專利名稱：電磁自鎖式氣缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于核電站的氣缸裝置，具體涉及一種電磁自鎖式氣缸。
背景技術：
日本福島核事故之后，核電的固有安全性(核反應堆在運行參數(shù)偏離正常時能依 靠自然物理規(guī)律趨向安全狀態(tài)的性能)受到了廣泛的重視；而對于核電站的各類設備，也需 考慮采用高固有安全性以及高可靠性設計。
我國在積極發(fā)展壓水堆核電站的同時，也在積極開發(fā)具有第四代核電安全特征的 球床模塊式高溫氣冷堆核電站，高溫氣冷堆核電站具有固有安全性高、能夠防止核擴散以 及可產(chǎn)生高溫工藝所需熱量等優(yōu)點。球床模塊式高溫氣冷堆采用的燃料元件與壓水堆核電 站不同，表現(xiàn)在其為石墨基體的球形燃料元件。
球床高溫氣冷堆堆芯會排出的球形輻照核燃料元件，因此需要采用合適的裝卸料 機構將排出的輻照核燃料元件裝入輻照核燃料貯罐內(nèi)；具體為裝卸料機構將輻照核燃料 裝料管的管口降至可移動的輻照核燃料貯罐的罐口上方，然后將罐蓋從罐口上提起；裝料 完畢后，將罐蓋下落復位到罐口內(nèi)；在上述過程中，實現(xiàn)罐蓋升降操作的機構之一是氣缸。
氣缸主要可分為往復直線運動和往復擺動兩類，需根據(jù)工作條件和要求選擇合適 的型式，普通的往復直線運動氣缸主要由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成；而傳統(tǒng) 的氣缸活塞一般不具有自鎖功能，一旦發(fā)生意外，易造成汽缸活塞的意外滑落，造成設備操 作的失誤和機械故障。發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題
本發(fā)明的目的在于提供一種用于核電站的電磁自鎖式氣缸，用于確保氣缸活塞在 需要時始終限制在缸筒的一端，而不會發(fā)生意外下落，從而保證氣缸裝置的安全運行，進而 提高核電站的固有安全性。
(二)技術方案
本發(fā)明技術方案如下
—種電磁自鎖式氣缸,包括缸筒以及活塞桿，所述缸筒一端設有頂蓋，另一端設有 底蓋，所述活塞桿一端從所述底蓋穿出，所述活塞桿另一端設有限位塊，所述頂蓋中心開設 有供所述限位塊通過的第一通孔；所述頂蓋外端面連接有支承殼，所述支承殼內(nèi)部具有供 所述限位塊出入的空間；所述支承殼側面設有電磁自鎖裝置以及供所述電磁自鎖裝置的自 鎖閥桿進出支承殼的第二通孔；所述限位塊被推進至所述支承殼并經(jīng)過所述第二通孔后， 所述自鎖閥桿前端彈入所述支承殼，卡擋所述限位塊。
優(yōu)選的，所述頂蓋以及底蓋側面均開設有氣口。
優(yōu)選的，所述限位塊為套接在所述活塞桿端部的中空圓臺。
優(yōu)選的，所述限位塊被卡擋后，所述活塞桿端部不接觸所述支承殼。
優(yōu)選的，所述電磁自鎖裝置還包括側面繞有電磁線圈且一端固定在所述支承殼側 面的承壓外殼；所述承壓外殼另一端與靜鐵芯一端過盈連接；所述靜鐵芯另一端連接密封 端殼；所述自鎖閥桿后端與同軸設于所述承壓外殼內(nèi)部的動鐵芯一端連接，所述動鐵芯另 一端通過彈簧與導向桿前端連接，所述導向桿后端固定在所述密封端殼內(nèi)部，所述靜鐵芯 上開設有供所述導向桿通過的第三通孔；電磁線圈通電，所述靜鐵芯吸引動鐵芯壓縮彈簧， 自鎖閥桿縮回；電磁線圈斷電，所述彈簧將自鎖閥桿彈出。
優(yōu)選的，所述靜鐵芯外部套設有與所述電磁線圈連接的導磁板。
優(yōu)選的，所述承壓外殼通過連接法蘭固定在所述支撐殼上。
優(yōu)選的，所述電磁自鎖裝置還包括與所述線圈連接的信號發(fā)生器；所述信號發(fā)生 器將所述動鐵芯的位置信息發(fā)送至上位機。
優(yōu)選的，所述電磁線圈連接遠程控制單元，所述遠程控制單元控制所述電磁線圈 的通電以及斷電。
優(yōu)選的，所述電磁自鎖裝置還包括封裝電磁自鎖裝置所有部件的外殼。
(三)有益效果
