CN111185694B - 管板堆焊机及其防变形装置、堆焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管板堆焊机及其防变形装置、堆焊方法。管板堆焊的防变形装置包括托盘、支撑件以及多组插销；托盘包括底板侧板；底板和侧板围合形成有上部开口的冷却槽，以用于放置冷却水；支撑件可拆卸地卡合于冷却槽内，用于支撑和固定待堆焊的管板；支撑件上设置有多组插孔，每组的多个插孔分布于同一圆周上，每个插孔竖直设置，且贯通支撑件的上表面；管板的下部能够处于冷却水中，使得管板的堆焊在冷却水中进行，避免管板堆焊过程中发生变形。多个插销能够选择性的插入一组插孔内，以管板限位于插销的围合范围内，能够将不同规格尺寸的管板固定于支撑板上，以便于堆焊不同规格尺寸的管板，提高该防变形装置的利用率。

Description

管板堆焊机及其防变形装置、堆焊方法

技术领域

本发明涉及压力容器的管板堆焊领域，特别涉及一种管板堆焊机及其防变形装置、堆焊方法。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展，在锅炉、压力容器等行业，许多换热器产品为提高产品的耐腐蚀性能，要求与腐蚀性介质接触的管板表面堆焊锈钢耐蚀层，但换热器管板带极堆焊时由于堆焊层厚度大，堆焊过程中产生大量的热量，焊接后极易造成管板的变形，使得管板不符合加工要求，如何控制焊接变形成为管板堆焊最大的难题，通过分析管板堆焊时焊接变形产生的原因，以往采取增加刚性拘束法和反变形法来控制管板堆焊后的变形，但采用上述两种方式，堆焊的效果均不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于管板堆焊的防变形装置，以保证管板堆焊时不会变形。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于管板堆焊的防变形装置，包括托盘、支撑件以及多组插销；托盘包括底板以及环绕底板的外周设置的侧板；所述底板和所述侧板围合形成有上部开口的冷却槽，以用于放置冷却水；支撑件可拆卸地卡合于所述冷却槽内，用于支撑和固定待堆焊的管板；所述支撑件的上表面具有用于承载管板的水平面；所述支撑件上设置有多组插孔，每组的多个插孔分布于同一圆周上，每个所述插孔竖直设置，且贯通所述支撑件的上表面，多组所述插孔所在的圆周为同心圆，多组所述插孔所在圆周的圆心和所述底板的中心重合；多个插销能够选择性的插入一组所述插孔内，以将待堆焊的管板限位于所述插销的围合范围内。

可选地，所述支撑件内具有用于冷却水流动的通道，所述通道贯通所述支撑件的上下表面，并与所述冷却槽内部相通。

可选地，所述支撑件包括多个竖向的连接板以及固定于连接板上的限位柱；多个连接板沿水平方向上延伸、且相互交错连接，以形成多个网格，网格之间相互连通，以形成所述通道；所述多个连接板的上端平齐；所述限位柱的上端不高于所述连接板的上端，所述限位柱上开设所述插孔。

可选地，每个所述连接板在每个所述网格处均开设有过水口，所述过水口开设于所述连接板的底部，以使各个所述网格相连通。

可选地，所述支撑件还包括环板，所述环板围合于所述多个连接板的外周，所述环板卡合于所述冷却槽内。

可选地，所述侧板的内侧向内凸设有限位凸起，所述环板的下端设置有限位口，以与所述限位凸起卡合，从而将所述支撑件卡合于所述托盘的冷却槽内。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种堆焊机，包括可绕竖直方向的轴线旋转的变位机、可在水平方向移动的带极堆焊头、用于向冷却槽内导入冷却水的进水箱、用于接收所述冷却槽内的冷却水的出水箱，以及防变形装置；所述变位机上具有卡盘结构，以用于将所述托盘固定于变位机上，并使得所述底板的中心与所述变位机的旋转中心重合。

可选地，所述进水箱和所述出水箱均具有管道，所述进水箱和所述出水箱的管道通过所述冷却槽上方的开口伸入所述冷却槽内。

可选地，所述进水箱和所述出水箱的管道上均设置有水泵，所述冷却槽内设置有温度计，所述温度计与所述水泵连接。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种管板堆焊方法，利用上述堆焊机对管板进行堆焊；所述管板堆焊方法包括步骤：通过卡盘结构将所述防变形装置固定于所述变位机的上表面，并使得所述托盘的中心和所述变位机的旋转中心重合；将管板放置于所述支撑件的上表面，并将所述插销插入所述插孔内，以将管板限位于所述插销的围合范围内；通过所述进水箱向所述冷却槽内导入冷却水，并使得冷却水达到管板侧边预定的高度；通过所述变位机的旋转和所述带极堆焊头的水平移动，在管板上方堆焊，使得管板上方形成具有一定厚度和面积的堆焊层；在堆焊过程中，通过所述出水箱抽走所述冷却槽内的冷却水，同时通过所述进水箱向冷却槽内导入冷却水，以使得所述冷却槽内冷却水的温度保持在预定的范围内。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：

