CN115870374A - 一种撑圆工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种撑圆工装，包括：支承盘；旋转轴，设置于所述支承盘上；传动盘，与所述旋转轴转动配合，所述传动盘上开设有多个分布在所述旋转轴外部的驱动滑槽，所述驱动滑槽的第一端至第二端的方向上，与所述旋转轴的距离逐渐增大；支承杆，第一端与所述驱动滑槽滑动配合，第二端用于抵紧待撑圆筒体，所述支承杆为与所述驱动滑槽一一对应的多个；驱动装置，设置于所述支承盘上，用于驱动所述传动盘转动。本发明提供的撑圆工装，可用于制造车间等场所的筒体、封头等待撑圆筒体的撑圆作业。

Description

一种撑圆工装

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种撑圆工装。

背景技术

第四代核电高温气冷堆可以提供温度高达750℃的一回路核热介质，其除发电之外，在工艺领域的应用也十分广阔，包括石油精炼、乙烯和甲醇生产、稠油热采、合成氨及化肥生产、煤的气化、金属冶炼等。

高温气冷堆反应堆压力容器、蒸汽发生器管板、水冷壁等设备中涉及很多筒体开孔、筒体焊接接管、封头焊接接管、堆焊等作业，需要提前进行撑圆以达到防止焊接变形的目的。

因此，如何通过撑圆以达到防止焊接变形的作用，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种撑圆工装，以通过撑圆达到防止焊接变形的作用。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种撑圆工装，包括：

支承盘；

旋转轴，设置于所述支承盘上；

传动盘，与所述旋转轴转动配合，所述传动盘上开设有多个分布在所述旋转轴外部的驱动滑槽，所述驱动滑槽的第一端至第二端的方向上，与所述旋转轴的距离逐渐增大；

支承杆，第一端与所述驱动滑槽滑动配合，第二端用于抵紧待撑圆筒体，所述支承杆为与所述驱动滑槽一一对应的多个；

驱动装置，设置于所述支承盘上，用于驱动所述传动盘转动。

可选地，在上述撑圆工装中，所述支承杆包括：

第一杆体，所述第一杆体的第一端设置有与所述驱动滑槽滑动配合的滑块；

第二杆体，所述第二杆体的一端设置有弧形顶块，另一端开设有伸缩槽，所述第一杆体的第二端伸入所述伸缩槽内，且与所述伸缩槽滑动配合；

锁紧装置，用于锁紧所述第一杆体和所述第二杆体的相对位置。

可选地，在上述撑圆工装中，所述第一杆体的第二端间隔设置有多个锁紧槽，所述锁紧装置设置于所述第二杆体上，且用于插入所述锁紧槽内。

可选地，在上述撑圆工装中，所述锁紧装置包括：

导向套，设置于所述第二杆体上，所述导向套上设置有导向槽；

锁紧插销，与所述导向槽滑动配合，所述锁紧插销通过所述第二杆体上的通过孔，插入所述锁紧槽内。

可选地，在上述撑圆工装中，所述锁紧装置还包括弹簧顶块和复位弹性件，所述锁紧插销上开设有定位槽，所述复位弹性件设置于所述定位槽内，且一端与所述锁紧插销相抵，所述复位弹性件的另一端与所述弹簧顶块相抵，所述弹簧顶块固定于所述导向套上。

可选地，在上述撑圆工装中，所述锁紧插销的一端为用于插入所述锁紧槽内的插头，所述锁紧插销的另一端为外伸于所述导向槽的插拔头；

所述插头面向所述待撑圆筒体的一侧表面为斜面，以使得所述插头的厚度由上至下的方向上逐渐变薄。

可选地，在上述撑圆工装中，所述第二杆体于所述伸缩槽的下侧设置有滑轨，所述第一杆体上设置有与所述滑轨滑动配合的轨道槽。

可选地，在上述撑圆工装中，所述支承盘包括支撑盘盘体和设置于所述支撑盘盘体上的支撑滑槽，所述支承杆与所述支撑滑槽滑动配合。

可选地，在上述撑圆工装中，所述驱动滑槽为圆弧形，且各个所述驱动滑槽沿所述旋转轴中心对称布置。

可选地，在上述撑圆工装中，所述驱动装置为活塞缸，所述驱动装置的活塞杆通过传动杆与所述传动盘铰接，所述驱动装置的缸体铰接在所述支承盘上。

本发明提供的撑圆工装，可用于制造车间等场所的筒体、封头等待撑圆筒体的撑圆作业。在需要撑圆时，将撑圆工装放置在待撑圆筒体内部。通过驱动装置驱动传动盘绕旋转轴转动，在传动盘转动过程中，支承杆的第一端在驱动滑槽内滑动，推动支承杆向远离旋转轴的方向移动，直至支承杆的第二端抵紧待撑圆筒体，实现撑圆，此时可配合火焰校正。待撑圆至满足要求后，驱动装置停止施力，撑圆结束后，驱动装置驱动传动盘反转，带动支承杆向靠近旋转轴的方向移动，直至与待撑圆筒体脱离。本发明在制造车间筒体需要撑圆、校圆或需焊接防变形的工况下，尤其针对薄壁筒体，此撑圆工装可推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的撑圆工装的俯视图；

