管道焊接用的旋转插胀式衬垫装置的制作方法

本发明涉及的是一种管道焊接用的衬垫装置，具体地说，是涉及一种在中小口径管道焊接时所使用的用于提高焊接质量的旋转插胀式衬垫装置。

背景技术：

焊接衬垫的应用可以极大地提高焊接质量。目前，国内外已经开发出了带有衬垫部件的管道焊接对口器，将衬垫技术应用于大口径管道的焊接工艺中。但是，中小口径管道由于径向空间狭小的因素，无法装入结构复杂的管道焊接对口器。因此，在中小口径管道焊接工艺中，还未有成熟的衬垫装置应用。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种管道焊接用的旋转插胀式衬垫装置，该种衬垫装置径向尺寸较小，可以应用到中小口径管道焊接施工中，且结构简单，使用方便。

本发明的技术方案是：该种管道焊接用的旋转插胀式衬垫装置，包括衬垫，其特征在于：

所述衬垫装置还包括弹性夹、前支架、小导轮、小销轴、后支架、导向筒、轴承、挡圈、细长轴、摇把柄、摇把杆、连接筒、固定环以及定环手柄；

其中，所述衬垫的形状为长条状，内壁为轴向倾斜的斜面，外壁为圆弧面，前后端为小倒角；衬垫安装到弹性夹上，可以沿着导向筒的斜面斜向滑动；所述衬垫由总数为偶数的若干个衬垫体，按照奇偶数，左右相对排列组成圆环，封堵住焊接坡口处；

所述弹性夹与衬垫体数量一致，由一片较长薄钢板和一块短薄钢板冲压和组焊而成，具有径向回弹力；弹性夹前部构成夹持衬垫的槽型，用于夹持衬垫；弹性夹后部加工两个小孔，通过螺钉固定在前支架或者后支架上；

所述前支架为短圆筒状，内壁加工左旋螺纹孔，安装到细长轴的前部第一个螺纹段上；前支架外壁后侧加工正多边形棱面和径向小螺纹孔，用于安装弹性夹；外壁前侧加工成四个支耳形状，通过小销轴安装小导轮；

所述小导轮和小销轴共为8组，安装到前支架和后支架上，用于装置在管道里滑动时减小摩擦阻力；

所述后支架为短圆筒状，内壁加工右旋螺纹孔，安装到细长轴的前部第二个螺纹段上；后支架外壁前侧加工正多边形棱面和径向小螺纹孔，用于安装弹性夹；外壁中间加工成四个支耳形状，通过小销轴安装小导轮；外壁后侧加工径向小螺纹孔，通过螺钉固定在连接筒的前端；

所述前支架和后支架布局在衬垫的前后位置，作为装置在管道里滑动的径向支撑；并且前支架和后支架的内壁螺纹旋向相反，在细长轴的旋转作用下产生相对轴向移动，同步靠近或者分开，从而实现弹性夹推动衬垫上插胀紧或者下滑收缩的功能；

所述导向筒的内壁两端大孔处用于安装两个轴承；导向筒的外壁为两个锥形面，用于弹性夹和衬垫的斜向滑动的导向作用；所述轴承为一对滚动球轴承，安装到细长轴的前部，支撑导向筒，消除细长轴在旋转时导向筒的阻力；所述挡圈为轴用弹性挡圈，卡在细长轴的轴承部位，防止轴承轴向窜动；所述细长轴为细长杆状，长度长于连接筒，通过转动来推动前支架和后支架产生轴向相向移动。细长轴的前部轴肩处用于安装两个轴承，并加工挡圈槽；细长轴的前部轴肩两侧加工两段外螺纹，前侧加工左旋螺纹，与前支架的左旋螺纹孔配合，后侧加工右旋螺纹，与后支架的右旋螺纹孔配合；细长轴尾部加工一小段四棱面和外螺纹，用于安装摇把杆和螺母；

所述摇把杆为一端加工圆孔另一端加工方孔的长条形，用于连接细长轴与摇把柄；所述摇把柄为圆柱形，小头前端加工外螺纹，通过螺母固定在摇把杆上，用于摇动细长轴转动；所述连接筒为长圆筒，长度长于待焊钢管；连接筒前部加工小孔，通过螺钉与后支架连接，用于阻止其随细长轴转动；所述固定环为加工径向螺纹孔的圆环；所述定环手柄为圆柱形；固定环与定环手柄焊在一起，通过顶丝固定在连接筒尾部，用于阻止后支架随细长轴转动。

本发明具有如下有益效果：本种衬垫装置径向尺寸较小，适用于中小口径管道；另外，本种衬垫装置带有导向轮，可以实现管道对口功能；应用时，衬垫材质选用铜合金或者陶质材料均可以，提高了衬垫材质的选择范围；另外，本种衬垫装置结构比较简单，操作十分方便。

