CN113305497A - 一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法，该设备包括底座、设置在所述底座上的回转机构、装配在所述回转机构上随其回转的外夹定位机构和设置在所述底座上端的下压内撑机构；通过本发明提供的设备可配合现有的焊接设备在针对化工压力容器法兰端头的焊接过程中实现自动化的回转焊接，可作为自动化的焊接夹具装置，解决了传统的采用人工焊接时存在的焊接操作不便、焊接效率低以及因为人为因素造成的焊接质量差异化的问题。

Description

一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及化工设备加工制造技术领域，具体提供了一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法。

背景技术

化工压力容器是指化工业中用于盛装气体或者液体且承载一定压力的密闭设备。该密闭设备大多为罐体结构，即压力罐；在化工生产领域所使用的压力罐根据安装形式大致可分为卧式压力罐和立式压力罐；其中立式压力罐主要由圆筒状的罐体、焊接在罐体底端的罐体、焊接在罐体顶端的罐体端头构成，另外对于带有法兰结构的立式压力罐而言，在位于罐体端头上一般还会焊接有法兰端头，在传统的法兰端头焊接过程中基本依赖人工进行焊接，而对于大型的压力罐而言，其法兰端头焊接连接处的焊接直径较大，采用人工进行焊接效率低，且周向焊接相对直线焊接其操作更加不便；另外，为了保证压力罐焊接处的可靠性和稳定性，因此对于工人的焊接水平要求较高，而实际作业中不同工人的焊接水平存在差异化，因此容易造成焊接质量的差异化。

基于上述问题，本发明提出了一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种化工压力容器制造成型加工设备及加工方法，可以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种化工压力容器制造成型加工设备，包括底座、设置在所述底座上的回转机构、装配在所述回转机构上随其回转的外夹定位机构和设置在所述底座上端的下压内撑机构；其中：

所述回转机构包括水平设置回转输出的回转台；所述外夹定位机构设置在所述回转台上，所述外夹定位机构包括四个围绕所述回转台回转中心轴圆周均匀分布的承托板，四个所述承托板相对所述回转台的回转中心轴的距离同步可调；所述承托板呈扇环状，所述承托板的上端面上设有外夹块，所述外夹块相对所述承托板的周向两端等距设置且靠近所述承托板的外圆弧边；

所述下压内撑机构包括固定安装在所述底座上端面的龙门架、竖直固定安装在所述龙门架顶端的下压气缸、竖直旋转设置在所述下压气缸输出端的连接筒、同轴设置水平固定在所述连接筒底端的压盘和设置在所述压盘上的内撑爪机构，所述连接筒与所述回转台两者的旋转中心轴重合，所述内撑爪机构位于所述外夹定位机构的正上方。

优选的，所述内撑爪机构包括调节螺杆、行程块、滑轨、内撑爪组件和连杆；所述压盘上围绕中心圆周均匀分布设置有多个避位缺口，位于所述压盘的顶端面上在每个所述避位缺口处均对应安装有所述滑轨，所述滑轨的导向方向沿所述压盘径向，所述调节螺杆竖直转动安装在所述压盘的中心位置，所述行程块与所述连接筒竖直滑动配合且与所述调节螺杆螺纹连接，每个所述滑轨上均对应滑动设置有所述内撑爪组件，所述内撑爪组件对应穿过所述避位缺口，每个所述内撑爪组件与所述行程块之间均通过所述连杆两端铰接。

优选的，所述内撑爪组件包括一号滑块、二号滑块、弹簧和内撑爪；所述一号滑块和所述二号滑块依次设置在所述滑轨上，所述弹簧水平连接在所述一号滑块与所述二号滑块之间，所述内撑爪向下穿过所述避位缺口且连接在所述一号滑块上，所述连杆一端与所述二号滑块铰接设置。

优选的，所述外夹定位机构还包括固定在所述回转台底端面的外夹驱动电机、四个围绕所述回转台回转中心轴圆周均匀分布固定在所述回转台上端面的导轨和四个丝杠；所述外夹驱动电机的输出轴上设置有驱动锥齿轮，所述导轨的导向方向指向所述回转台的回转中心轴，每个所述导轨上均对应水平滑动设置有所述承托板，四个所述丝杠一一对应水平转动安装在四个所述导轨上且与所述承托板的底端螺纹连接，所述丝杠的轴端设置有与所述驱动锥齿轮啮合的从动锥齿轮。