图2为本发明实施例提供的撑圆工装的剖视图；

图3为本发明实施例提供的撑圆工装的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的支承盘的俯视图；

图5为本发明实施例提供的支承盘的正视图；

图6为本发明实施例提供的传动盘的俯视图；

图7为本发明实施例提供的传动杆的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的支承杆的正视图；

图9为本发明实施例提供的支承杆的俯视图；

图10为本发明实施例提供的第一杆体的俯视图；

图11为本发明实施例提供的第一杆体的侧视图；

图12为本发明实施例提供的第二杆体的俯视图；

图13为本发明实施例提供的第二杆体的侧视图；

图14为本发明实施例提供的锁紧装置和第二杆体的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的锁紧装置和第二杆体的俯视图；

图16为图15沿A-A线的剖视图；

图17为本发明实施例提供的导向套的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的锁紧插销的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的锁紧插销的正视图；

图20为本发明实施例提供的锁紧插销的俯视图；

图21为本发明实施例提供的弹簧顶块的结构示意图。

图中的各项附图标记的含义如下：

100为支承盘，110为支撑盘盘体，120为支撑滑槽；

200为传动盘，210为传动盘本体，220为驱动滑槽，230为中心孔，240为传动柄，250为开孔；

300为驱动装置；

400为传动杆，410为传动杆本体，420为开孔；

500为支承杆，510为第一杆体，511为锁紧槽，512为轨道槽，520为第二杆体，521为通过孔，522为弧面，523为伸缩槽，524为滑轨，530为弧形顶块，540为锁紧装置，541为导向套，5411为导向槽，542为锁紧插销，5421为插拔头，5422为插头，5423为定位槽，543为弹簧顶块，5431为压板，5432为定位柱，544为复位弹性件，550为滑块；

600为旋转轴；

700为待撑圆筒体；

800为轴承。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种撑圆工装，以通过撑圆达到防止焊接变形的作用。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明实施例公开了一种撑圆工装，包括支承盘100、旋转轴600、传动盘200、支承杆500和驱动装置300。

其中，支承盘100可由厚度50～80mm的钢板与工字钢或方钢拼焊而成，需要具有足够刚度，避免其在撑圆过程中受力变形。钢板与工字钢或方钢(工字钢及方钢起加强筋作用)拼焊后进行整体消应力热处理，避免加工变形。

旋转轴600设置于支承盘100上，具体的可将支承盘100设置为圆形结构，则可将旋转轴600设置于支承盘100的圆心处。旋转轴600可通过圆钢机加而成，可做淬火处理，旋转轴600的外部可设置轴承800，轴承800的内圈与旋转轴600过盈配合。

传动盘200与旋转轴600转动配合，具体的，传动盘200与轴承800的外圈过盈配合。需要说明的是，也可不设置轴承800，只要保证传动盘200与旋转轴600转动配合即可。

如图6所示，传动盘200上开设有多个分布在旋转轴600外部的驱动滑槽220，驱动滑槽220的第一端至第二端的方向上，与旋转轴600的距离逐渐增大。传动盘200为力转换装置，将驱动装置300的力传递到支承杆500，进而传递到待撑圆筒体700。传动盘200可以为钢板与槽钢等拼焊而成，拼焊后进行热处理消应力处理。

支承杆500的第一端与驱动滑槽220滑动配合，第二端用于抵紧待撑圆筒体700，支承杆500为与驱动滑槽220一一对应的多个。传动盘200在转动过程中，可以驱动支承杆500的第一端在驱动滑槽220内滑动，根据转动的方向不同，可以使得支承杆500的第一端沿驱动滑槽220的第一端至第二端的方向移动，以撑紧待撑圆筒体700，也可以使得支承杆500的第一端沿驱动滑槽220的第二端至第一端的方向移动，以放松待撑圆筒体700。

