CN115781090A - 一种锅筒的焊接车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅筒焊接用机器技术领域，具体涉及一种锅筒的焊接车，包括移行车、定位装置和焊接装置；所述移行车移动设置在所述锅筒内，且所述移行车的移动方向平行于所述锅筒的轴线，所述移行车包括连接块和支撑杆，所述连接块底部设置有第一电机，所述连接块的两端设置有支撑杆；所述支撑杆远离连接块的一端设置有电磁铁滚轮，所述电磁铁滚轮的轮面与所述锅筒的内壁接触；所述定位装置传动连接第一电机的输出端，所述定位装置沿所述锅筒的周向方向旋转，所述定位装置具有可插入所述锅筒上换热管内的定位轴；所述焊接装置包括焊枪，所述焊枪具有绕定位轴周向移动的活动轨迹。本发明能够代替人工在锅筒内完成锅筒与换热管的焊接。

Description

一种锅筒的焊接车

技术领域

本发明涉及锅筒焊接用机器技术领域，尤其涉及一种锅筒的焊接车。

背景技术

锅筒是水管锅炉中用以进行汽水分离和蒸汽净化，组成水循环回路并蓄存锅水的筒形压力容器。锅筒主要由两个半径为0.5m至1.2m的刚性筒体和数千根半径为44mm至55mm换热管构成。锅筒在作业过程中，管内压力会达到1.0Mpa至4.0Mpa，所以要求锅筒与换热管焊接后，锅筒与换热管连接处必须完全密闭，因此需要在锅筒内沿着换热管外壁进行环缝焊接。

目前的换热管焊接是由多名焊工轮流在锅筒内逐一进行焊接，此种方式不仅耗费人力，效率低，且锅筒内壁空间狭小，焊工无法以正常站立姿态进行焊接，同时焊接产生的烟尘粉尘在狭小的空间内，短时间无法排除，进而对焊工的身体健康有巨大伤害。由于锅筒内壁为曲面空间，且涉及全位置焊接，存在焊接条件艰苦，焊接难度大的问题，导致焊工在高强度的焊接作业下，很难保证换热管的焊接质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种锅筒的焊接车，能够代替人工在锅筒内完成锅筒与换热管的焊接。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锅筒的焊接车，包括移行车、定位装置和焊接装置；所述移行车移动设置在所述锅筒内，且所述移行车的移动方向平行于所述锅筒的轴线，所述移行车包括连接块和支撑杆，所述连接块底部设置有第一电机，所述连接块的两端设置有支撑杆；

所述支撑杆远离连接块的一端设置有电磁铁滚轮，所述电磁铁滚轮的轮面与所述锅筒的内壁接触；

所述定位装置传动连接第一电机的输出端，所述定位装置沿所述锅筒的周向方向旋转，所述定位装置具有可插入所述锅筒上换热管内的定位轴；

所述焊接装置包括焊枪，所述焊枪具有绕定位轴周向移动的活动轨迹。

本发明的有益效果在于：在锅筒内增设可沿锅筒轴线方向移动的移行车，移行车通过电磁铁滚轮的磁吸作用能够稳定在锅筒内。从而定位装置能够利用移行车逐渐深入锅筒；进而定位轴在移行车和第一电机的配合下能够逐一插入锅筒的换热管内进行定位，并使焊接装置的焊枪能够对所定位的换热管进行环缝焊接。

