CN207464591U - 商用大型客机双壁不锈钢管加工工装 - Google Patents

Abstract

商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，在加工过程中设置应用工装，包括内外管间隙注蜡工序辅助工装、内外管平端面精确切割测量工序辅助工装、管端柔性接头焊接辅助工装和压力测试工序辅助工装。设置专用工装和工艺有效保证弯管过程中的内、外管同轴度，采用竖立内、外管形式由底部向上反重力加压注蜡方式可最大化排除管内间隙空气，避免了液态蜡固化时形成气孔而导致弯管褶皱；交错进行定位焊、焊接、尺寸调整、平端面，消除多种工艺误差积累，有效保证产品最终尺寸公差；内外管均可确保密封性；降低双壁管的加工难度，极大的降低了废品率，可重复批量的生产出合格的双壁管。

Description

商用大型客机双壁不锈钢管加工工装

技术领域

本实用新型涉及双壁不锈钢管的结构改进技术，尤其是商用大型客机双壁不锈钢管加工工装。

背景技术

大飞机一般是指最大起飞重量超过100吨的运输类飞机，包括军用大型运输机和民用大型运输机，也包括一次航程达到3000公里的军用或乘坐达到 100座以上的民用客机。中国的大飞机是提高航空工业水平，完善空军装备水平的体现。

双壁管系统，也被称为同轴管系统可用于将流体从一个位置传送到另一个位置。双壁管系统包括内管和外管，且进一步可包括套管或设置在内管和外管之间的隔离材料。尽管双壁管系统可被用于传送任何流体，但是它尤其可用于传送燃料、危险液体、有毒气体、热空气、冷空气、污水或饮用水，这对于商用大型客机的设计制造至为重要。各种不同的内径和外径的双壁管系统都急需研发。

现有技术公开若干个技术方案，其一；内管传送流体，同时外管容纳从内管流出的流体。即内管作为流体主要输送管路，外管称为二级密封管，在内管发生泄漏时，外管可产生二次密封保护功能，提高流体输送管道周边区域或整个系统的安全等级。

双壁管大量应用于涉及废水、地下水和过程安全的系统区域。适用于当危险物料输送管道经过燃油存储系统、油库、或由工厂排出，同样用于运输有毒、腐蚀性化学物质，或者输送废水经过饮用水源湖泊区域。此类双壁管根据需要可采用高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)或不锈钢等材料。如果输送高毒性气体通常需使用不锈钢双壁管。

其二；作为热交换器用于提供流体流的热界面，双壁管用于提供双流体流动通道，其中第一流体在内管中沿第一方向被传送，而第二流体在外管中沿相反方向被传送。

其三；双壁管还有一个特殊的应用叫外套管，当内管用于输送高粘稠度的流体时，此时外管可注入循环的热流体加热内管使内管保持高温确保流动。

双壁管通常带有泄漏检测系统，当内管发生泄漏进入外管达到一定程度时会报警。现有双壁管技术制成工艺主要包含粘接、装配、注蜡、弯管、切割、平端面及焊接工艺。传统的平端面设备无法对外管及内外管支撑接头16进行精密加工。

由于内管、外管需同时确保密封性，双壁管对公差要求极高，最终组件需消除弯管、切割及多道焊接热收缩带来的误差积累，加工难度非常大，交货周期长，成本高，严重影响商用大型客机的研制及批产。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，有效保证产品最终尺寸公差以及内外管确保密封性，提高产品稳定性，降低后期装配难度。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：双壁管的部件包括内管、外管、内外管支撑接头、内管柔性接头、外管柔性接头和支撑垫块；在加工过程中设置应用工装，其中，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒、内螺纹接嘴、碟形螺栓和外螺纹接嘴装配构成；内外管平端面精确切割测量工序辅助工装由管子切割夹块和刀具夹持座装配构成；管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑、后支撑、后压紧块、前压紧块、垫圈、前挡板和内六角螺栓装配构成；压力测试工序辅助工装包括内管压力测试堵头和压力测试适配器。

