CN109909670B - 一种辅助自动焊接的石油管道对口器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助自动焊接的石油管道对口器，包括调节环、固定环、轴向调节杆和齿轮圈，所述调节环由上调节环和下调节环组成，所述固定环由上固定环和下固定环组成，所述调节杆包括第一螺栓和第二螺栓，固定环上设有若干限位槽，调节环和固定环均分布有圆弧撑并分别与第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓和第二螺栓通过轴向微调螺母连接。

Description

一种辅助自动焊接的石油管道对口器

技术领域

本发明涉及石油机械领域，具体涉及一种辅助自动焊接的石油管道对口器。

背景技术

输油管道系统，即用于运送石油及石油产品的管道系统，主要由输油管线、输油站及其他辅助相关设备组成，是石油储运行业的主要设备之一，也是原油和石油产品最主要的输送设备，与同属于陆上运输方式的铁路和公路输油相比，管道输油具有运量大、密闭性好、成本低和安全系数高等特点。

输油管道须使用一定的链接方式才能构成一个完整的系统。管道的连接方式主要有丝扣、焊接和法兰连接三类。对于压力较高，密封性要求严格的线路基本都采用焊接的方式。管道焊接时都需要预先采用对口器，保证两个管道对接处的位置稳定和焊接的精度。

常见的对口器分为，外对口器和内对口器，内对口器结构复杂投入成本较高，而外对口器交互简单使用方便被广为采用。目前市面上的外对口器虽然结构简单，但一方面在使用过程中对焊工的操作有一定的阻挡，另一方不能进行轴向调节，适应的管径也较为单一。

中国专利文件CN106826080B公开了《一种管道焊接外对口器》，可实现轴向调节和自动焊接的功能，但该专利产品在实际使用过程中也存在固定环固定管道不稳固，调节环在管径变化较大时扭动调节螺栓的时间较长、工作效率较低，转动块在齿轮圈上由于受摩擦出现卡顿、抖动的情况，进而影响焊接质量等问题。除此之外，在该专利中由于调节螺栓不是同步旋转，容易出现调节到最后调节环中的输油管道不在调节环的中心，从而使轴向微调螺母在调节时由于两侧螺栓未正对，而受到额外的力矩影响轴向调节和连接螺纹的寿命。

发明内容

本发明提供一种轴向可调、快速夹紧，可检测对心情况，齿轮圈不卡顿的辅助自动焊接的石油管道对口器。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种辅助自动焊接的石油管道对口器，包括调节环、固定环、轴向调节杆和齿轮圈，所述调节环由上调节环和下调节环组成，所述固定环由上固定环和下固定环组成，所述调节杆包括第一螺栓和第二螺栓，固定环上设有若干限位槽，调节环和固定环上均分布有圆弧撑，并且调节环上的圆弧撑与第二螺栓连接，固定环上的圆弧撑和第一螺栓连接，第一螺栓和第二螺栓通过轴向微调螺母连接，其特征在于：所述上调节环上分布有若干调节基座，所述调节基座上连接有快速调节机构，上调节环远离上固定环的一侧设有环形的T型槽；

所述固定环的径向上设有若干稳定杆，稳定杆穿过第二螺栓与设置在固定环外侧的第一复位弹簧连接，稳定杆位于固定环内侧的一端通过连接机构与锁紧螺杆连接，锁紧螺杆上通过螺纹连接有固定基座，锁紧螺杆的端头上活动连接有垫片，所述垫片上设有导向杆，所述导向杆穿过固定基座活动的设置在固定基座上；

所述固定基座的两侧活动连接有支撑杆，支撑杆远离固定基座的一端卡设在限位槽上；

所述齿轮圈包括上齿轮圈和下齿轮圈，上齿轮圈和下齿轮圈通过倾角螺钉分别与上固定环和下固定环连接；所述齿轮圈上挂设有转动块。

进一步的，所述快速调节机构包括调节套筒和调节螺栓，调节螺栓与调节套筒螺纹连接，调节套筒外表面上设有一对定位头；所述调节基座上设有通孔，通孔轴向上一对与定位头配合的导槽，调节基座内在通孔径向上设有若干与通孔及导槽连通的环形槽，环形槽内设有一对限位挡块。

进一步的，所述T型槽上通过T型滑块连接有主滑块，主滑块上螺纹连接有进给调节杆，进给调节杆位于主滑块内的一端与第二复位弹簧活动连接，第二复位弹簧固定连接在验心针上，验心针远离第二复位弹簧的一端上设有凸轮，验心针上还设有刻度。