附图说明

图1为本发明在具体实施方式中的一种锅筒的焊接车的结构示意图；

图2为本发明在具体实施方式中的一种锅筒的焊接车的电磁铁滚轮与导向块装配结构示意图；

图3为本发明在具体实施方式中的一种锅筒的焊接车的补偿装置和定位装置剖面结构示意图；

图4为本发明在具体实施方式中的一种锅筒的焊接车的定位轴与弹性组件装配结构示意图；

标号说明：

1、移行车；11、连接块；111、第一电机；112、伸缩杆；

12、支撑杆；121、电磁铁滚轮；122、导向块；

2、定位装置；21、定位轴；211、拓宽部；

22、安装板；221、轴套；222、安装柱；

23、第一安装壳；24、第一气缸；

25、弹性组件；251、套环；252、弹片；

3、焊接装置；31、焊枪；32、第二电机；321、主动齿轮；33、齿轮轴承；

34、调节器；341、第一直线往复装置；342、第二直线往复装置；343、旋转座；

4、补偿装置；41、第二安装壳；42、限位套；421、导向管；43、第二气缸；44、拉伸弹簧。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3所示，本发明一种锅筒的焊接车，包括移行车1、定位装置2和焊接装置3；所述移行车1移动设置在所述锅筒内，且所述移行车1的移动方向平行于所述锅筒的轴线，所述移行车1包括连接块11和支撑杆12，所述连接块11底部设置有第一电机111，所述连接块11的两端设置有支撑杆12；

所述支撑杆12远离连接块11的一端设置有电磁铁滚轮121，所述电磁铁滚轮121的轮面与所述锅筒的内壁接触；

所述定位装置2传动连接第一电机111的输出端，所述定位装置2沿所述锅筒的周向方向旋转，所述定位装置2具有可插入所述锅筒上换热管内的定位轴21；

所述焊接装置3包括焊枪31，所述焊枪31具有绕定位轴21周向移动的活动轨迹。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在锅筒内增设可沿锅筒轴线方向移动的移行车1，移行车1通过电磁铁滚轮121的磁吸作用能够稳定在锅筒内。从而定位装置2能够利用移行车1逐渐深入锅筒；进而定位轴21在移行车1和第一电机111的配合下能够逐一插入锅筒的换热管内进行定位，并使焊接装置3的焊枪31能够对所定位的换热管进行环缝焊接。

请参照图1和图2所示，进一步地，所述支撑杆12上设置有导向块122，所述导向块122的底部抵接在所述锅筒沿周向方向相邻的两个换热管之间，且所述导向块122的底部的尺寸沿移行车1移动方向逐渐减小。

由上述描述可知，移行车1在锅筒内移动时，利用导向块122与换热管之间的接触，从而保证移行车1的移动方向，避免电磁铁滚轮121滚动至换热管上，导致无法进行焊接作业。

请参照图1所示，进一步地，所述连接块11为直线滑台，所述第一电机111设置在所述直线滑台的滑台上，所述直线滑台的滑台移动方向平行于所述锅筒的轴线。

由上述描述可知，连接块11为直线滑台，从而在完成锅筒一层的换热管焊接后，无需立即启动移行车将定位装置2移动至下一层的换热管处，而是通过直线滑台带动定位装置2移动至下一层的换热管处，进而减少移行车1的启停频率。

请参照图1所示，进一步地，所述连接块11的顶部设置有伸缩杆112。

由上述描述可知，在移行车1通过电磁铁滚轮121磁吸作用固定在锅筒内后，再将伸缩杆112拉长，直至与锅筒内壁抵接，能够进一步的保证移行车1在锅筒内的稳定，进而保障了定位轴21的定位精度和焊枪31的焊接质量。

请参照图1和图3所示，进一步地，所述定位装置2还包括安装板22、第一安装壳23、第一气缸24和弹性组件25；

所述安装板22上贯穿设置有轴套221，所述第一安装壳23设置在安装板22上，所述第一气缸24设置在第一安装壳23内，所述第一气缸24的活动端连接定位轴21，且所述定位轴21与轴套221相对滑动连接；

所述定位轴21远离第一气缸24的一端设置有拓宽部211，所述拓宽部211的直径大于定位轴21的直径；

所述弹性组件25套设在定位轴21的轴身上，所述弹性组件25一端与轴套221相抵接，另一端为弹性端，所述弹性端朝向拓宽部211方向延伸。

由上述描述可知，定位轴21插入锅筒上换热管内后，通过第一气缸24驱动活动端收缩，使定位轴21在轴套221内朝向安装板22方向移动，由于弹性组件25受到轴套221限制无法同定位轴21移动，进而弹性组件25的弹性端在拓宽部211的作用下发生形变，使得弹性组件25的弹性端与换热管内壁紧密贴合，从而将定位轴21固定在即将被焊接的换热管内，以免焊接装置3的焊枪31在以定位轴21为中心对换热管进行焊接时，定位轴21发生活动，进而使得焊枪31的移动发生偏移，导致出现虚焊等焊接不良情况的发生。

