专利名称：带铜垫的管道气动内对口器的制作方法
技术领域：
本实用新型是钢质管道施工中实现管口组对的带铜垫的管道气动内对口器。涉及管道系统技术领域。
背景技术：
管道气动内对口器是钢质管道施工中实现管口组对的一种专用设备，为在施工现场实现实时快速安装、准确的管口组对及后续的管口焊接提供技术上的保证。随着管道全位置自动焊机技术的发展，根焊技术阻碍了管道施工效率的提高。这是因为全位置自动焊机在进行根焊时，焊缝熔池背面悬空，会出现穿丝、未熔、焊缝背面成型差等缺陷问题。针对这种情况，目前通用的办法是采用管道内环焊缝自动焊机进行根焊，但管道内环焊缝自动焊机造价昂贵，不经济，并不是最优的办法。也有用纤维素焊条焊或半自动焊方法完成根焊的，但也造成管口组对焊接须采用多种焊接设备的不经济且非常繁琐的局面。最好的办法是只用全位置自动焊机就可完成根焊、填充焊和盖面焊所有的焊接工艺。1994年5月授权的管道局职工学院的“带厚铜垫小口径管道内对口器”提出在焊接背面加铜衬垫的技术，可以较好地解决这个问题。但由于结构的问题，无法实现铜衬与管道内壁的贴合。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种适用于管道全位置自动焊机对管口进行无缺陷根焊的可靠、方便的带铜垫的管道气动内对口器。
目前管道气动内对口器技术已经相当完善，并已得到广泛的应用。它的典型结构如图1所示，主要由储气罐1、刹车机构2、行走驱动机构3、后涨紧机构4和前涨紧机构5五大部分组成。其中的涨紧机构如图2所示，由涨靴6、涨紧顶杆7、传动连杆8、花盘9和后涨紧气缸10组成。后涨紧气缸10的活塞杆与花盘9固连，传动连杆8的一端与花盘9用销轴连接，另一端与涨紧顶杆7由销轴连接，涨紧顶杆7与涨靴6固连。后涨紧气缸10在气源压力作用下带动花盘9作旋转运动，使传动连杆8带动涨紧顶杆7与涨靴6完成上升或下降动作。
本实用新型的技术路线就是充分利用已有管道气动内对口器的成熟技术，在此基础上增加与内对口器同步的内铜衬机构，从而构成完整的带铜垫的管道气动内对口器。本内对口器的构成(见图3)是在后涨紧机构4与前涨紧机构5之间加装内铜衬机构，该内铜衬机构由花盘14、传动连杆13、固定铜衬顶杆12、固定铜衬块11、带滑动复位机构的铜衬顶杆15和滑动铜衬块16组成，前涨紧气缸22活塞杆上固连的花盘14，其外沿由销轴连接多个传动连杆13，而传动连杆13的另一端与外端固连(以内对口器中心轴为里)固定铜衬块11的固定铜衬顶杆12或外端固连滑动铜衬块16的带滑动复位机构的铜衬顶杆15通过销轴连接。其中一端连在花盘14上的传动连杆13另一端一一相间地分别连接固定铜衬顶杆12和带滑动复位机构的铜衬顶杆15，与固定铜衬顶杆12外端固连的固定铜衬块11和与带滑动复位机构的铜衬顶杆15外端固连的滑动铜衬块16也一一相间地组成一个圆环垫(见图5)。而组成圆环垫的固定铜衬块11和滑动铜衬块16均为带弧度的梯形方条(见图6、图7)，相对且分别固连在固定铜衬顶杆12和带滑动复位机构的铜衬顶杆15的端头，使固定铜衬块11与滑动铜衬块16之间的接触面(从外往里看)为楔形面且相邻两个接触面的楔形倾斜方向对称；固定铜衬块11与滑动铜衬块16的里端有一用于固定铜衬顶杆12和带滑动复位机构的铜衬顶杆16的连接平面。从对口器轴向看固定铜衬块11和滑动铜衬块16的形状如图8所示，而从圆环垫外往里看的形状如图9所示。固定铜衬块11和滑动铜衬块16所用材质为铬锆铜合金，因为此材料耐高温且防粘连，可以保证焊接完成后焊缝成型美观而不粘连。带滑动复位机构的铜衬顶杆15(见图4)由滑动杆17、复位弹簧18、导向轴19、导向轴20和滑动盒体21组成，外端固连滑动铜衬块16的滑动杆17偏里有二个通孔各穿导向轴19和导向轴20后插入向外开口的长方体滑动盒体21中并滑动杆17里端与滑动盒体21内壁之间留有间隙，在导向轴19上套一复位弹簧18并使复位弹簧18置于滑动杆17与滑动盒体21内壁之间，导向轴19和导向轴20的两端与滑动盒体21壁固连，而与滑动杆17的通孔松配合，滑动盒体21固连一杆段后与传动连杆13连接。这样，带滑动复位机构的铜衬顶杆15可以在滑动盒体21内由导向轴19和导向轴20定位作沿导向轴方向的运动，使滑动铜衬块16作沿对口器轴向运动。而固定铜衬顶杆12的结构与图2中所示常规涨紧顶杆7结构完全相同。