本发明的防变形装置包括托盘和管板，托盘包括底板以及环绕底板的外周设置的侧板；底板和侧板围合形成有上部开口的冷却槽，以用于放置冷却水；支撑件卡合于冷却槽内，用于支撑和固定待堆焊的管板，因此，待堆焊的管板固定于支撑件上时，管板的下部能够处于冷却水中，使得管板的堆焊在冷却水中进行，管板堆焊过程中能够迅速冷却，避免管板堆焊过程中发生变形。

进一步地，支撑件用于支撑和固定待堆焊的管板；支撑件上设置有多组插孔；每组的多个插孔分布于同一圆周上，每个插孔竖直设置，且贯通所述支撑件的上表面，多个插销能够选择性的插入一组插孔内，以将待堆焊的管板限位于插销的围合范围内。利用支撑件可拆卸设置以及支撑件上的多组插孔，能够将不同规格尺寸的管板固定于支撑板上，以便于堆焊不同规格尺寸的管板，提高该防变形装置的利用率。支撑件可拆卸地卡合于冷却槽内，从而能够在冷却槽卡合多个不同的支撑件，多个不同支撑件上的插孔所在的圆周的大小不一，从而适应更多规格大小的管板4的堆焊。

附图说明

图1是本发明堆焊机实施例的剖面示意图；

图2是本发明堆焊机实施例的防变形装置的剖面示意图；

图3是本发明堆焊机实施例的托盘的剖面示意图；

图4是本发明堆焊机实施例的支撑件的俯视图；

图5是本发明堆焊机实施例的支撑件的侧视图；

图6是本发明堆焊机实施例的支撑件的剖面示意图；

图7时本发明管板堆焊方法的流程图。

附图标记说明如下：

1、变位机；2、防变形装置；21、托盘；211、底板；212、侧板；213、冷却槽；214、限位凸起；22、支撑件；221、连接板；223、环板；224、限位口；225、限位柱；226、插孔；227、过水口；23、插销；3、带极堆焊头；4、管板；5、堆焊层；6、进水箱；61、进水管；7、出水箱；71、出水管；8、冷却水；9、温度计。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

参阅图1，本发明实施例提供了一种堆焊机，用于对管板进行堆焊。该堆焊机包括变位机1、置于变位机1上方的防变形装置2、用于向防变形装置中导入冷却水8的水循环装置，以及位于防变形装置2上方的带极堆焊头3。

堆焊时，将待堆焊的管板4固定于防变形装置2的上表面，带极堆焊头3能够在水平方向移动，变位机1能够绕竖直方向的轴线在水平面上转动，使得带极堆焊头3相对防变形装置2上的管板4发生相对运动，对管板4堆焊，从而在管板4上形成堆焊层5。

本实施例中，通过变位机1上的卡盘结构(图中未示出)将防变形装置2卡合固定于变位机1的上表面，防变形装置2为模块化结构，可以通过卡盘分别安装于不同的变位机1上，以提高防变形装置2的利用率。

变位机1绕竖直方向的轴线旋转，带极堆焊头3在水平方向移动。变位机1旋转一周，在管板4上堆焊一圈后，带极堆焊头3水平移动一定的距离，然后变位机1再旋转一周，以此类推，从而完成管板4上的堆焊。变位机1和带极堆焊头3的结构参照相关技术中堆焊机的结构。

本实施例的带极堆焊头3为宽带极堆焊头3，在堆焊的过程中会释放大量的热量，为防止管板4堆焊时的变形，在对管板4堆焊时，利用水箱向防变形装置2中导入冷却水8，使得管板4的堆焊在冷却水8中进行，管板4堆焊过程中能够迅速冷却，避免管板4堆焊过程中发生变形。水箱可同时向防变形装置2导入或抽走冷却水，使得防变形装置2中的冷却水的温度始终控制在一定的范围内。