请参照图4所示，进一步地，所述弹性组件25包括套环251和弹片252，所述套环251套设在定位轴21的轴身上，所述套环251沿外轮廓周向设置多个装配槽，每个所述装配槽上均设置有弹片252。

由上述描述可知，弹性组件25通过套环251套设在定位轴21的轴身上；利用拓宽部211将弹片252撑开，从而使弹片252与换热管内壁紧密贴合，进而完成定位轴21在换热管内的固定。同时由于弹片252是依靠装配槽逐一装配到套环251上的，因此当部分弹片252损坏时，可以更换损坏的弹片252，从而无需更换整个弹性组件25。

请参照图1和图3所示，进一步地，所述安装板22和轴套221之间摩擦配合，所述焊接装置3还包括第二电机32、齿轮轴承33和调节器34；所述安装板22朝向第一气缸24的一端设置有安装柱222，所述第二电机32的输出端设置有主动齿轮321，所述主动齿轮321连接安装柱222；

所述齿轮轴承33内圈套设在轴套221上，所述齿轮轴承33内圈连接安装板22，所述齿轮轴承33的外圈连接第一安装壳23，所述齿轮轴承33的外圈齿轮面与主动齿轮321啮合；

所述调节器34设置在安装板22上，所述焊枪31设置在调节器34上。

由上述描述可知，在定位轴21定位好锅筒上的换热管后，调节器34会控制焊枪31移动至指定位置，然后利用第二电机32驱动主动齿轮321沿齿轮轴承33的外圈齿轮面转动，由于主动齿轮321通过安装柱222连接安装板22，并且齿轮轴承33的外圈连接第一安装壳23，齿轮轴承33内圈连接安装板22，因此安装板22会携带调节器34以齿轮轴承33的轴线为旋转轴进行旋转，从而使焊枪31完成对换热管的环缝焊接。

请参照图1所示，进一步地，所述调节器34包括用于调整焊枪31水平方向位置的第一直线往复装置341、用于调整焊枪31竖直方向位置的第二直线往复装置342和用于调整焊枪31倾斜角度的旋转座343。

由上述描述可知，焊枪31通过第一直线往复装置341和第二直线往复装置342的配合能够适用于多种尺寸大小的换热管的环缝焊接。焊枪31利用旋转座343可以调整焊枪31的倾斜角度，以避免出现因焊枪31偏向于较薄换热管或者锅筒，而出现烧穿的情况。

请参照图1和图3所示，进一步地，上述一种锅筒的焊接车还包括补偿装置4，所述补偿装置4包括第二安装壳41、限位套42、第二气缸43和拉伸弹簧44；

所述第二安装壳41与第一电机111的输出端传动连接，所述限位套42连接第二安装壳41，所述第二气缸43设置在第二安装壳41内，所述第二气缸43的活动端可伸出限位套42，所述拉伸弹簧44的一端连接第二气缸43的活动端，所述拉伸弹簧44的另一端连接定位装置2；

当拉伸弹簧44位于限位套42内部时，所述拉伸弹簧44无法弯曲；

当拉伸弹簧44伸出限位套42时，所述拉伸弹簧44可弯曲。

由上述描述可知，在第一电机111和定位装置2之间增设补偿装置4，利用第二气缸43控制拉伸弹簧44伸出限位套42，使得定位轴21能够插入换热管内，同时由于拉伸弹簧44自身允许被弯曲，进而当定位轴21插入换热管内时，若定位轴21的轴线与该换热管的轴线不同轴，定位轴21便会提早触碰到换热管的内壁，此时连接定位装置2的拉伸弹簧44便会发生弯曲，从而补偿定位轴21的偏移量，使得定位轴21的轴线能够与换热管的轴线同轴，进而保证焊枪31能够有效的完成对换热管的环缝焊接。

