一种扇式金属波纹管平面弯曲装置的制作方法

本发明专利提出了一种扇式金属波纹管平面弯曲装置，用于金属波纹管弯曲后抗渗漏检测过程中金属波纹管圆弧形试件的弯曲制作工作，属于土木工程领域。

背景技术：

工程领域使用金属波纹管的经验已经将近200年，而随着近半个世纪以来城市建设的蓬勃发展，各种工况催生了对各类金属波纹管材的需求，例如建筑行业将金属波纹管作为运载工具，对各类液体或是气体的进行传输。而随着建设生产活动的进行和工业的进步，金属波纹管的种类和质量都获得了极大的提升。总体上而言，如今的各类金属波纹管都具有，制造方便、价格便宜、密封性好、耐腐蚀等优点。

然而，如此大量、如此广泛的使用金属波纹管，势必要求对金属波纹管的质量有所保证。实际上，处于指导性考虑，我国建设部早在上世纪九十年代就已颁布过金属波纹管的相关检测标准，即，jg/t3013-1994《预应力混凝土用金属螺旋管》。后来国机械工业联合会等部门也颁布过更具广泛意义的jb/t6169-2006《金属波纹管》。直至2007年，我国建设部对jg/t3013-1994《预应力混凝土用金属螺旋管》进行废止，而采用jg225-2007《预应力混凝土用金属波纹管》这一标准对其进行替代，其标准性质也由原来的推荐指导性标准变为强制性标准。

截至目前为止，该标准已采用超过10年，而在使用该标准的过程中广大试验检测人员也陆续发现了该标准中的一些不便之处。例如，对金属波纹管而言其弯曲后的抗渗漏性能检测十分重要，该项检测最能反应金属波纹管材在工程中因外力或是其它原因发生形变以后的抗渗漏性能。然而，标准jg225-2007《预应力混凝土用金属波纹管》在阐述这一试验时，并不精确，只是简单给出了原理性的描述，缺乏对相关仪器的介绍和描述。而在进行文献调研和市场调研后发现，对此目前并没有成熟的仪器来完成金属波纹管的弯曲后抗渗漏检测工作。对此，作者研制了相关的试验仪器“一种立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置”，已经基本能够解决这一问题目前已经提交专利申请书。

然而，在金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测这一试验实施的过程中还存在一大痛点，即，如何准确、快速又不损伤管体的情况下将金属波纹管弯制成试验所需的圆弧形。因为，首先金属波纹管的圆弧形状受其本身尺寸参数影响具有不固定性、临时性的特点，因此目前也缺乏解决这一问题的相关设备，很多情况下只能凭借试验检测人员的目测、尺侧或是经验对管材试样进行弯曲。这就造成两个问题，第一及所弯制圆弧的准确性。二是这种人工做法很容易造成管材试样在某一点的应力集中，这样一来很多管材会在弯制过程中或是弯制以后吊装的过程中发生断裂。

为此，本发明专利提出了一种扇式金属波纹管平面弯曲装置。利用该装置可以单人快速方便的实现对金属波纹管材圆弧形线型的弯制，且完之后的管材线型标准、受力均匀、无应力集中现象产生。这就在最大程度上保证了金属波纹管弯曲后抗渗透性能检测试验的准确有效。因此，该装置具有极高的应用价值和推广前景，是管材检测，特别是金属波纹管检测的有力助手。

技术实现要素：

本发明专利所要解决的问题是：

（1）提出一种扇式金属波纹管平面弯曲装置，能够解决金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测试验中，管材线型控制的痛点。其构造精巧，操作简单，可单人完成，所弯制的金属波纹管圆弧形试样具有线型标准、受力均匀、无应力集中等优点，具有很高的应用价值和推广前景。

（2）确定该装置各构成部分的功能及主要尺寸。

（3）提供一种基于该装置的金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验试件的弯制方法。

为解决上述问题，本发明专利所采取的技术方案是：

本发明专利提出一种扇式金属波纹管平面弯曲装置，其特征是：该检测装置由弯制系统、固定系统和定型系统组成；其中，弯制系统为该装置的主要工作系统和结构主体，其构成元件包括：主臂、副臂、主臂固定夹、副臂固定夹、主间摆、副间摆、主间摆扫轮、副间摆扫轮、主间摆推杆、副间摆推杆、连接轮主固定销孔、主臂辅助固定销孔；固定系统主要为一带有滑轨和固定销的金属平板；而定型系统为一带有滑轮和悬挂钩的伸缩杆，并配有若干固定箍与管材试样进行辅助性连接。