驱动装置300设置于支承盘100上用于驱动传动盘200转动。驱动装置300可以为活塞缸，例如可选50～80吨机械千斤顶或液压千斤顶，将其牢固焊接在支承盘100上，驱动装置300的活塞杆通过传动杆400与传动盘200铰接，驱动装置300的活塞杆可与传动杆400铰接。驱动装置300的活塞杆也可与传动杆400固定连接，然后将驱动装置300的缸体铰接在支承盘100上。传动杆400如图7所示，传动杆本体410的一端的开孔420与传动盘200的开孔250通过销钉铰接，另一端可焊接在驱动装置300的活塞杆上，可将驱动装置300施加的力传递到传动盘200上，带动传动盘200转动。

本发明提供的撑圆工装，可用于制造车间等场所的筒体、封头等待撑圆筒体700的撑圆作业。在需要撑圆时，将撑圆工装放置在待撑圆筒体700内部。通过驱动装置300驱动传动盘200绕旋转轴600转动，在传动盘200转动过程中，支承杆500的第一端在驱动滑槽220内滑动，推动支承杆500向远离旋转轴600的方向移动，直至支承杆500的第二端抵紧待撑圆筒体700，实现撑圆，此时可配合火焰校正。待撑圆至满足要求后，驱动装置300停止施力，撑圆结束后，驱动装置300驱动传动盘200反转，带动支承杆500向靠近旋转轴600的方向移动，直至与待撑圆筒体700脱离。本发明在制造车间筒体需要撑圆、校圆或需焊接防变形的工况下，尤其针对薄壁筒体，此撑圆工装可推广应用。

如图8-图13所示，在本发明一具体实施例中，支承杆500包括第一杆体510、第二杆体520和锁紧装置540。其中，第一杆体510的第一端设置有与驱动滑槽220滑动配合的滑块550。第一杆体510可利用钢板或者锻件机加而成，其需要具有足够刚性，避免其在撑圆过程中发生变形。滑块550可采用圆钢加工而成，其外圆尺寸与驱动滑槽220的宽度相适配，间隙控制为2mm以内，即保证其在驱动滑槽220内可顺畅滑动，又不会出现卡涩；滑块550可与第一杆体510焊接连接。

第二杆体520的一端设置有弧形顶块530，另一端开设有伸缩槽523，第一杆体510的第二端伸入伸缩槽523内，且与伸缩槽523滑动配合。第二杆体520可相对第一杆体510滑动，实现撑圆范围调节。第二杆体520可采用钢板或者锻件机加而成，其需要具有足够刚性，避免其在撑圆过程中发生变形。

弧形顶块530为弧形板，可用钢板或锻件机加而成，与待撑圆筒体700接触的外弧面需机加光滑，避免划伤待撑圆筒体700；弧段长度可选弧长500～1000mm，根据待撑圆筒体700的直径调整；弧形顶块530与第二杆体520端部的弧面522焊接连接，焊后再机加弧形顶块530的外弧面，避免焊接变形引起外弧面变形，进而导致与待撑圆筒体700存在间隙。

锁紧装置540用于锁紧第一杆体510和第二杆体520的相对位置。在现有技术中，用于实现两个相对滑动的部件进行锁紧固定的方式很多，锁紧装置540的具体结构形式不限，只要能够固定第一杆体510和第二杆体520即可。

进一步的，第一杆体510的第二端间隔设置有多个锁紧槽511，锁紧装置540设置于第二杆体520上，且用于插入锁紧槽511内。锁紧槽511可为图10示出的方孔，具体尺寸可为60×30mm，4～6个均布，间隔20mm，根据实际待撑圆调节范围调整。通过锁紧装置540插入不同的锁紧槽511，可调节支承杆500的长度，以达到撑圆范围的调节。

如图14-图21所示，锁紧装置540包括导向套541和锁紧插销542。其中，导向套541设置于第二杆体520上，导向套541与第二杆体520可焊接固定(具体可采用手氩焊接，降低焊接变形)。导向套541上设置有导向槽5411。导向套541可采用钢板加工而成，导向槽5411形状如图17所示，周边可设计成圆角形式，便于锁紧插销542在其内部滑动。

锁紧插销542与导向槽5411滑动配合，锁紧插销542通过第二杆体520上的通过孔521，插入锁紧槽511内。锁紧插销542沿导向槽5411向下滑动时，可插入锁紧槽511内，以实现第一杆体510和第二杆体520的固定；锁紧插销542沿导向槽5411向上滑动时，可脱离锁紧槽511，以解除第一杆体510和第二杆体520的固定，使得可调节支承杆500的长度。