本实施例的水循环装置包括用于向防变形装置2内导入冷却水8的进水箱6、连接于进水箱6的进水管61、用于接收防变形装置2内的冷却水8的出水箱7以及连接于出水箱7的出水管71，通过进水管61和出水管71形成分别连接进水箱6和出水箱7的管道。利用进水箱6和出水箱7的作用，防变形装置2内的温度高的冷却水8能够迅速被替换为温度较低的冷却水8，同时也可以促进防变形装置2内的冷却水8流动，以避免局部温度过高。进水箱6和出水箱7通过进水管61和出水管71向防变形装置2内抽送冷却水8，在进水管61和出水管71上或者进水箱6和出水箱7内设置水泵(图中未示出)，通过为冷却水8的抽送提供动力。

在其它实施例中，水箱也可以设置一个，单个水箱中存储有冷却水，通过水泵的作用，促进冷却水8的流动。

参阅图2，本实施例中，防变形装置2包括托盘21、支撑件22和多个插销23。托盘21能够通过卡盘结构固定于变位机1的上表面上，支撑件22可拆卸地固定于托盘21上，支撑件22的上表面水平，以在支撑件22上形成用于放置管板4的水平面。插销23沿竖直方向插入支撑件22上，从而件管板4限位在支撑件22的上方，以避免堆焊过程中，管板4发生移动。

参阅图3，托盘21包括底板211以及环绕底板211的外周设置的侧板212，底板211和侧板212围合形成有上部开口的冷却槽213。

本实施例的托盘21的底板211为圆形，侧板212为对应的圆筒形。底板211的中心与变位机1的旋转中心重合，使得支撑件22的中心与变位机1的旋转中心重合。

在其它实施例中，托盘21的底板211可以不为圆形，如为长方形，正方形或其它多边形形状，只需保证支撑件22的中心与变位机1的旋转中心重合，也可以实现对圆形管板4的堆焊。

本实施例中，托盘21的侧板212的内侧向内凸设有限位凸起214，以用于与支撑件22配合，将支撑件22卡合限位于冷却槽213内，避免堆焊时，支撑件22移动。在其它实施例中，限位凸起214也可以设置于底板211上。

进一步地，限位凸起214为焊接于侧板212内侧的柱状结构，且沿水平方向延伸设置。限位凸起214沿侧板212的内侧设置有多个，多个限位凸起214绕侧板212的内周设置。

参阅图4至图6，支撑件22包括多个竖向设置且水平延伸的连接板221、焊接于连接板221上的限位柱225，以及围合于多个连接板221的外周环板223。

环板223与连接板221焊接，环板223的下端对应托盘21的限位凸起214开设有限位口224，限位口224与限位凸起214卡合，从而将支撑件22卡合于托盘21的冷却槽213内。

本实施例中，限位口224的上端对应限位凸起214的柱状结构设置有相应的半圆形结构，限位口224从上向下卡合于限位凸起214时，使得环板223和托盘21在水平方向上不会发生相对运动，从而将支撑件22可拆卸的卡合于托盘21上。

在其它实施例中，限位凸起214也不为柱状结构，可以在限位凸起214上方设置有锥度，限位口224对应设置相应的结构，从而保证环板223和托盘21在水平方向上不会发生相对运动。

多个连接板221的上端平齐，使得多个连接板221上表面具有用于承载管板4的水平面。限位柱225的上端不高于连接板221的上端，避免连接板221的上端放置管板4时，限位柱225会对管板4造成干涉。

多个连接板221竖直设置，使得支撑件22的上下表面贯通，从而使得冷却水8能够在支撑件22的上下表面之间流动，从而形成冷却水8流动的通道,该通道与冷却槽213内部相通，保证冷却水8能够与管板4的底面接触，从而保证对管板4的冷却。

多个连接板221相互连接形成一个整体，使得相邻的连接板221之间具有间隙，冷却水8能够流入连接板221之间的间隙内，与连接板221上方的管板4接触。

本实施例中，连接板221相互交错连接，形成多个网格，网格之间具有通道，以使得网格之间相互连通，冷却水8流入各个网格内而与上方的管板4接触。

在其它实施例中，多个连接板221连接形成发散状的结构，冷却水8流入各个连接板221之间，而与上方的管板4接触也可以实现对管板4堆焊时的冷却。

支撑件22的底部和底板211之间也具有用于冷却水8流过的通道。

参阅图6，本实施例中，每个连接板221在每个网格处均开设有过水口227，以在各个网格处形成供冷却水8流动的通道，使得冷却水8能够在各个网格之间流动。过水口227开设于连接板221的上部、中部或底部。过水口227开设于连接板221的上部时，靠近管板4的底部的冷却水8能够更好的流动。过水口227开设于连接板221的底部时，冷却槽213内的冷却水8可以充分的流动。

