CN211464579U - 一种液压扩孔机 - Google Patents

Abstract

一种液压扩孔机由液压油缸、具有外圆锥面的扩孔头、内模具块、外模具块和外环组成。当扩孔头轴向移动时，带动内模具块径向位移，令处在外、内模具块之间的钢管端部管壁产生径向扩胀，并根据外模具内圆和内模具外圆的形状塑性成型。

Description

一种液压扩孔机

技术领域

本实用新型涉及一种输送介质的管道接口制造，特别适合大中型自锚式钢管接口的成型。

背景技术

管道是城市安全的生命线，为提高管道接口连接的质量，目前一般采用承插式焊接接口，通过对承插口的搭接焊接来提高接口的强度。但由于刚性接口不能适应地基变化，焊缝存在应力集中造成爆裂的隐患。最近开发的承插自锚式柔性接口管道，可通过接口的位移来消除温差应力，可通过摆角适应地基的变化消除弯曲应力，而且接口具有自锚功能，又解除了传统柔性接口管拉脱渗漏的隐患。由于该接口是以承头端口具有勾头的结构来实现自锚，所以传统扩胀成型承插接口的液压扩胀机无法加工；如采用机床加工，虽然可以成型，但应用成本昂贵，难以普及应用。因此，开发可以成型自锚式接口的液压扩胀机具有低成本提高管道抗爆漏性能的重大意义。

发明内容

本实用新型的目的是为管道提供一种可令钢管成型为高精度的自锚式接口管型的液压扩孔机，解决传统的扩孔机无法成型该种接口的难题，令管道可以低成本应用这种先进管型，有效提高管道的抗爆漏、抗震害的性能。

本实用新型的液压扩孔机主要由液压油缸、具有外圆锥面的扩孔头、处在扩孔头与钢管内孔之间的由多件内模具块组成的内孔为内圆锥面的内模具环、处在钢管外圆与外环之间的由多件外模具块组成的外圆为外圆锥面的外模具环和内圆具内圆锥孔并可轴向位移的外环组成。

本机的特点是：每件内模具块都承受一个向心的作用力，令每件内模具块的内圆锥面对轴向位移的扩孔头外圆锥面始终保持相同的贴紧力，每件内模具块在径向移动的过程中，它们之间的圆环间隙宽度始终保持相等，并保持同步变化。同时，本机的每件外模具块都承受一个离心的作用力，令每件外模具块的外圆锥面对外环的内圆锥面始终保持相同的贴紧力，其每件外模具块之间圆环间隙跟随外环的轴向移出而同步变宽。

本实用新型的液压扩孔机有卧式机型、立式机型和翻管台与立式组合式的机型，卧式适合长管的成型，立式适合短管的成型，翻管台与立式组合式适合短管和长管的成型。

附图说明

图1、卧式液压扩孔机工作示意图

1、扩孔头；2、内模具环；3、外模具环；4、外环；5、小油缸；6、壳体；7、拉力弹簧； 8、推力弹簧；9、承座；10、导向轴；11、液压油缸；12、钢管；13、凸键；14、压力弹簧； 15、侧盖

图2、立式液压扩孔机工作示意图

16、液压油缸；17、扩孔头；18、钢管；19、内模具环；20、外模具环；21、外环；22、小油缸；23、压力弹簧；24、螺塞；25、顶轴；36、台板

图3、翻管台与立式液压扩孔机组合工作示意图

18、钢管；26、翻管架；27、管架；28、抱箍；29、中油缸；30、A受力杆；31、B受力杆；32、铰接点；33、翻转中心轴；34、缸轴；35、转矩作用力点轴

具体实施方式

一、卧式液压扩孔机具体实施方式

本实用新型的卧式液压扩孔机主要由液压油缸11，与油缸轴连接在一起扩孔头1，处在扩孔头1与钢管12内孔之间由多件内模具块组成的内模具环2，承受内模环2轴力的承座9，处在外环4与钢管外圆之间由多件外模具块组成的外模具环3，与内模具底板形成制约外模具块不能轴向位移的侧盖15，与外环连在一起并制约内模具块均布在外环内圆锥孔的圆环上的凸键13，令每件外模块3的外圆锥面与外环4的内圆锥面始终保持压贴的拉力弹簧7，在外模具环的内径扩大时，令每件外模具块之间保持有圆环间隙的压力弹簧14，可令内模具环 2的内圆锥面始终保持压贴扩孔头1的外圆锥面的压力弹簧8，固定在承座9与壳体6之间并制导每件内模具块径向位移的导向轴10，和令外环4保持与扩孔头中心一致的外壳6组成。

