CN106216444B - 一种用于无缝钢管端部内外径定径装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无缝钢管端部内外径定径装置，包括滑动设置于底座上的前梁和后梁，前梁和后梁通过导向拉力杆连接，前梁和后梁之间设有一中间箱体；中间箱体上固定有内液压缸和外液压缸；外液压缸连接在后梁上；内液压缸的内活塞杆的端部在径向上锥面接触一内定径分段模具，内定径分段模具在轴向上通过第一燕尾导向结构连接一固定支座，固定支座在轴向上还通过第二燕尾导向结构连接一外定径分段模具；外定径分段模具与内定径分段模具之间形成一供无缝钢管端部插入的定径腔；外定径分段模具在径向上斜面接触前梁。本发明通过设置内外径模具装置，实现了无缝钢管端部内外径定径的精确定径。

Description

一种用于无缝钢管端部内外径定径装置

技术领域

本发明属于无缝钢管精整技术领域，特别涉及一种无缝钢管端部内外径定径装置，该装置主要适用于外径为1000mm～1500mm的无缝钢管端部精整定径。

背景技术

外径为1000mm～1500mm的无缝钢管被广泛用于恶劣地质和气象条件下油气、热力、粉体、负压空气以及排水介质的输送，其三通管件也被广泛应用于核电生产行业，引起发达国家的普遍重视。铺设该类管线时钢管、三通管件都要对接焊牢，所以对端部对焊处的椭圆度和直径公差有严格要求，目前国际范畴内该类管材的生产工艺不能实现端部高精度的椭圆度以及直径尺寸公差要求。

传统的辊式定径方法对于如此大的钢管直径，因钢端效应的明显加剧，无法达到管材端部内、外径定径以及椭圆精度提高的目的。当前为了完成管线对接，普遍采用切头尾和椭对椭的缓解对接方法，在增加切损浪费的同时，也存在对焊人工调节难度过大的缺陷，因此研发一种能够对大直径无缝钢管的端部椭圆度和直径公差精确加工的定径设备已经成为迫切。

发明内容

为了解决现有技术在生产和使用大口径无缝钢管所存在的端部内径和外径尺寸精度低下、端部定径时只能将尺寸超差的端部切掉，造成极大的浪费的问题，本发明的目的在于提出一种用于无缝钢管端部内外径定径装置，该设备通过内外径模具同时收缩或者扩张达到管材端部内径、外径以及椭圆精度的精确控制的目的。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种用于无缝钢管端部内外径定径装置，包括一底座；滑动设置于所述底座上的前梁和后梁，所述前梁和所述后梁通过导向拉力杆连接；所述前梁上连接有一可径向活动的外定径分段模具，所述外定径分段模具内套设有一可径向活动的内定径分段模具，所述内定径分段模具的外圆与所述外定径分段模具内圆之间形成一供被定径钢管端部插入的定径腔；所述内定径分段模具的内侧面连接一内活塞杆，所述内活塞杆连接至一内液压缸上，所述内液压缸固定至一中间箱体上，所述中间箱体上还固定一外液压缸，所述外液压缸连接一外活塞杆，所述外活塞杆连接至所述后梁上。

优选的，所述前梁内部设有第一斜面，所述外定径分段模具的外侧设有第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面相互斜面接触。

优选的，所述前梁与所述外定径分段模具在径向上通过第一燕尾导向结构连接。所述第一燕尾导向结构包括设置于所述第一斜面上的第一燕尾，设置于所述第二斜面上的第一燕尾槽，所述第一燕尾位于所述第一燕尾槽内。

优选的，所述外定径分段模具在轴向上通过第二燕尾导向结构连接一固定支座，所述第二燕尾导向结构包括相互配合的第二燕尾和第二燕尾槽，所述外定径分段模具具有一第一内侧端面，所述第二燕尾设置于所述第一内侧端面上，所述第二燕尾槽开设在所述固定支座上。

优选的，所述内活塞杆的端头整体呈圆锥状，所述内定径分段模具内部设有圆锥孔，圆锥状的端头位于所述圆锥孔内。

优选的，所述内活塞杆的端头的圆锥面在径向上通过第三燕尾结构连接所述内定径分段模具的内锥孔面；所述第三燕尾结构包括相互配合的第三燕尾和第三燕尾槽，所述第三燕尾槽设置于所述内定径分段模具的内锥孔面上，所述第三燕尾设置于所述内活塞杆的端头的圆锥面上。

优选的，所述内定径分段模具在轴向上通过第四燕尾导向结构连接所述固定支座，所述第四燕尾导向结构包括相互配合的第四燕尾和第四燕尾槽，所述内定径分段模具具有一第二内侧端面，所述第四燕尾设置于所述第二内侧端面上，所述第四燕尾槽开设在所述固定支座上。

