CN117966156A - 一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，属于激光熔覆技术领域。激光熔覆装置包括床身底架、安装在床身底架上用于装夹和承托天然气管道的主轴箱和托架，床身底架上安装有贯穿天然气管道的内孔熔覆机构，内孔熔覆机构包括贯穿天然气管道的绷绳模组和活动设置在绷绳模组上的熔覆模组。本发明的内孔熔覆机构利用绷绳模组在天然气管道内孔利用钢丝绳搭建了一个稳定的运动平台，熔覆模组在运动平台上的移动配合主轴箱对天然气管道的夹持旋转实现了枪头对天然气管道内孔的全覆盖激光熔覆，且熔覆模组可根据自身熔覆点与天然气管道的距离进行及时调整，保证了熔覆层的均匀性。

Description

一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，尤其是一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置。

背景技术

激光熔覆是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。

目前，天然气内含有的杂质会对输天然气的管道进行腐蚀，故需要在天然气管的内壁涂一层耐腐蚀合金。但受到熔覆装置的焊枪和运行结构限制，现有熔覆装置只能对200mm以上的管道进行熔覆，且熔覆长度受限，单次熔覆长度普遍不超过6m，面对更加细长的管道则无法进行内壁熔覆处理。

但接入社区的天然器管道直径普遍小于200mm，使用的是不防腐涂层的金属管道，这是社区管道的使用寿命短，体现了现有管道内孔涂覆装置的适用范围小，难以满足天然气运输管道的涂覆需求。

发明内容

发明目的：提供一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，包括床身底架、安装在床身底架上用于装夹和承托天然气管道的主轴箱和托架，所述床身底架上安装有贯穿天然气管道的内孔熔覆机构，所述内孔熔覆机构包括贯穿天然气管道的绷绳模组和活动设置在绷绳模组上的熔覆模组。

进一步的，所述绷绳模组包括钢丝绳、导向轮和张紧组件，所述钢丝绳贯穿天然气管道和主轴箱，且两端固定在床身底架上，所述张紧组件安装在床身底架并与整钢丝绳接触，所述导向轮设置在天然气管道两侧，所述张紧组件与导向轮配合，用于绷紧钢丝绳并引导钢丝绳与主轴箱的轴线共线。

进一步的，所述张紧组件包括绕线架、滚轮和张紧气缸，所述滚轮活动设置在绕线架上，所述张紧气缸的输出端连接在滚轮上，所述张紧气缸与滚轮之间设有压力传感器。

进一步的，所述熔覆模组包括活动设置在钢丝绳上的运载单元和安装在运载单元上的熔覆枪，所述运载单元包括拖运平台和牵引组件，所述拖运平台活动连接在钢丝绳上，所述熔覆枪安装在拖运平台上，所述牵引组件安装在床身底架上，并与拖运平台传动连接。

进一步的，所述拖运平台包括工位滑架、工位绳和绳箱，所述工位滑架活动设置在钢丝绳上，所述熔覆枪设置在工位滑架上，所述工位绳的一端安装在工位滑架上，另一端收卷在绳箱内；所述牵引组件包括工位牵引驱动，所述工位牵引驱动与工位绳传动连接。

进一步的，所述拖运平台还包括升降台，所述升降台的输入端连接有高度绳，所述熔覆枪安装在升降台的输出端；所述牵引组件还包括高度牵引驱动，所述高度牵引驱动与高度绳传动连接；所述熔覆枪上设有间距传感器，所述间距传感器与高度牵引驱动传动连接。

进一步的，所述熔覆枪包括安装在升降台的输出端的枪头和连接在枪头上的供给线，所述供给线与外界电源和熔覆物料接通。

进一步的，若干个所述托架均匀分布床身底架上，所述托架包括架体和承托组件，所述架体安装在床身底架上，所述承托组件安装在架体上。

有益效果：本发明的内孔熔覆机构包括绷绳模组和熔覆模组，绷绳模组在天然气管道内孔利用钢丝绳搭建了一个稳定的运动平台，熔覆模组在运动平台上的移动配合主轴箱对天然气管道的夹持旋转实现了枪头对天然气管道内孔的全覆盖激光熔覆，且绷绳模提供的运动平台占据的空间很小，为本装置在小口径天然气管道的应用奠定了基础，且熔覆模组可根据自身熔覆点与天然气管道的距离进行及时调整，保证了熔覆层的均匀性。综上所述，本发明拓宽了现有激光熔覆装置在管道内孔熔覆的适用范围，满足了细长天然气运输管道的涂覆需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中拖运平台和熔覆枪的结构示意图；