在一实施例中，环板223卡合于限位凸起214上，使得连接板221的底部和托盘21的底板211之间具有间隔而形成供冷却水8流过的通道。

在一实施例中，底板211的上表面上设置相应的用于冷却水8经过的水槽，而形成通道。

进一步地，限位柱225设置为多组，每组限位柱225包括在同一圆周上的设置为多个，每个限位柱225上沿竖直方向开设有供插销23插入的插孔226，插孔226贯穿支撑件22的上表面。

多组限位柱225的设置使得每个支撑件22上具有多组插孔226，每组的多个插孔226分布于同一圆周上，多个插销23能够选择性的插入任意一组插孔226内，以将待堆焊的管板4限位于插销23的围合范围内。

多组插孔226的设置于不同大小的圆周上，使得插销23能够将不同规格尺寸的管板4限位在支撑件22的上表面上，以使得该防变形装置2上能够堆焊不同的管板4，提高该防变形装置2的利用率。

多组限位柱225所在的圆周为同心圆，使多组插孔226所在的圆周为同心圆。插孔226所在圆周的圆心均与支撑件22的中心重合，多组插孔226所在圆周的圆心和底板211的中心重合，使得每个支撑件22上尽可能多设置几组插孔226，从而适应更多规格的管板4的堆焊。本实施例中，托盘21的底板211为圆形，支撑件22为与底板211向对应的圆形，多组限位柱225所在圆周的圆形与底板211的中心共线。

基于上文的描述，参阅图1，本实施例的堆焊机的工作原理为：

在堆焊时，进水箱6向冷却槽213内导入冷却水8，并使得管板4部分侵入冷却水8中，管板4堆焊时的热量被冷却水8吸收，管板4能够迅速冷却，避免管板4变形。在本实施例中，在堆焊时管板4侧边高度方向的大约2/3侵入冷却水8中。

进水箱6和出水箱7的管道通过冷却槽213上方的开口处伸入冷却槽213内，以向冷却槽213内抽送冷却水8。进水箱6和出水箱7的管道不与防变形装置2接触，以避免防变形装置2随变位机1转动时，对防变形装置2的转动造成干涉。

进一步地，冷却槽213内设置有温度计9，温度计9与进水箱6或出水箱7上的水泵连接。当冷却槽213内的冷却水8温度超过30℃时，出水箱7通过水泵向外抽走冷却水8，进水箱6向冷却槽213内导入冷却水8，使得堆焊过程中，冷却槽213内的冷却水8的温度保持在30℃左右。

在对管板4堆焊时，利用支撑件22上的插孔226和插销23的配合，将管板4限位于支撑件22的上表面上，在堆焊的过程中，管板4部分处于冷却水8中，冷却水8与管板4的侧边和底面接触，吸收管板4堆焊过程中产生的热量，管板4堆焊过程中能够迅速冷却，避免管板4堆焊过程中发生变形。

支撑件22上设置有多组插孔226，每组的多个插孔226分布于同一圆周上，多个插销23能够选择性的插入一组插孔226内，以将待堆焊的管板4限位于插销23的围合范围内。利用支撑件22上的多组插孔226与插销23的配合，能够将不同规格尺寸的管板4固定于支撑件22上，以便于堆焊不同规格尺寸的管板4，提高该防变形装置的利用率。

支撑件22可拆卸地卡合于冷却槽213内，从而能够在冷却槽213卡合多个不同的支撑件22，多个不同支撑件22上的插孔226所在的圆周的大小不一，从而适应更多规格大小的管板4的堆焊。

参阅图7，本发明还提供了一种管板堆焊方法，利用上文所述的堆焊机对管板进行堆焊；管板堆焊方法包括步骤：

S10：通过卡盘结构将防变形装置2固定于变位机1的上表面，并使得托盘21的中心和变位机1的旋转中心重合；具体为，利用卡盘结构将托盘21固定于变位机1的上表面，支撑件22卡合于冷却槽213内。

S20：将管板4放置于支撑件22的上表面，并将插销23插入插孔226内，以将管板4限位于插销23的围合范围内；其中，对应不同的规格直径的管板4，插销23插在对应圆周大小的插孔226内。

S30：通过进水箱6向冷却槽213内导入冷却水8，并使得冷却水8达到管板4侧边预定的高度；本实施例中，冷却水8至管板4高度的大约2/3处，即保证了对管板4的充分冷却，也保证冷却水8不容易到达管板4的上表面，避免对堆焊过程造成干扰。