本發(fā)明的一種電磁自鎖式氣缸，通過在活塞桿頂部設置限位塊，以及設置配合卡 檔所述限位塊的電磁自鎖裝置，從而確保了氣缸活塞在需要時始終保持在缸筒的一端，防 止活塞發(fā)生意外下落，從而保證了氣缸裝置的安全運行，減少了事故的發(fā)生，進而提高了核 電站的固有安全性。


圖1是本發(fā)明的一種電磁自鎖式氣缸的結構示意圖2是圖1中電磁自鎖式氣缸的局部放大圖。
圖中，1:連接頭；2 :底蓋；4 :活塞桿；5 :缸筒；6 :活塞；8 :外殼；9 :支承殼；10 :連 接螺釘；11 :頂蓋；12 :連接螺栓；13 :密封圈；15 :連接法蘭；16 :靜鐵芯；17 :引線套；19 信號發(fā)生器；21 :蓋型螺母；22 :密封端殼；23 :固定支架；24 :接線端子；25 :導向桿；26 :彈 簧；27 :導磁板；28 :電磁線圈；29 :動鐵芯；30 :承壓外殼；31 :自鎖閥桿；32 :限位螺母；33 限位塊。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對發(fā)明的具體實施方式
做進一步描述。以下實施例僅用 于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
本實施例中以豎直設置的氣缸為例進行說明。
如圖1所不的一種電磁自鎖式氣缸,包括缸筒5、活塞桿4、限位塊33、支承殼9以 及電磁自鎖裝置等；其中，缸筒5固定在設備支架上，缸筒5上端設有頂蓋11，下端設有底 蓋2，頂蓋11以及底蓋2側面均開設有氣口，可以通過設置在底蓋2的氣口在活塞6下部 充入或者排出壓縮空氣，實現(xiàn)活塞6的上升和下降操作，亦可以通過設置在頂蓋11上的氣 口在活塞6上部充入和排出壓縮空氣，實現(xiàn)活塞6的下降和上升操作；底蓋2的中心開設有 通孔，活塞桿4下端從底蓋2穿出；活塞6通過緊固螺母牢固套接在活塞桿4上部，活塞桿 4的底端設有連接頭1，用于掛接其他裝置，如輻照核燃料貯罐的罐蓋抓取機構等；活塞桿4上端設有限位塊33，頂蓋11中心開設有供限位塊33通過的第一通孔，限位塊33可以為任 意凸出活塞桿4的部件，本實施例中，限位塊33為套接在活塞桿4頂部的中空圓臺，在中空 圓臺的上方，活塞桿4頂端還緊固有限位螺母32，限制限位塊33的滑動；支承殼9通過連 接螺釘12固定在頂蓋11上端面，支承殼9內(nèi)部具有供限位塊33出入的空間，支承殼9能 夠承受很大的拉力或者壓力；支承殼9側面設有電磁自鎖裝置以及供電磁自鎖裝置的自鎖 閥桿31進出支承殼9的第二通孔；限位塊33被推進至支承殼9并經(jīng)過第二通孔后，自鎖閥 桿31前端彈入支承殼9，插入限位塊33的下方，卡擋住限位塊33，阻止其向下運動。
其中，限位塊33被卡擋后，活塞桿4頂部不接觸支承殼9，即活塞桿4頂部距離支 承殼9的頂部仍有一定的距離。
其中，活塞6的外圈套設有密封圈13，密封圈13可以減小活塞6上下腔室之間因 壓差引起的氣體泄漏。
其中，電磁自鎖裝置還包括承壓外殼30、靜鐵芯16、密封端殼22、動鐵芯29、彈簧 26、導向桿25、電磁線圈28等等；承壓外殼30側面繞有電磁線圈28且一端通過連接法蘭 15或者直接固定在支承殼9側面，承壓外殼30另一端與靜鐵芯16 —端過盈連接，靜鐵芯 16另一端連接密封端殼22，承壓外殼30、靜鐵芯16和密封端殼22構成壓力邊界，壓力邊 界內(nèi)部可承受氣缸內(nèi)腔的高壓，外部則處于環(huán)境壓力下；靜鐵芯16外部套設有與電磁線圈 28連接的導磁板27，導磁板27上開設有通孔，以穿過電磁線圈28的引線；自鎖閥桿31后 端與同軸設于承壓外殼30內(nèi)部的動鐵芯一端連接,動鐵芯另一端通過彈簧26與導向桿25 前端連接，導向桿25后端固定在密封端殼22內(nèi)部，靜鐵芯16上開設有供導向桿25通過的 第三通孔；電磁線圈28通電，靜鐵芯16吸引動鐵芯29壓縮彈簧26，自鎖閥桿31縮回；電 磁線圈28斷電，彈簧26將自鎖閥桿31彈出。