优选的，所述回转机构还包括固定安装在所述底座底端面的回转驱动电机和固定安装在所述底座上端面的回转支承；所述回转驱动电机的输出轴设置有驱动齿轮，所述回转台水平固定安装在所述回转支承上，所述回转台上设置有与所述驱动齿轮啮合的齿圈。

优选的，所述内撑爪包括一体成型的竖直段和侧弯段，所述竖直段与所述一号滑块固定连接，所述侧弯段与所述竖直段圆弧过渡且偏向所述压盘中心轴一侧。

优选的，所述连接筒从底端围绕其中心轴圆周均匀分布开设有与多个所述避位缺口一一对应设置的导向开口，所述行程块上设置有多个与所述导向开口一一对应滑动配合的滑动耳，多个所述连杆一端与多个所述滑动耳之间一一对应铰接。

优选的，所述压盘的底端面均匀附着有橡胶涂层。

此外，本发明还提供了一种化工压力容器制造成型加工方法，其加工方法具体如下：

S1、分别加工制造成型压力罐中的圆筒罐体、罐底、罐体端头以及法兰端头；

S2、通过本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备配合现有的焊接设备将法兰端头焊接在罐体端头上；

S3、将罐底焊接在圆筒罐体一端，将步骤S2中焊接后带有法兰端头的罐体端头焊接在圆筒罐体的另一端，从而形成压力罐坯料；

S4、对步骤S3通过焊接成型的压力罐坯料的焊接位置进行打磨修整；

S5、对步骤S4经过修整打磨后的压力罐坯料进行表面防腐防锈处理。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

1、本发明提供了一种化工压力容器制造成型加工设备，通过本设备可配合现有的焊接设备在针对化工压力容器法兰端头的焊接过程中实现自动化的回转焊接，可作为自动化的焊接夹具装置，解决了传统的采用人工焊接时存在的焊接操作不便、焊接效率低以及因为人为因素造成的焊接质量差异化的问题。

2、本发明提供了一种化工压力容器制造成型加工设备，通过设置的外夹定位机构可对不同直径尺寸的罐体端头进行外夹定位，通过外夹定位可实现自动中心定位，以及通过外夹固定实现罐体端头随着回转台实现稳定的焊接回转。

3、本发明提供了一种化工压力容器制造成型加工设备，通过下压内撑机构可将法兰端头压紧在罐体端头的焊接端面上，可将法兰端头与罐体端头整体夹紧在压盘与承托板之间，从而可在回转机构的驱动下保持相对静止进行焊接回转，另外通过四个内撑爪的内撑夹紧可实现对法兰端头自动中心定位，保证法兰端头中心轴与罐体端头中心轴重合。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备的立体结构示意图；

图2是本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备的侧视图；

图3是底座、回转机构以及外夹定位机构装配结构的立体结构示意图；

图4是连接筒、压盘以及内撑爪机构装配结构在一个视角下的立体结构示意图；

图5是连接筒、压盘以及内撑爪机构装配结构在另一个视角下的立体结构示意图；

图6是图5中A处的局部放大示意图；

图7是本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备的加工状态示意图；

图8是本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工方法的方法流程图。

图中：1、底座；2、回转机构；21、回转驱动电机；211、驱动齿轮；22、回转支承；23、回转台；231、齿圈；3、外夹定位机构；31、外夹驱动电机；311、驱动锥齿轮；32、导轨；33、丝杠；331、从动锥齿轮；34、承托板；341、外夹块；4、下压内撑机构；41、龙门架；42、下压气缸；43、连接筒；431、导向开口；44、压盘；441、避位缺口；45、内撑爪机构；451、调节螺杆；452、行程块；4521、滑动耳；453、滑轨；454、内撑爪组件；4541、一号滑块；4542、二号滑块；4543、弹簧；4544、内撑爪；455、连杆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施，但不作为对本发明的限定。

参阅附图1-8所示，一种化工压力容器制造成型加工设备，包括底座1、设置在底座1上的回转机构2、装配在回转机构2上随其回转的外夹定位机构3和设置在底座1上端的下压内撑机构4；

