CN208555605U - 一种热液压胀接法制造复合管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热液压胀接法制造复合管装置，包括液压系统、复合管和加热系统；复合管包括外管设置在外管内的可活动的内管以及设置在内管内的芯管；所述复合管固定在移动支架上的定模与动模上；所述复合管支撑在所述复合管支架上；所述加热系统设于所述外管的外侧；设置由一端滑动连杆和另一端复合管支架两端固定支承的芯管；所述内管与液压系统中的液压缸和推动杆相连；液压系统中的进水管设于复合管的下方，出水管设于复合管的上方。液压系统整体安装在可前后移动的支架上。在外管加热到给定温度时，将装配好的内管送入到外管内，通过液压胀形加工后进行冷却，可得到一种高结合力的复合管。

Description

一种热液压胀接法制造复合管装置

技术领域

本实用新型涉及一种制造流体输运复合管道的加工装置，尤其适用于不锈钢内管和碳钢外管热液压胀接成形工艺。

背景技术

双金属复合管热液压生产工艺是在原有液压胀接的基础上发展而来的，最初提出采用外管加热的方法引起内外管温度差其目的是为了增加内外管结合的强度。准确的说，热液压工艺是传统液压胀接工艺和热装配工艺的结合。液压胀接技术是一种成熟稳定的复合管生产工艺，关于该技术的研究成果已经很多，工业上的应用也很广泛。利用温度差引起热变形的热装配工艺也不是热液压工艺独有和首创的，在多层压力容器的生产技术中的热嵌套工艺和轴孔过盈配合的热装配工艺都有比较成熟的理论基础和大量的应用案例。由于管道的几何特征和加工精度不高的质量特性，无法直接采用热装配工艺。热液压工艺巧妙地将这两种技术结合在一起，利用液压胀消除内外管间的间隙并形成基础的结合力，再利用内外管温度不同形成而外的过盈配合，大幅度提高内外管间的最终结合强度。

热液压工艺与传统液压相比在提前将外管加热，其工艺流程为：外管加热、内管水冷——内外管装配——内管加压——内外管同时冷却。相比于传统液压工艺，热水压工艺增加了加热环节。这样，在加压结束后，内外管除了力学性能差异引起的应力状态不同外，还存在着一个温度场分布引起的内外管温差。温差的存在造成降温过程温度较高的的外管收缩量大于温度较低的内管，额外增加了一个温度场引起过盈量。经过理论计算，每摄氏度温度差引起的结合力大约为2Mpa。因此，结合力得到大幅度提升，这就是热水压的技术原理。热水压技术解决传统传统液压法无法克服的问题，拓展了复合管的应用领域，促进了双金属复合管的发展。

目前涉及双金属复合管道加工技术领域并能够在工程上应用的复合管成形方法主要有机械滚胀、机械拉拔等机械胀接成形法。

日本有两种关于通过液压成形方法制造双金属复合管的专利技术。日本专利“Zhao 42-10796”设计出了一种制造具有高内压的复合管装置，另一项为“Zhao 58-37050”设计出了一种制造复合管的装置。20世纪90年代，英国和德国的研究人员开发了一种制造双金属复合管(内衬管材料为306CRA)的装置，该装置在英国，挪威，荷兰和墨西哥湾成功生产海底管道。与“Zhao 42-10796”装置的锥形封口机相比，该装置在复合管的末端使用球形封口机。20世纪90年代末，华东理工大学研究员王学生设计了一种制造带有芯管和自紧密封圈的双金属CRA复合管的装置。自紧密封圈具有很好的密封效果，可以在径向上发生至少5mm的变形。为了保持膨胀过程中的自紧密封条件，密封圈内壁和两翼处的压力要高于膨胀腔(芯管和复合管之间的体积)中的压力。另外当压力释放时，自紧密封圈更容易弹性回弹。但上述机械胀接成形法还存在一些不足：一是由于内外管材质不同，在胀形过程中很难达到比较高的结合力。二是由于较长复合管进行胀接时，管壁受压不均匀局部受高压容易产生管壁胀裂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种热液压制造双金属复合管的生产装置。同时本装置可用于多种金属、不同口径复合管的生产制造。本实用新型是利用复合管外管受热膨胀，内管受液压胀形来实现的。