在本发明一具体实施例中，锁紧装置540还包括弹簧顶块543和复位弹性件544，锁紧插销542上开设有定位槽5423，复位弹性件544设置于定位槽5423内，且一端与锁紧插销542相抵，复位弹性件544的另一端与弹簧顶块543相抵，弹簧顶块543固定于导向套541上。

弹簧顶块543的作用为压住复位弹性件544，弹簧顶块543包括定位柱5432和压板5431。定位柱5432的外圆尺寸与锁紧插销542的定位槽5423相配，间隙控制在0.5mm以内；定位柱5432的长度尺寸根据锁紧插销542的定位槽5423深孔及复位弹性件544的尺寸确定；压板5431与导向套541可通过点焊固定。复位弹性件544的运用比较巧妙，可使锁紧插销542有向下的力，在锁紧装置540滑至合适位置时，锁紧插销542能够自动插入锁紧槽511内，实现自动锁紧。

如图18所示，进一步的，锁紧插销542的一端为用于插入锁紧槽511内的插头5422，锁紧插销542的另一端为外伸于导向槽5411的插拔头5421，在需要拔出锁紧插销542时，可通过插拔头5421向外拔出锁紧插销542，使得插头5422脱离锁紧槽511。插拔头5421的外部轮廓与导向槽5411的尺寸相配，周边间隙控制在1mm以内，使其可在导向槽5411内滑动更顺畅。

插头5422面向待撑圆筒体700的一侧表面为斜面，以使得插头5422的厚度由上至下的方向上逐渐变薄。插头5422的斜面可设计成45°～60°，使第二杆体520向外推动时，锁紧插销542会向上运动，不会出现卡涩。插头5422的宽度尺寸与第二杆体520上的通过孔521的尺寸相配，周边间隙控制在1mm以内。

本实施例中，通过向外推动锁紧装置540，由于锁紧插销542的插头5422的斜面角度设计，第二杆体520可在第一杆体510上向外滑动至合适位置，使第二杆体520下端可在第一杆体510的某个锁紧槽511上，在撑圆时，其不能向内运动，实现撑圆。撑圆结束后，提起锁紧插销542的插拔头5421至插头5422脱离第一杆体510上表面，向内推动第二杆体520，使弧形顶块530脱离待撑圆筒体700的内表面，松开锁紧插销542，其在复位弹性件544的作用下，向下运动并卡住第一杆体510的某个锁紧槽511上。

如图13所示，第二杆体520于伸缩槽523的下侧设置有滑轨524，第一杆体510上设置有与滑轨524滑动配合的轨道槽512。轨道槽512的长度需覆盖所有锁紧槽511的区域，轨道槽512的截面可选10×10mm。第一杆体510在轨道槽512的长度范围内的表面粗糙度控制在Ra3.2μm内，保证滑动顺畅。

如图6所示，传动盘200包括圆形的传动盘本体210，传动盘本体210上开设有用于与旋转轴600转动配合的中心孔230。驱动滑槽220环绕中心孔230设置，传动盘本体210的外侧设置有传动柄240，传动柄240的长度可尽量长(但须保证刚性)，由于杠杆原理，撑圆力量越大，传动盘200的开孔250开设在传动柄240上。驱动滑槽220为圆弧形，且各个驱动滑槽220沿旋转轴600中心对称布置。

如图4和图5所示，支承盘100包括支撑盘盘体110和设置于支撑盘盘体110上的支撑滑槽120，支承杆500与支撑滑槽120滑动配合。支撑滑槽120为第一杆体510的滑动槽，两者规格适配加工，间隙控制在1mm以内，安装第一杆体510前，可在支撑滑槽120内放石墨粉增加润滑，同时需保证支撑滑槽120及第一杆体510的加工精度及表面粗糙度(控制在Ra3.2μm内)。

采用本实施例公开的撑圆工装进行撑圆操作的方法包括以下步骤：

1、根据车间等场所的筒体、封头等待撑圆筒体700的内径尺寸，向内或向外调节第二杆体520至合适位置，向外调节时，直接推动第一杆体510即可；向内调节时，将锁紧插销542向上拔出，使其高出第一杆体510的上表面，然后向内推动第二杆体520至合适位置，松开锁紧插销542，即可卡住第一杆体510的锁紧槽511)，测量各个弧形顶块530形成的圆的直径，使其略小于待撑圆筒体700的内径，保证其能顺利通过。

2、将撑圆工装吊入(待撑圆筒体700处于立放状态)或用吊梁挑入(待撑圆筒体700处于卧放状态)待撑圆筒体700内至合适位置。

3、调节驱动装置300施力，通过传动杆400带动传动盘200顺时针转动，传动盘200转动时，所有滑块550在驱动滑槽220内向外滑动，带动所有第一杆体510在支承盘100的支撑滑槽120内向外运动，所有弧形顶块530顶住待撑圆筒体内部并施力，实现撑圆(此时可配合火焰校正)。

