CN207139081U - 充气保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于管道组对焊接技术领域，具体涉及一种充气保护装置。为了解决目前采用常规充气方式对组对管道内部进行充气保护时，存在充气成本高以及充气效率低的问题，本实用新型公开了一种充气保护装置。该充气保护装置包括转动单元、支撑单元以及充气单元，其中充气单元设有充气保护罩；支撑单元与转动单元的外圆周固定连接，并且可以沿组对管道的直径方向进行伸展；充气保护罩在转动单元绕自身轴线转动的带动下可以贴靠在组对管道的内壁进行同步转动。采用本实用新型的充气保护装置对组对管道进行充气保护，不仅可以减少保护气体的使用量，降低成本，而且可以减少充气时间，提高工作效率。

Description

充气保护装置

技术领域

本实用新型属于管道组对焊接技术领域，具体涉及一种充气保护装置。

背景技术

在进行金属管道的组对焊接时，由于焊接点所在位置的温度极高，如果让焊接点附近的金属管道直接与空气接触，则极易与空气中的氧气发生氧化，导致焊接后形成的焊缝中存在夹渣、裂纹等缺陷。因此，在对金属管道进行组对焊接时，通常需要在管道组对位置的内部充入保护气体进行隔离空气的保护，例如，氩气、氦气等惰性气体，然后在管道组对位置的外部进行焊接连接，从而保证组对位置的焊缝质量。

目前，对组对管道内部进行充气保护时，通常采用如图1所示的充气方式。首先，通过两个密封板1对两个组对管道2中的两个非焊接端进行封堵，与组对管道2共同形成一个相对密闭的空间，同时在密封板1上开设用于通入保护气体以及排出空气的通气孔11。然后，通过其中一个通气孔11向两个密封板1之间的空间通入保护气体，同时通过另一个通气孔11排出两个密封板1之间的空气。最终使组对管道2内部的保护气体保持在稳定的浓度范围内，从而满足焊接过程中的保护要求。

然而，在采用上述充气方式对一些大尺寸的组对管道进行焊接前和焊接过程的充气保护时，需要持续的向密封板1和组对管道2组成的空间内充入大量的保护气体，以保证组对管道2内部具有稳定的气体浓度。这样，不仅大大增加了充气量，提高了充气成本，而且在焊接前需要更长的充气时间，降低了充气效率。

实用新型内容

为了解决目前采用常规充气方式对组对管道内部进行充气保护时，存在充气成本高以及充气效率低的问题，本实用新型提出了一种充气保护装置。该充气保护装置，包括转动单元、支撑单元以及充气单元，其中所述充气单元设有充气保护罩；所述支撑单元与所述转动单元的外圆周固定连接，并且可以沿组对管道的直径方向进行伸展；所述充气单元与所述转动单元的中心轴线位置固定连接，并且所述充气保护罩在所述转动单元绕自身轴线转动的带动下可以贴靠在组对管道的内壁进行同步转动。

优选的，所述转动单元包括固定座和伺服电机；所述固定座为圆柱形桶状结构，所述伺服电机位于所述固定座的内部；所述伺服电机的输出端与所述充气单元连接。

进一步优选的，所述支撑单元包括沿圆周方向均布在所述固定座外圆周上的三个支撑腿；所述支撑腿可以进行自身折叠；所述支撑腿的一端与所述固定座的外圆周面固定连接，另一端与组对管道的内壁接触支撑。

进一步优选的，所述支撑腿包括第一折叠腿、第二折叠腿和第一线性电机；所述第一折叠腿与所述第二折叠腿之间转动连接；所述第一线性电机的一端与所述第一折叠腿连接，另一端与所述第二折叠腿连接；