在完成一个换热管的焊接后，定位轴21退出换热管的同时，利用第二气缸43控制拉伸弹簧44缩回限位套42内，由于拉伸弹簧44受到限位套42内壁的支撑从而无法发生弯曲，进而保证第一电机111在驱动定位装置2摆动至另一个需要焊接的换热管位置时，定位装置2不会因重力作用而发生活动。

请参照图1和图3所示，进一步地，所述限位套42远离第二安装壳41的一端设置有导向管421，所述导向管421为一内径逐渐扩大的管体，所述导向管421的最小内径尺寸等于限位套42的内径尺寸，所述导向管421的小内径端对接限位套42。

由上述描述可知，利用导向管421能够引导拉伸弹簧44进入到限位套42内，避免拉伸弹簧44在回到限位套42内时，卡在限位套42的端口处。

本发明一种锅筒的焊接车的应用场景：在需要对锅筒上的换热管进行焊接时，在锅筒内增设可沿锅筒轴线方向移动的移行车1，移行车1通过电磁铁滚轮121的磁吸作用能够稳定在锅筒内。从而定位装置2能够利用移行车1渐深入锅筒；进而定位轴21在移行车1和第一电机111的配合下能够逐一插入锅筒的换热管内进行定位，并使焊接装置3的焊枪31能够对所定位的换热管进行环缝焊接。

实施例一

一种锅筒的焊接车，请参照图1至图3所示，包括移行车1、定位装置2和焊接装置3；所述移行车1移动设置在所述锅筒内，且所述移行车1的移动方向平行于所述锅筒的轴线，所述移行车1包括连接块11和支撑杆12，所述连接块11底部设置有第一电机111，所述连接块11的两端设置有支撑杆12；所述支撑杆12远离连接块11的一端设置有电磁铁滚轮121，所述电磁铁滚轮121的轮面与所述锅筒的内壁接触；所述定位装置2传动连接第一电机111的输出端，所述定位装置2沿所述锅筒的周向方向旋转，所述定位装置2具有可插入所述锅筒上换热管内的定位轴21；所述焊接装置3包括焊枪31，所述焊枪31具有绕定位轴21周向移动的活动轨迹。

请参照图1和图2所示，所述支撑杆12上设置有导向块122，所述导向块122的底部抵接在所述锅筒沿周向方向相邻的两个换热管之间，且所述导向块122的底部的尺寸沿移行车1移动方向逐渐减小。所述连接块11为直线滑台，所述第一电机111设置在所述直线滑台的滑台上，所述直线滑台的滑台移动方向平行于所述锅筒的轴线。所述连接块11的顶部设置有伸缩杆112。

请参照图1、图3和图4所示，所述定位装置2还包括安装板22、第一安装壳23、第一气缸24和弹性组件25；所述安装板22上贯穿设置有轴套221，所述第一安装壳23设置在安装板22上，所述第一气缸24设置在第一安装壳23内，所述第一气缸24的活动端连接定位轴21，且所述定位轴21与轴套221相对滑动连接；所述定位轴21远离第一气缸24的一端设置有拓宽部211，所述拓宽部211的直径大于定位轴21的直径；所述弹性组件25套设在定位轴21的轴身上，所述弹性组件25一端与轴套221相抵接，另一端为弹性端，所述弹性端朝向拓宽部211方向延伸。所述弹性组件25包括套环251和弹片252，所述套环251套设在定位轴21的轴身上，所述套环251沿外轮廓周向设置多个装配槽，每个所述装配槽上均设置有弹片252。

请参照图1和图3所示，所述安装板22和轴套221之间摩擦配合，所述焊接装置3还包括第二电机32、齿轮轴承33和调节器34；所述安装板22朝向第一气缸24的一端设置有安装柱222，所述第二电机32的输出端设置有主动齿轮321，所述主动齿轮321连接安装柱222；所述齿轮轴承33内圈套设在轴套221上，所述齿轮轴承33内圈连接安装板22，所述齿轮轴承33的外圈连接第一安装壳23，所述齿轮轴承33的外圈齿轮面与主动齿轮321啮合；所述调节器34设置在安装板22上，所述焊枪31设置在调节器34上。所述调节器34包括用于调整焊枪31水平方向位置的第一直线往复装置341、用于调整焊枪31竖直方向位置的第二直线往复装置342和用于调整焊枪31倾斜角度的旋转座343。