本机的特点是：每件内模具块都有一个由推力弹簧8和导向轴10组成的均衡机构，通过调节推力弹簧8的压力，可令每件内模具块在扩孔头移动的过程中，其内圆锥面对轴向移动的扩孔头的外圆锥面始终保持相同的贴紧力，每件内模具块在径向扩大的过程中，每件内模具块之间的圆环间隙保持相同的宽度和保持同步变化，令钢管管壁在均匀的塑性变形下成型高精度的接头。同时，通过调节推力弹簧的压力，可消除油缸与缸轴的不同心度。

本机由多件内模具块组成的内模具环2，在扩胀和收合的过程中，每件内模具块的内圆锥面对轴向位移扩孔头1的外圆锥面始终保持相同的贴紧力，每件内模具块之间的圆环间隙宽度始终保持相等和保持同步的变化，令钢管端口在均匀的塑性变形下，成型接头；由多件外模具块组成的外模具环3在扩大脱模的过程中，每件外模具块的外圆锥面对轴向移动的外环4的内圆锥面始终贴紧，并以每件外模具块之间的圆环间隙变宽，令外模具环内孔同时变大，令已扩胀成型的接口能平移出扩孔机；在壳体6与承座9之间均布有数量与内模具块相同的导向轴10，每件内模具块在导向轴10的制导下，都承受一个可调节压力的压力弹簧8 施加的作用压力；外环4的内圆锥孔上固定有数量与外模具块数量相同的凸键3，每件外模具块都承受一个可调节拉力的拉力弹簧弹簧施加的作用拉力，每件外模具块之间的圆环间隙上置有多条压力弹簧14，当外环4向右轴向移出时，外模具块在侧盖15的轴向制约下，并在承受拉力弹簧7和在它们圆环间隙之间的压力弹簧14的作用下，通过外模具块之间的圆环间隙变宽，令外模具环3的内孔扩大；作用于外模具块的可调拉力可以是拉力弹簧或拉力油缸；作用于内模具块的可调压力，可以是压力弹簧或压力油缸；处在下方的内模具块承受推力弹簧8施加作用的压力最大；处在上方的外模具块承受拉力弹簧7施加作用的拉力最大；外环4的内孔圆锥度大于扩孔头外圆的圆锥度，外环4的内圆锥孔斜面的角度9度左右，内模具块在承座的轴向制约下，只能作垂直中心轴线进行径向位移；外模具块在壳体侧盖与内模具底板的轴向制约下，只能作径向位移；内模具快在导向轴的制约下进行径向位移时，内模具块之间的圆环间隙宽度保持同步的变化，外环4在壳体6的制约下与扩孔头1保持同心度并在小油缸5的带动下，进行轴向位移；扩孔头1在液压油缸11带动下，进行轴向位移，并通过其外圆的圆锥斜面令每块内模具块都获得均匀的径向胀大的扩胀力。

其具体实施方式：见图1，令液压油缸11的轴向右伸出，带动扩孔头1向右移出，组成内模具环2的多件模具块在推力弹簧8的压力下，向轴中心收拢，缩细内模具环2的外径，再令小油缸5的轴向右收缩拉动外环4向右位移，组成外模具环3的多件模具块在凸键13的制约下，均布在外环4的圆锥孔内，每件外模具块在拉力弹簧7和多个压力弹簧14的作用下，以其每件外模具块之间的圆环间隙的变宽，令外模具环3的内孔同时变大，完成内外模具与已扩孔成型的接头脱模工序，再采用外力令钢管12横向可平移出扩孔机。当钢管离开扩孔机后，令小油缸5向左的轴伸出，带动外环4向左移入，通过外环的内圆锥面迫使外模具块向轴中心靠拢收合，完成扩孔机外模具的复位工序。令待扩管横向平移插进外模具环3与内模具环2之间形成的圆环间隙内，启动液压油缸11，缸轴移入带动扩孔头1向左移入，其内模具块在扩孔头1的圆锥斜面的作用下径向扩大的同时，又在导向轴10的制约下，以每件内模具块之间的圆环间隙保持相等，并保持同步变宽进行径向扩胀，迫使钢管的管壁发生径向胀大的均匀塑性变形，并按内、外模具的形状成型接头，完成钢管接口扩胀成型的工序。该设备的拉力和压力弹簧弹簧可以采用液压油缸代替。同时，本机还可以通过调整作用于每件内模具块的压力弹簧的压力，令内模具成为支承液压缸轴重力的支承环，保证令液压缸体与缸轴的中心度一致。

