CN111791014B - 一种薄壁金属管道内侧撑圆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，包括能够转动的凸轮轴体和沿凸轮轴体进行伸缩的多个顶杆组件且凸轮轴体与顶杆组件的外部罩有外壳,所述凸轮轴体包括中间设置的转动轴，所述转动轴的两侧分别设置有一个环向均布多个扇叶的“风车”状凸轮且两侧的两个凸轮呈一定角度错位设置，所述每个顶杆组件上套设有弹簧且外壳上设置有复位弹簧卡槽，所述复位弹簧卡槽使得弹簧始终处于压缩状态继而带动每个顶杆组件的一端始终抵在相应的扇叶上，所述外壳的外侧设置有为凸轮轴体的转动提供动力的液压缸，本发明设计巧妙、使用简便、精确度高，可应用于多种路径内侧不可达区域金属管道外侧焊接时内侧防变形支撑，保证了管路的内径和圆度。

Description

一种薄壁金属管道内侧撑圆装置
技术领域
本发明涉及金属薄壁管道焊接领域，尤其是一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，用于石化容器及核电设备承压管道内侧不可达区域外侧焊接变形控制。
背景技术
金属管道作为承载流体的外壳广泛应用于石油化工以及核电制造领域。核电站核岛压力容器设备的换热管道在高温、高压以及内部介质高速流动的环境下运行，其圆度和直径对承压寿命和流量起着重要的影响。但是在管道连接过程中管道对接焊接以及管外壁零件焊接会产生热收缩变形导致管道变椭、直径变小等问题，并影响管壁焊接零件的定位尺寸。通常对于直径较大能够进人的管道对接焊接可以通过管道内、外双侧交替焊接来平衡焊接变形量，并且焊接前人员可在其内侧利用工具进行撑顶来控制管道圆度；对于内径较小的管道焊接时其自身刚性可以防止焊接收缩变形；而当内径在100～400mm左右的薄壁管道焊接时，管道直径无法满足人员进入，对接后只能外侧焊接，并且管道刚性低，焊接时自身强度无法抵抗外侧焊接带来的收缩变形，焊缝在焊接高温冷却过程中会向内侧不均匀塌陷导致圆度便椭，直径变小。对于上述问题以现有技术没有良好的控制薄壁管道焊接变形的办法。因此，目前亟需解决的问题是设计一种能够在管道内侧人员不可达位置可实现管道焊接防变形支撑，并能够轻松取出的内侧撑圆装置。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，对于内径在100～400mm的多种路径的薄壁管道内侧不可达位置进行撑圆外侧焊接防止变形。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，包括能够转动的凸轮轴体和沿凸轮轴体进行伸缩的多个顶杆组件且凸轮轴体与顶杆组件的外部罩有外壳,所述凸轮轴体包括中间设置的转动轴，所述转动轴的两侧分别设置有一个环向均布多个扇叶的“风车”状凸轮且两侧的两个凸轮呈一定角度错位设置，所述每个顶杆组件上套设有弹簧且外壳上设置有复位弹簧卡槽，所述复位弹簧卡槽使得弹簧始终处于压缩状态继而带动每个顶杆组件的一端始终抵在相应的扇叶上，所述外壳的外侧设置有为凸轮轴体的转动提供动力的液压缸，随着凸轮轴体的转动带动顶杆组件伸缩。
本发明技术方案的进一步改进在于：两个所述凸轮的错位角度为45°且每个所述凸轮设置有4个环向均布且相等的扇叶。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述顶杆组件包括撑顶管道内壁的顶头和与顶头可拆卸连接的支杆，所述支杆的端部通过滚轮轴连接滚轮且滚轮与凸轮轴体滚动接触。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述顶头的顶端设置为球面弧度为SR、高度为L的球面。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述顶杆组件设置为8个。