4、待撑圆至满足要求后，驱动装置300停止施力，活塞缸带有自锁功能，不会泄压。如果待撑圆筒体700的强度较高，可使用其他撑圆装置(大吨位千斤顶配圆钢管)配合撑圆。

5、撑圆结束后，驱动装置300泄压，传动杆400带动传动盘200逆时针转动，滑块550在驱动滑槽220内向内滑动，带动第一杆体510向内运动，弧形顶块530与撑圆工装脱离。

6、吊出或吊梁挑出撑圆工装。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种撑圆工装，其特征在于，包括：

支承盘(100)；

旋转轴(600)，设置于所述支承盘(100)上；

传动盘(200)，与所述旋转轴(600)转动配合，所述传动盘(200)上开设有多个分布在所述旋转轴(600)外部的驱动滑槽(220)，所述驱动滑槽(220)的第一端至第二端的方向上，与所述旋转轴(600)的距离逐渐增大；

支承杆(500)，第一端与所述驱动滑槽(220)滑动配合，第二端用于抵紧待撑圆筒体(700)，所述支承杆(500)为与所述驱动滑槽(220)一一对应的多个；

驱动装置(300)，设置于所述支承盘(100)上，用于驱动所述传动盘(200)转动。

2.根据权利要求1所述的撑圆工装，其特征在于，所述支承杆(500)包括：

第一杆体(510)，所述第一杆体(510)的第一端设置有与所述驱动滑槽(220)滑动配合的滑块(550)；

第二杆体(520)，所述第二杆体(520)的一端设置有弧形顶块(530)，另一端开设有伸缩槽(523)，所述第一杆体(510)的第二端伸入所述伸缩槽(523)内，且与所述伸缩槽(523)滑动配合；

锁紧装置(540)，用于锁紧所述第一杆体(510)和所述第二杆体(520)的相对位置。

3.根据权利要求2所述的撑圆工装，其特征在于，所述第一杆体(510)的第二端间隔设置有多个锁紧槽(511)，所述锁紧装置(540)设置于所述第二杆体(520)上，且用于插入所述锁紧槽(511)内。

4.根据权利要求3所述的撑圆工装，其特征在于，所述锁紧装置(540)包括：

导向套(541)，设置于所述第二杆体(520)上，所述导向套(541)上设置有导向槽(5411)；

锁紧插销(542)，与所述导向槽(5411)滑动配合，所述锁紧插销(542)通过所述第二杆体(520)上的通过孔(521)，插入所述锁紧槽(511)内。

5.根据权利要求4所述的撑圆工装，其特征在于，所述锁紧装置(540)还包括弹簧顶块(543)和复位弹性件(544)，所述锁紧插销(542)上开设有定位槽(5423)，所述复位弹性件(544)设置于所述定位槽(5423)内，且一端与所述锁紧插销(542)相抵，所述复位弹性件(544)的另一端与所述弹簧顶块(543)相抵，所述弹簧顶块(543)固定于所述导向套(541)上。

6.根据权利要求5所述的撑圆工装，其特征在于，所述锁紧插销(542)的一端为用于插入所述锁紧槽(511)内的插头(5422)，所述锁紧插销(542)的另一端为外伸于所述导向槽(5411)的插拔头(5421)；

所述插头(5422)面向所述待撑圆筒体(700)的一侧表面为斜面，以使得所述插头(5422)的厚度由上至下的方向上逐渐变薄。

7.根据权利要求2所述的撑圆工装，其特征在于，所述第二杆体(520)于所述伸缩槽(523)的下侧设置有滑轨(524)，所述第一杆体(510)上设置有与所述滑轨(524)滑动配合的轨道槽(512)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的撑圆工装，其特征在于，所述支承盘(100)包括支撑盘盘体(110)和设置于所述支撑盘盘体(110)上的支撑滑槽(120)，所述支承杆(500)与所述支撑滑槽(120)滑动配合。

9.根据权利要求1-7任一项所述的撑圆工装，其特征在于，所述驱动滑槽(220)为圆弧形，且各个所述驱动滑槽(220)沿所述旋转轴(600)中心对称布置。

10.根据权利要求1-7任一项所述的撑圆工装，其特征在于，所述驱动装置(300)为活塞缸，所述驱动装置(300)的活塞杆通过传动杆(400)与所述传动盘(200)铰接，所述驱动装置(300)的缸体铰接在所述支承盘(100)上。

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