二、立式液压扩孔机具体实施方式

本实用新型的立式液压扩孔机主要由液压油缸16、液压油缸16的缸轴带动一起轴向移动的扩孔头17、处在扩孔头17与钢管18的内孔之间的内模具环19、处在钢管18的外圆与外环21之间的外模具环20、与外环21连在一起可令外环21轴向移动并可令扩孔工作时外环21对台板36始终保持压力的小油缸22、令外、内模具环承受径向分开作用力的压力弹簧23、可调节压力弹簧23压力的螺塞24、直接对内模具环19的每一件内模具块作用推力的顶轴25组成。

该机的特点是：处在外模具块里的压力弹簧的数量是内模具块数量的二倍或三倍或四倍的数量，每一个压力弹簧前端都有一支顶轴，顶轴与内模具块直接接触，其接触面的直径比内模具块之间的最大的圆环间隙宽度大，每一个压力弹簧后端都有一个螺塞，通过调整压力弹簧的压力，可令每一件内模具块的内圆锥面对轴向移动的扩孔头的外圆锥面始终保持均匀的贴紧力，并使之每件内模具块之间的圆环间隙始终保持相等，并保持同步变化；在压力弹簧的反作用力下，可令每一件外模具块的外圆锥面对外环的的内圆锥面始终保持贴紧，并令它们之间的圆环间隙跟随外环的移出同步变宽。

其具体实施方式：将钢管18竖直放进内模具环19与外模具环20之间的圆环间隙内，启动液压油缸16，令扩孔头17向下移入，通过每件内模具块都均衡径向胀大，令钢管端部的管壁按照内、外模具的管型产生均匀的塑性变形。接头成型后，再令扩孔头17向上移出，其时每件内模具块的内圆锥面都在处在外模具环里的压力弹簧23的作用下，承受顶轴25径向压力，始终都压贴在扩孔头17的外圆锥面上，并随着扩孔头17向上移动而同步缩小外径。当内模具块之间的间隙为零时，扩孔头17停止移动，这时内模具环19的最大外径比已成型接头的最小内径的直径小，完成内模具环19的脱模工序之后，再启动小油缸22，令其缸轴向下顶出，迫使外环21向上移动，其时由多块外模具块组成的外模具环20的每一件外模具块的内圆锥面都在压力弹簧23反作用的径向推力作用下，始终都压贴在外环21的内圆锥面上，并随着外环21的向上位移，每一件外模具块之间的圆环间隙同步变宽，令外环21上部的最小内孔直径大于已成型接头的最大外径，完成外环的脱模工序，再采用吊具令钢管升出扩孔机，完成钢管的接头的扩孔。

三、翻管台与立式液压扩孔机组合机具体实施方式

翻管台主要由翻管架26、受翻管架26约束并可纵向移动的管架27、将钢管18夹紧在管架27上的抱箍28、中油缸29、中油缸29的缸轴34与A、B受力杆30、31的铰接点32、中油缸29的作用力施加在翻管架26上的转矩作用力点轴35、和翻管架26从水平位置翻转到垂直位置的翻转中心轴33组成。

其具体实施方式：将翻管台置于图2的立式液压扩孔机的台板36上，并令翻管架26垂直竖立时被夹持的钢管18的轴中心线与扩孔机轴中心线一致。将钢管18吊放在处于水平位置的管架27上，并采用抱箍28将钢管18夹紧在管架27上(见图3的虚线所示)。启动中油缸29，令缸轴34伸长，其时油缸29的推力通过铰接点32作用到A和B的受力杆30和31 上，令处在翻管架27上的转矩作用力点轴35获得以翻转中心轴33为中心的扭转力矩，其时翻管架27通过逆时针方向翻转到垂直位置，再令管架27向下移动，将钢管18送进扩孔机进行扩孔，扩孔工序完成后，再令管架27向上位移，令钢管18垂直从扩孔机退出，再令中油缸34的缸轴34缩入，其时管架27通过顺时针方向回落到水平位置(即图3中的虚线所示)，卸去抱箍28，将钢管18吊走，完成立式液压扩孔机采用翻管台送管进行扩孔的工作。该种翻管台的中油缸29、A受力杆30、B受力杆31、铰接点32、翻转中心轴33、缸轴34、转矩作用力点轴35的构件均为二套，分别置于翻管架26的两旁。采用翻管台结合立式液压扩孔机的生产方式，可解除吊车起吊高度对扩孔钢管长度的限制。

液压扩孔机的外环的内圆锥度与外模具环的外圆锥度相等，其圆锥度在18度左右，在钢管承受扩胀力时，外环在油缸的轴力作用下，始终存在一个对外模具环的轴向压紧力，其轴向压力大于外环的内圆锥面承受外模具环的外圆锥面径向压力产生的轴向分力。同时，通过调整外模具块之间的间隙宽度，可调整钢管端口扩孔成型的径向尺寸。

