专利名称：用于模压弯管的组合芯模的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种主要用于第三代核电站反应堆主管道热段、冷段和稳压器波动管等高质量弯管模的弯曲成型芯模及该芯模的使用方法。除此以外，该芯模还可广泛使用在其他高质量弯管的制造领域中。
背景技术：
我国目前核电的总装机容量还不到1000万千瓦，供电量约为全国总电力的2%。 根据国家发改委的发展规划，到2020年，我国核电总装机容量要达到世界上的平均水平， 即要占全国电力总装机容量的16%，也就是在未来10年中，我国还要建成约100座百万千瓦级核电站。发展机型就是美国西屋公司新设计的第三代AP1000压水堆核电站。美国到 2015年也要上11座AP1000核电站。美国西屋公司新设计的第三代先进大型AP1000压水堆核电站，是目前世界上二代核电站和二代加核电站的更新换代机型。它的主要优点有使用寿命从以前的40年增加到了 60年，单座核电站的装机容量达到125万千瓦。西屋公司AP1000反应堆目前还没有在建机组，我国率先起动这一机型。该机型的主管道热段、冷段和稳压器波动管是加氮超低碳奥氏体不锈钢弯管，对弯管的椭圆度、减薄量等技术指标提出了很高的要求，按常规的制造方法根本不能满足要求，制造难度很大，堪称是世界级的技术难题。由本申请的申请人申请的、授权公告号为CN100564981C的实用新型专利(下称参考文件)公开了一种反应堆主管道热段弯管及其制造方法，提出了以模压成型的方式来成型管体的弯曲部分的技术手段。同时，该参考文件的说明书中还进一步的公开了模压弯管时所采用的芯模的具体结构，可概括为包括多个由一对上芯模和下芯模、装配在该上芯模与下芯模之间的楔子所构成的芯模单元，模压成型时，这些芯模单元沿轴向排列于管坯的管道中从而对其进行填充(参考文件还指明了芯模填充率应大于95% )，根据各芯模单元在管坯中所处的位置，这些芯模单元又分为直管段芯模单元和弯管段芯模单元(直管段芯模单元填充于管坯弯曲后的直管部分，弯管段芯模单元填充于管坯的弯曲部分，当管坯弯曲后无直管段时，则各芯模单元均为弯管段芯模单元)，各弯管段芯模单元中的上芯模与其相邻的上芯模之间具有使这两块上芯模随管坯的弯曲变形而相互靠拢的空隙(虽然参考文件并未明确指出“空隙”的存在，但根据本领域公知常识可知，由于管坯弯曲时其内弧金属被压缩，与之对应的上芯模之间必然也要相对运动，只有“空隙”的存在才能使上芯模之间产生相对运动的空间，因此“空隙”这一技术特征已在参考文件中隐含公开)。此外，参考文件还进一步的公开了弯管段芯模单元中下芯模的改进结构。然而，参考文件并未涉及将芯模装入管坯的具体方法。实际上，诸如参考文件这种需在大型管道内安装模压成型用芯模的场合往往都是由工人直接钻进管道内进行芯模的组装。这种方式不仅工作效率低，而且还受到管坯内径的限制，当管坯内径过小时工人无法进入管道施工。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种能够整体直接装入管坯的用于模压弯管的组合芯模。为此，该组合芯模包括多个由一对上芯模和下芯模、装配在该上芯模与下芯模之间的楔子所构成的芯模单元，模压成型时这些芯模单元沿轴向排列于管坯的管道中从而对其进行填充，至少一部分的芯模单元为弯管段芯模单元，各弯管段芯模单元中的上芯模与其相邻的上芯模之间具有使这两块上芯模随管坯的弯曲变形而相互靠拢的空隙，所述各芯模单元的上芯模及下芯模上均设有用于装配支承柱的轴向通孔，所述各支承柱可将这些芯模单元串连后并经防脱出构件组合成一个可轴向装入管坯的整体。