附图说明：

图1为衬垫装置的剖视图；

图2为管道里衬垫下滑收缩时的装置轴向剖视图；

图3为管道里衬垫上插胀紧时的装置轴向剖视图；

图4为装置当衬垫下滑收缩时的局部轴向剖视图；

图5为装置当衬垫下滑收缩时的横截面剖视图；

图6为装置当衬垫上插胀紧时的局部轴向剖视图；

图7为装置当衬垫上插胀紧时的横截面剖视图；

图8为衬垫的立体图；

图9为弹性夹的主视图；

图10为前支架的剖切主视图；

图11为后支架的剖切主视图；

图12为后支架的左视图；

图13为导向筒的剖切主视图；

图14为细长轴的主视图；

图15为固定环和定环手柄的剖视图；

图16为摇把杆的主视图；

图17为摇把柄的主视图。

图中：1、小导轮；2、小销轴；3、前支架；4、弹性夹；5、导向筒；6、衬垫；7、轴承；8、挡圈；9、细长轴；10、后支架；11、连接筒；12、摇把柄；13、摇把杆；14、定环手柄；15、固定环；16、管道；17、焊缝。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图17所示，本发明所述的旋转插胀式衬垫装置，包括：衬垫、弹性夹、前支架、小导轮、小销轴、后支架、导向筒、轴承、挡圈、细长轴、摇把柄、摇把杆、连接筒、固定环、定环手柄。

所述衬垫的材质为陶质或者铜合金材料，衬垫形状为长条状，内壁为轴向倾斜的斜面，外壁为圆弧面，前后端为小倒角；衬垫安装到弹性夹上，可以沿着导向筒的斜面斜向滑动；多个衬垫按照奇偶左右相对排列组成圆环，封堵住焊接坡口处。

所述弹性夹与衬垫数量一致，由一片较长薄钢板和一块短薄钢板冲压和组焊而成，具有径向回弹力。弹性夹前部构成夹持衬垫的槽型，用于夹持衬垫；弹性夹后部加工两个小孔，通过螺钉固定在前支架或者后支架上。

所述前支架为短圆筒状，内壁加工左旋螺纹孔，安装到细长轴的前部第一个螺纹段上；前支架外壁后侧加工正多边形棱面和径向小螺纹孔，用于安装弹性夹；外壁前侧加工成四个支耳形状，通过小销轴安装小导轮。

所述小导轮和小销轴共为8组，安装到前支架和后支架上，用于装置在管道里滑动时减小摩擦阻力。

所述后支架为短圆筒状，内壁加工右旋螺纹孔，安装到细长轴的前部第二个螺纹段上；后支架外壁前侧加工正多边形棱面和径向小螺纹孔，用于安装弹性夹；外壁中间加工成四个支耳形状，通过小销轴安装小导轮；外壁后侧加工径向小螺纹孔，通过螺钉固定在连接筒的前端。

所述前支架和后支架布局在衬垫的前后位置，作为装置在管道里滑动的径向支撑；并且前支架和后支架的内壁螺纹旋向相反，在细长轴的旋转作用下产生相对轴向移动，同步靠近或者分开，从而实现弹性夹推动衬垫上插胀紧或者下滑收缩的功能。

所述导向筒选用铜合金材质，以减小摩擦阻力；导向筒的内壁两端大孔处用于安装两个轴承；导向筒的外壁为两个锥形面，用于弹性夹和衬垫的斜向滑动的导向作用。

所述轴承为一对滚动球轴承，安装到细长轴的前部，支撑导向筒，消除细长轴在旋转时导向筒的阻力。

所述挡圈为轴用弹性挡圈，卡在细长轴的轴承部位，防止轴承轴向窜动。

所述细长轴为细长杆状，长度长于连接筒，通过转动来推动前支架和后支架产生轴向相向移动。细长轴的前部轴肩处用于安装两个轴承，并加工挡圈槽；细长轴的前部轴肩两侧加工两段外螺纹，前侧加工左旋螺纹，与前支架的左旋螺纹孔配合，后侧加工右旋螺纹，与后支架的右旋螺纹孔配合；细长轴尾部加工一小段四棱面和外螺纹，用于安装摇把杆和螺母。

所述摇把杆为一端加工圆孔另一端加工方孔的长条形，用于连接细长轴与摇把柄。

所述摇把柄为圆柱形，小头前端加工外螺纹，通过螺母固定在摇把杆上，用于摇动细长轴转动。

所述连接筒为长圆筒，长度略长于待焊钢管；连接筒前部加工小孔，通过螺钉与后支架连接，用于阻止其随细长轴转动。

所述固定环为加工径向螺纹孔的圆环；所述定环手柄为圆柱形；固定环与定环手柄焊在一起，通过顶丝固定在连接筒尾部，用于阻止后支架随细长轴转动。

本装置的操作过程为：

第一步，衬垫装置放入管道前，用手把住定环手柄防止连接筒转动，顺时针摇动摇把柄，通过细长轴转动来推动前支架和后支架轴向移动分离，弹性夹带动衬垫下滑收缩，衬垫部位径向直径减小，然后将衬垫装置放到待焊接钢管里，推入到焊接坡口处，两组导向轮使得两根钢管对正。（参见图2、图4和图5）

第二步，逆时针摇动摇把柄，通过细长轴转动来推动前支架和后支架轴向移动靠近，弹性夹带动衬垫上插胀紧，形成环形衬垫环，封堵住管道坡口处，接着进行管道焊接作业。（参见图3、图6和图7）

第三步，焊接完成后，再顺时针摇动摇把柄，通过细长轴转动来推动前支架和后支架轴向移动分离，弹性夹带动衬垫下滑收缩，实现衬垫与焊缝的分离，最后将衬垫装置从管道里抽出来。

本发明经过实验性应用后，已经证明本种装置可以很好的被应用到中小口径管道的焊接施工中，大大提高了工作效率。另外本种衬垫装置结构简单，使用方便，易于更换易损件，适用性强。