其中，電磁自鎖裝置還包括與線圈連接的信號發(fā)生器19，信號發(fā)生器19的一端頂 在導磁板27上，另一端則通過緊固螺母固定在密封端殼22上；信號發(fā)生器19將動鐵芯29 的位置信息通過接線端子24及信號線以及設置在外殼8端蓋上的引線套17傳送至上位 機，用于供操作人員判斷電磁自鎖裝置的運行狀態(tài)；其中，接線端子24及其接線柱固定在 固定支架23上，固定支架23則通過螺釘固定在導磁板27上；電磁線圈28與遠程控制單元 連接，通過遠程控制單元控制電磁線圈28的通電以及斷電，從而有效的降低操作人員的輻 照劑量，保證了操作過程中的輻射防護。
其中，電磁自鎖裝置還包括封裝電磁自鎖裝置所有部件的外殼8，外殼8的一端通 過蓋型螺母21固定在密封端殼22上，另一端頂在承壓外殼30的連接法蘭15上；外殼8主 要起到固定和保護電磁線圈28以及信號發(fā)生器的作用。
實際操作中，上述的電磁自鎖式氣缸操作流程如下
1、操作初始狀態(tài)
活塞6處于缸筒的底端，電磁線圈28斷電，動鐵芯29在彈簧26的作用下，帶動自 鎖閥桿31插入支承殼9內(nèi)。
2.將自鎖閥桿從支承殼內(nèi)縮回
當需要將活塞6提升至上限位置時，首先給電磁線圈28通電，動鐵芯29在電磁力 作用下，壓縮彈簧26，帶動自鎖閥桿31從支承殼9內(nèi)縮回，信號發(fā)生器19將自鎖閥桿31縮 回的信號發(fā)送至上位機。
3.將活塞提升至次上限位置
通過設置在底蓋2上的氣口為活塞6下腔室充入高壓空氣，活塞6在壓力作用下 向上行走至接近缸筒頂端的位置，同時，限位塊33經(jīng)過第二通孔。
4.將自鎖閥桿插入支承殼內(nèi)
將電磁線圈28斷電，動鐵芯29在彈簧26的作用下，帶動自鎖閥桿31，將其插入支 承殼9內(nèi)，置于限位塊33的下部，信號發(fā)生器19將自鎖閥桿31彈出的信號發(fā)送至上位機； 此時，即使活塞6下腔室失壓，或是在活塞6上腔室充入高壓空氣，限位塊33都會擱置在自 鎖閥桿31上，使活塞6保持在缸筒的頂部位置而不至于意外下落。
5.將活塞提升至上限位置
當需要將活塞6下降至底部位置時，為了防止限位塊33與自鎖閥桿31的接觸摩 擦力過大，可以通過設置在底蓋2上的氣口為活塞6下腔室充入高壓空氣，活塞6在壓力作 用下向上行走至缸筒的頂端，使限位塊33從自鎖閥桿31上脫開。
6.將自鎖閥桿從支承殼內(nèi)縮回
給電磁線圈28通電，動鐵芯29在電磁力作用下，壓縮彈簧26，帶動自鎖閥桿31從 支承殼9內(nèi)縮回，信號發(fā)生器19將自鎖閥桿31縮回的信號發(fā)送至上位機。
7.將活塞下落至底部
通過氣缸頂進氣口給氣缸內(nèi)的活塞6上腔室充入高壓空氣，活塞6在壓力作用下 向下行走至缸筒的底端。
8.將自鎖閥桿插入支承殼內(nèi)
將電磁線圈28斷電，動鐵芯29在彈簧26的作用下，帶動自鎖閥桿31，將其插入支 承殼9內(nèi)，信號發(fā)生器19將自鎖閥桿31縮回的信號發(fā)送至上位機，恢復至操作初始狀態(tài)。
本發(fā)明的電磁自鎖式氣缸裝置，具有以下優(yōu)點
1.本發(fā)明通過設置電磁自鎖裝置，保證氣缸的活塞及其連接機構在需要時始終處 于頂部位置，不會發(fā)生意外下落，保證了氣缸的安全運行。
2.本發(fā)明采用斷電自鎖的設計，有效保證了氣缸操作與運行的固有安全性以及可靠性。
3.本發(fā)明的電磁自鎖式氣缸可遠程控制操作，能夠有效的降低操作人員的輻照劑 量，保證了操作過程中的輻射防護。
4.本發(fā)明的電磁自鎖式氣缸裝置設有信號發(fā)生器,可將電磁驅(qū)動機構的自鎖狀態(tài) 信號送至上位機，有助于操作人員在裝置運行過程中進行正確判斷。
本發(fā)明的電磁自鎖式氣缸不但可以用于高溫堆核電站的輻照核燃料裝卸料機上， 確保輻照核燃料裝卸料機的運行可靠性和安全性；而且，經(jīng)過適當修改，亦可應用于其他核 電站和普通工業(yè)的相關領域。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發(fā)明的保護范疇。