进一步优选的，所述支撑单元还包括由驱动电机和脚轮组成的行走单元，所述行走单元位于所述支撑腿中与组对管道内壁进行接触支撑的一端。

优选的，所述充气单元还包括支架；所述支架为L形结构，其中一端与所述伺服电机的输出轴连接，另一端与所述充气保护罩连接。

进一步优选的，所述充气保护罩与所述支架之间通过第二线性电机连接，所述充气保护罩可以沿组对管道的直径方向相对于所述支架进行伸缩移动。

进一步优选的，所述充气单元还包括视频监控设备；所述视频监控设备与所述支架固定连接，并且与所述充气保护罩位于组对管道的同一直径上。

优选的，所述充气单元还包括热源探测器；所述热源探测器位于所述充气保护罩的内部，辅助所述转动单元进行圆周方向的转动。

优选的，所述充气保护罩的上端部设有滚轮，并且所述滚轮的外边缘高出所述充气保护罩的上边缘。

采用本实用新型的充气保护装置对组对管道进行辅助焊接时，具有以下有益效果：

1、本实用新型的充气保护装置，通过设置可以在组对管道内部进行圆周方向转动的转动单元以及与转动单元连接的充气保护罩，其中充气保护罩与转动单元的中心轴连接，并且在转动单元的带动下，充气保护罩可以沿组对管道的内壁进行圆周方向的转动。这样，将充气保护罩置于组对管道之间的组对缝隙处，然后向充气保护罩内部充入保护气体，并且在焊接过程中控制转动单元进行圆周方向的转动，从而带动充气保护罩跟随焊接位置进行同步的圆周方向移动，实现对焊接位置的精准气体保护。这样，通过充气保护罩对焊接位置进行局部的精准气体保护，不仅可以大大减少保护气体的使用量，降低保护气体的使用成本，而且也减少了焊接前需要的充气时间，缩短了整个焊接过程的时间，提高了工作效率。

2、在本实用新型中，通过设置可以沿组对管道径向进行伸展的支撑单元以及可以沿组对管道轴向往复移动的行走单元。不仅可以对不同管径的组对管道进行充气保护，而且可以实现在组对管道内部的自由移动，这样就可以对管道先进行组对，避免充气保护装置对调整组对间隙过程的影响，然后再进行充气保护装置的设置，从而保证组对间隙的准确性和稳定性，提高焊接质量。

3、通过在充气保护罩中设置热源探测器，可以对焊接位置的温度变化进行检测，并通过控制器对热源探测器输出的检测信号进行处理，对焊接位置的变化做出判断，进而控制转动单元中的伺服电机进行转动，实现充气保护罩对焊接位置的自动跟踪，提高焊接过程中充气保护的自动化，提高工作效率。

附图说明

图1为现有技术中采用密封板对组对管道进行充气保护时的结构示意图；

图2为本实用新型充气保护装置的结构示意图；

图3为图2中充气保护罩的剖面结构示意图；

图4将本实用新型充气保护装置置于组对管路内部时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步介绍。

结合图2、图3和图4所示，本实用新型的充气保护装置，包括转动单元3、支撑单元4以及充气单元5。其中，充气单元5设有充气保护罩51，用于存储保护气体。支撑单元4与转动单元3的外圆周固定连接，并且可以沿组对管道2的直径方向进行伸展。当支撑单元4处于展开状态时，可以将转动单元3固定支撑在组对管道2的内部，并且与组对管道2的轴线重合。充气单元5与转动单元3的中心轴线位置固定连接，并且当转动单元3绕自身的轴线进行转动时，可以带动充气保护罩51贴靠在组对管道2的内壁上进行同步转动。

充气保护罩51为小型桶状结构，其中上端部为开口的圆弧形结构，并且与组对管道2的内壁弧线相对应。当充气保护罩51的上端部贴靠在组对管道2内壁上时，充气保护罩51上端部的各处位置与组对管道2的内壁之间的距离相等。同时，在充气保护罩51下端部的侧面设有充气孔511，用于连接气源，将保护气体引入充气保护罩51内。

转动单元3，包括固定座31和伺服电机32。其中，固定座31采用圆柱形桶状结构，伺服电机32位于固定座31的内部，并且通过螺栓与固定座31的底部固定连接。伺服电机32的转动中心与固定座31的中心轴线相互对齐。同时，伺服电机32的输出端与充气单元5固定连接，从而带动充气单元5中的充气保护罩51沿组对管道2的内壁进行圆周方向的转动。

支撑单元4，包括沿组对管道2圆周方向均布在固定座31外圆周上的多个支撑腿41，其中，在本实施例中，支撑单元4包括三个支撑腿41，并且相互间隔120°分布在固定座31的外圆周上。支撑腿41可以进行自身折叠，并且支撑腿41的一端与固定座31的外圆周面固定连接，另一端与组对管道2的内壁可接触支撑。当支撑腿41处于展开状态时，支撑腿41的端部与组对管道2的内壁相互接触支撑。

