專利名稱：大漲力管道內(nèi)對(duì)口器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是管道焊接時(shí)使用的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器。涉及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼管的焊接是管道施工中的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到管道的質(zhì)量及建成后的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效益。鋼管的焊接必須借助對(duì)口器才能使兩根焊管對(duì)準(zhǔn)、定位并保持一定的間隙。隨著自動(dòng)化焊接和高效焊接技術(shù)的日益發(fā)展，焊接工藝對(duì)管道對(duì)口器的對(duì)口質(zhì)量提出了更高的要求，不但要對(duì)的準(zhǔn)、正、間隙均勻，而且要兩管口的圓度一致。當(dāng)然這些不完全取決于對(duì)口器，與鋼管的質(zhì)量有關(guān)，即便鋼管的質(zhì)量能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，也難免在出廠以后到施工現(xiàn)場(chǎng)的諸多環(huán)節(jié)中出現(xiàn)磕碰，使管口變形，不整形是難以施焊的，更談不上達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的焊接要求。特別是目前世界管道建設(shè)朝著大口徑、厚管壁、高鋼級(jí)方向發(fā)展，這就要求對(duì)口器具有相當(dāng)大的漲緊力。迄今雖然也設(shè)計(jì)制造出一些具有整形功能的對(duì)口器，但由于漲力不夠，只能對(duì)低強(qiáng)度、薄管壁的鋼管進(jìn)行整形對(duì)口。如本局于2004年9月8日獲專利權(quán)的“管道內(nèi)整形對(duì)口器”(Z103206063.7)雖然因采用了二放大機(jī)構(gòu)技術(shù)已使?jié)q緊力有了很大的提升，最大可達(dá)300噸的漲緊力，一般來(lái)說(shuō)已足夠用了，但對(duì)某些管道，如上述的厚管壁、高強(qiáng)度鋼管來(lái)說(shuō)仍然不夠，不能實(shí)現(xiàn)整形功能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種漲緊力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器。
要想提升管道內(nèi)對(duì)口器的漲力，其實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線就是采用二級(jí)放大機(jī)構(gòu)技術(shù)。已有技術(shù)中雖然也采用此技術(shù)路線，但作為動(dòng)力的漲緊氣缸2是軸向布局，與漲緊力的方向?yàn)榇怪苯徊?，不但使結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且動(dòng)力也有較大損失。據(jù)此，本實(shí)用新型雖然也采用二級(jí)放大機(jī)構(gòu)技術(shù)，也包括對(duì)稱配置的兩組漲緊機(jī)構(gòu)的漲緊氣缸2、推桿27、41、推力盤13、后基盤7、旋轉(zhuǎn)花盤4、漲靴1和連桿16，由漲緊氣缸2通過(guò)活塞桿與連桿27、41帶動(dòng)推力盤13旋轉(zhuǎn)，與推力盤13固連的旋轉(zhuǎn)花盤4帶動(dòng)連桿16使?jié)q靴15伸縮，與管內(nèi)壁漲緊或放松，但本實(shí)用新型的特點(diǎn)是每組中的漲緊氣缸2為雙作用單伸出結(jié)構(gòu)且設(shè)置在主機(jī)的徑向平面。圖1給出了拆掉一塊加強(qiáng)板30的本對(duì)口器的主視圖，圖2是本對(duì)口器的俯視圖，圖3是本對(duì)口器內(nèi)部主視圖。