CN115007973B - 大容积贮箱之间连通管焊接装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置及其方法，方法包括封堵第一分压通气管件的第二端口，从第一端口充入焊接保护气将第三端口与气路连通管路一端焊接；封堵第五端口，从第四端口充入焊接保护气并将第六端口与液路连通管路一端焊接；从第一端口充焊接保护气将气路连通管路另一端与第二气端连通接口焊接；从第四端口充焊接保护气将液路连通管路另一端与第二液端连通接口焊接；从第一端口充焊接保护气将第一气端连通接口与第二端口焊接；从第四端口充焊接保护气将第一液端连通接口与第五端口焊接。本发明结构简单，操作方便，大大节约了能源，缩短了作业时间，降低了成本。

Description

大容积贮箱之间连通管焊接装置及其方法

技术领域

本发明涉及航天姿轨控动力系统领域，具体地，涉及一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置及其方法，特别适用于需要使用多个大容积贮箱存放推进剂，并以二个贮箱为一组，同组元贮箱的气路、液路需要进行焊接连通管路的航天器推进系统。

背景技术

深空领域姿轨控动力系统大多采用双组元恒压挤压式推进系统，考虑减重需求，一般采用四个表面张力贮箱平铺结构形式，两个装填氧化剂，两个装填燃料，为达到工作时均衡排放的目的，需要同种组元的二个贮罐的气路、液路分别进行连通，连通的结构可确保同组元的二个贮箱气体压力平衡、液体排放均衡。

双组元恒压挤压式推进系统的装配结构示意图（见图2），当双组元恒压挤压式推进系统工作时，气瓶中存储的气体快速通过电爆阀，并经过减压阀减压，分别进入已加注推进剂的表面张力贮箱，同组元的2个贮箱通过气路连通管快速平衡进入的气体压力，挤压贮箱内的推进剂，再通过同组元2个贮箱之间的液路连通管，实现推进剂从贮箱液口均衡排放。

双组元恒压挤压式推进系统为实现贮箱气路、液路连通管的功能，则需对同组元2个贮箱之间的气路、液路连通管进行自动氩弧焊接。常规操作是将气路、液路连通管分别装夹在同组元的2个贮箱的相应位置上，在正式焊接前，同组元的2个贮箱不断充入焊接保护气（氩气），直至2个贮箱内腔完全充满，并从贮箱液口溢出。以同组元二个贮箱总容积为1000L为例，气路、液路连通管焊接需要充填氩气的时间计算如下：

焊接保护气（氩气）压力为0.05MPa；氩气流量为10L/min；同组元2个贮箱充填氩气时间为t。

t=[(1000L×0.1MPa)/(0.05MPa×10L/min)]=200min。

通过计算可知，同组元2个贮箱充填氩气时间约为200min。在实际操作过程中，当同组元2个贮箱充填氩气时间不少于350分钟时，气路、液路连通管的焊接一次合格率最优。双组元恒压挤压式推进系统中的2组4个贮箱，气路、液路连通管焊接共有8条焊缝，氩气充填时间不少于700分钟。长时间的充填氩气，大大制约了科研生产进度，同时，整个焊接过程必须在系统产品上进行，操作空间狭小，对操作人员要求较高。针对焊接周期长、耗气多等情况，急需一种既能保证焊缝质量，又能提升生产速度的高效焊接工艺方法。

专利文献CN216730239U公开了一种火箭发动机管路制作用焊接装置，发动机管路包括相连的第一长弯管与第二长弯管，第一长弯管靠近第二长弯管的一端设置有与第二长弯管相连的第一连接端，第二长弯管靠近第一长弯管的一端设置有与第一长弯管相连的第二连接端，靠近第二连接端的第二长弯管的管壁开设有通孔，焊接装置包括氩气发生器、导气管和焊头，氩气发生器与导气管相连，导气管插装在第二长弯管开设的通孔上，导气管与通孔紧配合，焊头用于将第一长弯管和第二长弯管的连接处焊接密封，但该设计仍然不能解决双组元恒压挤压式推进系统贮箱间焊接耗气多的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置及其方法。

根据本发明提供的一种大容积贮箱之间连通管高效焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：封堵第一分压通气管件的第二端口，从第一分压通气管件的第一端口充入焊接保护气并将出气的第三端口与气路连通管路的一端焊接；封堵第二分压通气管件的第五端口，从第二分压通气管件的第四端口充入焊接保护气并将出气的第六端口与液路连通管路的一端焊接；

