CN117984003A - 一种大口径弯头焊接装置及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径弯头焊接装置及其焊接工艺，涉及焊接技术领域，包括：用于吊装弯头上半部分的吊装机构；用于将弯头上半部分和弯头下半部分进行焊接的焊接机构；至少一个位于弯头内部，用于对弯头上半部分和弯头下半部分的同轴度进行校准的内校准机构；至少三个位于弯头外部，用于对弯头上半部分和弯头下半部分进行径向校准的外校准机构。通过设置内校准机构和外校准机构可以以静止不动的弯头下半部分作为基准点，对弯头上半部分进行同轴度和位置调整，并且在保证调节精度的前提下，可以使操作人员远离吊装的弯头上半部分。并且只要外校准机构沿着弯头的内弧面来回滚动，便可以在保证弯头上半部分的端面和弯头下半部分的端面平齐。

Description

一种大口径弯头焊接装置及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，更具体地说，本发明涉及一种大口径弯头焊接装置及其焊接工艺。

背景技术

目前对于大口径弯头的焊接的加工方式。先在下半部分的内膛焊接一根横杆，以方便吊装机构对下半部分进行吊装（焊接完成后需要手动切掉，并将内壁打磨光滑），将下半部分放置在地面上。之后通过吊装机构吊起上半部分，缓慢下降至下半部分上方，并人工调整上下两部分的同轴度和径向位置，然后先进行电焊定位，防止上半部分晃动，之后确认两部分的同轴度和径向位移是否在公差范围内。因为同轴度和径向位移的调整都是通过吊装机构进行大范围移动，然后人工推动进行调整，危险性自不必说，精准度也很难把控，例如图1和图6所示，图1中一端翘起导致同轴度产生偏差，其原因在于吊装机构吊装时倾斜，图6中的径向位置偏差，除了加工成型的问题外，也会由于两端没有同时进行对齐操作，所以才会出现径向的偏移。因此，有必要提出一种大口径弯头焊接装置，以解决现有技术中因吊装问题出现的同轴度和径向偏移的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种大口径弯头焊接装置，包括：用于吊装弯头上半部分的吊装机构；

用于将弯头上半部分和弯头下半部分进行焊接的焊接机构；

至少一个位于弯头内部，用于对弯头上半部分和弯头下半部分的同轴度进行校准的内校准机构；

至少三个位于弯头外部，用于对弯头上半部分和弯头下半部分进行径向校准的外校准机构。

优选的是，所述内校准机构由中心部，以及套设在所述中心部外侧的调节部组成，所述中心部的外壁与所述调节部的内壁活动连接，所述调节部的外壁选择性的与弯头的内壁抵接。

优选的是，所述中心部由第一定位环，以及至少三个设置在所述第一定位环外壁的第一复位件组成，所述第一定位环通过所述第一复位件与所述调节部活动连接。

优选的是，所述调节部由至少三个第一抵接部，以及第二定位环组成，所述第一抵接部为弧形，并且所述第一抵接部的外壁的直径与弯头的内径相适应，三个所述第一抵接部的内壁分别与所述第一定位环上的三个第一复位件活动连接，所述第一抵接部的外壁设置有用于放置第二定位环的第一槽，所述第一抵接部之间通过所述第二定位环连接。

优选的是，所述第一复位件为条形的弹性件，所述第一复位件由两个用于与第一定位环连接的固定段，以及位于两个所述固定段之间的抵接段组成，所述抵接段向远离所述第一定位环外表面的方向延伸，所述抵接段与所述第一抵接部的内壁活动连接。

优选的是，所述第一抵接部的内壁设置有与所述第一复位件形状相适应的第二槽，所述第一复位件的抵接段与所述第二槽的内壁活动连接，所述第二槽的内壁对称设置有第三槽，所述第三槽的宽度与所述第一复位件的宽度相适应。