进一步的，所述转动块上延齿轮圈径向方向上依次设有相互连接的第二主动齿轮、第二从动齿轮、第一从动齿轮和第一主动齿轮；所述第一主动齿轮与齿轮圈的内侧齿和，第一主动齿轮与设置在转动块上的驱动电机连接，所述第二主动齿轮上同轴连接有主动轮，转动块上还设有与齿轮圈侧面垂直的限位滑轮。

进一步的，所述第二从动齿轮和第一从动齿轮为同一规格，所述第二主动齿轮和第一主动齿轮为同一规格。

进一步的，所述支撑杆由套筒、第一套杆、第二套杆和限位头组成，第一套杆的一端活动连接在固定基座上，第一套杆和第二套杆套设在套筒的两端，第二套杆和限位头固定连接，限位头卡设在限位槽内。

进一步的，所述连接机构包括T型连接片和套环，所述T型连接片设置在锁紧螺杆和稳定杆相互临近的端头上，套环套设在T型连接片上，套环的连接处设有锁扣。

本发明的优点在于：

1.通过旋转调节套筒可以快速切换调节套筒在调节基座中的位置，从而达到快速调节调节螺栓与调节环中需要被焊接的管道表面的相对位置的目的。避免了传统单一扭动调节螺栓的缓慢调节方式。

2.通过验心针可以直观的判断调节环中需要被焊接的管道是否在调节环的中心。

3.转动块上的主动轮在齿轮机构的作用下和第一主动齿轮同步同速运转，保证了转动块在齿轮圈上不会受到焊枪重力的影响，而使运转卡顿和抖动。

4.固定基座两侧的支撑杆提供了更稳定的支撑，同时也可以在不同位置上的限位槽上调节固定基座的高度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的侧面结构示意图；

图2为调节环的侧面结构示意图；

图3为固定环的结构示意图；

图4为调节基座的顶部结构示意图；

图5为图4中A-A剖面的结构示意图。

图6为图5中B-B剖面的结构示意图。

图7为验心针的结构示意图。

图8为固定基座的结构示意图。

图9为支撑杆的结构示意图。

图10为稳定杆的结构示意图。

图11为稳定杆连接处的结构示意图。

图12为齿轮圈的结构示意图。

图13为转动块的结构示意图。

附图标记所对应的名称为：1、调节环，101、上调节环，102、下调节环，103、T型槽，104、调节基座，105、调节套筒，106、调节螺栓，107、通孔，108、导槽，109、环形槽，110、定位头，111、限位挡块，112、进给调节杆；113、第二复位弹簧，114、验心针，115、凸轮，116、T型滑块，117、刻度，118、主滑块，2、固定环，201、上固定环，202、下固定环，203、固定基座，204、支撑杆，205、垫片，206、限位槽，207、稳定杆，208、第一复位弹簧，209、导向杆，210、套筒，211、第一套杆，212、第二套杆，213、限位头，214、锁紧螺杆，215、T型连接片，216、套环，217、锁扣，3、轴向调节杆，301、第一螺栓，302、轴向微调螺母，303、第二螺栓，304、圆弧撑，4、齿轮圈，401、上齿轮圈，402、下齿轮圈，403、倾角螺钉，404、转动块，405、驱动电机，406、第一主动齿轮，407、限位滑轮，408、主动轮，409、第一从动齿轮，410、第二从动齿轮，411、第二主动齿轮。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1、图2、图3和图12所示，该辅助自动焊接的石油管道对口器，包括调节环1、固定环2、轴向调节杆3和齿轮圈4，调节环1由上调节环101和下调节环102组成，固定环2由上固定环201和下固定环202组成，调节杆3包括第一螺栓301和第二螺栓303，固定环2上设有若干限位槽206，调节环1和固定环2均分布有圆弧撑304，并且调节环1上的圆弧撑304与第二螺栓303连接，固定环2上的圆弧撑304和第一螺栓301连接，第一螺栓301和第二螺栓303通过轴向微调螺母302连接，其特征在于：上调节环101上分布有若干调节基座104，调节基座104上连接有快速调节机构，方便快速调节调节螺栓与调节环中需要被焊接的管道表面的相对位置，提高施工效率。上调节环101远离上固定环201的一侧设有环形的T型槽103，便于卡设验心机构，并让验心机构旋转。

固定环2的径向上设有若干稳定杆207，稳定杆207穿过第二螺栓303与设置在固定环2外侧的第一复位弹簧208连接，第一复位弹簧208拉动稳定杆207，给稳定杆207提供拉力，防止固定基座203在与被焊接管道夹紧前出现松动，方便机构设定。稳定杆207位于固定环2内侧的一端通过连接机构与锁紧螺杆214连接，连接机构包括T型连接片215和套环216，T型连接片215设置在锁紧螺杆214和稳定杆207相互临近的端头上，套环216套设在T型连接片215上，套环216的连接处设有锁扣217。连接机构保证锁紧螺杆214和稳定杆207连接的同时，也可以相对旋转。锁紧螺杆214上通过螺纹连接有固定基座203，锁紧螺杆214的端头上活动连接有垫片205，垫片205上设有导向杆209，导向杆209穿过固定基座203活动的设置在固定基座203上，提高垫片205稳定性的同时避免垫片205与锁紧螺杆214同步旋转。