尤其是，在内管外壁上均匀粘贴支撑垫块然后在其外套接外管，支撑垫块粘接位置错开第一弯切点，并同时需在内管和外管弯管前的直管上标识出来，避开弯曲区域，在内管和外管延长段上增加支撑垫块，弯管完毕后将其切掉。

尤其是，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒、内螺纹接嘴、碟形螺栓和外螺纹接嘴构成，内外管密封固定套筒两端口内径分别与内管的外径和外管的外径相同，内外管密封固定套筒的两端外壁上分别开孔安装拧紧螺栓，而且，在内外管密封固定套筒的靠近内管口段外壁上安装内螺纹接嘴，在内螺纹接嘴外连接外螺纹接嘴，内螺纹接嘴连接外螺纹接嘴接通内外管密封固定套筒内腔连通内管和外管之间的间隙。

尤其是，在内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，管子切割夹块由两个扇形半圆盘组成，其内壁前部内径与外管外径相同，其内壁中后部内壁形状与内外管支撑接头外壁相配合；管子切割夹块用于固定内管和外管组件于内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，刀具夹持座前端外缘均匀对称开有4 个刀片夹持槽，用于夹持刀片，刀具夹持座前端中部有沉头孔，让开内管及内管柔性接头，刀具夹持座尾端具有偏心杆结构。

尤其是，管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑、后支撑、后压紧块、前压紧块、垫圈、前挡板、内六角螺栓装配而成；前支撑上部有半圆形通槽，在该半圆形通槽轴向中部垂直截面上部横向开槽，在该槽中安装垫圈，垫圈中部开孔外缘有突出手柄，其中，在前支撑前端上部安装前压紧块，前压紧块下侧中部轴向开半圆形槽，前支撑后端安装后支撑，后支撑上侧安装后压紧块，后支撑与后压紧块结合面之间有通孔，在前支撑前端面以内六角螺栓铰接安装前挡板。

尤其是，内管压力测试堵头一端开口另一端封闭，其开口端内径与内管管端外径相同。压力测试适配器一端封闭另一端开口，该开口端内径与外管管端外径向同，压力测试适配器内腔有环形台，该环形台中部圆形凹槽内径与内管管端外径相同。

本实用新型的优点和效果：设置专用工装和工艺有效保证弯管过程中的内、外管同轴度，采用竖立内、外管形式由底部向上反重力加压注蜡方式可最大化排除管内间隙空气，避免了液态蜡固化时形成气孔而导致弯管褶皱；交错进行定位焊、焊接、尺寸调整、平端面，消除多种工艺误差积累，有效保证产品最终尺寸公差；内外管均可确保密封性；降低双壁管的加工难度，极大的降低了废品率，可重复批量的生产出合格的双壁管。

附图说明

图1为本实用新型实施例1双壁管结构示意图。

图2为本实用新型实施例1加工方法工艺流程图。

图3为本实用新型实施例1支撑垫块定位粘接示意图。

图4为本实用新型实施例1内外管间隙反重力加压注蜡辅助工装示意图。

图5为本实用新型实施例1双壁管平端面辅助工装。

图5-1为本实用新型实施例1双壁管平端面辅助工装中刀具夹持座结构示意图。

图6为本实用新型实施例1双壁管焊接辅助工装。

图7为本实用新型实施例1双壁管焊接顺序图。

图8为本实用新型实施例1双壁管压力测试堵头。

图9为本实用新型实施例1双壁管压力测试适配器。

内外管密封固定套筒1、内螺纹接嘴2、碟形螺栓3、外螺纹接嘴4、管子切割夹块5、刀具夹持座6、前支撑7、后支撑8、后压紧块9、前压紧块10、垫圈11、前挡板12、内六角螺栓13、内管14、外管15、内外管支撑接头16、内管柔性接头17、外管柔性接头18、内管压力测试堵头19、压力测试适配器20、支撑垫块21、第一弯切点22。

