所述水冷装置，且所述水冷装置对所述炬本体的水平横向往复运动不产生干涉。
9.优选的，还包括绝缘密封板；在所述水冷装置的左侧面还同轴心贴合设有绝缘密封板，且所述绝缘密封板通过螺栓与所述水冷装置螺接固定，并通过水冷装置的水冷降温，确保绝缘密封板的物理特性保持不变；所述绝缘密封板使用材质为聚氨酯板材，且其性质具有一定柔软性；在所述绝缘密封板上还左右贯穿水平开设有与炬本体相匹配的第二贯通孔，且所述第二贯通孔与所述炬本体同轴心设置；所述炬本体通过第二贯通孔水平横向穿过所述绝缘密封板，且所述绝缘密封板对所述炬本体的水平横向往复运动不产生干涉，并通过炬托架右侧面与绝缘密封板相挤压，形成密封效果。
10.优选的，所述无杆气缸安装座的行程需确保炬本体处于拔出状态时，炬本体是完全脱离绝缘密封板、水冷装置以及炉体的，同时还需确保炬本体处于插入状态时，炬本体插入炉体内，且炬托架右侧面与绝缘密封板相挤压。
11.优选的，还包括密封门和旋转门装置；在所述绝缘密封板的左侧面还同轴心贴合设有密封门，所述密封门通过旋转门装置绕所述水冷装置的右端进行水平方向旋转，且所述旋转门装置与所述无杆气缸电性连接，并在炬本体拔出绝缘密封板时，驱动密封门沿顺时针方向自动水平旋转与绝缘密封板的左侧面抵紧贴合，确保密封，进而避免了有毒有害气体溢出；在炬本体处于插入状态时，旋转门装置驱动密封门沿逆时针自动水平旋转，并对炬本体的插入动作不产生干涉。
12.优选的，所述旋转门装置包括活动轴、臂板、轴向受力轴承组件、旋转轴、径向受力轴承组件、联轴器和摆动气缸；在所述水冷装置的左侧面下端还设有摆动气缸，且所述摆动气缸的设置位置需确保所述绝缘密封板以及水冷装置均对密封门的动作不产生干涉；所述摆动气缸的摆动端设于靠炬托架一侧，且所述旋转轴竖直设置在靠所述摆动气缸的摆动端一侧，在所述旋转轴的两端还同轴心间隔套接设有轴向受力轴承组件以及径向受力轴承组件，且所述轴向受力轴承组件设置在靠水冷装置右侧，并通过轴向受力轴承组件和径向受力轴承组件固定旋转轴；所述旋转轴的一端延伸出所述径向受力轴承组件，并通过联轴器与所述摆动气缸的摆动端同轴心联动连接，进而在摆动气缸的驱动下沿其自身轴向进行180
°
往复旋转；所述臂板水平横向设置，且其一端与所述旋转轴相对于轴向受力轴承组件和径向受力轴承组件之间的位置固定连接，并随旋转轴的旋转进行水平方向往复摆动，在所述臂板的另一端还竖直设有活动轴，且所述密封门的一侧面通过活动轴与所述臂板竖直铰接，进而在摆动气缸的驱动下，旋转轴旋转带动臂板进行水平方向往复摆动，实现密封门的打开和关闭。
13.优选的，在所述摆动气缸上还开设有两个第二通气口，并通过两个第二通气口的进出气切换，驱动旋转轴进行180
°
往复旋转。
14.本发明的一种等离子体炬自动插拔装置的使用方法，其创新点在于包括以下步骤：步骤一：安装完成后，使用dcs柜内的蓄电池，作为气动电磁阀的电源，进而控制无杆气缸和摆动气缸的动作；
步骤二：通过无杆气缸驱动无杆气缸安装座移动至靠左侧拔出状态时的位置处，此位置作为初始位置，再通过摆动气缸驱动臂板沿逆时针方向水平摆动，进而使密封门处于打开状态，准备炬本体的插入动作；步骤三：给无杆气缸通气，驱动炬本体向右移动，并依次穿过绝缘密封板、水冷装置后，经炉体法兰口慢慢插入炉体内；当炬托架的右侧面与绝缘密封板抵紧相挤压时，实现密封；步骤四：当发生紧急情况时，控制气缸的仪表电源依然有电，压缩空气系统中依然会存在压缩空气，气动电磁阀给气缸气路换向，通过无杆气缸驱动炬本体向左移动拔出到合适位置，接着摆动气缸驱动臂板沿顺时针方向水平摆动，进而使密封门处于关闭状态。
15.本发明的有益效果：（1）本发明实现了自动插拔功能，当运行系统失去动力电源，循环水泵损坏无法工作时，无需人员到现场操作，炬本体可第一时间自行拔出，进而避免了损坏；（2）本发明当炬本体拔出后，密封门可自动关闭，从而避免了有毒有害气体溢出伤害运行人员的现象发生；（3）本发明满足炬密封、绝缘的基本使用条件；（4）本发明减少了人工操作，进而保证了人员安全；（5）本发明以压缩空气作为动力源，进而避免停电后电机无电能提供动力的情况；（6）本发明结构简单，材料多为碳素结构钢和奥氏体不锈钢，购买加工方，同时无杆气缸、摆动气缸均为市面成熟产品，性能可靠。