优选的是，所述第二定位环的内壁上设置有至少三个隔板，所述隔板位于相邻的两个第一抵接部之间。

优选的是，所述第二定位环为弹性件。

优选的是，所述外校准机构由两个上下对称设置的第二复位件，以及与两个第二复位件活动连接的第二抵接部组成，所述第二抵接部沿竖直方向设置，两个第二复位件分别位于所述第二抵接部的上下两端，并与所述第二抵接部的端部活动连接，第二抵接部抵接在弯头上半部分和弯头下半部分的外侧壁上。

优选的是，所述第二复位件由两个制动部组成，所述制动部由第一杆、与所述第一杆的一端活动连接的制动件，以及与所述第一杆的另一端活动连接的第二杆组成，两个制动部的第二杆的端部均与所述第二抵接部活动连接。

大口径弯头焊接工艺，应用所述的大口径弯头焊接装置，步骤如下：

S1：将弯头下半部分放到指定位置，并在弯头下半部分内放置内校准机构；

S2：通过吊装机构将弯头上半部分吊装至弯头下半部分上方，并通过内校准机构调整弯头上半部分的吊装位置和吊装高度；

S3：通过外校准机构进行校准；

S4：通过焊接机构将弯头上半部分和弯头下半部分进行焊接。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

通过设置内校准机构和外校准机构可以以静止不动的弯头下半部分作为基准点，对弯头上半部分进行同轴度和位置调整，并且在保证调节精度的前提下，可以使操作人员远离吊装的弯头上半部分。并且只要外校准机构沿着弯头的内弧面来回滚动，便可以在对弯头上半部分进行径向位移调整的同时，保证弯头上半部分的端面和弯头下半部分的端面平齐。

本发明所述的大口径弯头焊接装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为弯头上半部分和弯头下半部分不同轴的示意图。

图2为本发明所述的大口径弯头焊接装置中内校准机构的位置示意图。

图3为本发明所述的大口径弯头焊接装置中内校准机构的结构示意图。

图4为图3的爆炸图。

图5为本发明所述的大口径弯头焊接装置中内校准机构的局部剖面结构示意图。

图6为弯头上半部分和弯头下半部分径向偏移的示意图。

图7为本发明中三个外校准机构的位置示意图。

图8为本发明中四个外校准机构的位置示意图。

图9为本发明所述的大口径弯头焊接装置中外校准机构的结构示意图。

图中：1弯头上半部分、2弯头下半部分、3内校准机构、31第一定位环、32第一复位件、33第一抵接部、331第一槽、332第二槽、333第三槽、34第二定位环、35隔板、4外校准机构、41第二抵接部、42第一杆、43制动件、44第二杆。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图9所示，本发明提供了一种大口径弯头焊接装置，包括：用于吊装弯头上半部分1的吊装机构，吊装机构可以采用现有技术进行吊装；

用于将弯头上半部分1和弯头下半部分2进行焊接的焊接机构，焊接机构可以采用现有技术或市售产品，只要能够完成弯头的焊接工作即可；

如图2所示，至少一个位于弯头内部，用于对弯头上半部分1和弯头下半部分2的同轴度进行校准的内校准机构3；

如图7所示，至少三个位于弯头外部，用于对弯头上半部分1和弯头下半部分2进行径向校准的外校准机构4。

上述技术方案的工作原理及有益效果：相较于纯人工吊装和调整而言，本发明在吊装机构吊装前，先在弯头下半部分2内放置内校准机构3，通常内校准机构3为两个，分别置于弯头下半部分2的两端，然后通过吊装机构将弯头上半部分1吊装至弯头下半部分2上方，并让弯头上半部分1缓慢下降，直至内校准机构3与弯头上半部分1的内壁接触，此时观察两端的内校准机构3是否均与弯头上半部分1的内壁接触，如果一端内校准机构3已经贴合在弯头上半部分1的内壁上，另一端距离弯头上半部分1的内壁还具有一段距离，通过测量确认此时同轴度是否位于公差范围内，并及时进行吊装位置调整。