优选的，支撑腿41包括第一折叠腿411、第二折叠腿412和第一线性电机413。其中，第一折叠腿411与第二折叠腿412之间通过销轴转动连接。第一线性电机413的伸出端与第一折叠腿411连接，固定端与第二折叠腿412连接。这样，在第一线性电机413的伸缩带动下，可以实现第一折叠腿411与第二折叠腿412之间的折叠和展开动作。

此外，在本实用新型中，支撑单元4还设有行走单元42。行走单元42位于支撑腿41中与组对管道2内壁接触支撑的一端，即第一折叠腿411的自由端。行走单元42由驱动电机421和脚轮422组成。在本实施例中，行走单元42中设有四个相互平行设置的脚轮422，并且通过齿轮与驱动电机421的输出轴连接。这样，脚轮422在驱动电机421的带动下可以进行正反方向的转动，进而实现行走单元42沿直线方向的往复移动。

另外，充气单元5还包括支架52，用于连接充气保护罩51和伺服电机32。在本实用新型中，支架52采用L形结构，其中一端与伺服电机32的输出轴固定连接，另一端与充气保护罩51固定连接。这样，当伺服电机32的输出轴沿组对管道2的轴线方向转动时，在L形支架52的连接作用下，可以实现充气保护罩51在组对管道2的轴向截面内进行同步转动。

优选的，支架52与充气保护罩51之间通过第二线性电机53连接。第二线性电机53的输出端与充气保护罩51固定连接，固定端与支架52固定连接。此时，通过控制第二线性电机53输出端的伸缩动作，可以实现充气保护罩51沿组对管道2直径方向的移动，从而实现对充气保护罩51上端部与组对管道2内壁之间距离的控制和调整。

优选的，在本实用新型中，充气单元5还设有视频监控设备54。视频监控设备54与支架52固定连接，并且与充气保护罩51位于组对管道2的同一直径上。视频监控设备54的视频采集端指向组对管道2的内壁，并且将采集到的视频信号通过数据线传送至位于组对管道2外部的控制器中。这样，当操作人员通过控制驱动电机421驱动脚轮422转动，进而通过行走单元42带动整个充气保护装置沿组对管道2的轴线方向移动时，通过视频监控设备54采集并传输的视频信号，可以直观的判断和控制充气保护装置在组对管道2内部的移动位置，从而使充气保护罩51可以准确快速的与管道组对焊缝对齐。此外，当操作人员控制伺服电机32带动充气保护罩51进行圆周方向的转动时，视频监控设备54同时进行圆周方向的转动，从而可以对组对管道2内部的组对间隙和焊缝进行直接观察，进而辅助焊接操作，保证焊接质量。

另外，在充气保护罩51的内部设有热源探测器55，用于对焊接点位置处的温度变化进行实时检测，并将检测到的数据通过信号线传输至组对管道2外部的控制器中。此时，可以通过控制器对温度数据的分析处理，判断焊接位置的变化情况，进而控制伺服电机32进行同步转动，最终实现充气保护罩51对焊接位置的实时跟随保护，保证充气保护罩51对焊接位置的局部精准保护。

此外，在充气保护罩51的内部设有充气筛孔56，用于对进入充气保护罩51的保护气体进行均布处理，保证充气保护罩51内部保护气体的密度均匀。同时，在充气保护罩51的顶部设有滚轮57，其中滚轮57的外边缘高出充气保护罩51的上边缘。这样，既可以通过调整滚轮57外边缘高出充气保护罩51上边缘的距离，控制充气保护罩51与组对管道2内壁之间的间隙，而且在滚轮57的滚动支撑下，可以保证充气保护罩51沿组对管道2的内壁转动时的灵活性。

采用本实用新型的充气保护装置，对组对管道2辅助焊接的过程如下：

首先，将该充气保护装置置于组对管道2的非焊接管口位置，通过对第一线性电机413进行伸出控制，使第一折叠腿411与第二折叠腿412展开，将该充气保护装置固定支撑在组对管道2内部。其中，按照支撑单元4靠近管口，充气单元5位于管内的位置关系，对该充气保护装置进行放置固定。这样在将该充气保护装置移动至组对间隙位置时，可以避免对组对间隙的跨越，从而保证该充气保护装置移动过程的稳定性。

