CN117226353A - 一种大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备 - Google Patents

Abstract

一种大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，可以通过输水管道观察口进入管道，并在管道内部针对管道缺陷形成局部干式空间进行焊接的焊接修复，包括密封焊接舱，吸附压紧装置，连接管路和辅助装置箱，所述吸附压紧装置与所述密封焊接舱连接，以便将所述密封焊接舱固定在所述大口径输水管道内部的工作位上；所述连接管路一端与所述密封焊接舱联通，另一端与所述辅助装置箱联通，用于容纳设备线路；所述辅助装置箱用于容纳焊接安装工作所需的各个设备，诉述各个设备线路通过所述连接管路伸入诉述密封焊接舱和所述吸附压紧装置内部，所述密封焊接舱、所述连接管路和所述辅助装置箱相互联通，内部形成密封的工作空间。

Description

一种大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备

技术领域

本发明涉及一种在大口径输水金属管道内部对管道缺陷进行修复焊接的水下焊接设备。

背景技术

输水管道深埋地下，输水管道因为水压冲击和焊接应力的作用常常会出现缺陷，如裂缝、凹坑、裂纹等，大量的水在运输中泄露出去，若不及时修复缺陷将造成极大的损失。相关工程中的大口径管道，输水管道直径为2.4m或3.2m，对大口径输水金属管道的缺陷进行修复焊接，现在常用技术是先将管道停止工作，将大口径输水金属管道周围的土地挖开，露出管道，然后将管道中的水排空，去除管道缺陷周围的钢皮，然后将完全一样的钢皮焊接上去，完成修复，此过程消耗大量的人力、物力和财力，修改成本很高。

CN206869292U公开了一种管状结构水下局部干法焊接用排水罩，其应用在渤海海底被腐蚀过的海洋平台，可以在水中对管道外侧的缺陷进行焊接，创造了局部干式的焊接环境，并且对焊枪进行预热，方便焊工进行修复操作；但是该设备因为其弧形板为内凹的，所以只能应用在管道外侧有水的环境下对管道进行焊接修复，且安装时需要将排水罩通过锁链锁在管道外侧，无法应用于管道周围是土壤的情况。

CN214443728U公开了一种气室式局部干法水下焊接机器人，其应用在周围有泥沙的小型管道，先通过行走履带和螺旋桨将焊接机器人移动至管道处，利用喷射泵将管道附近的泥沙排干净，然后将焊接气室分开，将管道包裹在气室内部后闭合气室，使用气体将气室内的水排空，利用固定轨道上的焊枪对管道进行焊接。该焊接机器人只适合周围有水和泥沙的小型管道，不适用于周围是土壤的大口径输水金属管道。

CN160426204B公布了一种海底管道焊接用水下机器人，该机器人为ROV机器人，能够应用在水下对损坏的海底管道进行外部焊接，并使用并联机构实现位姿调整，扩大工作范围，但是整个机器人体积较大无法通过大口径输水金属管道观察口放入管道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明创造提供一种可以通过输水管道观察口进入管道，并在管道内部针对管道缺陷形成局部干式空间进行焊接的焊接修复设备。

一种大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备，包括密封焊接舱，吸附压紧装置，连接管路和辅助装置箱，所述吸附压紧装置与所述密封焊接舱连接，以便将所述密封焊接舱固定在所述大口径输水金属管道内部的工作位上；所述连接管路一端与所述密封焊接舱联通，另一端与所述辅助装置箱联通，用于容纳焊接安装工作所需的各个设备的气管和线缆等线路；所述辅助装置箱用于容纳焊接安装工作所需的各个设备；所述吸附压紧装置的气管和线缆等线路通过所述密封焊接舱侧壁上的开口经由所述吸附压紧装置内部进入所述连接管路与所述辅助装置箱内的设备进行连接，所述吸附压紧装置的所述气管和线缆等线路和所述密封焊接舱的侧壁上的开口之间由O型密封圈和硫化橡胶等密封件进行密封；所述密封焊接舱和所述辅助装置箱之间经由所述连接管路相互联通，内部形成密封的工作空间。