本实用新型的技术方案是，一种热液压胀接法制造复合管装置，该装置包括：液压系统、复合管和加热系统；

复合管包括外管(16)设置在所述外管(16)内的可活动的内管(15)以及设置在内管(15)内的芯管(7)；所述复合管固定在移动支架(1)上的定模(13)与动模(11)上；所述复合管支撑在所述复合管支架(5)上；所述加热系统设于所述外管(16)的外侧；

设置由一端滑动连杆(23)和另一端复合管支架(5)两端固定支承的芯管(7)；

所述内管(15)与液压系统中的液压缸(3)和推动杆(4)相连；

液压系统中的进水管(6)设于复合管的下方，出水管(12)设于复合管的上方；

进水管(6)连接水泵对复合管进行液压胀形，设置出水管(12)在胀形结束后进行泄压。

其中，在所述复合管的端部设有密封圈。密封圈在对胀形两端起密封作用。

其中，在靠近所述出水管(12)处的复合管部分设置有密封圈端盖(10)。

其中，所述进水管(6)，芯管(7)和内管(15)之间形成一个胀合腔。

其中，所述液压系统还包括一个水箱。

进一步地，所述液压系统还包括一个油箱。

其中，所述密封圈呈内收喇叭口，与内管形成自紧式密封。

其中，所述加热系统包括加热炉(18)。

本实用新型的技术构思是这样的：

本实用新型的原理是在进行液压胀形前先将外管通过加热炉进行预加热，与此同时在内管中通低压循环水进行冷却。当外管到达预热温度后，将内管通入外管利用双金属复合管内的高压液体的压力使复合管的内外管变形,内管由弹性变形进入塑性变形，并贴紧外管，当管内压力达到一定值时，外管发生弹性变形，两管紧密贴合在一起，线应变达到一定值时，对外管进行冷却并将内管泄压。此时外管弹性回复大于内管的弹性回复，在内外管间就会产生较强的结合力，经实验验证，热液压成形工艺内外管结合力强度比传统液压胀形工艺高30％左右。本实用新型利用内缩喇叭口自紧密封装置，设计了O型密封圈，压力越高，密封比压越大，并在装置中设置了一个芯杆，以减少液压力对装置的轴向力。

由上述公开的技术方案可见，本实用新型具有如下优点：

1.与传统液压胀接工艺相比，本实用新型减小了整个系统的液压胀接压力，液压胀接压力减小可以适当的降低密封的难度以及整个系统的负载；

2.胀接压力的减小可以使堵头所受到的轴向力也大大减小；

3.内管内部的芯杆由滑动连杆和复合管支架两端固定，可减小轴向力的形成，节省外加载荷；

4.采用内缩喇叭口的锥形密封设计的好处是它可以适应不同直径的复合管的复合，另一方面它能够有效的降低装配对内管的轴向约束，排出轴向受力对实验结果的影响；

5.采用O型密封圈、端盖及胀头，装置结构简单，操作方便。

附图说明

图1为装置的结构示意图。

图2为密封圈放大的结构示意图。

图中，1-移动支架，2-连接杆，3-液压缸，4-推动杆，5-复合管支架，6-进水管，7-芯管，8-管支架，9-密封圈一，10-密封圈端盖，11-动模，12-出水管，13-定模，14-固定模具支架，15-内管，16-外管，17-芯管端子，18-滑动导向器，19-滑块，20-密封圈二，21-密封圈三，22-端子螺母，23-螺钉

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细描述。

由图1和图2可见，本实用新型所说的装置包括：

该装置包括：液压系统、复合管和加热系统；

复合管包括外管16设置在所述外管16内可活动的内管15以及设置在内管15内的芯管7；所述复合管固定在移动支架1上的定模13与动模11上；所述复合管支撑在所述复合管支架5上；所述加热系统设于所述外管16的外侧；对外管16进行预加热的加热炉18；设置由右端滑动连杆23和左端复合管支架5两端固定支承的芯管7；