图3是本发明中托架的结构示意图。

附图标记为：1、床身底架；2、主轴箱；31、钢丝绳；32、导向轮；33、张紧组件；4、天然气管道；5、牵引组件；51、工位牵引驱动；52、高度牵引驱动；6、托架；61、架体；62、嵌块；63、滑槽；64、承托组件；7、拖运平台；71、工位滑架；72、升降台；73、工位绳；74、高度绳；75、绳箱；8、熔覆枪；81、枪头；82、供给线。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1-图3所示，一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，包括床身底架1、安装在床身底架1上用于装夹和承托天然气管道4的主轴箱2和托架6，床身底架1上安装有贯穿天然气管道4的内孔熔覆机构，内孔熔覆机构包括贯穿天然气管道4的绷绳模组和活动设置在绷绳模组上的熔覆模组。

本发明的内孔熔覆机构包括绷绳模组和熔覆模组，绷绳模组在天然气管道4内孔利用钢丝绳31搭建了一个稳定的运动平台，熔覆模组在运动平台上的移动配合主轴箱2对天然气管道4的夹持旋转实现了枪头81对天然气管道4内孔的全覆盖激光熔覆，且绷绳模提供的运动平台占据的空间很小，为本装置在小口径天然气管道4的应用奠定了基础，且熔覆模组可根据自身熔覆点与天然气管道4的距离进行及时调整，保证了熔覆层的均匀性。综上所述，本发明拓宽了现有激光熔覆装置在管道内孔熔覆的适用范围，满足了细长天然气运输管道的涂覆需求。

如图1所示，绷绳模组包括钢丝绳31、导向轮32和张紧组件33，钢丝绳31贯穿天然气管道4和主轴箱2，且两端固定在床身底架1上，张紧组件33安装在床身底架1并与整钢丝绳31接触，导向轮32设置在天然气管道4两侧，张紧组件33与导向轮32配合，用于绷紧钢丝绳31并引导钢丝绳31与主轴箱2的轴线共线。具体的，钢丝绳31的数量为两个，两个钢丝绳31远离主轴箱2的一端固定安装在床身底架1上，另一端通过螺栓活动安装在床身底架1上，钢丝绳31从天然气管道4内穿过可由牵引小车完成。导向轮32的安装位置应该不影响主轴箱2工作，且尽可能靠近天然气管道4两端，以缩短供熔覆模组运行的距离，降低张紧组件33的工作强度。

其中，张紧组件33包括绕线架、滚轮和张紧气缸，滚轮活动设置在绕线架上，张紧气缸的输出端连接在滚轮上，张紧气缸与滚轮之间设有压力传感器。张紧组件33的作用是保持钢丝绳31的绷紧状态，压力传感器可从侧面反应钢丝绳31的绷紧程度，压力传感器的具体设定压力阈值与熔覆模组的重量相关，即熔覆模组越重钢丝绳31稳定承托熔覆模组所需的张力越大，压力传感器的压力阈值越大。

如图2所示，熔覆模组包括活动设置在钢丝绳31上的运载单元和安装在运载单元上的熔覆枪8，运载单元包括拖运平台7和牵引组件5，拖运平台7活动连接在钢丝绳31上，熔覆枪8安装在拖运平台7上，牵引组件5安装在床身底架1上，并与拖运平台7传动连接。熔覆模组借助运载单元与钢丝绳31配合实现了熔覆枪8在天然气管道4内孔中的稳定停留，在牵引组件5的配合下，熔覆模组可在钢丝绳31上稳定运行，使熔覆模组具备了长距离工作的能力，熔覆模组的尺寸尽可能迷你化，以适用于更小口径的管道内熔覆。

拖运平台7包括工位滑架71、工位绳73和绳箱75，工位滑架71活动设置在钢丝绳31上，熔覆枪8设置在工位滑架71上，工位绳73的一端安装在工位滑架71上，另一端收卷在绳箱75内；牵引组件5包括工位牵引驱动51，工位牵引驱动51与工位绳73传动连接。拖运平台7上设有套装钢丝绳31的连接结构，工位绳73受工位牵引驱动51拖拽，工位绳73多余的部分被绳箱75收卷，如此设计是为了将熔覆非必要部件转移至天然气管道4外部。

拖运平台7还包括升降台72，升降台72的输入端连接有高度绳74，熔覆枪8安装在升降台72的输出端；牵引组件5还包括高度牵引驱动52，高度牵引驱动52与高度绳74传动连接；熔覆枪8上设有间距传感器，间距传感器与高度牵引驱动52传动连接。

熔覆枪8输出高度不变时，高度牵引驱动52与拖拽高度绳74的速度与工位牵引驱动51拖拽工位绳73的速度一致，当熔覆枪8输出需要下调或上调时，高度牵引驱动52拖拽高度绳74的速度做出适应调整，具体变化值与间距传感器反馈的高度变化相关，高度变化超过1mm时间距传感器才会反馈信息。具体的，工位牵引驱动51和高度牵引驱动52均为电机。