步骤2：从第一端口充入焊接保护气将气路连通管路另一端与第二贮箱的第二气端连通接口焊接；从第四端口充入焊接保护气将液路连通管路另一端与第二贮箱的第二液端连通接口焊接；

步骤3：从第一端口充入焊接保护气将第一贮箱的第一气端连通接口与第二端口焊接；从第四端口充入焊接保护气将第一贮箱的第一液端连通接口与第五端口焊接。

优选地，用第一管口封贴封堵第二端口，用第二管口封贴封堵第五端口。

优选地，第一贮箱和第二贮箱的体积均大于或等于500L。

优选地，所述气路连通管路和液路连通管路为直管或弯管。

优选地，所述第一端口、第四端口为螺纹头结构；

所述第二端口、第三端口、第五端口、第六端口的端部均具有坡口。

本发明还提供了一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置，用于第一贮箱和第二贮箱之间气路、液路焊接连通，包括第一分压通气管件、第二分压通气管件、气路连通管路以及液路连通管路；

所述第一分压通气管件具有第一端口、第二端口以及第三端口，所述第二分压通气管件具有第四端口、第五端口以及第六端口，其中，焊接时：

封堵第二端口后从第一端口通焊接保护气后，气路连通管路的一端与第三端口的焊接选择离线作业，气路连通管路的另一端与第二贮箱的焊接、第二端口与第一贮箱的焊接为在线作业；

封堵第五端口后从第四端口通焊接保护气后，液路连通管路的一端与第六端口的焊接选择离线作业，液路连通管路的另一端与第二贮箱的焊接、第五端口与第一贮箱的焊接为在线作业。

优选地，用第一管口封贴封堵第二端口，用第二管口封贴封堵第五端口。

优选地，第一贮箱和第二贮箱的体积均大于或等于L。

优选地，所述气路连通管路和液路连通管路为直管或弯管。

优选地，所述第一端口、第四端口为螺纹头结构；

所述第二端口、第三端口、第五端口、第六端口的端部均具有坡口。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明打破常规思路，创造性的采用三通加直管通过离线焊接和在线焊接相结合的方式，实现了多贮箱之间气路、液路连通管的高效焊接，结构简单，操作方便，大大节约了能源，缩短了作业时间，降低了成本。

2、本发明中的气路连通管路和液路连通管路可采用不同长度和形状，能够满足多储箱之间不同连接需求，通用性好。

3、本发明通过进一步的设计，可满足两个或两个以上贮箱之间连通，不但操作简单，使用方便，而且所用材料均为常规件，成本低廉。

4、本发明降低了操作人员的劳动强度，离线作业时焊接的场所可灵活选择，实用性强。

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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为第一贮箱与第二贮箱痕接完成后管路连接示意图；

图2为双组元恒压挤压式推进系统贮箱连接原理图；

图3为第一分压通气管件或第二分压通气管件的结构示意图；

图4为焊接第一焊缝时的结构示意图；

图5为焊接第四焊缝时的结构示意图；

图6为气、液路连通管路分别与第二贮箱的气端、液端接口焊接的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供了一种大容积贮箱之间连通管高效焊接方法，此方法适合用于大容腔贮箱连通管路的焊接，同时有效提高焊接效率和保证焊缝质量，具体包括如下步骤：

步骤1：封堵第一分压通气管件1的第二端口102，从第一分压通气管件1的第一端口101充入焊接保护气并将出气的第三端口103与气路连通管路2的一端焊接，优选采用第一管口封贴12封堵第二端口102；封堵第二分压通气管件21的第五端口212，从第二分压通气管件21的第四端口211充入焊接保护气并将出气的第六端口213与液路连通管路5的一端焊接，优选采用第二管口封贴13封堵第五端口212；

需要说明的时，管口封贴可采用耐热塑料和胶带类，方便拆去。

步骤2：从第一端口101充入焊接保护气将气路连通管路2另一端与第二贮箱020的第二气端连通接口14焊接；从第四端口211充入焊接保护气将液路连通管路5另一端与第二贮箱020的第二液端连通接口15焊接；

步骤3：从第一端口101充入焊接保护气将第一贮箱010的第一气端连通接口3与第二端口102焊接；从第四端口211充入焊接保护气将第一贮箱010的第一液端连通接口4与第五端口212焊接。