优选的，所述连接管路为软管。

所述辅助装置箱包括外部箱体，所述箱体内安装有直流焊机、气瓶和电池。

为了增加吸附力和压紧力，所属吸附压紧装置的数量为两个或者两个以上，优选的为四个，等角度均匀分布在所述密封焊接舱的四周。

进一步的，所述密封焊接舱包括筒形排水罩，优选的所述排水罩是圆筒形。所述排水罩顶部设有观察口一，观察口一上安装有观察玻璃，所述观察玻璃和所述排水罩之间安装有密封垫。

所述排水罩靠近底部位置安装有环状底板，所述环状底板中间开圆孔安装有隔水门，所述隔水门外周嵌套有隔水门密封圈；在所述环状底板上部安装有排水泵和排水管道；所述排水罩壁上设有排水单向阀底座，排水单向阀底座上安装有排水单向阀；所述排水管道一端安装在所述排水泵出水口，另一端穿过所述排水罩壁上的排水孔后与所述排水单向阀连接。

所述排水罩在所述环状底板外侧下方的底部设有密封圈安装底座，所述密封圈底座上安装有密封橡胶圈，所述密封橡胶圈用于将所述排水罩与所述大口径输水金属管道内壁之间形成密封空间。优选地，所述密封橡胶圈选用硅胶材质。

进一步的，所述排水罩设有两个焊接操作口，在所述排水罩内部所述焊接操作孔上安装有焊接手套；在所述排水罩外部所述焊接操作口通过螺纹和焊接手套盖连接；两个焊接操作口轴线之间的角度为α，60°≤α≤120°，优选的，所述角度α为90°。

进一步的，所述排水罩在所述两个焊接操作口上方位置设有两个焊接辅助观察窗二，所述两个辅助观察窗二和所述排水罩之间安装有密封垫。

所述排水罩在所述两个焊接操作口的对面一侧设有连接管道安装法兰，用于与所述连接管路连接。

进一步的，为了给所述排水罩内部照明，所述排水罩内壁设置有照明灯，为了防止背光，优选的，所述照明灯数量为两个或者两个以上。

进一步的，所述环状底板下部设有吸水管道安装卡扣，所述环状底板上设有吸水口和吸水管道，所述吸水管道一端安装在所述排水泵进水口，另一端穿过所述环状底板的吸水口安装在所述吸水管道安装卡扣上。

进一步的，所述吸附压紧装置包括气缸安装壳体，所述气缸安装壳体上部通过第一法兰盘固定连接压紧气缸，所述气缸安装壳体下部安装有吸盘气缸。位于所述压紧气缸上部的活塞杆伸出所述第一法兰盘后与支撑板的一端固定连接，所述固定连接优选的通过螺栓拧紧固定连接。所述支撑板的另一端与所述密封焊接舱的排水罩通过铰链转动连接，所述支撑板可绕所述铰链实现范围为180°的旋转。控制所述压紧气缸的活塞杆上下位移，可带动所述支撑板与所述压紧气缸的活塞杆固定连接的一端同步上下位移，所述支撑板通过铰链与所述密封焊接舱连接的另一端压紧或者放松所述密封焊接舱，带动密封焊接舱与所述大口径输水金属管道内壁的压紧与放松，实现所述密封焊接舱焊接作业前的安装与焊接作业后的拆卸。

为了保证工作状态的稳定性，在所述铰链与所述支撑板连接处设有铰链固定套，所述支撑板在与所述铰链连接处设有突起的平台，所述突起的平台和所述铰链的铰链安装座相抵触连接，所述铰链固定套套接在所述突起的平台和所述铰链安装座相抵触连接处的外周。套接后所述铰链固定套发生扩张变形，通过三者的紧密配合将所述支撑板固定于所述排水罩顶端，实现所述吸附压紧装置和所述密封焊接舱的刚性固定连接。

由于所述大口径输水金属管道内壁是曲面，为了实现所述吸附压紧装置的吸附面更好的贴合到所述大口径输水金属管道内壁，所述的吸附压紧装置设计为纵向可柔性变形的结构。具体的一种方式是：所述吸盘气缸顶部设有球形壳体，相应的，所述气缸安装壳体下表面设有球形槽，所述球形壳体的球形面安装在所述气缸安装壳体下表面的所述球形槽内，使所述吸盘气缸受力后能够在所述球形槽内发生任意方向的转动；所述吸盘气缸安装在吸盘气缸软套内，所述吸盘气缸软套顶部与所述气缸安装壳体固定连接。