附图说明
16.为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明在插入状态的主视图。
18.图2为图1的俯视图。
19.图3为本发明在拔出状态的俯视图。
20.图4为本发明无杆气缸的结构示意图。
21.图5为图2中旋转门装置的结构示意图。
22.图6为本发明炬托架与无杆气缸支架的连接示意图。
23.图7为本发明密封门关闭状态时的示意图。
24.其中，1-无杆气缸支架；2-无杆气缸安装座；3-无杆气缸；4-绝缘板；5-炬本体；6-炬托架；7-绝缘密封板；8-水冷装置；9-炉体法兰口；10-密封门；11-旋转门装置；12-活动轴；13-第一通气口；14-绝缘螺栓；111-臂板；112-轴向受力轴承组件；113-旋转轴；114-径向受力轴承组件；115-联轴器；116-摆动气缸；117-第二通气口。
具体实施方式
25.下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
26.本发明的一种等离子体炬自动插拔装置，包括无杆气缸支架1、无杆气缸安装座2、无杆气缸3、炬本体5和炬托架6；具体结构如图1~7所示，无杆气缸支架1为水平设置的门形结构，且设置在靠炉体法兰口9一侧，并与钢结构基础固定；在无杆气缸支架1的上表面还水平横向设有无杆气缸3，无杆气缸3以压缩空气为动力源，且无杆气缸安装座2套接在无杆气缸3上，并通过无杆气缸3在无杆气缸支架1的上表面做水平横向往复运动；其中，无杆气缸3为主执行机构，且在无杆气缸3的左右两端还分别开设有第一通气口13，并通过两个第一通气口13的进出气切换，驱动无杆气缸安装座2进行水平横向移动。
27.本发明在无杆气缸安装座2的上表面还竖直设有炬托架6，且炬本体5水平横向贯穿炬托架6的上半部分左右两侧面，并与炬托架6焊接固定；如图1、图2所示，在炬托架6和无杆气缸3之间还水平设有绝缘板4，绝缘板4通过绝缘螺栓14与无杆气缸安装座2螺接固定，且炬托架6竖直固定在绝缘板4的上表面，并随无杆气缸安装座2进行水平横向移动，进而通过绝缘板4将无杆气缸3和炬托架6绝缘分开，确保炬本体5带电运行时用电安全。本发明因炬本体5在正常工作中是带电运行的，所以需要绝缘分开保证用电安全。
28.本发明炬本体5为将电能转化为热能的圆柱形设备，且其输出端经炉体法兰口9水平横向插接在炉体内，并随无杆气缸安装座2沿炉体做水平横向往复运动，进而进行自动插拔动作。如图1~7所示，在炉体法兰口9处还同轴心套接设有水冷装置8，且水冷装置8通过其法兰与炉体法兰口9螺接固定，在水冷装置8内还左右贯穿水平开设有与炬本体5相匹配的第一贯通孔，且第一贯通孔与炬本体5同轴心设置，炬本体5通过第一贯通孔水平横向穿过水冷装置8，且水冷装置8对炬本体5的水平横向往复运动不产生干涉。
29.本发明在水冷装置8的左侧面还同轴心贴合设有绝缘密封板7，且绝缘密封板7通过螺栓与水冷装置8螺接固定，因炬本体5应用场合有高温，绝缘密封板7其材质不能承受高温，所以需要通过水冷装置8的水冷降温，确保绝缘密封板7的物理特性保持不变；如图1~7所示，绝缘密封板7使用材质为聚氨酯板材，且其性质具有一定柔软性；在绝缘密封板7上还左右贯穿水平开设有与炬本体5相匹配的第二贯通孔，且第二贯通孔与炬本体5同轴心设置；炬本体5通过第二贯通孔水平横向穿过绝缘密封板7，且绝缘密封板7对炬本体5的水平横向往复运动不产生干涉，并通过炬托架6右侧面与绝缘密封板7相挤压，形成密封效果。
30.本发明无杆气缸安装座2的行程需确保炬本体5处于拔出状态时，炬本体5是完全脱离绝缘密封板7、水冷装置8以及炉体的，同时还需确保炬本体5处于插入状态时，炬本体5插入炉体内，且炬托架6右侧面与绝缘密封板7相挤压。