由圖可見，本對(duì)口器是雙作用單伸出結(jié)構(gòu)的漲緊氣缸2由相同的兩套漲緊氣缸2沿徑向平面以中心軸6對(duì)稱安裝，每一漲緊氣缸2的末端由氣缸支座軸22、35、加強(qiáng)板短套21、37連同加強(qiáng)板30由輔助支撐螺母24一并固定在后基盤7上，后基盤7套在旋轉(zhuǎn)鋼套12上并由螺釘與其剛性連接，旋轉(zhuǎn)鋼套12套在旋轉(zhuǎn)花盤4的盤轂上并與其間隙配合，漲緊氣缸2的活塞桿頭由推桿銷19鉸鏈連接推桿27和推桿41，推桿41另一端由支座軸32加銅墊31經(jīng)支座29固定在后基盤7上，推桿27的另一端由推力盤銷20與推力盤13的一端鉸鏈連接，同樣，另一組的推桿41的另一端也由推力盤銷20與推力盤13的另一端鉸鏈連接，對(duì)推力盤13形成同向推拉；后基盤7或前基盤9與旋轉(zhuǎn)鋼套12通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘11剛性連接，旋轉(zhuǎn)花盤4與旋轉(zhuǎn)鋼套12間隙配合，可作相對(duì)旋轉(zhuǎn)，套在中心軸6上并與其間隙配合的推力盤13與旋轉(zhuǎn)花盤4由內(nèi)六角圓柱頭螺釘3剛性連接，緊貼旋轉(zhuǎn)花盤4的旋轉(zhuǎn)盤10套在旋轉(zhuǎn)花盤4的盤轂上，旋轉(zhuǎn)花盤4與連桿16通過(guò)連桿銷軸17和彈性擋圈15連接，起到旋轉(zhuǎn)限位的作用，旋轉(zhuǎn)花盤4上下兩面分別與旋轉(zhuǎn)盤10通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘8剛性連接；中間盤5與后基盤7通過(guò)氣缸支座軸22、定位導(dǎo)向軸40和六角螺母39剛性連接；兩漲緊氣缸2通過(guò)推桿27和推桿41使推力盤13繞中心軸6旋轉(zhuǎn)，推力盤13旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盤4上的連桿16推動(dòng)漲靴1緊頂管內(nèi)壁。本對(duì)口器的兩組漲緊機(jī)構(gòu)中的一組主要另件的排列順序是從外向里依次是漲緊氣缸2和推力盤13、后基盤7、旋轉(zhuǎn)鋼套12、旋轉(zhuǎn)盤10、旋轉(zhuǎn)花盤4和中間盤5；同樣另一組的主要另件的排列順序也是從外向里依次為漲緊氣缸2、推力盤13、前基盤9、旋轉(zhuǎn)鋼套12、旋轉(zhuǎn)盤10、旋轉(zhuǎn)花盤4和中間盤5，兩組中只用一個(gè)中間盤5。其中的推力盤13是有盤轂和中心孔的長(zhǎng)條狀盤，在長(zhǎng)條盤面上軸孔的兩邊各有三個(gè)孔以穿內(nèi)六角圓柱頭螺釘3與旋轉(zhuǎn)花盤4剛性連接，兩外端各有一與推桿27連接的孔且兩孔錯(cuò)開長(zhǎng)條盤面的中心線，在該二孔處的中部條上開有推桿27頭插入的槽。旋轉(zhuǎn)鋼套12(見圖9、10)是一外有低臺(tái)的環(huán)圈，在環(huán)臺(tái)上有等間隔的與后基盤7剛性連接的6個(gè)孔。旋轉(zhuǎn)盤10是為連桿16和漲靴1定位的，其形狀和已有技術(shù)一樣。為了保證漲緊氣缸2和推桿27、推桿41處的強(qiáng)度，在每個(gè)漲緊氣缸2外還加裝有加強(qiáng)板30，該加強(qiáng)板30為L(zhǎng)型平板，在相應(yīng)支座軸32、氣缸支座軸22和后基盤7上有孔，將加強(qiáng)板30蓋于漲緊氣缸2外通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘23、輔助支撐螺母24和固定螺母25固定在氣缸支座軸22、支座軸32和輔助支撐軸26上。中間盤5的形狀如圖6、圖7所示，它是一中心有臺(tái)孔的圓盤，盤近圓周邊有環(huán)槽，槽內(nèi)均勻打有多個(gè)孔，用以與后基盤7剛性連接，盤轂上有多個(gè)均勻分布的小孔，在盤轂與環(huán)槽之間有十字形盤輻，每條輻中間有一孔。旋轉(zhuǎn)花盤4是圓周邊有多個(gè)齒、中心有軸孔的臺(tái)盤，每個(gè)齒上連接連桿16的孔，在盤的臺(tái)上兩邊各有三個(gè)與推力盤剛性連接的孔。