优选的，所述吸盘气缸软套顶部设有第二法兰盘，所述第二法兰盘通过螺钉安装在所述气缸安装壳体的下表面，使所述吸盘气缸受力转动带动所述吸盘气缸软套相对于所述气缸安装壳体发生弯曲变形。

进一步的，所述吸盘气缸软套底部开设通孔，所述吸盘气缸的活塞杆从所述吸盘气缸软套的底部通孔伸出，所述吸盘气缸活塞杆顶部固定连接吸盘安装盖，所述吸盘安装盖上设有吸盘，所述吸盘气缸的活塞杆通过所述吸盘安装盖带动所述吸盘同步上下移动。

优选的，所述吸盘气缸活塞杆顶部开设螺纹孔，通过所述螺纹孔安装吸盘安装盖，所述吸盘安装盖上设有吸盘。

在所述吸盘上表面设置限位壳，所述限位壳上部与第三法兰盘通过螺纹连接，所述第三法兰盘固定安装在所述吸盘气缸软套的下表面。所述限位壳与所述第三法兰盘螺纹连接处的外圆周表面设置圆环型电磁铁。

工作状态时，所述圆环型电磁铁通电，在所述圆环型电磁铁和所述大口径输水金属管道内壁之间的磁力作用下，所述圆环型电磁铁垂直压向所述大口径输水金属管道内壁，使所述圆环型电磁铁的轴线垂直于所述大口径输水金属管道内壁在压紧表面中心处的切线方向，即所述圆环型电磁铁的轴线垂直指向所述大口径输水金属管道内壁；所述圆环型电磁铁和所述吸盘气缸及其活塞杆的轴线共线，所述吸盘气缸及其活塞杆的轴线也垂直指向所述大口径输水金属管道内壁，所述圆环型电磁铁带动所述吸盘气缸通过所述球形壳体在所述气缸安装壳体底部的所述球形槽内发生转动，所述吸盘气缸发生相对于所述球形安装壳体的姿态调整，所述圆环型电磁铁与所述大口径输水金属管道管壁之间产生的吸附力对所述吸盘限位壳产生一个垂直于所述大口径输水金属管道内壁的压紧力，所述吸盘限位壳将所述吸盘外缘垂直压紧在所述大口径输水金属管道内壁上，所述吸盘完成初次变形。所述吸盘吸附在所述大口径输水金属管道内壁上之后，控制电磁阀使所述吸盘气缸的活塞杆微微上移，带动所述吸盘微微上移，所述吸盘完成二次变形，增大所述吸盘和所述大口径输水金属管道管壁之间的吸附空间，吸附力增强；然后控制电磁阀使所述压紧气缸的活塞杆下移，带动所述螺栓和所述支撑板与所述螺栓连接的一端下移；此时所述支撑板与所述排水罩通过铰链固定套完成刚性连接，支撑板的下移将所述密封焊接舱同步下压，所述密封焊接舱底部的所述密封橡胶圈与所述大口径输水金属管道管壁接触变形，形成相对静密封。

所述大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备的工作过程如下：所述焊接设备入水之前，开启所述照明灯。入水并形成前述相对静密封之后，开启所述排水单向阀，所述隔水门和所述环状底板与所述大口径输水金属管道管壁之间的水，在所述排水泵的抽吸作用下，进入所述吸水管道并由所述排水单向阀排出。所述隔水门和所述环状底板与所述大口径输水金属管道管壁之间的水抽吸完毕以后，焊接操作人员打开所述隔水门，将吸水管道从所述吸水管道安装卡扣上取出，手持所述吸水管道将待焊接区域未排净的水抽出，排水完成后将所述吸水管道安装回所述吸水管道安装卡扣。打开所述辅助装置箱中的所述气瓶开关，向所述密封焊接舱通入二氧化碳保护气体，在所述密封焊接舱内形成局部干式的焊接环境。焊接环境准备好以后，焊接操作人员打开所述焊接手套盖，双手伸入所述焊接手套，在所述密封焊接舱内进行焊接操作，并通过所述观察口一的观察玻璃和所述辅助观察窗二观察焊接情况。

与现有技术相比，本发明提供的焊接设备工作时不需要去除待焊接管道周围的土壤，在管道正常工作的情况下，施工人员通过大口径管道观察口携带该水下焊接设备进入管道内部，从内部对大口径管道缺陷进行焊接修复；所述设备能够固定在管道内壁的曲面上，不需要将管道内部运输的水完全排空，可实现大口径管道缺陷的不停机焊接修复。