具体实施方式

本实用新型原理在于，优化注蜡工艺，避免产生气孔，改进平端面工装，确保内、外管及接头可精密切割至要求的尺寸，优化焊接工艺，合理安排焊接及平端面顺序，最终消除切割与焊接带来的误差积累，内、外管分开进行压力测试保证密封性，改进压力测试工装，使外管压力测试时工装可有效避开内管。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，双壁管的部件包括内管14、外管15、内外管支撑接头16、内管柔性接头17、外管柔性接头18和支撑垫块21；本实用新型在加工过程中设置应用工装，其中，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒1、内螺纹接嘴2、碟形螺栓3和外螺纹接嘴4装配构成；内外管平端面精确切割测量工序辅助工装由管子切割夹块5和刀具夹持座6装配构成；管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑7、后支撑8、后压紧块9、前压紧块10、垫圈11、前挡板12和内六角螺栓13装配构成；压力测试工序辅助工装包括内管压力测试堵头19和压力测试适配器20。

如附图2所示，加工方法工艺流程包括：管料切割和钝化、内外管支撑块粘接、内外管装配、内外管间隙注蜡、内外双层管整体弯曲、内外管平端面精确切割测量、管端柔性接头焊接、焊接组件尺寸及性能检测、压力测试；其中，内外管间隙注蜡工序辅助工装采用竖立内、外管形式由底部向上反重力加压注蜡方式可最大化排除管内间隙空气，避免了液态蜡固化时形成气孔而导致弯管褶皱；通过内外双层管整体弯曲，保证弯管过程中的内、外管同轴度；内外管平端面精确切割测量工序辅助工装以及管端柔性接头焊接辅助工装交错进行定位焊、焊接、尺寸调整、平端面，消除多种工艺误差积累，有效保证产品最终尺寸公差，压力测试工序辅助工装确保内、外管密封性。

如附图3所示，内管14和外管15管料切割和钝化后，在内管14外壁上均匀粘贴支撑垫块21然后在其外套接外管15，支撑垫块21粘接位置错开第一弯切点22，并同时需在内管14和外管15弯管前的直管上标识出来，需避开弯曲区域及焊接热影响，可根据需要在内管14和外管15延长段上增加支撑垫块 21，弯管完毕后将其切掉，支撑垫块及内管的粘接区域均需打磨至露出原材料本色以增加附着力，粘接完毕后，外管15套入内管14应可自由滑动。

如附图4所示，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒 1、内螺纹接嘴2、碟形螺栓3和外螺纹接嘴4构成，内外管密封固定套筒1两端口内径分别与内管14的外径和外管15的外径相同，内外管密封固定套筒1 的两端外壁上分别开孔安装拧紧螺栓3，而且，在内外管密封固定套筒1的靠近内管14口段外壁上安装内螺纹接嘴2，在内螺纹接嘴2外连接外螺纹接嘴4，内螺纹接嘴2连接外螺纹接嘴4接通内外管密封固定套筒1内腔连通内管14和外管15之间的间隙。

内外管间隙注蜡工序辅助工装在安装应用中，将已安装支撑垫块21 并完成好内管14和外管15直管套装的内外管组件装入内外管密封固定套筒1 中，拧紧两端外壁上的碟形螺栓3，分别固定内管14和外管15，安装内螺纹接嘴2和外螺纹接嘴4作为注蜡通道，高压的液态蜡通过内螺纹接嘴2和外螺纹接嘴4进入内管14和外管15之间的间隙。其中，内螺纹接嘴2和外螺纹接嘴4 之间需安装一个标准球阀，外螺纹接嘴4一端带螺纹与标准球阀连接，另一端通过软管连接至注蜡设备中。注蜡时将其打开作为液态蜡通道，注蜡完毕将其关闭直至蜡完全固化。

内外管密封固定套筒1内部装有两个O型密封圈分别用于内管14和外管15密封避免液态蜡溢出。注蜡时内管14和外管15需垂直放置，内外管间隙注蜡工序辅助工装安装于竖立的内管14和外管15下端，从底部进行注蜡，反重力形式注蜡可有效排除管子内部空气，避免蜡固化后气孔的产生，待蜡完全固化后可进行弯管操作并检验外观尺寸确保符合验收要求。