所述内管15与液压系统中的液压缸3和推动杆4相连，将内管15推送进入外管16。

液压系统中的进水管6设于复合管的下方，出水管12设于复合管的上方；

进水管6连接水泵对复合管进行液压胀形，设置出水管12在胀形结束后进行泄压。

进水管6连接水泵对复合管进行液压胀形的，芯管7和内管15之间形成一个胀合腔；

对胀形两端起密封作用的密封圈一9、密封圈二20、密封圈三21及密封圈端盖10；

连接杆2用于将液压缸底座和动模支架连接，形成内力，保证液压缸3在推动过程中支架可以安全工作。管支架8用于支撑芯管7，由于前端管道比较长，该支架起到支撑连接并平衡前端悬臂的作用力。芯管端子17使得芯管端部为密闭结构，防止水进入到芯管内部，可以有效的减少加压时的注水时间，提高工作效率。管道在复合过程中会有一定的轴向伸长，为避免内壁的划伤，故在外管16内增加滑动导向器18，当水压达到一定值时，滑块19会被轴向顶出，压紧密封圈，形成自紧密封结构。该端子螺母22为止动块，管道在轴向拉伸时，会顶到该端子螺母位置，不在继续轴向伸长，螺钉23用于固定轴端端子螺母22用。

由图1同时可见，内管和动模上分别设有进水通道和出水通道,水泵中的高压水通过进水口进入内管和芯管之间的胀合腔，使内管发生塑性变形并带动外管产生弹性变形。在达到一定应变时通过动模上的出水通道进行泄压，出水通道的水流回水泵，形成自循环。在接口管上设置一个截止阀,使其成为一个排气管,以便于工作时排除装置中的气体；

由图2可见，为使所说的密封圈9、20、21具有更好的密封效果，可在其内部加工一个内缩的喇叭口。

支架与端盖、O型密封圈、胀头之间应留有间距，该间距略大于被加工的内管和外管的壁厚，其主要是为了内管和外管能够插入该间隙中，并在芯杆与内管之间形成一个胀合腔。同时被加工的内管和外管被固定在两个端盖之间；

设置在端盖和胀头接触面上的O型密封圈,主要用于对高压腔中流体的密封；

内管和动模上分别设有进水通道和出水通道，水泵中的高压水通过进水口进入内管和芯管之间的胀合腔，使内管发生塑性变形并带动外管产生弹性变形。在达到一定应变时通过动模上的出水通道进行泄压，出水通道的水流回水泵，形成自循环。在接口管上设置一个截止阀,使其成为一个排气管,以便于工作时排除装置中的气体；

本实用新型是这样工作的:

a.将内管安装到支架1上并启动油泵，通过定模13与动模11将内管固定在设备上；

b.保持油泵继续工作，并启动高压水泵；

c.向胀合腔内部供水，待空气排出后，关闭出口阀门；

d.加压到4MPa保压，完成预紧安装；

e.将外管16直接放入加热炉18里进行加热并设定好相应的加热时间；

f.待外管16加热到指定的温度后，移动支架1，将内管15插入外管16；

g.加压到指定压力，管道膨胀；

h.移动支架1，内外管同时移出加热炉18；

i.打开出水管12，并管道进行空冷；

j.关闭油泵；

k.胀合完成，送检验。

Claims (8)

1.一种热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：该装置包括：液压系统、复合管和加热系统；

复合管包括外管(16)设置在所述外管(16)内的可活动的内管(15)以及设置在内管(15)内的芯管(7)；所述复合管固定在移动支架(1)上的定模(13)与动模(11)上；所述复合管支撑在所述复合管支架(5)上；所述加热系统设于所述外管(16)的外侧；

设置由一端滑动连杆(23)和另一端复合管支架(5)两端固定支承的芯管(7)；

所述内管(15)与液压系统中的液压缸(3)和推动杆(4)相连；

液压系统中的进水管(6)设于复合管的下方，出水管(12)设于复合管的上方。

2.根据权利要求1所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：在所述复合管的端部设有密封圈。

3.根据权利要求1所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：在靠近所述出水管(12)处的复合管部分设置有密封圈端盖(10)。

4.根据权利要求1所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：所述进水管(6)，芯管(7)和内管(15)之间形成一个胀合腔。

5.根据权利要求1所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：所述液压系统还包括一个水箱。

6.根据权利要求1或5所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：所述液压系统还包括一个油箱。

7.根据权利要求2所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：所述密封圈呈内收喇叭口，与内管形成自紧式密封。

8.根据权利要求1所述的热液压胀接法制造复合管装置，其特征在于：所述加热系统包括加热炉(18)。