熔覆枪8包括安装在升降台72的输出端的枪头81和连接在枪头81上的供给线82，供给线82与外界电源和熔覆物料接通。为适应管道内的狭小空间，枪头81设计为折角结构。

如图3所示，若干个托架6均匀分布床身底架1上，托架6包括架体61和承托组件64，架体61安装在床身底架1上，承托组件64安装在架体61上。具体的，架体61底部设有嵌块62和滑槽63，嵌块62和滑槽63分别与床身底架1上的滑槽和滑轨匹配，用于托架6的在床身底架1上的位置调节，床身底架1的长度至少能够承托12m以的天然气管道4。承托组件64可根据天然气管道4的尺寸对天然气管道4于主轴箱2轴芯进行对中调节。

本发明在使用时，首先根据将天然气管道4调整若干个托架6的位置，然后将天然气管道4放置到托架6上，调整托架6使天然气管道4与主轴箱2轴线对其，并用主轴箱2的卡盘夹持天然气管道4。然后用牵引小车拖拽钢丝绳31和熔覆枪8穿过天然气管道4，用导向轮32梳理钢丝绳31，并用螺栓将钢丝绳31的端部固定在床身底架1上，然后根据熔覆模组的重量设置压力传感器的压力阈值，使张紧组件33的张紧气缸对钢丝绳31施压，直至钢丝绳31绷紧。然后主轴箱2和牵引组件5同步输出，使天然气管道4自传的同时，熔覆枪8沿钢丝绳31方向做匀速直线运动。当间距传感器反馈枪头81输出点与天然气管道4的间距变化时，高度牵引驱动52的输出效率发生变化，对枪头81的输出高度进行调节，从而保证了熔覆涂层的均匀性。

以上结合附图详细描述了发明的优选实施方式，但是，发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在发明的技术构思范围内，可以对发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，包括床身底架（1）、安装在床身底架（1）上用于装夹和承托天然气管道（4）的主轴箱（2）和托架（6），其特征在于，所述床身底架（1）上安装有贯穿天然气管道（4）的内孔熔覆机构，所述内孔熔覆机构包括贯穿天然气管道（4）的绷绳模组和活动设置在绷绳模组上的熔覆模组。

2.根据权利要求1所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述绷绳模组包括钢丝绳（31）、导向轮（32）和张紧组件（33），所述钢丝绳（31）贯穿天然气管道（4）和主轴箱（2），且两端固定在床身底架（1）上，所述张紧组件（33）安装在床身底架（1）并与整钢丝绳（31）接触，所述导向轮（32）设置在天然气管道（4）两侧，所述张紧组件（33）与导向轮（32）配合，用于绷紧钢丝绳（31）并引导钢丝绳（31）与主轴箱（2）的轴线共线。

3.根据权利要求2所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述张紧组件（33）包括绕线架、滚轮和张紧气缸，所述滚轮活动设置在绕线架上，所述张紧气缸的输出端连接在滚轮上，所述张紧气缸与滚轮之间设有压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述熔覆模组包括活动设置在钢丝绳（31）上的运载单元和安装在运载单元上的熔覆枪（8），所述运载单元包括拖运平台（7）和牵引组件（5），所述拖运平台（7）活动连接在钢丝绳（31）上，所述熔覆枪（8）安装在拖运平台（7）上，所述牵引组件（5）安装在床身底架（1）上，并与拖运平台（7）传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述拖运平台（7）包括工位滑架（71）、工位绳（73）和绳箱（75），所述工位滑架（71）活动设置在钢丝绳（31）上，所述熔覆枪（8）设置在工位滑架（71）上，所述工位绳（73）的一端安装在工位滑架（71）上，另一端收卷在绳箱（75）内；所述牵引组件（5）包括工位牵引驱动（51），所述工位牵引驱动（51）与工位绳（73）传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述拖运平台（7）还包括升降台（72），所述升降台（72）的输入端连接有高度绳（74），所述熔覆枪（8）安装在升降台（72）的输出端；所述牵引组件（5）还包括高度牵引驱动（52），所述高度牵引驱动（52）与高度绳（74）传动连接；所述熔覆枪（8）上设有间距传感器，所述间距传感器与高度牵引驱动（52）传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，所述熔覆枪（8）包括安装在升降台（72）的输出端的枪头（81）和连接在枪头（81）上的供给线（82），所述供给线（82）与外界电源和熔覆物料接通。

8.根据权利要求7所述的一种用于天然气管道内孔的激光熔覆装置，其特征在于，若干个所述托架（6）均匀分布床身底架（1）上，所述托架（6）包括架体（61）和承托组件（64），所述架体（61）安装在床身底架（1）上，所述承托组件（64）安装在架体（61）上。