固定基座203的两侧活动连接有支撑杆204，支撑杆204远离固定基座203的一端卡设在限位槽206上。通过在不同的限位槽206上卡设支撑杆204，来实现固定基座203位置的快速粗调，从而适应不同的管道管径。

齿轮圈4包括上齿轮圈401和下齿轮圈402，上齿轮圈401和下齿轮圈402通过倾角螺钉403分别与上固定环201和下固定环202连接，通过调节每个倾角螺钉403的长度可以调节上齿轮圈401和下齿轮圈402的平面位置。齿轮圈4上挂设有转动块404。

在使用时，先将分别将上固定环201和下固定环202套设在其中一根管道上并使用螺栓将上固定环201和下固定环202固定在一起。根据管道直径选择对应管径的限位槽206并将支撑杆204卡在其中，在限位槽206选择正确的情况下垫片205与管道之间由较小的间隙，在第一复位弹簧208的拉动下卡设成功之后不要额外的力量或机构去保持固定基座203的稳定，所以单一员工可以依次对固定环2上的支撑杆204进行架设。支撑杆204架设完毕后，扭动锁紧螺杆214使垫片205与管道紧密接触。

安装齿轮圈4，调节倾角螺钉403使齿轮圈4与管道的管口面平行。安装转动块404，并将焊枪安装在转动块404上。

在对接的管道上安装上调节环101和下调节环102并用螺钉锁紧。调节调节螺栓106使其顶住对接的管道。连接第一螺栓301和第二螺栓303，扭动轴向微调螺母302，调整调节环1和固定环2的轴向位置控制焊缝的大小。

实施例2

如图4～6所示，本实施例与实施例1的区别在于，快速调节机构包括调节套筒105和调节螺栓106。调节螺栓106与调节套筒105螺纹连接，调节套筒105外表面上设有一对定位头110。调节基座104上设有通孔107，通孔107轴向上一对与定位头110配合的导槽108，调节基座104内在通孔107径向上设有若干与通孔107及导槽108连通的环形槽109，环形槽109内设有一对限位挡块111。

使用时，首先转动调节套筒105使定位头110滑到导槽108的位置，抽动调节套筒105使调节套筒105在调节基座104上的通孔107内滑动，达到快速调节调节螺栓106在调节环1上径向位置的目的。在调节螺栓106调节到接近对接管道表面附近的位置后，旋转调节套筒105将定位头110滑入环形槽109内固定调节套筒105轴向的位置。旋转调节螺栓106进行微调，在限位挡块111的作用下调节套筒105不会同步旋转。

由于螺纹连接转动速度较慢，采用这样的结构可以大大缩短使用调节螺栓106进行螺纹调整的时间，提高效率。

实施例3

如图7所示，T型槽103上通过T型滑块116连接有主滑块118，主滑块118上螺纹连接有进给调节杆112，调整进给调节杆112可以调整验心针114的长度，适应不同的管径。进给调节杆112位于主滑块118内的一端与第二复位弹簧113活动连接，第二复位弹簧113固定连接在验心针114上，验心针114远离第二复位弹簧113的一端上设有凸轮115，凸轮115减小验心针114端头的摩擦力。验心针114上还设有刻度117，方便判断位置变化。

实施例4

如图12～13所示，转动块404上延齿轮圈4径向方向上依次设有相互连接的第二主动齿轮411、第二从动齿轮410、第一从动齿轮409和第一主动齿轮406，第二从动齿轮410和第一从动齿轮409为同一规格，第二主动齿轮411和第一主动齿轮406为同一规格。

第一主动齿轮406与齿轮圈4的内侧齿和，第一主动齿轮406与设置在转动块404上的驱动电机405连接，第二主动齿轮411上同轴连接有主动轮408，主动轮408与第一主动齿轮406为相同直径。转动块404上还设有与齿轮圈4侧面垂直的限位滑轮407，限位滑轮407为转动块404提供了侧面支撑，也进一步减小了与齿轮圈4的摩擦面积。

通过齿轮机构的变向，最终使第一主动齿轮406与主动轮408反向、同线速度的转动，使转动块404在齿轮圈4上的运行更流畅，焊缝更加稳定。

实施例5

如图9所示，本实施例与实施例1的区别在于，支撑杆204由套筒210、第一套杆211、第二套杆212和限位头213组成。第一套杆211的一端活动连接在固定基座203上，第一套杆211和第二套杆212套设在套筒210的两端，第二套杆212和限位头213固定连接，限位头213卡设在限位槽206内。