优选的，所述内液压缸与所述外液压缸的缸体合二为 一。

优选的，所述内液压缸和所述外液压缸内均设有位移传感器。

本发明的有益效果：本发明与以往的辊式定径装备完全不同，而是采用了内定径分段模具和外定径分段模具迫使无缝钢管端部内径或者外径产生塑性变形，以达到对管材内径或者外径尺寸精确定径的目的，同时显著地提高了定径后管材端部的椭圆精度。

附图说明

图1本发明的主视图。

图2本发明的侧视图。

图3图1中沿A-A方向的剖面示意图。

图4为本发明的外定径分段模具的主视图。

图5为本发明的外定径分段模具的侧视图。

图6为本发明的内定径分段模具的主视图。

图7为本发明的内定径分段模具的侧视图。

图中，1、外定径分段模具；2、内定径分段模具；3、被定径无缝钢管；4、内活塞杆；5、底座；6、前梁；7、导向拉力杆；8、固定支座；9、内液压缸； 10、外液压缸；11、中间箱体；12、后梁；13、第一斜面；14、第二斜面；15、第二燕尾；16、第一燕尾槽；17、第一内侧端面；18、外定径分段模具内圆； 19、内定径分段模具外圆；20、定径腔；21、外活塞杆；22、第二内侧端面；23、第四燕尾；24、第三燕尾槽；、内锥孔面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

为了解决国内外在生产和使用无缝钢管时所存在的端部内径和外径尺寸精度低下、端部定径时只能将尺寸超差的端部切掉，造成极大的浪费的问题，本发明提供了一种如图1所述的无缝钢管端部内外径定径装置,该装置主要适用于外径为1000mm～1500mm的无缝钢管端部精整定径。

该定径装置包括一底座5；滑动设置于所述底座5上的前梁6和后梁12，所述前梁6和所述后梁12通过导向拉力杆7连接；所述前梁6上连接有一可径向活动的外定径分段模具1，所述外定径分段模具1内套设有一可径向活动的内定径分段模具2，所述内定径分段模具2的外圆19与所述外定径分段模具内圆 18之间形成一供被定径无缝钢管3端部插入的定径腔20；所述内定径分段模具 2的内侧面连接一内活塞杆4，所述内活塞杆4连接至一内液压缸9上，所述内液压缸9固定至一中间箱体11上，所述中间箱体11上还固定一外液压缸10，所述外液压缸10连接一外活塞杆21，所述外活塞杆21连接至所述后梁12上。

其中，所述径向为图1中与内活塞杆4垂直的方向，所述轴向为图1中与内活塞杆4平行的方向。

工作原理：当外活塞杆21伸出或者收缩时，带动后梁12和前梁6轴向运动，由于前梁6连接可径向运动的所述外定径分段模具1，使所述前梁6带动所述外定径分段模具1径向运动，所述外定径分段模具1径向运动使定径腔20收缩或者扩大，从而对定径腔20内的被定径无缝钢管3端部的外径产生作用力或者不产生作用力,进而达到对被定径无缝钢管3端部的外径的精确定径。

当内活塞杆4收缩或者伸出时，由于内活塞杆4连接可径向运动的内定径分段模具2，所述内活塞杆4带动内定径分段模具2径向运动，所述内定径分段模具2径向运动使定径腔20收缩或者扩大，从而对定径腔20内的被定径无缝钢管3端部的外径产生作用力或者不产生作用力,进而达到对被定径无缝钢管3 的端部内径的精确定径。

本发明的使用过程为：当初始状态下调整内液压缸9和外液压缸10的活塞伸出长度，调整好内定径分段模具外圆19的尺寸，并调整好外定径分段模具1 内圆18的尺寸，使得外定径分段模具内圆18尺寸略大于被定径无缝钢管3的外径尺寸，内定径分段模具外圆19尺寸略小于定径无缝钢管3的内径尺寸；待被定径无缝钢管3端部进入定径腔20后，当对被定径无缝钢管3的外径需要缩小且内径需要扩大时，此时所述内液压缸9的内活塞杆4缩回,且外液压缸10 的活塞伸出；当对被定径无缝钢管3的内径和外径都需要扩大时，此时所述内液压缸9的内活塞杆4缩回,且外液压缸10的活塞也缩回；当对被定径无缝钢管3的内径和外径都需要缩小时，此时外液压缸10的活塞也伸出，所述内液压缸9的内活塞杆4也伸出；从而使内定径分段模具外圆19和外定径分段模具1 的内圆18尺寸达到定径所要求的尺寸，在此过程中即实现了定径无缝钢管3端部内径和外径尺寸的精确定径和椭圆精度的提高。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1和图4所示，所述前梁6内部设有第一斜面 13，所述外定径分段模具1的外侧设有第二斜面14，所述第一斜面13与所述第二斜面14相互斜面接触，使所述前梁6与所述外定径分段模具1通过斜面相互配合起来。之所以在所述外定径分段模具1的外侧设置斜面而不是锥面，是因为斜面更方便加工。