31.本发明在绝缘密封板7的左侧面还同轴心贴合设有密封门10，如图1~7所示，密封门10通过旋转门装置11绕水冷装置8的右端进行水平方向旋转，且旋转门装置11与无杆气缸3电性连接，并在炬本体5拔出绝缘密封板7时，驱动密封门10沿顺时针方向自动水平旋转与绝缘密封板7的左侧面抵紧贴合，确保密封，进而避免了有毒有害气体溢出；在炬本体5处于插入状态时，旋转门装置11驱动密封门10沿逆时针方向自动水平旋转，并对炬本体5的插入动作不产生干涉。
32.其中，旋转门装置11包括活动轴12、臂板111、轴向受力轴承组件112、旋转轴113、径向受力轴承组件114、联轴器115和摆动气缸116；如图1~7所示，在水冷装置8的左侧面下端还设有摆动气缸116，且摆动气缸116的设置位置需确保绝缘密封板7以及水冷装置8均对密封门10的动作不产生干涉；摆动气缸116的摆动端设于靠炬托架6一侧，且旋转轴113竖直
设置在靠摆动气缸116的摆动端一侧，在旋转轴113的两端还同轴心间隔套接设有轴向受力轴承组件112以及径向受力轴承组件114，且轴向受力轴承组件112设置在靠水冷装置8右侧，并通过轴向受力轴承组件112和径向受力轴承组件114固定旋转轴113；旋转轴113的一端延伸出径向受力轴承组件114，并通过联轴器115与摆动气缸116的摆动端同轴心联动连接，进而在摆动气缸116的驱动下沿其自身轴向进行180
°
往复旋转；臂板111水平横向设置，且其一端与旋转轴113相对于轴向受力轴承组件112和径向受力轴承组件114之间的位置固定连接，并随旋转轴113的旋转进行水平方向往复摆动，在臂板111的另一端还竖直设有活动轴12，且密封门10的一侧面通过活动轴12与臂板111竖直铰接，进而在摆动气缸116的驱动下，旋转轴113旋转带动臂板111进行水平方向往复摆动，实现密封门10的打开和关闭。
33.如图5所示，在摆动气缸116上还开设有两个第二通气口117，并通过两个第二通气口117的进出气切换，驱动旋转轴113进行180
°
往复旋转。
34.本发明的一种等离子体炬自动插拔装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一：安装完成后，使用dcs（分布式控制系统）柜内的蓄电池，作为气动电磁阀的电源，进而控制无杆气缸3和摆动气缸116的动作。
35.步骤二：通过无杆气缸3驱动无杆气缸安装座2移动至靠左侧拔出状态时的位置处，此位置作为初始位置，再通过摆动气缸116驱动臂板111沿逆时针方向水平摆动，进而使密封门10处于打开状态，准备炬本体的插入动作。
36.步骤三：给无杆气缸3通气，驱动炬本体5向右移动，并依次穿过绝缘密封板7、水冷装置8后，经炉体法兰口9慢慢插入炉体内；当炬托架6的右侧面与绝缘密封板7抵紧相挤压时，实现密封。
37.步骤四：当发生紧急情况时，控制气缸的仪表电源依然有电，压缩空气系统中依然会存在压缩空气，气动电磁阀给气缸气路换向，通过无杆气缸3驱动炬本体5向左移动拔出到合适位置，接着摆动气缸116驱动臂板111沿顺时针方向水平摆动，进而使密封门10处于关闭状态。
38.本发明的有益效果：（1）本发明实现了自动插拔功能，当运行系统失去动力电源，循环水泵损坏无法工作时，无需人员到现场操作，炬本体5可第一时间自行拔出，进而避免了损坏；（2）本发明当炬本体5拔出后，密封门10可自动关闭，从而避免了有毒有害气体溢出伤害运行人员的现象发生；（3）本发明满足炬密封、绝缘的基本使用条件；（4）本发明减少了人工操作，进而保证了人员安全；（5）本发明以压缩空气作为动力源，进而避免停电后电机无电能提供动力的情况；（6）本发明结构简单，材料多为碳素结构钢和奥氏体不锈钢，购买加工方，同时无杆气缸3、摆动气缸116均为市面成熟产品，性能可靠。
39.上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。