如附图5所示，在内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，管子切割夹块5由两个扇形半圆盘组成，其内壁前部内径与外管15外径相同，其内壁中后部内壁形状与内外管支撑接头16外壁相配合；管子切割夹块5用于固定内管14和外管15组件于内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，如附图 5-1所示，刀具夹持座6前端外缘均匀对称开有4个刀片夹持槽，用于夹持刀片，刀具夹持座6前端中部有沉头孔，可让开内管14及内管柔性接头17，刀具夹持座6尾端具有偏心杆结构，以安装到平端面设备动力输出装置上，该动力输出装置带动刀具夹持座6旋转并进给完成平端面加工。其中，管子切割夹块5夹住外管15和内外管支撑接头16上，中间会有一条细缝，通过机器压紧管子切割夹块 5两半夹块缩小该细缝距离从而达到压紧外管15的目的。管子切割夹块5外部形状与平端面设备接头一致，内壁带有可避让外管15与内外管支撑接头16焊缝的环形槽，可完成焊接前内管14、外管15及焊接后内外管支撑接头16的平端面操作，同时管子切割夹块5可对焊接后的内外管支撑接头16垂直段提供支撑定位，可有效保证平端面时的垂直度，进而保证内管柔性接头17和外管柔性接头18焊接后的同轴度。内外管平端面精确切割测量工序辅助工装可有效确保焊接前外管15及焊接后内外管支撑接头16的端面平整而不伤及内管14及内管柔性接头17。所有平端面操作均需考虑焊接收缩量，以确保最终焊件外形尺寸要求。

如附图6所示，管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑7、后支撑8、后压紧块9、前压紧块10、垫圈11、前挡板12、内六角螺栓13装配而成；前支撑 7上部有半圆形通槽，在该半圆形通槽轴向中部垂直截面上部横向开槽，在该槽中安装垫圈11，垫圈11中部开孔外缘有突出手柄，其中，在前支撑7前端上部安装前压紧块10，前压紧块10下侧中部轴向开半圆形槽，前支撑7后端安装后支撑8，后支撑8上侧安装后压紧块9，后支撑8与后压紧块9结合面之间有通孔，在前支撑7前端面以内六角螺栓13铰接安装前挡板12。

管端柔性接头焊接辅助工装在应用时，前支撑7用于内管柔性接头17 和外管柔性接头18的外形支撑定位并提供端面检验标记，锁紧前压紧块10可固定内管柔性接头17。后支撑8用于外管15支撑并提供端面检验标记，锁紧后压紧块9 可固定外管15，后支撑8与后压紧块9均带有焊缝避让槽，可完成管组件焊接后的检验。垫圈11用于外管柔性接头18的端面定位并可提供压紧功能进行夹具上定位焊。前档板12用于内管柔性接头17端面定位挡件，作为焊件焊前及焊后外形检验依据。

如附图7所示，焊接顺序需按图示依次完成W1、W2、W3、W4共4处焊缝；焊接顺序依次为：内外管支撑接头16与外管15管端焊缝焊接，内外管支撑接头16 外侧内缘与内管14伸出端外壁焊缝焊接，内管柔性接头17与内管14伸出端外端面焊缝焊接，内外管支撑接头16外侧端面与外管柔性接头18焊缝焊接。完成W1、W2、 W3处焊缝后，W4焊缝处内外管支撑接头16在焊接前需进行一次平端面操作以消除焊接收缩量及切割带来的误差积累，最终确保焊件外形尺寸公差。完成W4焊缝前需提交一次授权焊接目视检查及无损检查，完成W4焊缝后还需进行一次授权焊接目视检查及无损检查。

如附图8所示，内管压力测试堵头19一端开口另一端封闭，其开口端内径与内管14管端外径相同。进行内管14压力测试时，在内管14的一个端口加盖内管压力测试堵头19，在另一端连接测试设备打压测试。内管压力测试堵头19有不同尺寸规格，可对内管柔性接头17和外管柔性接头18提供密封。密封前，内管柔性接头17、外管柔性接头18需先安装O形圈然后套接内管压力测试堵头19，锁紧后可封堵管组件一端。