本實(shí)用新型同樣也采用漲緊力二級(jí)放大機(jī)構(gòu)，漲緊氣缸2末端固定，活塞桿與推桿27、41相連，構(gòu)成力的一級(jí)放大；推力盤13和旋轉(zhuǎn)花盤4同時(shí)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿16推動(dòng)漲靴1，構(gòu)成漲緊力的二級(jí)放大；特別是本對(duì)口器采用了雙作用單伸出結(jié)構(gòu)的漲緊氣缸2及徑向安裝，不但動(dòng)力可以加倍，而且漲緊氣缸2活塞桿推力沿軸向沒有分力，使推力盤13、旋轉(zhuǎn)花盤4與后基盤7、前基盤9之間的摩擦力大大減小，降低了有用功的損耗，從而加大了整個(gè)對(duì)口器的漲緊力。


圖1大漲力管道內(nèi)對(duì)口器側(cè)視圖(拆掉一塊加強(qiáng)板時(shí))圖2大漲力管道內(nèi)對(duì)口器俯視圖圖3大漲力管道內(nèi)對(duì)口器內(nèi)部主視圖圖4前后基盤連接剖視圖圖5中間盤主視圖圖6中間盤剖視圖(圖5的A-A剖視圖)圖7旋轉(zhuǎn)花盤主視圖圖8旋轉(zhuǎn)花盤剖視圖(圖7的B-B剖視圖)圖9旋轉(zhuǎn)鋼套主視圖圖10旋轉(zhuǎn)鋼套剖視圖(圖9的C-C剖視圖)圖11推力盤主視圖圖12推力盤剖視圖(圖11的D-D剖視圖)圖13大漲力管道內(nèi)對(duì)口器一級(jí)放大力學(xué)模型圖圖14大漲力管道內(nèi)對(duì)口器一級(jí)放大結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)受力簡(jiǎn)圖圖15大漲力管道內(nèi)對(duì)口器二級(jí)放大力學(xué)模型圖圖16大漲力管道內(nèi)對(duì)口器二級(jí)放大結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖其中1——漲靴 2——漲緊氣缸3——內(nèi)六角圓柱頭螺釘 4——旋轉(zhuǎn)花盤5——中間盤 6——中心軸7——后基盤 8——內(nèi)六角圓柱頭螺釘9——前基盤 10——旋轉(zhuǎn)盤11——內(nèi)六角圓柱頭螺釘 12——旋轉(zhuǎn)鋼套13——推力盤14——連桿銷軸15——彈性擋圈 16——連桿117——頂桿銷軸 18——加強(qiáng)板長(zhǎng)套119——推桿銷20——推力盤銷21——加強(qiáng)板短套1 22——?dú)飧字ёS123——內(nèi)六角圓柱頭螺釘 24——輔助支撐螺母
25——固定螺母 26——輔助支撐軸127——推桿 28——內(nèi)六角圓柱頭螺釘29——支座 30——加強(qiáng)板31——銅墊 32——支座軸133——內(nèi)六角圓柱頭螺釘 34——六角螺母35——?dú)飧字ёS236——支座軸237——加強(qiáng)板短套238——輔助支撐軸239——六角螺母 40——導(dǎo)向連接軸41——推桿具體實(shí)施方式
實(shí)施例.以此實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本例是用于Φ813mm管道的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器。其整機(jī)外觀尺寸是Φ813mm(漲緊時(shí))，長(zhǎng)500mm；漲緊氣缸2兩只，選用…型，每只的推力為18000.8Kg；主要零件尺寸桿27、41為200×100×60mm；后基盤7和前基盤9完全相同，為Φ695mm，厚30gmm的圓盤，盤周邊有均勻間隔的16個(gè)Φ20mm的孔，此圈孔往里對(duì)稱地有三個(gè)推桿41的固定小孔和一個(gè)Φ12mm的孔；中間盤5為Φ695mm、厚60mm的圓盤，周邊有寬66mm的環(huán)槽，槽內(nèi)有均勻分布的16個(gè)Φ36mm的孔，盤轂Φ250mm，從盤轂到邊槽之間有寬54mm、厚18mm的“十”字形盤輻，每輻中間有Φ40mm孔，盤轂上均勻分布的12個(gè)Φ12mm的孔；旋轉(zhuǎn)花盤4為Φ435mm，周邊有16鋸齒，每齒上有一Φ13mm孔，盤轂Φ308mm，轂上有位于兩邊對(duì)稱的各三個(gè)與推力盤連接的孔，旋轉(zhuǎn)花盤4中心孔徑212mm；旋轉(zhuǎn)鋼套12是Φ266mm的圓環(huán)，環(huán)周邊有寬12mm的低臺(tái)環(huán)，其上有6個(gè)均勻布局的孔，旋轉(zhuǎn)鋼套12中心孔內(nèi)徑206mm；推力盤13形狀如圖11、圖12所示，盤長(zhǎng)邊356mm，短邊105mm，盤轂Φ285mm，中心孔Φ94mm，在盤轂的長(zhǎng)條形盤面上以中心孔對(duì)稱地各有三個(gè)Φ15mm的連接后基盤7的孔，長(zhǎng)條盤面的兩邊各有一Φ12mm與推桿27連接的孔。