其中，旋转座343对焊枪31倾斜角度的控制是根据锅筒的壁厚和换热管的壁厚决定的。当锅筒的壁厚和换热管的壁厚一样时，焊枪31的工作端的延长线与换热管的轴线成45°；当锅筒的壁厚大于换热管的壁厚时，焊枪31的工作端的偏向于锅筒；当锅筒的壁厚小于换热管的壁厚时，焊枪31的工作端的偏向于换热管。

请参照图1和图3所示，上述一种锅筒的焊接车还包括补偿装置4，所述补偿装置4包括第二安装壳41、限位套42、第二气缸43和拉伸弹簧44；所述第二安装壳41与第一电机111的输出端传动连接，所述限位套42连接第二安装壳41，所述第二气缸43设置在第二安装壳41内，所述第二气缸43的活动端可伸出限位套42，所述拉伸弹簧44的一端连接第二气缸43的活动端，所述拉伸弹簧44的另一端连接定位装置2；当拉伸弹簧44位于限位套42内部时，所述拉伸弹簧44无法弯曲；当拉伸弹簧44伸出限位套42时，所述拉伸弹簧44可弯曲。所述限位套42远离第二安装壳41的一端设置有导向管421，所述导向管421为一内径逐渐扩大的管体，所述导向管421的最小内径尺寸等于限位套42的内径尺寸，所述导向管421的小内径端对接限位套42。

工作原理：先由移行车1在锅筒内沿锅筒轴线方向移动一段距离，使定位装置2移动至与锅筒第一层的换热管处于同一平面，接着对电磁铁滚轮121通电使电磁铁滚轮121磁吸在锅筒内壁上，然后拉长伸缩杆112，使伸缩杆112与锅筒内壁顶部抵接，从而固定紧移行车1。然后利用第一电机111使定位装置2的定位轴21对准该层的第一个换热管，然后第二气缸43控制拉伸弹簧44伸出限位套42，进而将定位装置2的定位轴21插入对应的换热管中，接着通过第一气缸24驱动活动端收缩，使定位轴21在轴套221内朝向安装板22方向移动，由于套环251受到轴套221限制无法同定位轴21移动，进而弹性组件25的弹片252在拓宽部211的作用下发生形变，使得弹片252与换热管内壁紧密贴合，从而将定位轴21固定在即将被焊接的换热管内。然后焊接装置3的第一直线往复装置341、第二直线往复装置342和旋转座343作业，将焊枪31移动至该换热管待焊接处的上方，接着利用第二电机32驱动主动齿轮321沿齿轮轴承33的外圈齿轮面转动，由于主动齿轮321通过安装柱222连接安装板22，并且齿轮轴承33的外圈连接第一安装壳23，齿轮轴承33内圈连接安装板22，因此安装板22会携带调节器34以齿轮轴承33的轴线为旋转轴进行旋转，从而使焊枪31完成对换热管的环缝焊接。

在完成一个换热管的焊接后，通过第一气缸24驱动活动端伸出使定位轴21在轴套221内远离安装板22方向移动，使得拓宽部211与弹片252分离，进而弹片252在弹力的作用下会恢复到初始状态，然后便可通过第二气缸43控制拉伸弹簧44在导向管421的引导下进入到限位套42内，进而将定位轴21从换热管中拔出，然后第一电机111继续作业，使定位装置2的定位轴21对准该层的第二个换热管，以此循环完成锅筒一层的换热管焊接。

待锅筒一层的换热管全部的完成焊接后，第一电机111驱动定位装置2复位，然后身为直线滑台的连接块11会驱动滑台移动使定位装置2移动至下一层的换热管处，接着便可继续对第二层的换热管进行焊接。