外夹定位机构3设置在回转台23上，外夹定位机构3包括四个围绕回转台23回转中心轴圆周均匀分布的承托板34，四个承托板34相对回转台23的回转中心轴的距离同步可调；承托板34呈扇环状，承托板34的上端面上设有外夹块341，外夹块341相对承托板34的周向两端等距设置且靠近承托板34的外圆弧边；外夹定位机构3还包括通过螺栓固定在回转台23底端面的外夹驱动电机31、四个围绕回转台23回转中心轴圆周均匀分布焊接在回转台23上端面的导轨32和四个丝杠33；外夹驱动电机31的输出轴上设置有驱动锥齿轮311，导轨32的导向方向指向回转台23的回转中心轴，每个导轨32上均对应水平滑动设置有承托板34，四个丝杠33一一对应水平转动安装在四个导轨32上且与承托板34的底端螺纹连接，丝杠33的轴端设置有与驱动锥齿轮311啮合的从动锥齿轮331。

待焊接的罐体端头将放置在四个承托板34上，原则上罐体端头的底端面以及焊接的对接面均通过平整处理后呈现为互为平行的平面状态；通过外夹定位机构3对放置后的罐体端头进行外夹夹紧，一方面实现了中心定位，另一方面实现了外夹固定便于进行回转焊接；具体的，通过启动外夹驱动电机31带动驱动锥齿轮311旋转，驱动锥齿轮311将驱动与之啮合的四个从动锥齿轮331从而实现四个丝杠33同步旋转，继而通过丝杠33驱动承托板34使得四个承托板34顺着各自位置的导轨32同步向回转台23的回转中心轴靠近，从而最终使得罐体端头被夹紧在四个外夹块341之间。本发明设备中的外夹定位机构3适用于多种直径尺寸的罐体端头的外夹定位。

下压内撑机构4包括焊接在底座1上端面的龙门架41、通过螺栓竖直固定安装在龙门架41顶端的下压气缸42、竖直旋转设置在下压气缸42输出端的连接筒43、同轴设置水平焊接在连接筒43底端的压盘44和设置在压盘44上的内撑爪机构45，连接筒43与回转台23两者的旋转中心轴重合，内撑爪机构45位于外夹定位机构3的正上方；内撑爪机构45包括调节螺杆451、行程块452、滑轨453、内撑爪组件454和连杆455；压盘44的底端面均匀附着有橡胶涂层(使得当压盘44压紧法兰端头的端面后，通过橡胶涂层可增强与法兰端头之间的吸附力，使得当连接筒43旋转时法兰端头可与压盘44保持相对静止)，压盘44上围绕中心圆周均匀分布设置有四个避位缺口441，位于压盘44的顶端面上在每个避位缺口441处均对应安装有滑轨453，滑轨453的导向方向沿压盘44径向，调节螺杆451竖直转动安装在压盘44的中心位置，行程块452与连接筒43竖直滑动配合且与调节螺杆451螺纹连接，连接筒43从底端围绕其中心轴圆周均匀分布开设有与四个避位缺口441一一对应设置的导向开口431，行程块452上设置有四个与导向开口431一一对应滑动配合的滑动耳4521，四个连杆455一端与四个滑动耳4521之间一一对应铰接；每个滑轨453上均对应滑动设置有内撑爪组件454，内撑爪组件454对应穿过避位缺口441，每个内撑爪组件454与行程块452之间均通过连杆455两端铰接；内撑爪组件454包括一号滑块4541、二号滑块4542、弹簧4543和内撑爪4544；一号滑块4541和二号滑块4542依次设置在滑轨453上，弹簧4543水平焊接在一号滑块4541与二号滑块4542之间，内撑爪4544向下穿过避位缺口441且连接在一号滑块4541上，连杆455一端与二号滑块4542铰接设置；内撑爪4544包括一体成型的竖直段和侧弯段，竖直段与一号滑块4541焊接，侧弯段与竖直段圆弧过渡且偏向压盘44中心轴一侧。需要说明的是，在默认一号滑块4541相对二号滑块4542更靠近压盘44的中心的前提下，当内撑爪4544与一号滑块4541连接时，则连杆455与二号滑块4542铰接，当内撑爪4544与二号滑块4542连接时，则连杆455与一号滑块4541铰接，两种连接方式均为本发明可行的实施方案，在本实施例中的具体实施方案为前一种连接方式。