附图说明

图1是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备主视结构示意图；

图2是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备俯视结构示意图；

图3是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备吸附压紧装置翻转结构示意图；

图4是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备的密封焊接舱俯视结构示意图；

图5是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备的密封焊接舱内部零部件布置结构示意图；

图6是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备的密封焊接舱外部零部件布置结构示意图；

图7是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备吸附压紧装置的局部剖结构示意图；

图8是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备吸附压紧装置的非工作状态时铰链固定套状态图；

图9是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备吸附压紧装置的工作状态时铰链固定套状态图；

图10是图7中的A部位局部放大图；

图11是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备在工作状态时吸附压紧装置姿态变化的局部剖结构示意图；

图12是大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备工作状态示意图；

图13是大口径输水金属管道内缺陷排水焊接设备的吸附压紧装置中的吸盘初始位置图；

图14是大口径输水金属管道内缺陷排水焊接设备的吸附压紧装置中的吸盘工作时的形变图。

其中：1、密封焊接舱，101、排水罩，102、密封橡胶圈，103、支撑板，1030、凸台，104、辅助观察窗二，105、隔水门密封圈，106、隔水门，107、铰链，1070、铰链安装座，108、排水泵，109、排水管道，110、吸水管道，111、排水单向阀，112、连接管路法兰盘，113、照明灯，114、环状底板，115、观察玻璃，116、吸水管道安装卡扣，117、焊接手套盖，118、铰链固定套，119、焊接手套，2、吸附压紧装置，201、第一法兰盘，202、压紧气缸，203、气缸安装壳体，204、吸盘气缸球形壳体，205、吸盘气缸，206、圆环型电磁铁，207、吸盘，208、吸盘安装盖， 2091、第三法兰盘，2092、吸盘限位壳，210、吸盘气缸软套，211、压紧气缸螺栓，3、连接管路，4、辅助装置箱，41、箱体，42、直流焊机，43、气瓶，44、电池，5、大口径输水金属管道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明创造做具体说明。

如图1和图2所示，一种大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备，包括密封焊接舱1，吸附压紧装置2，连接管路3和辅助装置箱4，所述吸附压紧装置2与所述密封焊接舱1连接，以便将所述密封焊接舱1固定在所述大口径输水金属管道内部的工作位上；所述连接管路3一端与所述密封焊接舱1联通，另一端与所述辅助装置箱4联通，用于容纳焊接安装工作所需的各个设备的气管和线缆等线路；所述辅助装置箱4用于容纳焊接安装工作所需的各个设备；所述吸附压紧装置2的气管和线缆等线路通过所述密封焊接舱1侧壁上的开口经由所述密封焊接舱1内部进入所述连接管路3与所述辅助装置箱4内的设备进行连接，所述吸附压紧装置2的所述气管和线缆等线路和所述密封焊接舱1的侧壁上的开口之间由O型密封圈和硫化橡胶等密封件进行密封；所述密封焊接舱1和所述辅助装置箱4之间经由所述连接管路3相互联通，内部形成密封的工作空间。

优选的，所述连接管路3为软管。

所述辅助装置箱4包括外部箱体41，所述箱体41内安装有直流焊机42、气瓶43和电池44。

本发明创造提供的大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备在使用时，需要打开所述大口径输水金属管道露出地面的观察口，通过所述观察口将所述焊接设备放入输水管道内部水中。焊接操作人员可以在水下对所述焊接设备进行拖动，到达所述大口径输水金属管道内部缺陷所在水域时，将所述焊接设备置于所述缺陷处，将所述吸附压紧装置2吸附于所述大口径输水金属管道内壁，所述吸附压紧装置2将所述密封焊接舱1压紧在所述大口径输水金属管道的管壁上，此时所述焊接设备与所述大口径输水金属管道管壁之间实现相对的静密封。焊接操作人员可以进一步操作所属焊接设备，对所述大口径输水金属管道内部缺陷周围进行排水后焊接。

为了增加吸附力和压紧力，所属吸附压紧装置2的数量为两个或者两个以上，优选的为四个，等角度均匀分布在所述密封焊接舱1的四周。

如图4和图6所示，所述密封焊接舱1包括筒形排水罩101，优选的所述排水罩101是圆筒形。所述排水罩101顶部设有观察口一，观察口一上安装有观察玻璃115，所述观察玻璃115和所述排水罩101之间安装有密封垫。