如附图9所示，压力测试适配器20一端封闭另一端开口，该开口端内径与外管15管端外径向同，压力测试适配器20内腔有环形台，该环形台中部圆形凹槽内径与内管14管端外径相同。压力测试适配器20有不同尺寸规格，可对内管柔性接头17和外管柔性接头18提供密封，并可与压力测试设备相连接供测试介质流入。密封前，内管柔性接头17和外管柔性接头18需先安装O形圈然后套入适配器20，锁紧后可将管组件另一端与压力测试设备相连接并可流入测试介质。内管14及外管15压力测试需分别进行，以分别检测内管14及外管15的密封性。

前述中，在内管14、外管15的两端延长段上增设额外支撑垫块21 确保弯管时每个直段均带有支撑，弯管后焊接前将此额外支撑垫块21切掉，巧妙消除了支撑垫块21的焊接热影响。

本实施例中，两端口内管14尺寸比外管15长约3.81cm，内管14和外管15每端接头含有4道焊缝，包含对接焊及角焊，所以内管14压力测试后，外管15压力测试时需避开内管14。

本实用新型在加工过程中需要注意的包括：

1)、精确定位及合理布置支撑垫块21，确保避开弯管区域及后续焊接热影响。

2)、内管14和外管15垂直竖立放置，采用内外管间隙注蜡工序辅助工装从底部向上进行加压注蜡，根据反重力原理可有效排除管内空气，避免蜡固化后产生气孔进而导致弯管褶皱。

3)、必须以内外管平端面精确切割测量工序辅助工装进行外管切割及端面平整，保证尺寸公差的同时又不会伤害内管。

4)、合理安排各焊缝和平端面顺序，以管端柔性接头焊接辅助工装焊接，消除尺寸误差积累，保证最终外形尺寸。

5)、采用压力测试工序辅助部件，对内外管分别进行压力测试，确保密封性。

本实用新型中，支撑垫块21定位粘接时为避开后续焊接热影响同时又确保足够的支撑以保证弯管质量，选择在管子延长段上增加额外的支撑块，弯管后焊接前将且切掉，巧妙地解决了此问题。

本实用新型中，将传统的由从顶部注蜡方式，改为从底部注蜡，借助注蜡辅助工装进行底部加压注蜡可有效排除管内部空气，可确保蜡冷却后工作段内无内部气孔产生有效保证弯管质量。

本实用新型中，内外管平端面精确切割测量工序辅助工装有效避开焊缝W1、内管14及内管柔性接头17的干涉进行端面平整操作，并对内外管支撑接头16垂直端提供定位，尤其在长管子的切割中可有效保证切割端面的垂直度，切割时均考虑焊接收缩量，以保障焊接后管组件最终尺寸外形。

本实用新型中，管端柔性接头焊接辅助工装改变传统的先切割后焊接的步骤，交叉进行切割平端面及焊接，以消除多处切割及焊接带来的误差积累，并对管组件提供足够的定位保证内管柔性接头17、外管柔性接头18与内管14、外管15的同轴度及管组件末端尺寸公差，从而有效避免后续应力装配，可同时保证内管及外管系统的密封性。

本实用新型加工出的不锈钢材质双壁管在正常及疲劳工况下可承受 60PSI的压力、80℃的环境温度、3.6g重力加速度载荷，在限制工况下可承受 90PSI的压力，在极限工况下可承受135PSI的压力并可抵抗约815℃的环境温度。

以上实施例仅为提供对本实用新型的说明，可能的衍生或替换结构还可以列举很多，例如：由于双壁管可对输送的介质提供双重保护并可增加内管泄漏报警系统，采用不锈钢材质制造的双壁管可推广应用于各类航空航天器、船舶等交通工具或油库等重要部位的燃油输送管道和工业上用于输送剧毒气体等介质，考虑到环境生态保护日益受到重视，采用PVC或PP材质制造双壁管用于输送有毒、腐蚀性、污染性等介质经过饮用水源区域将会成为国家法律规定，具有广阔的市场前景。