需要说明的是，因为化工压力容器(在本发明中专指压力罐)为了保证能够承受较大的内压，因此压力罐的罐体钢板材的厚度都较大，且为了保证法兰端头能够在焊接时方便放置在罐体端头的焊接端，因此罐体端头焊接端均加工有一定的宽度。在具体焊接操作前，针对具体内径的法兰端头需要对内撑爪机构45进行调节，具体的，通过旋转调节螺杆451驱动行程块452在连接筒43上竖直滑动，继而通过四个连杆455一一对应带动四个二号滑块4542顺着滑轨453滑动，从而同步带动内撑爪4544随之运动，继而调节四个内撑爪4544相对压盘44中心的距离，最终通过调节使得内撑爪4544竖直段上与法兰端头内壁接触的端面与压盘44中心之间的距离略大于法兰端头的内圆半径即可。

当通过外夹定位机构3将罐体端头实行外夹定位后，便可将法兰端头放置在罐体端头的焊接端面上，随后启动下压气缸42带动输出端连接的整体结构随之下降，在随之下降的过程中，四个内撑爪4544的侧弯段将伸向法兰端头的内圆中，随着继续下降，四个内撑爪4544的侧弯段将均与内圆接触，随之弹簧4543将产生拉伸，最终，压盘44将压紧在法兰端头的端面上，且四个内撑爪4544的竖直段将内撑贴紧在法兰端头的内壁上，一方面通过压紧使得法兰端头与罐体端头构成可焊接回转的整体结构，另一方面通过四个内撑爪4544的内撑夹紧配合使得法兰端头自动实现中心定位，即法兰端头的中心轴与罐体端头的中心轴重合。

回转机构2包括水平设置回转输出的回转台23；回转机构2还包括通过螺栓固定安装在底座1底端面的回转驱动电机21和通过螺栓固定安装在底座1上端面的回转支承22；回转驱动电机21的输出轴设置有驱动齿轮211，回转台23通过螺栓水平固定安装在回转支承22上，回转台23上设置有与驱动齿轮211啮合的齿圈231。

当通过下压内撑机构4实现对法兰端头的下压以及内撑定位后，便可启动回转机构2带动罐体端头与法兰端头构成的整体进行回转；具体的，通过启动回转驱动电机21带动驱动齿轮211旋转，驱动齿轮211将通过驱动齿圈231带动回转台23在回转支承22上旋转，而罐体端头与法兰端头构成的整体被夹紧在回转台23与压盘44之间，且连接筒43与下压气缸42输出端采用竖直旋转连接，因此当回转台23实现旋转后，罐体端头与法兰端头构成的整体将保持相对静止实现同步转动；因此在进行回转的同时，可通过焊接设备进行同步焊接，从而可实现自动焊接，且提高了焊接效率。

本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备可作为自动化焊接的焊接夹具装置使用，从而可配合现有的焊接设备进行自动化焊接，焊接操作方便，效率高，且可消除人为因素带来的焊接质量问题，保证焊接质量的一致性。

此外，本发明还提供了一种化工压力容器制造成型加工方法，其加工方法具体如下：

S1、分别加工制造成型压力罐中的圆筒罐体、罐底、罐体端头以及法兰端头；

S2、通过本发明提供的一种化工压力容器制造成型加工设备配合现有的焊接设备将法兰端头焊接在罐体端头上；通过外夹定位机构3实现对罐体端头外夹中心定位以及外夹夹紧，通过下压内撑机构4实现对法兰端头的内撑中心定位以及下压夹紧，在回转机构2的驱动下实现罐体端头与法兰端头的整体回转，并在回转过程中通过现有的焊接设备进行回转焊接；

S3、将罐底焊接在圆筒罐体一端，将步骤S2中焊接后带有法兰端头的罐体端头焊接在圆筒罐体的另一端，从而形成压力罐坯料；

S4、对步骤S3通过焊接成型的压力罐坯料的焊接位置进行打磨修整；

S5、对步骤S4经过修整打磨后的压力罐坯料进行表面防腐防锈处理。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：包括底座(1)、设置在所述底座(1)上的回转机构(2)、装配在所述回转机构(2)上随其回转的外夹定位机构(3)和设置在所述底座(1)上端的下压内撑机构(4)；其中：