如图4和图5所示，所述前梁6与所述外定径分段模具1在径向上通过第一燕尾导向结构连接。所述第一燕尾导向结构包括设置于所述第一斜面13上的第一燕尾，设置于所述第二斜面14上的第一燕尾槽16，所述第一燕尾位于所述第一燕尾槽16内。通过第一燕尾导向结构使所述前梁6与所述外定径分段模具 1在径向上连接起来，使两者在运动的过程中始终保持接触，而不脱落，保证所述外定径分段模具1的径向精密运动。

如图1、2、3、4、5所示，所述外定径分段模具1在轴向上通过第二燕尾导向结构连接一固定支座8，所述第二燕尾导向结构包括相互配合的第二燕尾 15和第二燕尾槽，所述外定径分段模具1具有一第一内侧端面17，所述第二燕尾设置于所述第一内侧端面17上，所述第二燕尾槽开设在所述固定支座8上。通过第二燕尾导向结构使所述外定径分段模具1与所述固定支座8在轴向上连接起来，使两者在运动的过程中始终保持接触，而不脱落，并限制所述外定径分段模具1在轴向上的运动，保证所述外定径分段模具1的径向精密运动。

工作原理：当外活塞杆21伸出或者收缩时，带动后梁12和前梁6轴向运动，由于所述前梁6与所述外定径分段模具1斜面配合，使所述前梁6带动所述外定径分段模具1运动；又由于所述外定径分段模具1与所述前梁6在径向上通过第一燕尾导向结构连接从而限制了所述外定径分段模具1的周向运动；所述外定径分段模具1与所述固定支座8在轴向上通过第二燕尾结构连接从而限制了所述外定径分段模具1的轴向运动，故所述外定径分段模具1仅在径向上运动；外活塞杆21伸出时，所述外定径分段模具1径向运动挤压被定径无缝钢管3端部的外径，使所述被定径无缝钢管3端部的外径收缩；所述外活塞杆 21收缩时，所述外定径分段模具1径向运动不再挤压被定径无缝钢管3端部的外径，从而实现对被定径钢管3端部的外径的定径目的。

实施例3

在实施例1的基础上，如图1所示，所述内活塞杆4的端头整体呈圆锥状，所述内定径分段模具2内部设有圆锥孔，圆锥状的端头位于所述圆锥孔内，通过圆锥状的端头与圆锥孔配合，使得内活塞杆4的轴向运动转化为内定径分段模具2的径向运动。

如图6至7所示，所述内活塞杆4的端头的圆锥面在径向上通过第三燕尾结构连接所述内定径分段模具2的内锥孔面；所述第三燕尾结构包括相互配合的第三燕尾和第三燕尾槽24，所述第三燕尾槽24设置于所述内定径分段模具2 的内锥孔面上，所述第三燕尾设置于所述内活塞杆4的端头的圆锥面上，所述第三燕尾槽24与所述第三燕尾配合使所述内活塞杆4与所述内定径分段模具2 连接起来,使两者在运动的过程中始终保持接触，而不脱落，并保证两者在运动的过程中始终保持接触，而不脱落，所述内定径分段模具2在径向上的精密运动。

如图1和图6所述，所述内定径分段模具2在轴向上通过第四燕尾导向结构连接所述固定支座8，所述第四燕尾导向结构包括相互配合的第四燕尾23和第四燕尾槽，所述内定径分段模具2具有一第二内侧端面22，所述第四燕尾23 设置于所述第二内侧端面22上，所述第四燕尾槽开设在所述固定支座8上。通过第四燕尾导向结构使所述内定径分段模具2与所述固定支座8在轴向上连接起来，使两者在运动的过程中始终保持接触，而不脱落，并限制所述内定径分段模具2在轴向上的运动，保证所述内定径分段模具2的径向精密运动。

工作原理：当内活塞杆4伸出或者收缩时，由于所述内活塞杆4与所述内定径分段模具2斜面配合，使所述内活塞杆4带动所述内定径分段模具2运动；又由于所述内活塞杆4与所述内定径分段模具2在径向上通过第三燕尾导向结构连接从而限制了所述内定径分段模具2的周向运动；所述内定径分段模具2 与所述固定支座8在轴向上通过第四燕尾结构连接从而限制了所述内定径分段模具2的轴向运动，故所述内定径分段模具2仅在径向上运动；所述内活塞杆4 缩回时，所述内定径分段模具2径向运动并挤压被定径无缝钢管3端部的内径，使所述被定径无缝钢管3端部的外圆收缩；所述内活塞杆4伸出时，所述内定径分段模具2径向运动不再挤压被定径无缝钢管3端部的内径，从而实现对被定径无缝钢管3端部的内径的定径目的。