Claims (8)

1.一种液压扩孔机，其特征在于：由液压油缸、具有外圆锥面的扩孔头、处在扩孔头与钢管内孔之间的由多件内模具块组成的内孔为内圆锥面的内模具环、处在钢管外圆与外环之间的由多件外模具块组成的外圆为外圆锥面的外模具环和内孔具内圆锥孔并可轴向位移的外环组成；每件内模具块都承受一个可调的向心作用力，令每件内模具块的内圆锥面对轴向移动的扩孔头的外圆锥面始终保持相同的贴紧力，每件内模具块在径向移动的过程中，它们之间的圆环间隙宽度始终保持相等，并保持同步的变化；每件外模具块都承受一个可调的离心作用力，令每件外模具块的外圆锥面对外环的内圆锥面始终保持贴紧力，其每件外模具块之间的圆环间隙跟随外环的轴向移出而同步变宽。

2.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有卧式的液压扩孔机，其特征在于：在壳体与承座之间均布有数量与内模具块相同的导向轴，每件内模具块在导向轴的制导下，都承受一个可调节压力的作用力。

3.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有卧式的液压扩孔机，其特征在于：外环内圆锥孔上固定有数量与外模具块数量相同的凸键，每件外模具块都承受一个可调节拉力的作用力，并在它们之间的圆环间隙上置有多条压力弹簧，当外环轴向移出时，外模具块在侧盖的轴向制约下，在承受径向拉力和在它们圆环间隙之间的压力弹簧的作用下，以外模具块之间的圆环间隙变宽，令外模具环的内孔扩大。

4.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有卧式的液压扩孔机，其特征在于：处在下方的内模具块承受推力弹簧施加作用的压力最大；处在上方的外模具块承受拉力弹簧施加作用的拉力最大。

5.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有卧式的液压扩孔机，其特征在于：外环的内孔圆锥度大于扩孔头外圆的圆锥度，内模具块在承座的轴向制约下，只能作垂直中心轴线进行径向位移；外模具块在壳体侧盖与内模具底板的轴向制约下，只能作径向位移；内模具快在导向轴的制约下进行径向位移时，内模具块之间的圆环间隙宽度保持同步的变化，外环在壳体的制约下与扩孔头保持同心度并在小油缸的带动下，进行轴向位移；扩孔头在液压油缸带动下，进行轴向位移，并通过其外圆的圆锥斜面令每块内模具块都获得均匀的径向胀大的扩胀力。

6.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有立式的扩孔机，其特征在于：处在外模具块里的压力弹簧数量是内模具块数量二倍或三倍或四倍数量，每一个压力弹簧前端都有一支顶轴，顶轴与内模具块直接接触，其接触面的直径比内模具块之间最大的圆环间隙宽度大，每一个压力弹簧后端都有一个螺塞，通过调整压力弹簧的压力，可令每一件内模具块的内圆锥面对轴向移动的扩孔头的外圆锥面始终保持均匀的贴紧力，并使之每件内模具块之间的圆环间隙始终保持相等，并保持同步变化；在压力弹簧的反作用力下，可令每一件外模具块的外圆锥面对外环的内圆锥面始终保持贴紧，并令它们之间的圆环间隙跟随外环的移出同步变宽。

7.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，有翻管台与立式液压扩孔机组合机，其特征在于：翻管台置于立式液压扩孔机的台板上，当翻管架垂直竖立时，处在翻管架上的钢管的轴中心线与扩孔机的轴中心线一致；翻管台主要由翻管架、受翻管架上约束并可纵向移动的管架、将钢管夹紧在管架上的抱箍、中油缸、中油缸的缸轴与A、B受力杆的铰接点、中油缸的作用力施加在翻管架上的转矩作用力点轴、和翻管架从水平位置翻转到垂直位置的翻转中心轴组成；当中油缸的缸轴伸长，处于水平位置的翻管架以翻转中心轴为中心，逆时针方向翻起至垂直竖立位置，当中油缸的缸轴收缩，处于垂直竖立的翻管架以翻转中心轴为中心，顺时针方向回落至水平位置；中油缸、A、B受力杆、铰接点、翻转中心轴、缸轴、转矩作用力点轴等构件为二组，分别置在翻管架的两旁。

8.根据权利要求1所述的一种液压扩孔机，其特征在于：外环的内圆锥度与外模具环的外圆锥度相等，其圆锥度在18度左右，在钢管承受扩胀力时，外环的内圆锥面始终保持对外模具环的外圆锥面的轴向压紧力。

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