S40：通过变位机1的旋转和带极堆焊头3的水平移动，在管板4上方堆焊，使得管板4上方形成具有预定厚度和面积的堆焊层5；在堆焊过程中，通过出水箱7抽走冷却槽213内的冷却水8，同时通过进水箱6向冷却槽213内导入冷却水8，以使得冷却槽213内冷却水8的温度保持在预定的范围内。本实施例中，通过变位机1的旋转和带极堆焊头3的水平移动在管板4上形成多圈相互靠近的环形堆焊路径，从而保证管板4的充分堆焊。利用温度计9实时测量冷却水8的温度。当冷却槽213内的冷却水8温度超过30℃时，出水箱7通过水泵向外抽走冷却水8，进水箱6向冷却槽213内导入冷却水8，使得堆焊过程中，冷却槽213内的冷却水8的温度保持在30℃左右。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于管板堆焊的防变形装置，其特征在于，包括：

托盘，包括底板以及环绕底板的外周设置的侧板；所述底板和所述侧板围合形成有上部开口的冷却槽，以用于放置冷却水；

支撑件，其可拆卸地卡合于所述冷却槽内，用于支撑和固定待堆焊的管板；所述支撑件的上表面具有用于承载管板的水平面；所述支撑件上设置有多组插孔，每组的多个插孔分布于同一圆周上，每个所述插孔竖直设置，且贯通所述支撑件的上表面，多组所述插孔所在的圆周为同心圆，多组所述插孔所在圆周的圆心和所述底板的中心重合；

多个插销，其能够选择性的插入一组所述插孔内，以将待堆焊的管板限位于所述插销的围合范围内。

2.根据权利要求1所述的防变形装置，其特征在于，所述支撑件内具有用于冷却水流动的通道，所述通道贯通所述支撑件的上下表面，并与所述冷却槽内部相通。

3.根据权利要求2所述的防变形装置，其特征在于，所述支撑件包括多个竖向的连接板以及固定于连接板上的限位柱；多个连接板沿水平方向上延伸、且相互交错连接，以形成多个网格，网格之间相互连通，以形成所述通道；所述多个连接板的上端平齐；所述限位柱的上端不高于所述连接板的上端，所述限位柱上开设所述插孔。

4.根据权利要求3所述的防变形装置，其特征在于，每个所述连接板在每个所述网格处均开设有过水口，所述过水口开设于所述连接板的底部，以使各个所述网格相连通。

5.根据权利要求3所述的防变形装置，其特征在于，所述支撑件还包括环板，所述环板围合于所述多个连接板的外周，所述环板卡合于所述冷却槽内。

6.根据权利要求5所述的防变形装置，其特征在于，所述侧板的内侧向内凸设有限位凸起，所述环板的下端设置有限位口，以与所述限位凸起卡合，从而将所述支撑件卡合于所述托盘的冷却槽内。

7.一种堆焊机，其特征在于，包括可绕竖直方向的轴线旋转的变位机、可在水平方向移动的带极堆焊头、用于向冷却槽内导入冷却水的进水箱、用于接收所述冷却槽内的冷却水的出水箱，以及如权利要求1-6中任一项所述的防变形装置；

所述变位机上具有卡盘结构，以用于将所述托盘固定于变位机上，并使得所述底板的中心与所述变位机的旋转中心重合。

8.根据权利要求7所述的堆焊机，其特征在于，所述进水箱和所述出水箱均具有管道，所述进水箱和所述出水箱的管道通过所述冷却槽上方的开口伸入所述冷却槽内。

9.根据权利要求7所述的堆焊机，其特征在于，所述进水箱和所述出水箱的管道上均设置有水泵，所述冷却槽内设置有温度计，所述温度计与所述水泵连接。

10.一种管板堆焊方法，其特征在于，利用如权利要求7-9中任一项所述的堆焊机对管板进行堆焊；所述管板堆焊方法包括步骤：

通过卡盘结构将所述防变形装置固定于所述变位机的上表面，并使得所述托盘的中心和所述变位机的旋转中心重合；

将管板放置于所述支撑件的上表面，并将所述插销插入所述插孔内，以将管板限位于所述插销的围合范围内；

通过所述进水箱向所述冷却槽内导入冷却水，并使得冷却水达到管板侧边预定高度；

通过所述变位机的旋转和所述带极堆焊头的水平移动，在管板上方堆焊，使得管板上方形成具有堆焊层；在堆焊过程中，通过所述出水箱抽走所述冷却槽内的冷却水，同时通过所述进水箱向冷却槽内导入冷却水，以使得所述冷却槽内冷却水的温度保持在预定范围内。

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