进一步的，所述支撑系统由主臂、副臂、主臂固定夹、副臂固定夹、主间摆、副间摆组成；其中主臂、副臂、主间摆、副间摆之间通过一圆形万向连接轮连接，该万向轮圆心部开有定位孔；主臂固定夹、副臂固定夹与主臂、副臂分别通过焊接的方式连接在主臂、副臂脚部。

进一步的，所述主臂采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节联结处采用固定销固定，此外每节节杆1/3处开有定位孔；在主臂的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近主臂脚部的底端；在主臂头部设有一横向角度锁，该锁与主臂间采用转动轴承连接，该锁的另一端可与副臂间以卡销连接；所述副臂也采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接。而所不同的是，所述副臂，各节杆上不设定位孔；在副臂的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近副臂脚部的底端；另外，所述主、副间摆脚部设有扫轮，扫轮为一对圆形实心轮，通过转动轴承连接在扫轮架上，扫轮架与主、副间摆脚部采用焊接方式连接；此外，在所述主、副间摆靠近脚部的位置都设有一推杆，该推杆以焊接的方式固定在主、副间摆上。

进一步的，所述固定系统由固定金属台、固定台轨道和多组可移动式角铁固定销构成；其中，固定台为一钢板轧制而成的金属方台；固定台轨道为直接在金属固定台表面通过切割方式加工而成；角铁固定销由略小于权利要求2中所述的主臂固定孔的角铁切割焊接而成，该固定销可沿固定台轨道自由滑动，当固定销插入主臂固定孔后，可以卡销的方式固定其位置，从而限制其移动。

进一步的，所述定型系统由定型杆固和定型辅助箍两部分组成；每套装置配有4个固定箍和1个定型杆。

进一步的，所述定型杆由定型杆主体、牵引绳、牵引绳滑轮、定型杆端部滑轮、定型杆吊钩组成；整个定型杆主体采用三节对称式设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节联结处采用固定销固定，在定型杆的两端分别设有一个滑轮；在中间节杆的两端分别以焊接方式设有一个滑轮架，在滑轮架上通过轴承都安装有一个滑轮；滑轮上卷有钢绞线制成的牵引绳，两根牵引绳分别伸向固定杆两端的滑轮，并以缠绕的方式与固定杆两端的滑轮连接，牵引绳的末端都设有悬挂钩；

进一步的，所述固定箍由金属不锈钢薄片制成，主体形状为圆环形，在圆环形主体上设有一处开口，开口两侧均有片状凸起，两片片状凸起依靠一杆状螺丝连接，当向一侧拧动螺丝时两片片状凸起会闭合，而固定箍也随之收紧；在螺杆尾部设有一可供悬挂的挂环。

基于该装置制作金属波纹管弯曲后抗渗漏性试验所需圆弧试件的方法，其特征是：

第一步，根据试验所用金属波纹管材试样的内径和制作该管材的钢丝直径计算金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验的试验参数，具体包括管材试样长度l，弯曲半径r以及圆心角θ；

第二步，根据主臂所刻标尺，抽动主臂伸缩节，调整主臂长度至r，并将装置主臂的定位孔对准辅助平台的定位销，依次插入；当装置被水平安放在辅助平台上时，用卡销锁住定位销，限制其自由移动；

第三步，逆时针转动副臂，将其调整至与主臂呈θ角，此时用主臂上的横向角度锁将副臂的锁死，限制其自由移动；

第四步，根据副臂所刻标尺，抽动副臂伸缩节，调整副臂长度至r；

第五步，抽动主间摆伸缩节，调整主间摆长度至r；

第六步，抽动副间摆伸缩节，调整副间摆长度至r；

第七步，将金属波纹管材试样的一端安装上定型辅助箍；

第八步，将金属波纹管材试样的另一端也安装上定型辅助箍；要求安装完成后的两个定型辅助箍其收紧螺杆要在同一平面内；

第九步，将金属波纹管材试样的一端与主臂固定夹相连接，使主臂固定夹将金属波纹管材试样夹紧；

第十步，将金属波纹管材试样另一端，以人工的方式缓慢地向副臂固定夹方向弯曲，使此端与副臂固定夹相连接，使副臂固定夹将金属波纹管材试样夹紧；要求安装后的管材试样其上的定型辅助箍的收紧扣要基本垂直于辅助平台平面；