当连接块11所覆盖的换热管区域都完成焊接后，收回伸缩杆112，然后移行车1继续深入锅筒，以上述相同的操作，直至完成对锅筒上全部的换热管的焊接。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锅筒的焊接车，其特征在于：包括移行车、定位装置和焊接装置；所述移行车移动设置在所述锅筒内，且所述移行车的移动方向平行于所述锅筒的轴线，所述移行车包括连接块和支撑杆，所述连接块底部设置有第一电机，所述连接块的两端设置有支撑杆；

所述支撑杆远离连接块的一端设置有电磁铁滚轮，所述电磁铁滚轮的轮面与所述锅筒的内壁接触；

所述定位装置传动连接第一电机的输出端，所述定位装置沿所述锅筒的周向方向旋转，所述定位装置具有可插入所述锅筒上换热管内的定位轴；

所述焊接装置包括焊枪，所述焊枪具有绕定位轴周向移动的活动轨迹。

2.根据权利要求1所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述支撑杆上设置有导向块，所述导向块的底部抵接在所述锅筒沿周向方向相邻的两个换热管之间，且所述导向块的底部的尺寸沿移行车移动方向逐渐减小。

3.根据权利要求1所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述连接块为直线滑台，所述第一电机设置在所述直线滑台的滑台上，所述直线滑台的滑台移动方向平行于所述锅筒的轴线。

4.根据权利要求1所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述连接块的顶部设置有伸缩杆。

5.根据权利要求1所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述定位装置还包括安装板、第一安装壳、第一气缸和弹性组件；

所述安装板上贯穿设置有轴套，所述第一安装壳设置在安装板上，所述第一气缸设置在第一安装壳内，所述第一气缸的活动端连接定位轴，且所述定位轴与轴套相对滑动连接；

所述定位轴远离第一气缸的一端设置有拓宽部，所述拓宽部的直径大于定位轴的直径；

所述弹性组件套设在定位轴的轴身上，所述弹性组件一端与轴套相抵接，另一端为弹性端，所述弹性端朝向拓宽部方向延伸。

6.根据权利要求5所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述弹性组件包括套环和弹片，所述套环套设在定位轴的轴身上，所述套环沿外轮廓周向设置多个装配槽，每个所述装配槽上均设置有弹片。

7.根据权利要求5所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述安装板和轴套之间摩擦配合，所述焊接装置还包括第二电机、齿轮轴承和调节器；所述安装板朝向第一气缸的一端设置有安装柱，所述第二电机的输出端设置有主动齿轮，所述主动齿轮连接安装柱；

所述齿轮轴承内圈套设在轴套上，所述齿轮轴承内圈连接安装板，所述齿轮轴承的外圈连接第一安装壳，所述齿轮轴承的外圈齿轮面与主动齿轮啮合；

所述调节器设置在安装板上，所述焊枪设置在调节器上。

8.根据权利要求7所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述调节器包括用于调整焊枪水平方向位置的第一直线往复装置、用于调整焊枪竖直方向位置的第二直线往复装置和用于调整焊枪倾斜角度的旋转座。

9.根据权利要求1所述锅筒的焊接车，其特征在于：还包括补偿装置，所述补偿装置包括第二安装壳、限位套、第二气缸和拉伸弹簧；

所述第二安装壳与第一电机的输出端传动连接，所述限位套连接第二安装壳，所述第二气缸设置在第二安装壳内，所述第二气缸的活动端可伸出限位套，所述拉伸弹簧的一端连接第二气缸的活动端，所述拉伸弹簧的另一端连接定位装置；

当拉伸弹簧位于限位套内部时，所述拉伸弹簧无法弯曲；

当拉伸弹簧伸出限位套时，所述拉伸弹簧可弯曲。

10.根据权利要求9所述锅筒的焊接车，其特征在于：所述限位套远离第二安装壳的一端设置有导向管，所述导向管为一内径逐渐扩大的管体，所述导向管的最小内径尺寸等于限位套的内径尺寸，所述导向管的小内径端对接限位套。

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