如图5所示，所述排水罩101靠近底部位置安装有环状底板114，所述环状底板114中间开圆孔安装有隔水门106，所述隔水门106外周嵌套有隔水门密封圈105；在所述环状底板114上部安装有排水泵108和排水管道109；所述排水罩101壁上设有排水单向阀底座，排水单向阀底座上安装有排水单向阀111；所述排水管道109一端安装在所述排水泵108出水口，另一端穿过所述排水罩101壁上的排水孔后与所述排水单向阀111连接。

所述排水罩101在所述环状底板114外侧下方的底部设有密封圈安装底座，所述密封圈底座上安装有密封橡胶圈102，所述密封橡胶圈102用于将所述排水罩101与所述大口径输水金属管道内壁之间形成密封空间；优选地，所述密封橡胶圈102选用硅胶材质。

进一步的，所述排水罩101设有两个焊接操作口，在所述排水罩101内部所述焊接操作孔上安装有焊接手套119；如图6所示，在所述排水罩101外部所述焊接操作口通过螺纹和焊接手套盖117连接；两个焊接操作口轴线之间的角度为α，60°≤α≤120°，优选的，所述角度α为90°。

进一步的，如图6所示，所述排水罩101在所述两个焊接操作口上方位置设有两个焊接辅助观察窗二104，所述两个辅助观察窗二104和所述排水罩101之间安装有密封垫。

如图5所示，所述排水罩101在所述两个焊接操作口的对面一侧设有连接管道安装法兰112，用于与所述连接管路3连接。

进一步的，为了给所述排水罩101内部照明，所述排水罩101内壁设置有照明灯113，为了防止背光，优选的，所述照明灯113数量为两个或者两个以上。

如图6所示，所述环状底板114下部设有吸水管道安装卡扣116，所述环状底板114上设有吸水口和吸水管道110，所述吸水管道110一端安装在所述排水泵108进水口，另一端穿过所述环状底板114的吸水口安装在所述吸水管道安装卡扣116上。

如图7所示，所述吸附压紧装置2包括气缸安装壳体203，所述气缸安装壳体203上部通过第一法兰盘201固定连接压紧气缸202，所述气缸安装壳体203下部安装有吸盘气缸205。位于所述压紧气缸202上部的活塞杆伸出所述第一法兰盘201后与支撑板103的一端固定连接，所述固定连接优选的通过螺栓211拧紧固定连接。所述支撑板103的另一端与所述密封焊接舱1的排水罩101通过铰链107转动连接，所述支撑板103可绕所述铰链107实现范围为180°的旋转。控制所述压紧气缸202的活塞杆上下位移，可带动所述支撑板103与所述压紧气缸202的活塞杆固定连接的一端同步上下位移，所述支撑板103通过铰链107与所述密封焊接舱1连接的另一端压紧或者放松所述密封焊接舱1，带动密封焊接舱1与所述大口径输水金属管道内壁的压紧与放松，实现所述密封焊接舱1焊接作业前的安装与焊接作业后的拆卸。

为了保证工作状态的稳定性，如图8和图9所示，在所述铰链107与所述支撑板103连接处设有铰链固定套118，所述支撑板103在与所述铰链107连接处设有突起的平台1030，所述突起的平台1030和所述铰链107的铰链安装座1070相抵触连接，所述铰链固定套118套接在所述突起的平台1030和所述铰链安装座1070相抵触连接处的外周，套接后所述铰链固定套118发生扩张变形，通过三者的紧密配合将所述支撑板103固定于所述排水罩101顶端，实现所述吸附压紧装置2和所述密封焊接舱1的刚性固定连接。