实施例4

在实施例1的基础上，如图1所示，所述外液压缸10和所述内液压缸9通过螺栓连接所述中间箱体11，通过螺栓连接，安装和拆卸都很方便。

所述内液压缸9与所述外液压缸10的缸体合二为 一，这样可节省空间和节约成本。

实施例5

在实施例1的基础上，所述内液压缸9和所述外液压缸10内均设有位移传感器，所述位移传感器实时监测所述内液压缸9与所述外液压缸10内的活塞的位移变化，将检测的数值传输给控制器，控制器根据检测的数值与设定值进行比较来判断活塞杆是否运动到位，可以精确地控制液压缸活塞杆的位置，从而达到所述内定径分段模具2和外定径分段模具1所围成的定径腔20的尺寸精度，进而达到对管材端部内、外径的精密定径以及椭圆精度的提高。

在实施例中，所述位移传感器选用市场上常见的位移传感器，在此不再详细描述。

实施例6

在实施例1的基础上，如图1所示，所述导向拉力杆7活动穿设于所述中间箱体11，这样设置当无缝钢管壁厚较大时，有利于前梁6、后梁12以及缸体的中心找正，整个装置受力更平衡。

实施例7

在实施例1的基础上，所述前梁6、所述后梁12与所述基础1的滑动连接方式选用常见的滑轨连接方式，这样做，结构简单，加工和安装都很方便。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：包括一底座（5）；滑动设置于所述底座（5）上的前梁（6）和后梁（12），所述前梁（6）和所述后梁（12）通过导向拉力杆（7）连接；所述前梁（6）上连接有一可径向活动的外定径分段模具（1），所述外定径分段模具（1）内套设有一可径向活动的内定径分段模具（2），所述内定径分段模具外圆（19）与所述外定径分段模具内圆（18）之间形成一供被定径钢管（3）端部插入的定径腔（20）；所述内定径分段模具（2）的内侧面连接一内活塞杆（4），所述内活塞杆（4）连接至一内液压缸（9）上，所述内液压缸（9）固定至一中间箱体（11）上，所述中间箱体（11）上还固定一外液压缸（10），所述外液压缸（10）连接一外活塞杆（21），所述外活塞杆（21）连接至所述后梁（12）上；所述前梁（6）内部设有第一斜面（13），所述外定径分段模具（1）的外侧设有第二斜面（14），所述第一斜面（13）与所述第二斜面（14）相互斜面接触；所述前梁（6）与所述外定径分段模具（1）在径向上通过第一燕尾导向结构连接，所述第一燕尾导向结构包括设置于所述第一斜面（13）上的第一燕尾，设置于所述第二斜面（14）上的第一燕尾槽（16），所述第一燕尾位于所述第一燕尾槽（16）内；所述外定径分段模具（1）在轴向上通过第二燕尾导向结构连接一固定支座（8），所述第二燕尾导向结构包括相互配合的第二燕尾（15）和第二燕尾槽，所述外定径分段模具（1）具有一第一内侧端面（17），所述第二燕尾设置于所述第一内侧端面（17）上，所述第二燕尾槽开设在所述固定支座（8）上。

2.根据权利要求1所述的用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：所述内活塞杆（4）的端头整体呈圆锥状，所述内定径分段模具（2）内部设有圆锥孔，圆锥状的端头位于所述圆锥孔内。

3.根据权利要求2所述的用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：所述内活塞杆（4）的端头的圆锥面在径向上通过第三燕尾结构连接所述内定径分段模具（2）的内锥孔面；所述第三燕尾结构包括相互配合的第三燕尾和第三燕尾槽（24），所述第三燕尾槽（24）设置于所述内定径分段模具（2）的内锥孔面上，所述第三燕尾设置于所述内活塞杆（4）的端头的圆锥面上。

4.根据权利要求3所述的用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：所述内定径分段模具（2）在轴向上通过第四燕尾导向结构连接所述固定支座（8），所述第四燕尾导向结构包括相互配合的第四燕尾（23）和第四燕尾槽，所述内定径分段模具（2）具有一第二内侧端面（22），所述第四燕尾（23）设置于所述第二内侧端面（22）上，所述第四燕尾槽开设在所述固定支座（8）上。

5.根据权利要求1所述的用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：所述内液压缸（9）与所述外液压缸（10）的缸体合二为一。

6.根据权利要求1所述的用于无缝钢管端部内外径定径装置，其特征在于：所述内液压缸（9）和所述外液压缸（10）内均设有位移传感器。