第十一步，握住主间摆推杆，延逆时针方向将主间摆缓慢地向管材试样中部推进，当主间摆到达管材试样中部时，再沿反向，即顺时针方向，向将主间摆缓慢地向主臂方向推进，如此反复三次，直至此段管材圆弧成型且无线型塌缩为止；

第十二步，握住副间摆推杆，沿顺时针方向将副间摆缓慢地向管材试样中部推进，当副间摆到达管材试样中部时，再沿反向，即逆时针方向，向将副间摆缓慢地向副臂方向推进，如此反复三次，直至此段管材圆弧成型且无线型塌缩为止；

第十三步，将定型杆两端的吊钩分别与金属波纹管试样上所安装的辅助定型箍挂环相连接；

第十四步，保持此时的状态10min后将管材试样两端分别从主臂固定夹和副臂固定夹上取下；

第十五步，保持定型杆对管材试样的控制，直至金属波纹管弯曲后抗渗漏试验开始。

本发明专利的有益效果：

（1）该装置的研制解决了金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测试验无专门管材试样弯制仪器的痛点。

（2）该装置构造精巧，操作简单，可单人完成操作。

（3）该装置所弯制的金属波纹管圆弧形试样具有线型标准、受力均匀、无应力集中等优点。

（4）该装置力学结构合理，各部分元件分工明确协调性强，因此具有极强的耐用性。

（5）该装置支撑系统的设置使其可在各种不同的地面环境下，将装置平稳展开完成试验，因此具有极强的环境适应能力。

附图说明

图1扇式金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测圆弧弯制制作装置主体结构示意图；

图2扇式金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测圆弧弯制制作装置辅助平台示意图；

图3扇式金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测圆弧弯制制作装置定型杆示意图；

图4扇式金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测圆弧弯制制作装置定型辅助箍示意图；

其中：1-主臂；2-副臂；3-万向连接轮；4-横向角度锁；5-主臂固定夹；6-副臂固定夹；7-主间摆；8-副间摆；9-主间摆扫轮；10-副间摆扫轮；11-主间摆推杆；12-副间摆推杆；13-连接轮主固定销孔；14-主臂辅助固定销孔；15-主臂毫米刻度标尺；16-副臂毫米刻度标尺；a-主臂伸缩节；b-副臂伸缩节；c-主间摆伸缩节；b-副间摆伸缩节；17-固定金属台；18-固定台轨道；19-可移动式角铁固定销；20-定型杆主体；21-牵引绳；22-牵引绳滑轮；23-定型杆端部滑轮；24-定型杆吊钩；25-伸缩节。

具体实施方式

下面对本发明作简要的说明与介绍：

该检测装置由弯制系统、固定系统和定型系统组成；其中，弯制系统为该装置的主要工作系统和结构主体，其构成元件包括：主臂、副臂、主臂固定夹、副臂固定夹、主间摆、副间摆、主间摆扫轮、副间摆扫轮、主间摆推杆、副间摆推杆、连接轮主固定销孔、主臂辅助固定销孔；固定系统主要为一带有滑轨和固定销的金属平板；而定型系统为一带有滑轮和悬挂钩的伸缩杆，并配有若干固定箍与管材试样进行辅助性连接。

进一步的，所述支撑系统由主臂、副臂、主臂固定夹、副臂固定夹、主间摆、副间摆组成；其中主臂、副臂、主间摆、副间摆之间通过一圆形万向连接轮连接，该万向轮圆心部开有定位孔；主臂固定夹、副臂固定夹与主臂、副臂分别通过焊接的方式连接在主臂、副臂脚部。

进一步的，所述主臂采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节联结处采用固定销固定，此外每节节杆1/3处开有定位孔；在主臂的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近主臂脚部的底端；在主臂头部设有一横向角度锁，该锁与主臂间采用转动轴承连接，该锁的另一端可与副臂间以卡销连接；所述副臂也采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接。而所不同的是，所述副臂，各节杆上不设定位孔；在副臂的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近副臂脚部的底端；另外，所述主、副间摆脚部设有扫轮，扫轮为一对圆形实心轮，通过转动轴承连接在扫轮架上，扫轮架与主、副间摆脚部采用焊接方式连接；此外，在所述主、副间摆靠近脚部的位置都设有一推杆，该推杆以焊接的方式固定在主、副间摆上。