进一步的，当所述大口径输水金属管道上的观察口尺寸有直径较小时，投入所述大口径输水金属管道前，需要减少所述焊接设备横向直径尺寸，具体做法是：如图3所示，先通过所述铰链107转动所述支撑板103，将所述吸附压紧装置2翻转至所述密封焊接舱1上方，翻转后，再次使用所述铰链固定套118固定所述支撑板103，从而将所述吸附压紧装置2和所述密封焊接舱1固定在一起。先将所述密封焊接舱1和所述吸附压紧装置2投入所述大口径输水金属管道内部，再将所述连接管路3和所述辅助装置箱4投入所述大口径输水金属管道内部，整个所述焊接设备进入所述大口径输水金属管道内部后，再对所述铰链固定套118进行解套，通过转动所述铰链107和所述支撑板103将所述吸附压紧装置2翻转180°，再次通过所述铰链固定套118固定所述支撑板103，从而将所述吸附压紧装置2和所述密封焊接舱1固定在一起，此时所述吸附压紧装置2周布在所述密封焊接舱1周围，整个焊接设备制作成微负浮力状态，焊接操作人员可以在水下对整个所述焊接设备进行拖动，到达所述大口径输水金属管道缺陷所在水域时，将所述焊接设备置于所述缺陷处，通过所述吸附压紧装置2将整个所述焊接设备吸附在所述大口径输水金属管道管壁上进行焊接作业。

如图12所示，由于所述大口径输水金属管道5内壁是曲面，为了实现所述吸附压紧装置2的吸附面更好的贴合到所述大口径输水金属管道5内壁，所述的吸附压紧装置2设计为可柔性变形的结构。

具体的一种方式是：如图7所示，所述吸盘气缸205顶部设有球形壳体204，相应的，所述气缸安装壳体203下表面设有球形槽，所述球形壳体204的球形面安装在所述气缸安装壳体203下表面的所述球形槽内，使所述吸盘气缸205能够在所述球形槽内发生任意方向的转动；所述吸盘气缸205安装在吸盘气缸软套210内，所述吸盘气缸软套210顶部与所述气缸安装壳体203固定连接，优选的，所述吸盘气缸软套210顶部设有第二法兰盘，所述第二法兰盘通过螺钉安装在所述气缸安装壳体203的下表面，使所述吸盘气缸205受力转动带动所述吸盘气缸软套210相对于所述气缸安装壳体203发生弯曲变形。

如图10所示，所述吸盘气缸软套210底部开设通孔，所述吸盘气缸205的活塞杆从所述吸盘气缸软套210的底部通孔伸出，所述吸盘气缸205活塞杆顶部固定连接吸盘安装盖208，所述吸盘安装盖208上设有吸盘207，所述吸盘气缸205的活塞杆通过所述吸盘安装盖208带动所述吸盘207同步上下移动；优选的，在所述吸盘气缸205活塞杆顶部开设螺纹孔，通过所述螺纹孔安装吸盘安装盖208，所述吸盘安装盖208上设有吸盘207；在所述吸盘207上表面设置限位壳2092，所述限位壳2092上部与第三法兰盘2091通过螺纹连接，所述第三法兰盘2091固定安装在所述吸盘气缸软套210的下表面；所述限位壳2092与所述第三法兰盘2091螺纹连接处的外圆周表面设置圆环型电磁铁206。

如图11和图12所示，当吸附位置位于所述大口径输水金属管道的最底部时，在圆环型电磁铁206通电之前，所述焊接设备只受重力和水的浮力，设备中支撑所述吸附压紧装置2中的气缸安装壳体203以下的部分的轴线都指向重力方向。工作状态时，所述圆环型电磁铁206通电，在所述圆环型电磁铁206和所述大口径输水金属管道5内壁之间的磁力作用下，所述圆环型电磁铁206垂直压向所述大口径输水金属管道5内壁，使所述圆环型电磁铁206的轴线垂直于所述大口径输水金属管道5内壁在压紧表面圆弧形截面的切线方向，即所述圆环型电磁铁206的轴线垂直指向所述大口径输水金属管道5内壁；所述圆环型电磁铁206和所述吸盘气缸205及其活塞杆的轴线共线，所述吸盘气缸205及其活塞杆的轴线也垂直指向所述大口径输水金属管道5内壁，所述圆环型电磁铁206带动所述吸盘气缸205通过所述球形壳体204在所述气缸安装壳体203底部的所述球形槽内发生转动，所述吸盘气缸205发生相对于所述气缸安装壳体203的姿态调整，所述圆环型电磁铁206与所述大口径输水金属管道5管壁之间产生的吸附力对所述吸盘限位壳2092产生一个垂直于所述大口径输水金属管道5内壁的压紧力，所述吸盘限位壳2092将所述吸盘207外缘垂直压紧在所述大口径输水金属管道5内壁上，所述吸盘207完成初次变形。