需要指出的是，此处所说“上芯模”和“下芯模”中所含的定语“上”、“下”，应对应于模压成型模具中的上模和下模。对此，可结合参考文件中公开的内容进行解释。其中，若在各上芯模上仅设一个轴向通孔，则该轴向通孔最好经过该上芯模的重心；若在该上芯模上设两个或两个以上的轴向通孔，则这些轴向通孔最好以经过该重心的轴线轴对称分布于该上芯模上。同样的，若在各下芯模上仅设一个轴向通孔，则该轴向通孔最好经过该下芯模的重心；若在该下芯模上设两个或两个以上的轴向通孔，则这些轴向通孔最好以经过该重心的轴线轴对称分布于该下芯模上。显然，若仅设一个轴向通孔，则最终只能通过一根支承柱将各个上芯模(或者各个下芯模)串连起来；若设两个或两个以上的轴向通孔，则最终可通过相应数量的支承柱将各个上芯模(或者各个下芯模)串连起来。无论当轴向通孔经过重心还是以经过该重心的轴线轴对称分布，都能够尽量减小支承柱所受到的径向力，既可以预防支承柱的损坏，同时又能够便于后续将支承柱从芯模中抽出。所述的防脱出构件可由与各支承柱的头部相连接的托板以及将该托板夹紧于所述整体前端面上的紧固件所构成。所说“前端面”中所含的定语“前”，应以所述整体轴向装入管坯的方向作为参照。显然，本领域技术人员也可以显而易见的设计出其他形式的防脱出构件，其目的均是防止芯模从支承柱的上脱出。 作为对上述技术方案的进一步改进，各弯管段芯模单元中的下芯模又分为凸型下芯模和凹型下芯模，这些凸型下芯模与凹型下芯模之间相互交错排列，所述凸型下芯模的两个端面上分别设有凸块，所述凹型下芯模的两个端面上分别设有凹槽，各下芯模上的凸块与相邻下芯模上的凹槽相适配。采用这种设计，一是对整个芯模起周向定位作用，即整个芯模中相邻的部件不会发生圆周方向的相对移动；二是在成型过程中，相邻的凸型下芯模和凹型下芯模之间不脱离平面接触，使成型后的弯管轴向弧形好，没有竹节样缺陷，即表面平整光滑。另外，本实用新型还提供了上述用于模压弯管的组合芯模的使用方法，具体包括以下步骤a、将各芯模单元组合成整体；b、将所述整体轴向装入管坯的管道并轴向定位；C、卸去防脱出构件后抽出各支承柱，此时各芯模单元置留于管坯内；d、对管坯进行模压成型；e、成型后取出各芯模单元。作为对该方法的进一步改进，在整体上沿轴向还安装多组抱圈，将整体沿轴向装入管坯时，当任意一个抱圈到达管坯后端面时，卸除该抱圈后再继续装入。此处所说“后端面”中的定语“后”，仍是以所述整体轴向装入管坯的方向作为参照。抱圈能够将所述整体径向抱紧，从而有利于芯模的装入。此外，在步骤b中，可将整体竖直吊入管坯并依靠以下方式轴向定位于管坯内在管坯的前端面上安装支撑环，该支撑环具有一个内径小于管坯内径的通孔，从而当支撑环装上管坯的前端面后即形成可托住整体前端面的台阶；当整体轴向吊入管坯时，当整体的前端面与所述台阶接触从而轴向定位。此处所说“前端面”中所含的定语“前”，同样以所述整体轴向装入管坯的方向作为参照。本实用新型的有益效果是本实用新型所提出的这种组合芯模无需由工人在管内进行组装，具有便于装入管坯的优点，同时也克服了管坯内径的限制。