將上述各零件按照前述的連接方式，使兩套相同的漲緊機(jī)構(gòu)相向而裝(如圖2、4所示)，中間一個(gè)中間盤5。本對(duì)口器的活塞桿與推桿27、41相連構(gòu)成力的一級(jí)放大機(jī)構(gòu)，其放大力學(xué)模型如圖14所示，節(jié)點(diǎn)受力原理簡(jiǎn)圖見圖15，放大倍數(shù)N1=(sinα2sinα1·cosα2+sinα2·cosα1)]]>設(shè)在一級(jí)漲緊角α＝89°時(shí)，N1＝28.6493；推力盤13和旋轉(zhuǎn)花盤4同時(shí)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿16推動(dòng)漲靴1，構(gòu)成漲緊力的二級(jí)放大，其放大力學(xué)模型見圖16，節(jié)點(diǎn)受力原理見圖17，
二級(jí)放大倍數(shù)N2=cosα4cosα3]]>設(shè)在二級(jí)漲緊角α＝88°，α4＝2°時(shí)，N2＝14.3總放大倍數(shù)＝N1N2＝28.6493×14.3＝409.68已知每只漲緊氣缸的推力，考慮到轉(zhuǎn)動(dòng)盤克服摩擦力的傳遞效率η為0.8，那么總漲緊力F＝2×18000.8×0.8×14.3＝411858Kg按照整周布置16個(gè)漲緊桿計(jì)算，每個(gè)漲緊桿上分配的力為25741Kg。通過(guò)漲緊氣缸2的雙作用單伸出結(jié)構(gòu)、漲緊氣缸2設(shè)置在主機(jī)的徑向平面以及二級(jí)放大增壓，漲緊力可以達(dá)到410噸，遠(yuǎn)比現(xiàn)有技術(shù)大的多。該對(duì)口器經(jīng)某管線(管徑813mm、壁厚10mm的X80鋼管)觀場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，證明本對(duì)口器完全能滿足對(duì)口和整形的要求，整形可使鋼管的圓度達(dá)到…，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，操作方便，頗受操作工人歡迎。
由上可見，本實(shí)用新型使內(nèi)對(duì)口器的漲緊力大大提高，達(dá)到相當(dāng)大的程度，完全能滿足厚管壁、高鋼級(jí)管道對(duì)口的施工需要，其設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
權(quán)利要求1.一種管道組焊用的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器，包括對(duì)稱配置的兩組漲緊氣缸[2]、推桿[27]、[41]推力盤[13]、后基盤[7]、旋轉(zhuǎn)花盤[4]和漲靴[1]，由漲緊氣缸[2]通過(guò)活塞桿與推桿[27]帶動(dòng)推力盤[13]旋轉(zhuǎn)，與推力盤[13]固連的旋轉(zhuǎn)花盤[4]帶動(dòng)連桿[16]使?jié)q靴[1]伸縮，與管內(nèi)壁漲緊或放松，其特征是每組中的漲緊氣缸[2]為雙作用單伸出結(jié)構(gòu)且設(shè)置在主機(jī)的徑向平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器，其特征是雙作用單伸出結(jié)構(gòu)的漲緊氣缸[2]由相同的兩套漲緊氣缸[2]沿徑向平面以中心軸[6]對(duì)稱安裝，每一漲緊氣缸[2]的一端由氣缸支座軸[22]套上加強(qiáng)板短套[21]固定在后基盤[7]上，后基盤[7]套在旋轉(zhuǎn)鋼套[12]上并由螺釘與其剛性連接，旋轉(zhuǎn)鋼套[12]套在旋轉(zhuǎn)花盤[4]的盤轂上并與其間隙配合，旋轉(zhuǎn)盤[10]套在旋轉(zhuǎn)花盤[4]盤轂上且從上下兩面與旋轉(zhuǎn)花盤[4]剛性連接，套在中心軸[6]上并與其間隙配合的推力盤[13]與旋