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述外壳设置为两个且中心设置有与转动轴安装配合的轴孔且外壳上设置有顶杆组件伸缩的导向孔。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述液压缸设置为两个且通过设置于外壳外壁上的连接轴固定，每个所述液压缸的伸缩杆端部与凸轮相对应的两个扇叶连接且伸缩杆通过扇叶上的凸轮连接轴连接，外壳的外壁上设置有与凸轮连接轴运动轨迹相同且成弧形的滑动槽。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述薄壁金属管道内径为100～400mm。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
１、本发明的通用性强，用于顶杆组件伸缩范围内多种内径规格管道撑圆，并可通过更换不同球面弧度SR和高度L尺寸的顶头来增加使用范围；
2、本发明撑圆精准度高，8个顶杆组件等距向外支撑，确保筒体的圆度，有效地防止了焊接变形；
3、本发明使用方便，利用液压缸提供支撑动力，节省了人力手动调节支撑，提高了效率；
4、本发明使用范围广，可在环形、弯曲、变径等多种异径管路以及长直管不可达位置进行支撑以及可轻松取出。
附图说明
图1本发明装置三维结构示意图；
图2本发明装置正视示意图；
图3本发明装置在管道内侧撑圆示意图；
图4本发明装置液压缸做功示意图；
图5本发明装置液压缸复位示意图；
图6本发明装置凸轮轴体正视图；
图7发发明装置凸轮轴体侧视图；
图8本发明装置顶杆组件正视图；
图9本发明装置顶杆组件剖视图；
图10本发明装置顶头正视图；
图11本发明装置外壳正视图；
图12本发明装置外壳剖视图；
其中，1、凸轮轴体，11、转动轴，12、凸轮，13、凸轮连接轴，2、顶杆组件，21、顶头，22、支杆，23、滚轮轴，24、滚轮，3、复位弹簧，4、外壳，41、导向孔，42、轴孔，43、滑动槽，44、连接轴，5、液压缸。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1至图12所示，本发明是一种对于内径在100～400mm多种路径的薄壁管道内侧不可达位置进行撑圆外侧焊接防止变形的一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，包括能够转动的凸轮轴体1和沿凸轮轴体1进行伸缩的8个顶杆组件2且凸轮轴体1与顶杆组件2的外部罩有外壳4，所述凸轮轴体1包括中间设置的转动轴11，所述转动轴11的两侧分别设置有一个环向均布且相等的4个扇叶的“风车”状凸轮12且两侧的两个凸轮12错位45°设置，使两侧的凸轮12每个扇叶间隔45°，实现驱动8个顶杆组件2同时伸缩，并且增加顶杆组件2沿凸轮12的径向行程。本发明撑圆精准度高，8个顶杆组件等距向外支撑，确保筒体的圆度，有效地防止了焊接变形。
所述顶杆组件2包括撑顶管道内壁的顶头21和与顶头21可拆卸连接的支杆22，所述顶头21的顶端设置为球面弧度为SR、高度为L的球面，顶头21可拆卸，并且通过更换高度L和球面弧度SR不同的顶头21，增加本发明装置的使用范围。所述支杆22的端部通过滚轮轴23连接滚轮24且滚轮24与凸轮轴体1滚动接触，降低凸轮12与顶杆组件2间的摩擦阻力，延长零件寿命。
所述每个顶杆组件2上套设有弹簧3且外壳4上设置有复位弹簧卡槽，所述复位弹簧卡槽使得弹簧3始终处于压缩状态继而带动每个顶杆组件2的滚轮24始终抵在相应的扇叶上。
所述外壳4设置为两个且中心设置有与转动轴11安装配合的轴孔42且外壳4上设置有顶杆组件2伸缩的导向孔41。当组装时两个外壳4轴向错开45°对扣安装。