图1为本申请组合芯模的结构示意图。图2为本申请组合芯模在装入管坯时的工作状态图。图3为本申请组合芯模在装入管坯并轴向定位后的工作状态图。图4为本申请组合芯模中的防脱出构件及组合芯模轴向定位于管坯时的结构示意图。图5为本申请去防脱出构件、抽出各支承柱后各芯模单元置留于管坯时的工作状态图。图6为图5中包含有弯管段芯模单元部分的局部透视图。图2中的箭头表示所述整体轴向装入管坯的方向。图4中的箭头表示各支承柱的抽出方向。图中标记为整体1、吊环2、楔子3、支承柱4、第一直管段芯模单元中的上芯模5、 弯管段芯模单元中的上芯模6、空隙7、抱圈8、第二直管段芯模单元中的上芯模9、托板10、 第一直管段芯模单元中的下芯模11、凸型下芯模12、凹型下芯模13、第二直管段芯模单元中的下芯模14、钢索15、管坯16、支撑环17、紧固件18、台阶19、通孔20、凹槽21、凸块22、 轴向通孔23。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明。如图1 6所示，整体1的两端分别为第一直管段芯模单元和第二直管段芯模单元，在第一直管段芯模单元与第二直管段芯模单元之间排列有多个弯管段芯模单元，第一直管段芯模单元中的上芯模5与第一直管段芯模单元中的下芯模11之间装配有楔子3，第二直管段芯模单元中的上芯模9与第二直管段芯模单元中的下芯模14之间同样装配有楔子3，各弯管段芯模单元的上芯模6与下芯模之间也均装配有楔子3，无论是各直管段芯模单元还是各弯管段芯模单元，楔子3的作用均相同，即通过该楔子3的轴向运动可使相应芯模单元中的上芯模以及下芯模径向运动，以使上芯模和下芯模胀紧于管坯16内或与管坯 16内壁脱开；此外，各弯管段芯模单元中的上芯模6与其相邻的上芯模之间还具有使这两块上芯模随管坯16的弯曲变形而相互靠拢的空隙7。对上述内容理解可结合参考文件。在此基础上，如图1、图4和图6所示，各芯模单元(包括直管段芯模单元和弯管段芯模单元)的上芯模及下芯模上分别设有用于装配支承柱4的轴向通孔23，所述各支承柱 4分别穿入各芯模单元上相应的轴向通孔23从而将这些芯模单元串连，各支承柱4的前端加工有螺纹并在穿过第二直管段芯模单元后与螺母相连，螺母与第二直管段芯模单元的前端面(即整体1前端面)之间夹装托板10，各支承柱4的后端位于第一直管段芯模单元的外侧并安装有吊环2。如图1和图6所示，各上芯模上可以仅设一个轴向通孔23，则该轴向通孔23最好经过该上芯模的重心；该上芯模上也可以设两个或两个以上的轴向通孔23，则这些轴向通孔23最好以经过该重心的轴线轴对称分布于该上芯模上。同样的，各下芯模上可以仅设一个轴向通孔23，则该轴向通孔23最好经过该下芯模的重心；该下芯模上也可以设两个或两个以上的轴向通孔23，则这些轴向通孔23最好以经过该重心的轴线轴对称分布于该下芯模上。显然，若仅设一个轴向通孔23，则最终只能通过一根支承柱将各个上芯模(或者各个下芯模)串连起来；若设两个或两个以上的轴向通孔23，则最终可通过相应数量的支承柱4将各个上芯模(或者各个下芯模)串连起来。无论当轴向通孔23经过重心还是以经过该重心的轴线轴对称分布，都能够尽量减小支承柱4所受到的径向力，既可以预防支承柱4的损坏，同时又能够便于后续将支承柱4从芯模中抽出。如图1和图6所示，各弯管段芯模单元中的下芯模又分为凸型下芯模12和凹型下芯模13，这些凸型下芯模12与凹型下芯模13之间相互交错排列，所述凸型下芯模12的两个端面上分别设有凸块22，所述凹型下芯模13的两个端面上分别设有凹槽21，各下芯模上的凸块22与相邻下芯模上的凹槽21相适配。由于管坯16弯曲时，弯曲部分的内弧金属被压缩而外弧金属被拉伸，相应的，各弯管段芯模单元中的下芯模之间将随着管坯16外弧金属的拉伸而互相分离运动，而各弯管段芯模单元中的上芯模6之间将随着管坯16内弧金属的压缩而互相靠拢。由于各弯管段芯模单元中的下芯模分为凸型下芯模12和凹型下芯模13，它们之间具有相适配的凸块 22和凹槽21，当弯管段芯模单元中的下芯模之间互相分离运动时，相邻的凸型下芯模12和凹型下芯模13之间将不脱离平面接触，使成型后的弯管轴向弧形好，没有竹节样缺陷，即表面平整光滑。