本对口器的内铜衬机构是由前涨紧气缸22推动花盘14旋转，通过传动连杆13带动固定铜衬顶杆12和带滑动复位机构的铜衬顶杆15实现上升和下降动作，固定铜衬顶杆12上安装的固定铜衬块11和带滑动复位机构的铜衬顶杆15上安装的滑动铜衬块16在上升过程中保证外圆弧面与内管壁相贴。为了保证内铜衬块与被焊钢管内表面紧紧贴合，如图5、图6和图7所示，组成圆环垫一一相间的固定铜衬块11和滑动铜衬块16在上升或下降时的相邻斜面始终紧密相贴。在两组铜衬块同步下降动作(见图6)中，固定铜衬块11和滑动铜衬块16的楔形面相互挤压，从而推动滑动铜衬块16产生沿对口器轴向错位实现整圈同步下降；在两组铜衬块同步上升动作(见图7)中，依靠复位弹簧18的力量推动滑动铜衬块16逐步恢复成一个完整圆弧面并同时整圈铜衬块外周圆面与管道内壁相贴。在整个过程中滑动部分的动作完全由滑动铜衬块16的位置和受力状态(见图4，图中F1为固定铜衬块11的推力，F2为复位弹簧18的推力)决定，并保持滑动铜衬块16处于受力的平衡位置。在整个铜衬块升降过程中两组铜衬块之间存在轴向的相对位移以及径向的同步位移，始终围成一个完整的圆圈同步升降。
图1管道气动内对口器简图图2管道气动内对口器涨紧机构图3加装铜衬块机构的管道气动内对口器图4滑动复位机构结构图图5铜衬块机构结构图图6铜衬块机构的下降过程受力简图图7铜衬块机构的上升过程受力简图图8铜衬块侧视图图9铜衬块A向视图其中1-储气罐2-刹车机构3-行走驱动机构 4-后涨紧机构5-前涨紧机构6-涨靴7-涨紧顶杆 8-传动连杆9-花盘 10-后涨紧气缸11-固定铜衬块 12-固定铜衬顶杆
13-传动连杆14-花盘15-带滑动复位机构的铜衬顶杆16-滑动铜衬块17-滑动杆 18-复位弹簧19-导向轴 20-导向轴21-滑动盒体22-前涨紧气缸具体实施方式
实施例.以此实例进一步说明本对口器的具体实施方式
。这是一个Φ813mm带铜垫的管道气动内对口器，其结构如图3～图9所示。是在常用的Φ813mm管道气动内对口器的后涨紧机构4与前涨紧机构5之间加装内铜衬机构，该内铜衬机构是在与花盘9并列固连在涨紧气缸10活塞杆上的花盘14周边由销轴连接多个传动连杆13，而传动连杆13的另一端与外端固连固定铜衬块11的固定铜衬顶杆12或外端固连滑动铜衬块16的带滑动复位机构的铜衬顶杆15通过销轴连接。花盘9与常用的花盘14结构完全相同。主要零件尺寸传动连杆13为长130mm、宽25mm、厚12mm的钢条；涨紧顶杆7为长100mm、直径20mm的圆柱体；滑动盒体21为长50mm、宽50mm、高60mm，壁厚4mm的长方体盒；复位弹簧18由Φ3mm的弹簧钢丝绕成Φ23mm、长22mm的拉簧；滑动杆17长62mm、直径20mm，其一端与滑动铜衬块16固连，另一边打二个通孔，其中位于外侧的通孔为变径孔，孔的一边为Φ16.5mm，另一边为Φ19.5mm，相汇在孔的中部形成一个台，复位弹簧18套在导向轴19上后插入粗径孔内固连在台上，复位弹簧18的另一端与滑动盒体21内壁固连，位于内侧的通孔为Φ8.5mm，两孔的轴心距为20mm，导向轴19长50mm、直径16mm，导向轴20长50mm、直径8mm，导向轴19和导向轴20穿过滑动杆17的通孔并套上复位弹簧18后两端被镶在滑动盒体21内；滑动铜衬块16、固定铜衬块11是两端为楔形的弧形铜板，它的尺寸为厚40mm、楔形边夹角30°，外侧为平滑的弧面，内侧有长100mm、宽16mm的固定平面，是固定铜衬顶杆12、带滑动复位机构的铜衬顶杆15与铜衬块的固定连接平面。滑动铜衬块16与固定铜衬块11斜面相对，以对口器主轴为中心对称间隔布置，两组铜衬块同步下降动作中，固定铜衬块11和滑动铜衬块16的楔面相互挤压，从而推动滑动铜块16产生对口器轴向错位实现整圈同步下降；在铜衬同步上升动作中，依靠复位弹簧18的力量推动滑动铜衬块16逐渐恢复成一个完整的圆弧面并同时整圈铜衬块外弧面与管道内壁相贴。本例的带铜垫的管道气动内对口器于1999年在漳州Φ916mm过桥管道施工现场进行了试用，焊接管口200多道，焊缝合格率96％，未出现穿丝、未熔现象，焊缝成型美观，整圈铜衬块围成的圆周误差小于0.1mm；且本对口器使用方便，可靠，颇受焊接工人好评。
可见，本实用新型有效、可靠地解决了管道全位置自动焊机实施根焊时存在的缺陷，从而使管道施工中只用管道全位置自动焊机就可完成全部焊接，既省事，又经济，而且只是附加在现有管道气动内对口器上，与对口器的涨紧机构同步，操作使用起来没有额外的操作要求，很是方便。