接着，控制伺服电机32带动充气保护罩51进行圆周方向的转动。在转动过程中，控制第二线性电机53对充气保护罩51进行伸出和回收操作，以及控制支撑腿41中的第一线性电机413进行伸出和回收动作，使充气保护罩51与组对管道2内壁之间的间隙在整个圆周上均匀相等。

然后，控制第二线性电机53进行回收动作，将充气保护罩51收回至与组对管道2的内壁脱离。控制驱动电机421带动该充气保护装置沿组对管道2的轴线方向移动至组对间隙位置。通过视频监控设备55采集的视频信号，控制驱动电机421，使充气保护罩51与组对间隙对齐。再次控制第二线性电机53进行伸出动作，将充气保护罩51伸出，使滚轮57与组对管道2的内壁接触。

最后，打开气源，对充气保护罩51内部充入保护气体，开始焊接。在焊接过程中，通过热源探测器56对焊接位置温度变化的检测，以及控制器对伺服电机32的实时跟踪转动控制，实现充气保护罩51对焊接点位置的实时精准保护。

完成辅助焊接操作后，切断气源。控制第二线性电机53回收，使滚轮37与组对管道2的内壁脱离。控制驱动电机421进行反向转动，将该充气保护装置移动至组对管道2的非焊接管口位置。控制第一线性电机413，使支撑腿41进行回收，完成该充气保护装置的拆除。

Claims (10)

1.一种充气保护装置，其特征在于，包括转动单元、支撑单元以及充气单元，其中所述充气单元设有充气保护罩；所述支撑单元与所述转动单元的外圆周固定连接，并且可以沿组对管道的直径方向进行伸展；所述充气单元与所述转动单元的中心轴线位置固定连接，并且所述充气保护罩在所述转动单元绕自身轴线转动的带动下可以贴靠在组对管道的内壁进行同步转动。

2.根据权利要求1所述的充气保护装置，其特征在于，所述转动单元包括固定座和伺服电机；所述固定座为圆柱形桶状结构，所述伺服电机位于所述固定座的内部；所述伺服电机的输出端与所述充气单元连接。

3.根据权利要求2所述的充气保护装置，其特征在于，所述支撑单元包括沿圆周方向均布在所述固定座外圆周上的三个支撑腿；所述支撑腿可以进行自身折叠；所述支撑腿的一端与所述固定座的外圆周面固定连接，另一端与组对管道的内壁接触支撑。

4.根据权利要求3所述的充气保护装置，其特征在于，所述支撑腿包括第一折叠腿、第二折叠腿和第一线性电机；所述第一折叠腿与所述第二折叠腿之间转动连接；所述第一线性电机的一端与所述第一折叠腿连接，另一端与所述第二折叠腿连接。

5.根据权利要求3所述的充气保护装置，其特征在于，所述支撑单元还包括由驱动电机和脚轮组成的行走单元，所述行走单元位于所述支撑腿中与组对管道内壁进行接触支撑的一端。

6.根据权利要求2所述的充气保护装置，其特征在于，所述充气单元还包括支架；所述支架为L形结构，其中一端与所述伺服电机的输出轴连接，另一端与所述充气保护罩连接。

7.根据权利要求6所述的充气保护装置，其特征在于，所述充气保护罩与所述支架之间通过第二线性电机连接，所述充气保护罩可以沿组对管道的直径方向相对于所述支架进行伸缩移动。

8.根据权利要求6所述的充气保护装置，其特征在于，所述充气单元还包括视频监控设备；所述视频监控设备与所述支架固定连接，并且与所述充气保护罩位于组对管道的同一直径上。

9.根据权利要求1所述的充气保护装置，其特征在于，所述充气单元还包括热源探测器；所述热源探测器位于所述充气保护罩的内部，辅助所述转动单元进行圆周方向的转动。

10.根据权利要求1所述的充气保护装置，其特征在于，所述充气保护罩的上端部设有滚轮，并且所述滚轮的外边缘高出所述充气保护罩的上边缘。