所述吸附压紧装置2的安装过程如下：先将所述压紧气缸202安装在所述第一法兰盘201上，再将所述压紧气缸202放置于所述气缸安装壳体203内部，所述第一法兰盘201通过螺钉安装在所述气缸安装壳体203上表面，然后所述吸盘气缸球形壳体204通过螺钉安装在所述吸盘气缸205顶面，通过紧定螺钉固定于所述吸盘气缸205侧面，然后将所述吸盘安装球形壳体204安装在所述气缸安装壳体203的球形槽内，使用螺钉通过所述吸盘气缸软套210底部的小孔将所述吸盘气缸软套210和所述第三法兰盘2091安装在一起，先将所述圆环型电磁铁206安装于所述第三法兰盘2091外侧，所述第三法兰盘2091和所述吸盘限位壳2092通过螺纹安装在一起，所述圆环型电磁铁206安装在所述第三法兰盘2091和所述吸盘限位壳2092螺纹连接处外圆周面，将所述吸盘气缸软套210安装在所述吸盘气缸205外部，所述气缸安装软套210通过螺钉安装在所述气缸安装壳体203下表面，然后将所述吸盘安装盖208的底板安装在所述吸盘207内部，将所述吸盘安装盖208顶部的螺纹旋入所述吸盘气缸205活塞杆上开设的螺纹孔，然后通过所述压紧气缸螺栓211将所述支撑板103和所述压紧气缸202活塞杆固定连接在一起。

所述吸附压紧装置2工作过程如下：通电后的所述圆环型电磁铁206和所述大口径输水金属管道5内壁之间产生磁力，引起所述吸盘气缸205活塞杆指向方位变化成指向所述大口径输水金属管道5管壁，使所述吸盘207吸附在所述大口径输水金属管道5内壁上，吸附之前如图13所示，所述吸盘207位于初始位置；吸附之后，如图14所示，控制电磁阀使所述吸盘气缸205的活塞杆微微上移，带动所述吸盘微微上移，所述吸盘完成二次变形，增大所述吸盘207和所述大口径输水金属管道5管壁之间的吸附空间，吸附力增强；然后控制电磁阀使所述压紧气缸202的活塞杆下移，带动所述螺栓211和所述支撑板103与所述螺栓211连接的一端下移；此时所述支撑板103与所述排水罩101通过铰链固定套108完成刚性连接，支撑板103的下移将所述密封焊接舱1同步下压，所述密封焊接舱1底部的所述密封橡胶圈102与所述大口径输水金属管道5管壁接触变形，形成相对静密封。

所述大口径输水金属管道内部缺陷排水焊接设备的工作过程如下：所述焊接设备入水之前，开启所述照明灯113，所述焊接设备入水并形成前述相对静密封之后，开启所述排水单向阀111，所述隔水门106和所述环状底板114与所述大口径输水金属管道管壁之间的水，在所述排水泵108的抽吸作用下，进入所述吸水管道110并由所述排水单向阀111排出。所述隔水门106和所述环状底板114与所述大口径输水金属管道管壁之间的水抽吸完毕以后，焊接操作人员打开所述隔水门106，将吸水管道从所述吸水管道安装卡扣116上取出，手持所述吸水管道110将待焊接区域未排净的水抽出，排水完成后将所述吸水管道110安装回所述吸水管道安装卡扣116；打开所述辅助装置箱4中的所述气瓶43开关，向所述密封焊接舱1通入焊接所需的焊接保护气体，在所述密封焊接舱1内形成局部干式的焊接环境；焊接环境准备好以后，焊接操作人员打开所述焊接手套盖117，双手伸入所述焊接手套119，在所述密封焊接舱1内进行焊接操作，并通过所述观察口一的观察玻璃115和所述辅助观察窗二104观察焊接情况。

Claims (16)

1.一种大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，包括密封焊接舱，吸附压紧装置，连接管路和辅助装置箱，所述吸附压紧装置与所述密封焊接舱连接，以便将所述密封焊接舱固定在所述大口径输水金属管道内部的工作位上；所述连接管路一端与所述密封焊接舱联通，另一端与所述辅助装置箱联通，用于容纳焊接安装工作所需的线路；所述辅助装置箱用于容纳焊接安装工作所需的各个设备；所述吸附压紧装置的线路通过所述密封焊接舱侧壁上的开口经由所述吸附压紧装置内部进入所述连接管路与所述辅助装置箱内的设备进行连接，所述吸附压紧装置的线路和所述密封焊接舱的侧壁上的开口之间由密封件进行密封；所述密封焊接舱和所述辅助装置箱之间经由所述连接管路相互联通，内部形成密封的工作空间。