權利要求
1.一種電磁自鎖式氣缸,包括缸筒以及活塞桿,所述缸筒一端設有頂蓋,另一端設有底蓋，所述活塞桿一端從所述底蓋穿出，其特征在于，所述活塞桿另一端設有限位塊，所述頂蓋中心開設有供所述限位塊通過的第一通孔；所述頂蓋外端面連接有支承殼，所述支承殼內(nèi)部具有供所述限位塊出入的空間；所述支承殼側面設有電磁自鎖裝置以及供所述電磁自鎖裝置的自鎖閥桿進出支承殼的第二通孔；所述限位塊被推進至所述支承殼并經(jīng)過所述第二通孔后，所述自鎖閥桿前端彈入所述支承殼，卡擋所述限位塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述頂蓋以及底蓋側面均開設有氣口。
3.根據(jù)權利要求1所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述限位塊為套接在所述活塞桿端部的中空圓臺。
4.根據(jù)權利要求1所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述限位塊被卡擋后，所述活塞桿端部不接觸所述支承殼。
5.根據(jù)權利要求1-4任意一項所述的電磁自鎖式氣缸,其特征在于,所述電磁自鎖裝置還包括側面繞有電磁線圈且一端固定在所述支承殼側面的承壓外殼；所述承壓外殼另一端與靜鐵芯一端過盈連接；所述靜鐵芯另一端連接密封端殼；所述自鎖閥桿后端與同軸設于所述承壓外殼內(nèi)部的動鐵芯一端連接，所述動鐵芯另一端通過彈簧與導向桿前端連接，所述導向桿后端固定在所述密封端殼內(nèi)部，所述靜鐵芯上開設有供所述導向桿通過的第三通孔；電磁線圈通電，所述靜鐵芯吸引動鐵芯壓縮彈簧，自鎖閥桿縮回；電磁線圈斷電，所述彈簧將自鎖閥桿彈出。
6.根據(jù)權利要求5所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述靜鐵芯外部套設有與所述電磁線圈連接的導磁板。
7.根據(jù)權利要求5所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述承壓外殼通過連接法蘭固定在所述支撐殼上。
8.根據(jù)權利要求5所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述電磁自鎖裝置還包括與所述線圈連接的信號發(fā)生器；所述信號發(fā)生器將所述動鐵芯的位置信息發(fā)送至上位機。
9.根據(jù)權利要求8所述的電磁自鎖式氣缸，其特征在于，所述電磁線圈連接遠程控制單元，所述遠程控制單元控制所述電磁線圈的通電以及斷電。
10.根據(jù)權利要求6-9任意一項所述的電磁自鎖式氣缸,其特征在于,所述電磁自鎖裝置還包括封裝電磁自鎖裝置所有部件的外殼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于核電站的氣缸裝置，具體涉及一種電磁自鎖式氣缸。該電磁自鎖式氣缸包括缸筒以及活塞桿，缸筒一端設有頂蓋，另一端設有底蓋，活塞桿一端從底蓋穿出，活塞桿另一端設有限位塊，頂蓋中心開設有供限位塊通過的第一通孔；頂蓋外端面連接有支承殼，支承殼內(nèi)部具有供限位塊出入的空間；支承殼側面設有電磁自鎖裝置以及供電磁自鎖裝置的自鎖閥桿進出支承殼的第二通孔，限位塊被推進至支承殼并經(jīng)過第二通孔后，自鎖閥桿前端彈入支承殼，卡擋限位塊。本發(fā)明確保了氣缸活塞在需要時始終保持在缸筒的一端，防止活塞發(fā)生意外下落，從而保證了氣缸裝置的安全運行，減少了事故的發(fā)生，進而提高了核電站的固有安全性。
文檔編號F15B15/26GK103032410SQ20121057704
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者王金華, 吳彬, 張作義, 李悅, 劉繼國 申請人:清華大學