因为内校准机构3位于弯头的内部，所以在弯头上半部分1和弯头下半部分2缓慢接近，扣合的过程中，内校准机构3还会对吊装的弯头上半部分1进行径向的位置调整。当弯头上半部分1吊装至指定高度时（通常针对弯头上半部分1和弯头下半部分2之间预留焊接缝隙的情况），内校准机构3还可以防止吊装的弯头上半部分1晃动。当弯头上半部分1吊装至指定位置时（内校准机构3的外壁完全贴合在弯头内壁上），可以通过观察内校准机构3，来确认同轴度是否存在偏差。

在通过内校准机构3进行同轴度校准以及径向的预校准之后，在弯头的外侧壁上抵接上至少三个外校准机构4，如图7所示，两个位于弯头外弧面上，一个位于内弧面的圆心处，外弧面的两个外校准机构4用于抵接弯头上半部分1，以便位于内弧面的外校准机构4在径向进行调节，操作位于内弧面的外校准机构4沿着内弧面来回滚动，从而完成弯头上半部分1在径向上的位置调整。

也可以如图8所示，设置四个外校准机构4，并且四个外校准机构4分别位于弯头的内弧面和外弧面的两端，以各自的外校准机构4为圆心，让其贴合在弯头下弧面的外弧面和内弧面滚动，从而推动吊装的弯头上半部分1移动，从而进行径向的位置调节。

通过设置内校准机构3和外校准机构4可以以静止不动的弯头下半部分2作为基准点，对弯头上半部分1进行同轴度和位置调整，并且在保证调节精度的前提下，可以使操作人员远离吊装的弯头上半部分1。并且只要外校准机构4沿着弯头的内弧面来回滚动，便可以在对弯头上半部分1进行径向位移调整的同时，保证弯头上半部分1的端面和弯头下半部分2的端面平齐。

本发明中，所述内校准机构3由中心部，以及套设在所述中心部外侧的调节部组成，所述中心部的外壁与所述调节部的内壁活动连接，所述调节部的外壁选择性的与弯头的内壁抵接。所述中心部由第一定位环31，以及至少三个设置在所述第一定位环31外壁的第一复位件32组成，所述第一定位环31通过所述第一复位件32与所述调节部活动连接。第一定位环31的中心孔可以设置内螺纹用来与带有外螺纹的连接柱连接，在弯头上半部分1扣合在内校准机构1上的时候，调节部会被弯头上半部分1的内壁挤压并压缩第一复位件32，当弯头上半部分1完全放在弯头下半部分2上的时候，第一复位件32也不会被完全压缩，而是仍然留有压缩变形的余量。由此，可以通过带有外螺纹的连接柱与第一定位环31连接，拧紧后带动第一定位环31转动，从而进一步压缩第一复位件32，进而减少调节部与弯头内壁的挤压力，方便在完成焊接后取出内校准机构3。所述调节部由至少三个标有刻度的第一抵接部33，以及第二定位环34组成，所述第一抵接部33为弧形，并且所述第一抵接部33的外壁的直径与弯头的内径相适应，使得第一抵接部33的外壁可以贴合在弯头的内壁上，进而对弯头上半部分1和弯头下半部分2的同轴度进行校准。在未进行校准的时候，三个第一抵接部33之间的刻度相互对齐，一旦同轴度出现变化，因为会从不同方向对第一抵接部33进行挤压，所以会使相对的刻度产生错位（类似于游标卡尺的刻度线），通过刻度的变化来观测同轴度是否位于公差范围内，以及吊装的弯头上半部分1的倾斜方向。三个所述第一抵接部33的内壁分别与所述第一定位环31上的三个第一复位件32活动连接，所述第一抵接部33的外壁设置有用于放置第二定位环34的第一槽331，所述第一抵接部33之间通过所述第二定位环34连接。所述第一复位件32为条形的弹性件，所述第一复位件32由两个用于与第一定位环31连接的固定段，以及位于两个所述固定段之间的抵接段组成，所述抵接段向远离所述第一定位环31外表面的方向延伸，形成Ω的形状，所述抵接段与所述第一抵接部33的内壁活动连接（通常为抵接，在转动第一定位环31的时候，也会因形变产生相对滑动和错位）。所述第一抵接部33的内壁设置有与所述第一复位件32形状相适应的第二槽332，所述第一复位件32的抵接段与所述第二槽332的内壁活动连接，所述第二槽332的内壁对称设置有第三槽333，所述第三槽333的宽度与所述第一复位件32的宽度相适应。从而使得第一复位件32的侧壁可以被第三槽333卡住，防止第一定位环31和第一复位件32与调节部分离。所述第二定位环34的内壁上设置有至少三个隔板35，所述隔板35位于相邻的两个第一抵接部33之间。所述第二定位环34为弹性件。