同时，该结构还起到对整个芯模起周向定位作用，即整个芯模中相邻的部件不会发生圆周方向的相对移动。如图1 5所示，该组合芯模的使用方法步骤为a、将各芯模单元组合成整体1， 然后在整体1上沿轴向还安装多组抱圈8 ；b、用钢索15分别吊住吊环2，从而将所述整体1 竖直吊入管坯16的管道内，吊入时，当任意一个抱圈8到达管坯16后端面时，卸除该抱圈 8后再继续装入，并最终依靠以下方式轴向定位于管坯16内在管坯16的前端面上安装支撑环17，该支撑环17具有一个内径小于管坯16内径的通孔20，从而当支撑环17装上管坯 16的前端面后即形成可托住整体1前端面的台阶19 ；当整体1轴向吊入管坯16时，当整体 1的前端面与所述台阶19接触从而轴向定位。C、卸去托板10后抽出各支承柱4，此时各芯模单元置留于管坯16内；d、对管坯16进行模压成型；e、成型后取出各芯模单元。
权利要求1.用于模压弯管的组合芯模，包括多个由一对上芯模和下芯模、装配在该上芯模与下芯模之间的楔子(3)所构成的芯模单元，模压成型时这些芯模单元沿轴向排列于管坯(16) 的管道中从而对其进行填充，至少一部分的芯模单元为弯管段芯模单元，各弯管段芯模单元中的上芯模(6)与其相邻的上芯模之间具有使这两块上芯模随管坯(16)的弯曲变形而相互靠拢的空隙(7)，其特征在于所述各芯模单元的上芯模及下芯模上分别设有用于装配支承柱的轴向通孔(23)，所述各支承柱(4)可将这些芯模单元串连后并经防脱出构件组合成一个可轴向装入管坯(16)的整体(1)。
2.如权利要求1所述的用于模压弯管的组合芯模，其特征在于所述各上芯模上的轴向通孔03)经过该上芯模的重心或以经过该重心的轴线轴对称分布于该上芯模上；所述各下芯模上的轴向通孔03)经过该下芯模的重心或以经过该重心的轴线轴对称分布于该下芯模上。
3.如权利要求1所述的用于模压弯管的组合芯模，其特征在于所述的防脱出构件由与各支承柱⑷的头部相连接的托板(10)以及将该托板(10)夹紧于所述整体⑴前端面上的紧固件(18)所构成。
4.如权利要求1、2或3所述的用于模压弯管的组合芯模，其特征在于各弯管段芯模单元中的下芯模又分为凸型下芯模(12)和凹型下芯模(13)，这些凸型下芯模(12)与凹型下芯模(1 之间相互交错排列，所述凸型下芯模(1 的两个端面上分别设有凸块(22)，所述凹型下芯模(13)的两个端面上分别设有凹槽(21)，各下芯模上的凸块02)与相邻下芯模上的凹槽相适配。
专利摘要本实用新型公开了一种能够整体直接装入管坯的用于模压弯管的组合芯模及其使用方法。该组合芯模包括多个由一对上芯模和下芯模、装配在该上芯模与下芯模之间的楔子所构成的芯模单元，模压成型时这些芯模单元沿轴向排列于管坯的管道中从而对其进行填充，至少一部分的芯模单元为弯管段芯模单元，各弯管段芯模单元中的上芯模与其相邻的上芯模之间具有使这两块上芯模随管坯的弯曲变形而相互靠拢的空隙，所述各芯模单元的上芯模及下芯模上均设有用于装配支承柱的轴向通孔，所述各支承柱可将这些芯模单元串连后并经防脱出构件组合成一个可轴向装入管坯的整体。这种组合芯模无需由工人在管内进行组装，具有便于装入管坯的优点，同时也克服了管坯内径的限制。
文档编号B21D9/12GK202114114SQ201120182250
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月1日 优先权日2011年6月1日
发明者刘志颖, 宋树康, 杨建辉, 邓林涛, 郑建能, 陈红宇 申请人:二重集团(德阳)重型装备股份有限公司