Claims (6)

1.商用大型客机双壁不锈钢管加工工装,其特征在于，双壁管的部件包括内管(14)、外管(15)、内外管支撑接头(16)、内管柔性接头(17)、外管柔性接头(18)和支撑垫块(21)；在加工过程中设置应用工装，其中，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒(1)、内螺纹接嘴(2)、碟形螺栓(3)和外螺纹接嘴(4)装配构成；内外管平端面精确切割测量工序辅助工装由管子切割夹块(5)和刀具夹持座(6)装配构成；管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑(7)、后支撑(8)、后压紧块(9)、前压紧块(10)、垫圈(11)、前挡板(12)和内六角螺栓(13)装配构成；压力测试工序辅助工装包括内管压力测试堵头(19)和压力测试适配器(20)。

2.如权利要求1所述的商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，其特征在于，在内管(14)外壁上均匀粘贴支撑垫块(21)然后在其外套接外管(15)，支撑垫块(21)粘接位置需避开所有弯曲区域，并同时需在内管(14)和外管(15)弯管前的直管上标识出第一个弯切点(22)，在内管(14)和外管(15)延长段上增加支撑垫块(21)，弯管完毕后将其切掉。

3.如权利要求1所述的商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，其特征在于，内外管间隙注蜡工序辅助工装由内外管密封固定套筒(1)、内螺纹接嘴(2)、碟形螺栓(3)和外螺纹接嘴(4)构成，内外管密封固定套筒(1)两端口内径分别与内管(14)的外径和外管(15)的外径相同，内外管密封固定套筒(1)的两端外壁上分别开孔安装拧紧螺栓(3)，而且，在内外管密封固定套筒(1)的靠近内管(14)口段外壁上安装内螺纹接嘴(2)，在内螺纹接嘴(2)外连接外螺纹接嘴(4)，内螺纹接嘴(2)连接外螺纹接嘴(4)接通内外管密封固定套筒(1)内腔连通内管(14)和外管(15)之间的间隙。

4.如权利要求1所述的商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，其特征在于，在内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，管子切割夹块(5)由两个扇形半圆盘组成，其内壁前部内径与外管(15)外径相同，其内壁中后部内壁形状与内外管支撑接头(16)外壁相配合；管子切割夹块(5)用于固定内管(14)和外管(15)组件于内外管平端面精确切割测量工序辅助工装上，刀具夹持座(6)前端外缘均匀对称开有4个刀片夹持槽，用于夹持刀片，刀具夹持座(6)前端中部有沉头孔，让开内管(14)及内管柔性接头(17)，刀具夹持座(6)尾端具有偏心杆结构。

5.如权利要求1所述的商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，其特征在于，管端柔性接头焊接辅助工装由前支撑(7)、后支撑(8)、后压紧块(9)、前压紧块(10)、垫圈(11)、前挡板(12)、内六角螺栓(13)装配而成；前支撑(7)上部有半圆形通槽，在该半圆形通槽轴向中部垂直截面上部横向开槽，在该槽中安装垫圈(11)，垫圈(11)中部开孔外缘有突出手柄，其中，在前支撑(7)前端上部安装前压紧块(10)，前压紧块(10)下侧中部轴向开半圆形槽，前支撑(7)后端安装后支撑(8)，后支撑(8)上侧安装后压紧块(9)，后支撑(8)与后压紧块(9)结合面之间有通孔，在前支撑(7)前端面以内六角螺栓(13)铰接安装前挡板(12)。

6.如权利要求1所述的商用大型客机双壁不锈钢管加工工装，其特征在于，内管压力测试堵头(19)一端开口另一端封闭，其开口端内径与内管(14)管端外径相同；压力测试适配器(20)一端封闭另一端开口，该开口端内径与外管(15)管端外径向同，压力测试适配器(20)内腔有环形台，该环形台中部圆形凹槽内径与内管(14)管端外径相同。