用于壓力表檢測校驗裝置的設計

李榮強，王 樂，黃文爭，李歧童，馮俊豪

（1.河北冀南礦業(yè)安全檢測檢驗有限公司，河北 邯鄲 056000；2.河北工程大學機械與裝備工程學院，河北 邯鄲 056038）

自救器是入井人員在井下發(fā)生火災、粉塵爆炸、易燃氣體突出時防止有害氣體中毒或缺氧窒息的一種隨身攜帶的呼吸保護器具。自救器是一種體積小、重量輕、便于攜帶的防護個人呼吸器官的裝備。其中壓力表檢測自救器中氧氣含量。如若壓力表發(fā)生故障，示數(shù)不準確，礦難發(fā)生時，有可能造成礦工因為缺氧、中毒而亡。因而，自救器中的氧壓表需要定期校驗[1-4]。

壓力表的種類非常多，壓力表是最為主要的計量器具，壓力表是設備的眼睛，能夠全面反映設備的運行情況，能夠保護人們的生命安全，對壓力表的檢測至關重要，只有全面保證精準度，才能有效保護生產(chǎn)安全。壓力表的計量檢定工作需要使用統(tǒng)一的壓力計量器，由于壓力表自身有著較高的精度要求，故在使用前必須通過計量檢定的方式來判斷壓力表的運行狀態(tài)。氧壓力表是指用來測定氧氣壓力的一種特殊壓力表。由于其在生產(chǎn)零部件到組裝校驗中不能接觸任何油脂類產(chǎn)品，為了方便快捷的進行氧壓表校驗，本文設計一種用于氧壓表檢定的校準裝置本文設計一種采用水作為介質(zhì)的壓力表校準檢測裝置的預壓泵，實現(xiàn)校準過程中的快速增壓，方便操作。

2 氧壓表校準裝置總體方案設計

2.1 介質(zhì)選取

本次設計的裝置主要是校驗礦山自救器的氧壓表，由于其在生產(chǎn)零部件到組裝校驗中不能接觸任何油脂類產(chǎn)品，因而本檢測校驗裝置采用淡水作為工作介質(zhì)。

2.2 控制方式選擇

自動化控制的顯著特點就是可在沒有人的協(xié)助的情況下，自動完成工作；工作的效率很高，整個工作流程對數(shù)值的控制更加準確穩(wěn)定，減少人的工作量，但是自動化仍然不能代替人工測量，在很多復雜的環(huán)境下還是需要人腦來進行判斷；裝置的技術性要求較高，一旦出現(xiàn)問題，維修較為復雜，而且系統(tǒng)對于環(huán)境有較高要求，環(huán)境不適合會干擾測試的結(jié)果。手動控制可以根據(jù)所處的環(huán)境來自行判斷調(diào)節(jié)范圍，在使用時經(jīng)常遇到各種不一樣的問題，對于自動化的控制就需要再度調(diào)整參數(shù)和測試程序，手動對這缺點有很好的應對能力。

通過分析比較，本文選用手動控制方式，使得設計裝置的周

期大大縮減，操作檢測校核裝置的方法也簡便，對于環(huán)境的影響有很好的抵抗能力。

2.3 控制原理

本文所設計的氧壓表檢測校驗裝置的工作原理如圖1所示。氧壓表檢測校驗通過增加泵和微調(diào)泵進行加壓控制。加壓時通過抬起手柄把柱塞向上提起，使泵體內(nèi)部形成真空，進水閥開啟，水流進泵內(nèi)，向下按壓手柄時進水閥關閉，出水閥被頂開，水由于被壓縮內(nèi)部有一定壓力，被壓入被測儀表，反復的打壓手柄，達到額定的測試壓力值，與之構成液壓總的回路的元件有預壓截止閥(順時針關閉開口逆時針打開開口）、回液截止閥(順時針關閉開口逆時針打開開口）、過濾器、儲液杯、增壓微調(diào)泵(順時針增加壓力逆時針旋轉(zhuǎn)減小壓力）、快速接頭。

圖1 系統(tǒng)原理圖

3 增壓泵設計

增壓泵主要由手柄組件、活塞組件，泵體組件、密封圈、控制閥組成。加壓時通過抬起手柄把柱塞向上提起，使泵體內(nèi)部形成真空，進水閥開啟，水流進泵內(nèi)，向下按壓手柄時進水閥關閉，出水閥被頂開，水由于被壓縮內(nèi)部有一定壓力，被壓入被測儀表，反復的打壓手柄，達到額定的測試壓力值。

3.1 增壓泵的工作容積

本次設計的裝置為便攜式的因此裝置的整體體積不宜過大，要考慮到移動的方便性，裝置的體積為460×365×200，預壓泵的工作容積設計為50㎜×20㎜，即泵的內(nèi)徑為，泵的工作行程為[9-11]。

3.2 增壓泵缸筒設計

3.3 連接方式

預壓泵與基座的連接方式采用螺栓連接，方便拆裝。吸液排液口采圓錐管螺紋，因為圓錐管螺紋適用于高壓管路，變載荷的工作環(huán)境。

3.4 預壓泵建模

本次建模應用的時SOILDWORKS，如圖2所示為本次設計的增壓泵模型。

圖2 增壓泵模型

4 其他元件的選型

4.1 截止閥

4.2 過濾器

在液壓的工作系統(tǒng)中75%以上機械的故障都是由于液壓油的污染引起的，受到污染的液壓油使機器的磨損增加，液壓閥的閥芯出現(xiàn)卡死，工作間隙和小孔被堵住，這時接入過濾器后，可以將工作介質(zhì)中的污染物濾掉，是機器的損壞減少。過濾器選用中要保證足夠的過濾污染物的能力，依據(jù)工作要求選擇合適的過濾精度，過濾器材料的機械強度要足夠，防止因工作時的壓力導致元器件被破壞而失效，濾芯要具有良好的耐蝕性，可以在指定的溫度范圍內(nèi)正常的連續(xù)工作。

4.3 管路

5 氧壓表檢測校驗裝置

如圖3所示為本文的氧壓表檢測校驗裝置，主要由微調(diào)泵、增壓泵實現(xiàn)壓力控制，兩個截止閥，一個儲液杯，過濾器和單向閥構成。增壓泵和微調(diào)泵配合控制系統(tǒng)壓力，增壓泵實現(xiàn)預壓壓力的加載，微調(diào)泵實現(xiàn)微小壓力的調(diào)節(jié)。截止閥控制截止的流入與排出，儲液杯存儲工作截止，過濾器對進入系統(tǒng)的淡水進行過濾。基座支撐整個裝置，長度為465mm，寬度為350mm。為了工作安全和便捷考慮，在支撐桿底部增加防滑塑膠墊。

圖3 氧壓表檢測校驗裝置

6 結(jié)論

為了進行自救器氧壓表的校驗，本文設計了一種用于氧壓表校準的氧壓表檢測校準裝置。由于氧壓表的特殊性，該裝置以淡水作為介質(zhì)，采用手動控制方式，主要由增壓泵、微調(diào)泵、單向閥、過濾器、儲液杯等構成。該校準檢測裝置實現(xiàn)了氧壓表檢測校準裝置的精準檢定。