轉(zhuǎn)花盤[4]由內(nèi)六角圓柱頭螺釘[3]剛性連接；漲緊氣缸[2]的活塞桿頭由推桿銷[19]鉸鏈連接兩根推桿[27]、[41]，推桿[41]的另一端由支座軸[32]套上銅墊[31]與支座[29]連接后一并固定在后基盤[7]上，推桿[27]的另一端由推力盤銷[20]與推力盤[13]的一端鉸鏈連接，另一組的推桿[27]另一端也由推力盤銷[20]與推力盤[13]的另一端鉸鏈連接，對(duì)推力盤[13]成同向推拉狀；漲緊氣缸[2]通過(guò)推桿[27]使推力盤[13]繞中心軸[6]旋轉(zhuǎn)，推力盤[13]旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盤[4]并由連桿[16]推動(dòng)漲靴[1]緊頂管內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器，其特征是所述推力盤[13]是有盤轂和中心孔的長(zhǎng)條狀盤，在長(zhǎng)條狀盤面上中心孔的兩邊各有三個(gè)孔以穿內(nèi)六角圓柱頭螺釘[3]與旋轉(zhuǎn)花盤[4]剛性連接，兩外端各有一與推桿[27]連接的孔且兩孔錯(cuò)開長(zhǎng)條盤面的中心線，在該二孔處的中部盤上開有推桿[27]頭插入的槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器，其特征是所述旋轉(zhuǎn)鋼套[12]是一外有低臺(tái)的環(huán)圈，在環(huán)臺(tái)上有等間隔的與后基盤[7]剛性連接的6個(gè)孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器，其特征是在每個(gè)漲緊氣缸[2]外還加裝有加強(qiáng)板[30]，該加強(qiáng)板[30]為L(zhǎng)型平板，在相應(yīng)氣缸支座軸[22]、支座軸[32]和后基盤[7]的孔位有孔，將加強(qiáng)板[30]蓋于漲緊氣缸[2]外通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘[23]、輔助支撐螺母[24]和固定螺母[25]固定在氣缸支座軸[22]、支座軸[32]和輔助支撐軸[26]上，置打孔一并與其固定，另在加強(qiáng)板[30]彎角處有孔與后基盤[7]上的孔及加強(qiáng)板長(zhǎng)套[18]由螺釘和固定螺母[25]固定。
專利摘要本實(shí)用新型是涉及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的用于管道焊接的大漲力管道內(nèi)對(duì)口器。它是在漲緊力二級(jí)放大機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上將對(duì)稱配置的兩組漲緊機(jī)構(gòu)中的漲緊氣缸[2]采用雙作用單伸出結(jié)構(gòu)且設(shè)置在主機(jī)的徑向平面。具體是由相同兩套漲緊氣缸[2]沿徑向平面對(duì)稱地由氣缸支座軸[22]將它們的一端固定在后基盤[7]上，兩漲緊氣缸[2]通過(guò)推桿[27]同向推推力盤[13]繞中心軸[6]旋轉(zhuǎn)，與推力盤[13]固連的旋轉(zhuǎn)花盤[4]隨之旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連桿[16]推動(dòng)漲靴[1]緊頂管內(nèi)壁。本對(duì)口器設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，重量減輕，便于實(shí)用，摩擦損失小，漲緊力大，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，特別適用于厚管壁、高鋼級(jí)管道的對(duì)口焊接。
文檔編號(hào)B23K37/053GK2806040SQ200520113989
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者張鋒, 閆政, 梁君直, 陳江, 馬蘭, 張華 , 胡立新, 鄒欣, 王啟照 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣管道局