所述回转机构(2)包括水平设置回转输出的回转台(23)；所述外夹定位机构(3)设置在所述回转台(23)上，所述外夹定位机构(3)包括四个围绕所述回转台(23)回转中心轴圆周均匀分布的承托板(34)，四个所述承托板(34)相对所述回转台(23)的回转中心轴的距离同步可调；所述承托板(34)呈扇环状，所述承托板(34)的上端面上设有外夹块(341)，所述外夹块(341)相对所述承托板(34)的周向两端等距设置且靠近所述承托板(34)的外圆弧边；

所述下压内撑机构(4)包括固定安装在所述底座(1)上端面的龙门架(41)、竖直固定安装在所述龙门架(41)顶端的下压气缸(42)、竖直旋转设置在所述下压气缸(42)输出端的连接筒(43)、同轴设置水平固定在所述连接筒(43)底端的压盘(44)和设置在所述压盘(44)上的内撑爪机构(45)，所述连接筒(43)与所述回转台(23)两者的旋转中心轴重合，所述内撑爪机构(45)位于所述外夹定位机构(3)的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述内撑爪机构(45)包括调节螺杆(451)、行程块(452)、滑轨(453)、内撑爪组件(454)和连杆(455)；所述压盘(44)上围绕中心圆周均匀分布设置有多个避位缺口(441)，位于所述压盘(44)的顶端面上在每个所述避位缺口(441)处均对应安装有所述滑轨(453)，所述滑轨(453)的导向方向沿所述压盘(44)径向，所述调节螺杆(451)竖直转动安装在所述压盘(44)的中心位置，所述行程块(452)与所述连接筒(43)竖直滑动配合且与所述调节螺杆(451)螺纹连接，每个所述滑轨(453)上均对应滑动设置有所述内撑爪组件(454)，所述内撑爪组件(454)对应穿过所述避位缺口(441)，每个所述内撑爪组件(454)与所述行程块(452)之间均通过所述连杆(455)两端铰接。

3.根据权利要求2所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述内撑爪组件(454)包括一号滑块(4541)、二号滑块(4542)、弹簧(4543)和内撑爪(4544)；所述一号滑块(4541)和所述二号滑块(4542)依次设置在所述滑轨(453)上，所述弹簧(4543)水平连接在所述一号滑块(4541)与所述二号滑块(4542)之间，所述内撑爪(4544)向下穿过所述避位缺口(441)且连接在所述一号滑块(4541)上，所述连杆(455)一端与所述二号滑块(4542)铰接设置。

4.根据权利要求1所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述外夹定位机构(3)还包括固定在所述回转台(23)底端面的外夹驱动电机(31)、四个围绕所述回转台(23)回转中心轴圆周均匀分布固定在所述回转台(23)上端面的导轨(32)和四个丝杠(33)；所述外夹驱动电机(31)的输出轴上设置有驱动锥齿轮(311)，所述导轨(32)的导向方向指向所述回转台(23)的回转中心轴，每个所述导轨(32)上均对应水平滑动设置有所述承托板(34)，四个所述丝杠(33)一一对应水平转动安装在四个所述导轨(32)上且与所述承托板(34)的底端螺纹连接，所述丝杠(33)的轴端设置有与所述驱动锥齿轮(311)啮合的从动锥齿轮(331)。

5.根据权利要求1所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述回转机构(2)还包括固定安装在所述底座(1)底端面的回转驱动电机(21)和固定安装在所述底座(1)上端面的回转支承(22)；所述回转驱动电机(21)的输出轴设置有驱动齿轮(211)，所述回转台(23)水平固定安装在所述回转支承(22)上，所述回转台(23)上设置有与所述驱动齿轮(211)啮合的齿圈(231)。

6.根据权利要求3所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述内撑爪(4544)包括一体成型的竖直段和侧弯段，所述竖直段与所述一号滑块(4541)固定连接，所述侧弯段与所述竖直段圆弧过渡且偏向所述压盘(44)中心轴一侧。

7.根据权利要求2所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述连接筒(43)从底端围绕其中心轴圆周均匀分布开设有与多个所述避位缺口(441)一一对应设置的导向开口(431)，所述行程块(452)上设置有多个与所述导向开口(431)一一对应滑动配合的滑动耳(4521)，多个所述连杆(455)一端与多个所述滑动耳(4521)之间一一对应铰接。

8.根据权利要求1所述的一种化工压力容器制造成型加工设备，其特征在于：所述压盘(44)的底端面均匀附着有橡胶涂层。

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