所述外壳4的外侧设置有为凸轮轴体1的转动提供动力的液压缸5，随着凸轮轴体1的转动带动顶杆组件2伸缩，所述液压缸5设置为两个且通过设置于外壳4外壁上的连接轴44固定，每个所述液压缸5的伸缩杆端部与凸轮12相对应的两个扇叶连接且伸缩杆通过扇叶上的凸轮连接轴13连接，外壳4的外壁上设置有与凸轮连接轴13运动轨迹相同且成弧形的滑动槽43。本发明使用方便，利用液压缸提供支撑动力，节省了人力手动调节支撑，提高了效率。
当各零件安装完毕，8个顶杆组件2在外壳4的导向孔41内环向均布，并且通过复位弹簧3使滚轮24始终抵在凸轮轴体1的两侧凸轮12面上。液压缸5通过设置于外壳4外壁上的连接轴44固定，液压缸5伸缩杆端部与凸轮连接轴13连接。当转动凸轮轴体1时，8个顶杆组件2同时向外侧伸出和缩回。
当本发明装置沿管道入送至内侧支撑位置后，液压缸5做功推动凸轮轴体1转动，8个顶杆组件2同时受凸轮12导向推力向外侧伸出至与管道内壁顶牢，达到管道内侧撑圆外侧焊接防变形的效果，并且在管道焊接过程中始终支撑在管道内壁保持管道不变形。待焊接完毕焊缝冷却后，将液压缸5泄压拉动凸轮轴体1回转，8组顶杆组件2受复位弹簧3弹力和凸轮12导向同时收回外壳4内并将本装置从管道内取出。本发明使用范围广，可在环形、弯曲、变径等多种异径管路以及长直管不可达位置进行支撑以及可轻松取出。本发明装置设计巧妙、使用简便、精确度高，可应用于长管、环管、变径管等多种路径内侧不可达区域金属管道外侧焊接时内侧防变形支撑，良好地保证了管路的内径和圆度。

Claims (3)

1.一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，其特征在于：包括能够转动的凸轮轴体（1）和沿凸轮轴体（1）进行伸缩的8个顶杆组件（2）且凸轮轴体（1）与顶杆组件（2）的外部罩有外壳（4）,所述凸轮轴体（1）包括中间设置的转动轴（11），所述转动轴（11）的两侧分别设置有一个环向均布多个扇叶的“风车”状凸轮（12）且两侧的两个凸轮（12）呈45°错位设置，每个所述凸轮（12）设置有4个环向均布且相等的扇叶，所述顶杆组件（2）包括撑顶管道内壁的顶头（21）和与顶头（21）可拆卸连接的支杆（22），所述支杆（22）的端部通过滚轮轴（23）连接滚轮（24）且滚轮（24）与凸轮轴体（1）滚动接触，所述每个顶杆组件（2）上套设有弹簧（3）且外壳（4）上设置有复位弹簧卡槽，所述复位弹簧卡槽使得弹簧（3）始终处于压缩状态继而带动每个顶杆组件（2）的一端始终抵在相应的扇叶上，所述外壳（4）设置为两个且中心设置有与转动轴（11）安装配合的轴孔（42）且外壳（4）上设置有顶杆组件（2）伸缩的导向孔（41），所述外壳（4）的外侧设置有为凸轮轴体（1）的转动提供动力的液压缸（5），随着凸轮轴体（1）的转动带动顶杆组件（2）伸缩，所述薄壁金属管道应用于石化容器及核电设备中且内径为100～400mm。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，其特征在于：所述顶头（21）的顶端设置为球面弧度为SR、高度为L的球面。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁金属管道内侧撑圆装置，其特征在于：所述液压缸（5）设置为两个且通过设置于外壳（4）外壁上的连接轴（44）固定，每个所述液压缸（5）的伸缩杆端部与凸轮（12）相对应的两个扇叶连接且伸缩杆通过扇叶上的凸轮连接轴（13）连接，外壳（4）的外壁上设置有与凸轮连接轴（13）运动轨迹相同且成弧形的滑动槽（43）。
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