权利要求1.一种钢质管道施工中实现管口组对的带铜垫的管道气动内对口器，包括储气罐〔1〕、刹车机构〔2〕、行走机构〔3〕、后涨紧机构〔4〕、前涨紧机构〔5〕，涨紧机构包括涨靴〔6〕、涨紧顶杆〔7〕、传动连杆〔8〕、花盘〔9〕和涨紧气缸〔10〕，涨紧气缸〔10〕的活塞杆与花盘〔9〕固连，传动连杆〔8〕的一端与花盘〔9〕销轴连接，另一端与涨紧顶杆〔7〕销轴连接，涨紧顶杆〔7〕与涨靴〔6〕固连，其特征是在后涨紧机构〔4〕与前涨紧机构〔5〕之间加装有内铜衬机构，该内铜衬机构由花盘〔14〕、传动连杆〔13〕、固定铜衬顶杆〔12〕、固定铜衬块〔11〕、带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕和滑动铜衬块〔16〕组成，固连在前涨紧气缸〔22〕活塞杆上的花盘〔14〕，其外沿由销轴连接多个传动连杆〔13〕，而传动连杆〔13〕的另一端与外端固连有固定铜衬块〔11〕的固定铜衬顶杆〔12〕或外端固连有滑动铜衬块〔16〕的带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕通过销轴连接。
2.根据权利要求1所述的带铜垫的管道气动内对口器，其特征是一端连在花盘〔14〕上的传动连杆〔13〕另一端一一相间地分别连接固定铜衬顶杆〔12〕和带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕，与固定铜衬顶杆〔12〕外端固连的固定铜衬块〔11〕和与带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕外端固连的滑动铜衬块〔16〕也一一相间地组成一圆环垫。
3.根据权利要求1或2所述的带铜垫的管道气动内对口器，其特征是所述带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕由滑动杆〔17〕、复位弹簧〔18〕、导向轴〔19〕、导向轴〔20〕和滑动盒体〔21〕组成，外端固连滑动铜衬块〔16〕的滑动杆〔17〕偏里有二个通孔各穿导向轴〔19〕和导向轴〔20〕后插入向外开口的长方体滑动盒体〔21〕中并滑动杆〔17〕里端与滑动盒体〔21〕内壁之间留有间隙，在导向轴〔19〕上套一复位弹簧〔18〕并使复位弹簧〔18〕置于滑动杆〔17〕与滑动盒体〔21〕内壁之间，导向轴〔19〕和导向轴〔20〕的两端与滑动盒体〔21〕壁固连，而与滑动杆〔17〕的通孔松配合，滑动盒体〔21〕里端外侧固连一杆段后与传动连杆〔13〕连接。
4.根据权利要求1或2所述的带铜垫的管道气动内对口器，其特征是组成圆环垫的固定铜衬块〔11〕和滑动铜衬块〔16〕均为带弧度的梯形方条，相对且分别固连在固定铜衬顶杆〔12〕和带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕的端头，使固定铜衬块〔11〕与滑动铜衬块〔16〕之间的接触面为楔形面且相邻两个接触面的楔形倾斜方向对称。
5.根据权利要求4所述的带铜垫的管道气动内对口器，其特征是所述固定铜衬块〔11〕和滑动铜衬块〔16〕所用材质为铬锆铜合金。
专利摘要本实用新型是涉及管道系统技术领域的钢质管道施工中实现管口组对焊接的带铜垫的管道气动内对口器。其特征是在现有管道气动内对口器的后涨紧机构〔4〕与前涨紧机构〔5〕之间加装内铜衬机构，该内铜衬机构由花盘〔14〕、传动连杆〔13〕、固定铜衬顶杆〔12〕、固定铜衬块〔11〕、带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕和滑动铜衬块〔16〕组成，固连在前涨紧气缸〔22〕活塞杆上的花盘〔14〕，其外沿由销轴连接多个传动连杆〔13〕，而传动连杆〔13〕的另一端与外端固连固定铜衬块〔11〕的固定铜衬顶杆〔12〕或外端固连滑动铜衬块〔16〕的带滑动复位机构的铜衬顶杆〔15〕通过销轴连接，固定铜衬块〔11〕与滑动铜衬块〔16〕一一相间地组成圆环垫。
文档编号B25B11/00GK2818077SQ20052011813
公开日2006年9月20日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年9月1日
发明者张锋, 梁君直, 陈江, 闫政, 黄福祥, 马兰 申请人:中国石油天然气管道局, 中国石油天然气管道科学研究院