内校准机构3在进行校准的时候，首先将其放在弯头下半部分2的内部，然后吊装弯头上半部分1，在弯头上半部分1的压力下，第一抵接部33会缓慢向第一定位环31的中心处移动，并压缩Ω状的第一复位件32，通过对抵接段的挤压，使得第一复位件32压缩受力，同时使得第一抵接部33可以从弯头上半部分1的内部，对其进行径向位置的预调整。此时如果弯头上半部分1在吊装时呈现倾斜状态，如图1所示，则两端的内校准机构3第一抵接部33的刻度会呈现数值不等的状态。根据对不同的第一抵接部33的挤压力度不同，使得第一抵接部33之间的刻度变化也不相同，由此便可以轻松观测出同轴度是否位于公差内，并且应当向哪个方向进行吊装位置的调整。

在通过内校准机构3调整的同时配合外校准机构4进行径向的调节，调节、焊接完毕之后，通过带有外螺纹的连接柱与第一定位环31连接，然后持续转动连接柱，从而带动第一定位环31转动，随着第一定位环31的转动，第一复位件32产生形变并进入第三槽333内，此时第一抵接部33与弯头内壁的压力减小，如果采用弹性件作为第二定位环34，则此时第二定位环34会向第一定位环31的中心处挤压第一抵接部33，使第一抵接部33与弯头内壁分离，从而更方便拆卸。

所述外校准机构4由两个上下对称设置的第二复位件，以及与两个第二复位件活动连接的第二抵接部41组成，两个第二复位件之间通过支架进行连接、固定，第二抵接部41通常为两端粗、中间细的沙漏状，并且第二抵接部41的弧度与弯头的外壁相适应，第二抵接部41可以作为配件使用，根据不同尺寸的弯头设置不同弧度的第二抵接部41。所述第二抵接部41沿竖直方向设置，两个第二复位件分别位于所述第二抵接部41的上下两端，并与所述第二抵接部41的端部活动连接（通常为轴连接，只要第二抵接部41可以相对于两个第二复位件转动即可），第二抵接部41抵接在弯头上半部分1和弯头下半部分2的外侧壁上。所述第二复位件由两个制动部组成，所述制动部由第一杆42、与所述第一杆42的一端活动连接的制动件43，以及与所述第一杆42的另一端活动连接的第二杆44组成，两个制动部的第二杆44的端部均与所述第二抵接部41活动连接。制动件43可以为阻尼件，也可以为电机（如果制动件43选择电机的话，则第一杆42和第二杆44之间的活动连接需要设置阻尼器等结构，防止第二抵接部41滚动的过程中与弯头的外侧壁分离），只要制动件43能够不影响第一杆42转动的同时，还能提供足够的阻尼避免第二抵接部41在弯头表面滚动时分离即可，在第二抵接部41和第一杆42之间设置第二杆44可以增加第二抵接部41的自由度，从而使得外校准机构4相对于弯头的摆放位置没有任何要求，只要第二抵接部41能贴在弯头侧表面滚动即可。