2.根据权利要求1所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述辅助装置箱包括外部箱体，所述箱体内安装有直流焊机、气瓶和电池。

3.根据权利要求2所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述吸附压紧装置的数量为两个或者两个以上，等角度均匀分布在所述密封焊接舱的四周。

4.根据权利要求3所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述密封焊接舱包括筒形排水罩，所述排水罩顶部设有观察口一，所述观察口一上安装有观察玻璃，所述观察玻璃和所述排水罩之间安装有密封垫。

5.根据权利要求4所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩靠近底部位置安装有环状底板，所述环状底板中间开圆孔安装有隔水门，所述隔水门外周嵌套有隔水门密封圈；在所述环状底板上部安装有排水泵和排水管道；所述排水罩壁上设有排水单向阀底座，排水单向阀底座上安装有排水单向阀；所述排水管道一端安装在所述排水泵出水口，另一端穿过所述排水罩壁上的排水孔后与所述排水单向阀连接。

6.根据权利要求5所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩在所述环状底板外侧下方的底部设有密封圈安装底座，所述密封圈底座上安装有密封橡胶圈。

7.根据权利要求6所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩设有两个焊接操作口，在所述排水罩内部所述焊接操作孔上安装有焊接手套；在所述排水罩外部所述焊接操作口通过螺纹和焊接手套盖连接；两个焊接操作口轴线之间的角度为α，60°≤α≤120°。

8.根据权利要求7所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩在所述两个焊接操作口上方位置设有两个焊接辅助观察窗二，所述两个辅助观察窗二和所述排水罩之间安装有密封垫。

9.根据权利要求8所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩在所述两个焊接操作口的对面一侧设有连接管路法兰盘，用于与所述连接管路连接。

10.根据权利要求9所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述排水罩内壁设置有照明灯。

11.根据权利要求10所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述环状底板下部设有吸水管道安装卡扣，所述环状底板上设有吸水口和吸水管道，所述吸水管道一端安装在所述排水泵进水口，另一端穿过所述环状底板的吸水口安装在所述吸水管道安装卡扣上。

12.根据权利要求11所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述吸附压紧装置包括气缸安装壳体，所述气缸安装壳体上部通过第一法兰盘固定连接压紧气缸，所述气缸安装壳体下部安装有吸盘气缸；位于所述压紧气缸上部的活塞杆伸出所述第一法兰盘后与支撑板的一端固定连接，所述支撑板的另一端与所述密封焊接舱的排水罩通过铰链转动连接。

13.根据权利要求12所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，在所述铰链与所述支撑板连接处设有铰链固定套，所述支撑杆在与所述铰链连接处设有凸台，所述铰链固定套套接在所述凸台和铰链安装座的外周。

14.根据权利要求13所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述吸盘气缸顶部设有球形壳体，所述气缸安装壳体下表面设有球形槽，所述球形壳体的球形面安装在所述气缸安装壳体下表面的所述球形槽内；所述吸盘气缸安装在软套内，所述软套顶部与所述气缸安装壳体固定连接；所述软套底部开设通孔，所述吸盘气缸的活塞杆从所述软套的底部通孔伸出，所述吸盘气缸活塞杆顶部固定连接吸盘安装盖，所述吸盘安装盖上设有吸盘，在所述吸盘上表面设置限位壳，所述限位壳上部与第三法兰盘通过螺纹连接，所述第三法兰盘固定安装在所述软套的下表面；所述限位壳与所述第三法兰盘螺纹连接处的外圆周表面设置圆环型电磁铁。

15.根据权利要求14所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述软套顶部与所述气缸安装壳体固定连接的一种具体方式是：所述软套顶部设有第二法兰盘，所述第二法兰盘通过螺钉安装在所述气缸安装壳体的下表面。

16.根据权利要求14或者15所述的大口径输水金属管道内部缺陷焊接设备，其特征在于，所述吸盘气缸活塞杆顶部固定连接吸盘安装盖的一种具体方式是：所述吸盘气缸活塞杆顶部开设螺纹孔，通过所述螺纹孔安装所述吸盘安装盖。