本发明针对系统级产品多个贮箱连通管焊接，既要保证焊缝质量，又能有效缩短焊接时间，本发明还提供了一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置，如图1、图3、图4所示，用于第一贮箱010和第二贮箱020之间气路、液路焊接连通，第一贮箱010和第二贮箱020均优选为表面张力贮箱，包括第一分压通气管件1、第二分压通气管件21、气路连通管路2以及液路连通管路5，气路连通管路2和液路连通管路5为直管或弯管，具体根据实际的场景灵活选择，第一分压通气管件1、第二分压通气管件21均为三通件，第一分压通气管件1具有第一端口101、第二端口102以及第三端口103，第二分压通气管件21具有第四端口211、第五端口212以及第六端口213，其中，在焊接时，封堵第二端口102后从第一端口101通焊接保护气后，气路连通管路2的一端调整到与第三端口103同心的状态后焊接，气路连通管路2的一端与第三端口103的焊接选择离线作业，可在适合作业的场所进行，当气路连通管路2的一端与第三端口103焊接完成后，气路连通管路2的另一端与第二贮箱020的焊接、第二端口102与第一贮箱010的焊接为在线作业，具体地，第二贮箱020上设置有第二气端连接接口14，气路连通管路2的另一端在继续充焊接保护气的情况下与第二气端连接接口14在第二贮箱020现场焊接，第一贮箱010上设置有第一气端连接接口3，第一气端连接接口3与第二端口102在继续充焊接保护气的情况下现场焊接。

进一步地，液相管路焊接时，封堵第五端口212后从第四端口211通焊接保护气后，液路连通管路5的一端与第六端口213同心对齐后焊接，焊接选择离线作业，方便作业；液路连通管路5的一端与第六端口213焊接完成后，液路连通管路5的另一端与第二贮箱020所具有的第二液路连通管路15在线焊接，接着再将第五端口212与第一贮箱010所具有的第一液路连通管路4在线焊接。

本发明尤其适用于大容积贮箱之间连通管的焊接作业，能够大大提高焊接成功率，提高作业效率，降低焊接保护气的使用量，降低氩气的使用成本。第一贮箱010和第二贮箱020的体积均优选大于或等于500L。

为了提高操作的便捷性和便于维护，第一端口101、第四端口211为螺纹头结构，可根据实际情况随时拆卸连接外部管线和封堵，封堵时可采用螺纹盲堵头。

为了提高焊接效率，增加外部美观度，第二端口102、第三端口103、第五端口212、第六端口213、气路连通管路2、液路连通管路5的端部均具有坡口，且均选择外径相同的管路。

实施例2：

本实施例为实施例1的优选例。

本实施例提供一种大容积贮箱之间连通管高效焊接装置，包括第一分压通气管件1、第二分压通气管件21、气路连通管路2以及液路连通管路5，焊接保护气选择氩气，第三端口103与气路连通管路2焊接后形成第一焊缝6，气路连通管路2与第二气端连接接口14焊接后形成第二焊缝7，第二端口102与第一气端连接接口3焊接后形成第三焊缝8，第六端口213与液路连通管路5焊接后形成第四焊缝9，液路连通管路5与第二液路连通管路15焊接后形成第五焊缝10，第五端口212与第一液路连通管路4焊接后形成第六焊缝11。

本实施例中，第一端口101为螺纹接口，第二端口102、第三端口103均为焊接直管，焊接直管的管口尺寸与气路连通管路2、液路连通管路5管口尺寸一致，可分别形成气、液路用的氩气分压通气装置。

将气、液路氩气分压通气装置的焊接直管与气、液路连通管路装夹在一起，氩气分压通气装置的另一端焊接直管安装管口封贴。当氩气通过氩气分压通气装置的螺纹接口，充填气、液路连通管路，并从气、液路连通管路另一端流出，则可进行焊接，分别形成气、液路氩气分压通气装置的连通管组件。此操作均离线进行，不受操作空间限制。

再将气、液路氩气分压通气装置的连通管组件装夹在第二贮箱020的气、液路相应位置，从氩气分压通气装置的螺纹接口充入氩气，进行第二焊缝7、第五焊缝10的焊接。此处对气、液路连通管路充填氩气并溢出，本发明相比现有技术从焊接保护气的用量、焊接时间上都有很大的优势，本实施例中，焊接保护气（氩气）压力0.05MPa、流量为10L/min，气路连通管路2的外径Φ8mm，壁厚0.8mm，长度5000mm。