进一步的，所述固定系统由固定金属台、固定台轨道和多组可移动式角铁固定销构成；其中，固定台为一钢板轧制而成的金属方台；固定台轨道为直接在金属固定台表面通过切割方式加工而成；角铁固定销由略小于权利要求2中所述的主臂固定孔的角铁切割焊接而成，该固定销可沿固定台轨道自由滑动，当固定销插入主臂固定孔后，可以卡销的方式固定其位置，从而限制其移动。

进一步的，所述定型系统由定型杆固和定型辅助箍两部分组成；每套装置配有4个固定箍和1个定型杆。

进一步的，所述定型杆由定型杆主体、牵引绳、牵引绳滑轮、定型杆端部滑轮、定型杆吊钩组成；整个定型杆主体采用三节对称式设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节联结处采用固定销固定，在定型杆的两端分别设有一个滑轮；在中间节杆的两端分别以焊接方式设有一个滑轮架，在滑轮架上通过轴承都安装有一个滑轮；滑轮上卷有钢绞线制成的牵引绳，两根牵引绳分别伸向固定杆两端的滑轮，并以缠绕的方式与固定杆两端的滑轮连接，牵引绳的末端都设有悬挂钩；

进一步的，所述固定箍由金属不锈钢薄片制成，主体形状为圆环形，在圆环形主体上设有一处开口，开口两侧均有片状凸起，两片片状凸起依靠一杆状螺丝连接，当向一侧拧动螺丝时两片片状凸起会闭合，而固定箍也随之收紧；在螺杆尾部设有一可供悬挂的挂环。

下面结合附图对本发明专利的检测操作作进一步详细描述。

第一步，根据试验所用金属波纹管材试样的内径和制作该管材的钢丝直径计算金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验的试验参数，具体包括管材试样长度l，弯曲半径r以及圆心角θ。

第二步，如图1所示，根据15-主臂所刻标尺，抽动a-主臂伸缩节，调整1-主臂长度至r，并将装置1-主臂的14-定位孔对准17-辅助平台的19-定位销，依次插入。当装置被水平安放在17-辅助平台上时，用卡销锁住19-定位销，限制其自由移动。

第三步，逆时针转动2-副臂，将其调整至与1-主臂呈θ角，此时用1-主臂上的4-横向角度锁将2-副臂的锁死，限制其自由移动。

第四步，根据16-副臂所刻标尺，抽动b-副臂伸缩节，调整2-副臂长度至r。

第五步，抽动c-主间摆伸缩节，调整7-主间摆长度至r。

第六步，抽动d-副间摆伸缩节，调整8-副间摆长度至r。

第七步，将金属波纹管材试样的一端安装上定型辅助箍。

第八步，将金属波纹管材试样的另一端也安装上26-定型辅助箍。要求安装完成后的两个26-定型辅助箍其28-收紧螺杆要在同一平面内。

第九步，将金属波纹管材试样的一端与5-主臂固定夹相连接，使5-主臂固定夹将金属波纹管材试样夹紧。

第十步，将金属波纹管材试样另一端，以人工的方式缓慢地向6-副臂固定夹方向弯曲，使此端与6-副臂固定夹相连接，使6-副臂固定夹将金属波纹管材试样夹紧。要求安装后的管材试样其上的26-定型辅助箍的27-收紧扣要基本垂直于辅助平台平面。

第十一步，握住11-主间摆推杆，延逆时针方向将7-主间摆缓慢地向管材试样中部推进，当7-主间摆到达管材试样中部时，再沿反向，即顺时针方向，向将7-主间摆缓慢地向1-主臂方向推进，如此反复三次，直至此段管材圆弧成型且无线型塌缩为止。

第十二步，握住12-副间摆推杆，沿顺时针方向将8-副间摆缓慢地向管材试样中部推进，当8-副间摆到达管材试样中部时，再沿反向，即逆时针方向，向将8-副间摆缓慢地向2-副臂方向推进，如此反复三次，直至此段管材圆弧成型且无线型塌缩为止。

第十三步，将20-定型杆两端的24-吊钩分别与金属波纹管试样上所安装的29-辅助定型箍挂环相连接。

第十四步，保持此时的状态10min后将管材试样两端分别从5-主臂固定夹和6-副臂固定夹上取下。

第十五步，保持20-定型杆对管材试样的控制，直至金属波纹管弯曲后抗渗漏试验开始。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。