这样的结构的好处在于，可以通过替换不同长度的套筒210，来进一步提升上固定环201可以适用的管径范围。

Claims (7)

1.一种辅助自动焊接的石油管道对口器，包括调节环(1)、固定环(2)、轴向调节杆(3)和齿轮圈(4)，所述调节环(1)由上调节环(101)和下调节环(102)组成，所述固定环(2)由上固定环(201)和下固定环(202)组成，所述调节杆(3)包括第一螺栓(301)和第二螺栓(303)，固定环(2)上设有若干限位槽(206)，所述调节环(1)和固定环(2)上均分布有圆弧撑(304)，并且调节环(1)上的圆弧撑(304)与第二螺栓(303)连接，固定环(2)上的圆弧撑(304)和第一螺栓(301)连接，第一螺栓(301)和第二螺栓(303)通过轴向微调螺母(302)连接，其特征在于：所述上调节环(101)上分布有若干调节基座(104)，所述调节基座(104)上连接有快速调节机构，上调节环(101)远离上固定环(201)的一侧设有环形的T型槽(103)；

所述固定环(2)的径向上设有若干稳定杆(207)，稳定杆(207)穿过第二螺栓(303)与设置在固定环(2)外侧的第一复位弹簧(208)连接，稳定杆(207)位于固定环(2)内侧的一端通过连接机构与锁紧螺杆(214)连接，锁紧螺杆(214)上通过螺纹连接有固定基座(203)，锁紧螺杆(214)的端头上活动连接有垫片(205)，所述垫片(205)上设有导向杆(209)，所述导向杆(209)穿过固定基座(203)活动的设置在固定基座(203)上；

所述固定基座(203)的两侧活动连接有支撑杆(204)，支撑杆(204)远离固定基座(203)的一端卡设在限位槽(206)上；

所述齿轮圈(4)包括上齿轮圈(401)和下齿轮圈(402)，上齿轮圈(401)和下齿轮圈(402)通过倾角螺钉(403)分别与上固定环(201)和下固定环(202)连接；所述齿轮圈(4)上挂设有转动块(404)。

2.根据权利要求1所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述快速调节机构包括调节套筒(105)和调节螺栓(106)，调节螺栓(106)与调节套筒(105)螺纹连接，调节套筒(105)外表面上设有一对定位头(110)；所述调节基座(104)上设有通孔(107)，通孔(107)轴向上设有一对与定位头(110)配合的导槽(108)，调节基座(104)内在通孔(107)径向上设有若干与通孔(107)及导槽(108)连通的环形槽(109)，环形槽(109)内设有一对限位挡块(111)。

3.根据权利要求1所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述T型槽(103)上通过T型滑块(116)连接有主滑块(118)，主滑块(118)上螺纹连接有进给调节杆(112)，进给调节杆(112)位于主滑块(118)内的一端与第二复位弹簧(113)活动连接，第二复位弹簧(113)固定连接在验心针(114)上，验心针(114)远离第二复位弹簧(113)的一端上设有凸轮(115)，验心针(114)上还设有刻度(117)。

4.根据权利要求1所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述转动块(404)上延齿轮圈(4)径向方向上依次设有相互连接的第二主动齿轮(411)、第二从动齿轮(410)、第一从动齿轮(409)和第一主动齿轮(406)；所述第一主动齿轮(406)与齿轮圈(4)的内侧齿和，第一主动齿轮(406)与设置在转动块(404)上的驱动电机(405)连接，所述第二主动齿轮(411)上同轴连接有主动轮(408)，转动块(404)上还设有与齿轮圈(4)侧面垂直的限位滑轮(407)。

5.根据权利要求4所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述第二从动齿轮(410)和第一从动齿轮(409)为同一规格，所述第二主动齿轮(411)和第一主动齿轮(406)为同一规格。

6.根据权利要求1所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述支撑杆(204)由套筒(210)、第一套杆(211)、第二套杆(212)和限位头(213)组成，第一套杆(211)的一端活动连接在固定基座(203)上，第一套杆(211)和第二套杆(212)套设在套筒(210)的两端，第二套杆(212)和限位头(213)固定连接，限位头(213)卡设在限位槽(206)内。

7.根据权利要求1所述的辅助自动焊接的石油管道对口器，其特征在于：所述连接机构包括T型连接片(215)和套环(216)，所述T型连接片(215)设置在锁紧螺杆(214)和稳定杆(207)相互临近的端头上，套环(216)套设在T型连接片(215)上，套环(216)的连接处设有锁扣(217)。

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