气路连通管路2的体积为：3.14*[（8-0.8）/2]2*5000*0.000001=0.203L；

气路连通管路2充气时间t：0.203L*0.1MPa=0.05*10*t；t=0.0406min。

液路连通管路5外径Φ18mm；壁厚0.8mm；长度8000mm。

液路连通管路5体积为：3.14*[（18-0.8）/2]2*8000*0.000001=1.858L；

液路连通管路5充气时间t：1.858L*0.1MPa=0.05*10*t；t=0.372min。

通过计算可知，完成同组元2个贮箱气路、液路连通管充填氩气时间不足1分钟。

完成气、液路连通管与贮箱相应接口焊接后，分别从气、液路氩气分压通气装置的螺纹接口充入氩气，去除氩气分压通气装置的管口封贴，氩气迅速流出后，气、液路氩气分压通气装置的管口分别与第一贮箱010的气端、液端连通接口进行装夹，再持续通入氩气1分钟左右，进行第三焊缝8和第六焊缝11焊接。同组元2个贮箱的气路、液路连通管焊接，共4条焊缝，充填氩气时间不超过5分钟。

使用本发明多个大容积贮箱连通管路高效焊接的工艺方法后，双组元恒压挤压式推进系统中的2组4个贮箱，气路、液路连通管焊接共有8条焊缝，氩气充填时间不超过10分钟，远远低于常规方法所需的700分钟。大大缩短气路、液路连通管路的焊接周期，有效提高工作效率，节省人力、物力资源，同时保证焊缝质量可靠。

本发明常规操作需要将贮箱安装到系统产品上再进行焊接，存在着人员操作空间狭小，焊接设备装夹位置有限，焊接周期较长等问题。本发明大大减少人员在系统产品上的操作，避免氩气充填多个大容积贮箱，达到节省资源、有效缩短了焊接周期并保证额焊接质量。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种大容积贮箱之间连通管焊接方法，其特征在于，用于第一贮箱（010）和第二贮箱（020）之间气路、液路焊接连通，包括第一分压通气管件（1）、第二分压通气管件（21）、气路连通管路（2）以及液路连通管路（5），所述第一分压通气管件（1）、第二分压通气管件（21）均为三通件，所述第一分压通气管件（1）具有第一端口（101）、第二端口（102）以及第三端口（103），第二分压通气管件（21）具有第四端口（211）、第五端口（212）以及第六端口（213），包括如下步骤：

步骤1：封堵第二端口（102），从第一端口（101）充入焊接保护气并将出气的第三端口（103）与气路连通管路（2）的一端焊接；封堵第五端口（212），从第四端口（211）充入焊接保护气并将出气的第六端口（213）与液路连通管路（5）的一端焊接；

步骤2：从第一端口（101）充入焊接保护气将气路连通管路（2）另一端与第二贮箱（020）的第二气端连通接口（14）焊接；从第四端口（211）充入焊接保护气将液路连通管路（5）另一端与第二贮箱（020）的第二液端连通接口（15）焊接；

步骤3：从第一端口（101）充入焊接保护气将第一贮箱（010）的第一气端连通接口（3）与第二端口（102）焊接；从第四端口（211）充入焊接保护气将第一贮箱（010）的第一液端连通接口（4）与第五端口（212）焊接。

2.根据权利要求1所述的大容积贮箱之间连通管焊接方法，其特征在于，用第一管口封贴（12）封堵第二端口（102），用第二管口封贴（13）封堵第五端口（212）。

3.根据权利要求1所述的大容积贮箱之间连通管焊接方法，其特征在于，第一贮箱（010）和第二贮箱（020）的体积均大于或等于500L。

4.根据权利要求1所述的大容积贮箱之间连通管焊接方法，其特征在于，所述气路连通管路（2）和液路连通管路（5）为直管或弯管。

5.根据权利要求1所述的大容积贮箱之间连通管焊接方法，其特征在于，所述第一端口（101）、第四端口（211）为螺纹头结构；

所述第二端口（102）、第三端口（103）、第五端口（212）、第六端口（213）的端部均具有坡口。