大口径弯头焊接工艺，应用所述的大口径弯头焊接装置，步骤如下：

S1：将弯头下半部分2放到指定位置，并在弯头下半部分2内放置内校准机构3；

S2：通过吊装机构将弯头上半部分1吊装至弯头下半部分2上方，并通过内校准机构3调整弯头上半部分1的吊装位置和吊装高度；

S3：通过外校准机构4进行校准；

S4：通过焊接机构将弯头上半部分1和弯头下半部分2进行焊接。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种大口径弯头焊接装置，其特征在于，包括：

用于吊装弯头上半部分（1）的吊装机构；

用于将弯头上半部分（1）和弯头下半部分（2）进行焊接的焊接机构；

至少一个位于弯头内部，用于对弯头上半部分（1）和弯头下半部分（2）的同轴度进行校准的内校准机构（3）；

至少三个位于弯头外部，用于对弯头上半部分（1）和弯头下半部分（2）进行径向校准的外校准机构（4）。

2.根据权利要求1所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述内校准机构（3）由中心部，以及套设在所述中心部外侧的调节部组成，所述中心部的外壁与所述调节部的内壁活动连接，所述调节部的外壁选择性的与弯头的内壁抵接。

3.根据权利要求2所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述中心部由第一定位环（31），以及至少三个设置在所述第一定位环（31）外壁的第一复位件（32）组成，所述第一定位环（31）通过所述第一复位件（32）与所述调节部活动连接。

4.根据权利要求3所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述调节部由至少三个第一抵接部（33），以及第二定位环（34）组成，所述第一抵接部（33）为弧形，并且所述第一抵接部（33）的外壁的直径与弯头的内径相适应，三个所述第一抵接部（33）的内壁分别与所述第一定位环（31）上的三个第一复位件（32）活动连接，所述第一抵接部（33）的外壁设置有用于放置第二定位环（34）的第一槽（331），所述第一抵接部（33）之间通过所述第二定位环（34）连接。

5.根据权利要求4所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述第一复位件（32）为条形的弹性件，所述第一复位件（32）由两个用于与第一定位环（31）连接的固定段，以及位于两个所述固定段之间的抵接段组成，所述抵接段向远离所述第一定位环（31）外表面的方向延伸，所述抵接段与所述第一抵接部（33）的内壁活动连接。

6.根据权利要求5所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述第一抵接部（33）的内壁设置有与所述第一复位件（32）形状相适应的第二槽（332），所述第一复位件（32）的抵接段与所述第二槽（332）的内壁活动连接，所述第二槽（332）的内壁对称设置有第三槽（333），所述第三槽（333）的宽度与所述第一复位件（32）的宽度相适应。

7.根据权利要求4所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述第二定位环（34）的内壁上设置有至少三个隔板（35），所述隔板（35）位于相邻的两个第一抵接部（33）之间。

8.根据权利要求4所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述第二定位环（34）为弹性件。

9.根据权利要求1所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，所述外校准机构（4）由两个上下对称设置的第二复位件，以及与两个第二复位件活动连接的第二抵接部（41）组成，所述第二抵接部（41）沿竖直方向设置，两个第二复位件分别位于所述第二抵接部（41）的上下两端，并与所述第二抵接部（41）的端部活动连接，第二抵接部（41）抵接在弯头上半部分（1）和弯头下半部分（2）的外侧壁上，所述第二复位件由两个制动部组成，所述制动部由第一杆（42）、与所述第一杆（42）的一端活动连接的制动件（43），以及与所述第一杆（42）的另一端活动连接的第二杆（44）组成，两个制动部的第二杆（44）的端部均与所述第二抵接部（41）活动连接。

10.大口径弯头焊接工艺，应用如权利要求1-9任意一项所述的大口径弯头焊接装置，其特征在于，步骤如下：

S1：将弯头下半部分（2）放到指定位置，并在弯头下半部分（2）内放置内校准机构（3）；

S2：通过吊装机构将弯头上半部分（1）吊装至弯头下半部分（2）上方，并通过内校准机构（3）调整弯头上半部分（1）的吊装位置和吊装高度；

S3：通过外校准机构（4）进行校准；

S4：通过焊接机构将弯头上半部分（1）和弯头下半部分（2）进行焊接。