一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装及对接焊接方法与流程

1.本发明涉及低温液体罐式集装箱制造技术领域，具体涉及一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装及对接焊接方法。


背景技术：

2.低温液体罐式集装箱是一种外部带有支撑框架的用于装运低温液体的移动式压力容器。低温液体罐式集装箱的核心部件为内容器和外容器，内容器与外容器之间形成夹层空间，通过对夹层空间进行抽真空处理来确保容器的保温绝热性能。低温液体罐式集装箱上的内容器与外容器均为焊接结构件，其是由筒体和连接在筒体两端的封头所构成。其中，筒体是采用钢板在卷板机上卷制后焊接形成；当筒体较长时，需要分为若干节子筒体再拼接组焊成整筒体。
3.现有技术中的低温液体罐式集装箱上的筒体在制造时还存在以下问题：
4.一是由于钢板卷制误差和焊接变形等原因，筒体的子筒体在制成后不可避免地会存在一定的直径误差和圆度误差，子筒体这种直径误差和圆度误差形成了筒体对接的段差，段差的存在增加了子筒体对接的对中难度，往往需要经过多次调整和反复测量才能保证子筒体对接时具有良好的同轴度，由此降低了生产制造的效率。
5.二是子筒体对接后的焊接质量会受到环境温度的影响，特别在严寒的冬季，由于生产现场周围环境温度低，容易导致子筒体对接处环焊缝因冷却速度较快而产生焊接质量缺陷。
6.三是子筒体对接焊接时，如果焊接操作方法不当，容易产生筒体变形，包括筒体焊后失圆和筒体直线误差较大，由此影响了筒体的整体质量。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，旨在提高筒体装配对接作业的效率，提高筒体对接焊接的质量。具体的技术方案如下：
8.一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，包括筒身定位装置和筒口同轴对接装置，所述筒身定位装置包括底座、设置在所述底座上部左右两侧位置的一对筒体支撑旋转组件，每一所述筒体支撑旋转组件包括分别固定在所述底座上部前后位置的一对轴承座、转动设置在所述一对轴承座上的轴辊；所述筒口同轴对接装置包括固定设置在所述底座上且位于所述筒体对接部位正下方的高度可调支撑座、支撑在所述高度可调支撑座上的刚性环形圈、设置在所述刚性环形圈上的直径段差自动补偿对中器；所述直径段差自动补偿对中器包括设置在所述刚性环形圈中间外圆上的中间环形槽、设置在所述刚性环形圈外圆上且位于所述中间环形槽两侧的一对环形段差补偿槽、对应设置在所述一对环形段差补偿槽内的一对环形橡胶弹性胎，所述一对环形橡胶弹性胎的进气接头连接在同一进气管上；在所述刚性环形圈的所述中间环形槽的槽底还设置有一圈定位用切槽，所述高度可调支撑座包括向上竖立在所述底座上的电动推杆、设置在所述电动推杆的伸缩杆顶部的定位插片，
所述电动推杆伸缩杆顶部的定位插片支撑在所述刚性环形圈的所述定位用切槽内。
9.优选的，所述定位插片的下端连接有一对导向杆，所述一对导向杆分置于所述电动推杆伸缩杆的两侧，所述底座上设置有导向孔，所述导向杆上下移动设置在所述导向孔上。
10.本发明中，所述进气管通过第一气动管路连接至压缩空气源；所述轴辊的外圆上设置有柔性支撑组件，所述柔性支撑组件包括外套在所述轴辊外圆上的若干数量滑动套、设置在所述滑动套外圆上的环形橡胶气圈，每一所述环形橡胶气圈分别通过第二气动管路连接至压缩空气源，在所述第一气动管路和第二气动管路上分别设置有气压调节装置。
11.本发明中，所述气压调节装置包括设置在所述气动管路上的电动进气调节阀、电动放气调节阀和压力传感器，所述电动进气调节阀、电动放气调节阀和压力传感器分别连接plc控制系统。
12.优选的，每一轴辊上的所述柔性支撑组件的数量为四个，以使得每一待对接的筒体在每一轴辊上分别得到两组支撑位。
13.作为本发明的进一步改进，所述轴辊通过所述轴承座架空设置在所述底座的上方，在所述底座上位于所述轴辊的下方还设置有焊接变形监控装置，所述焊接变形监控装置包括设置在所述底座上且与所述筒体的中心轴线相垂直的一对横向基准尺、设置在所述横向基准尺上的红外测距传感器阵列，所述一对横向基准尺在所述底座上分置于所述一对筒体对接部位下方的前后两侧位置；所述红外测距传感器阵列包括沿所述横向基准尺的长度方向间隔布置且为向上竖立设置的若干数量的红外测距传感器，所述红外测距传感器阵列连接plc控制系统。
14.作为本发明的更进一步改进，所述焊接变形监控装置还包括设置在所述底座上的一对纵向基准尺，所述一对纵向基准尺对应设置在所述一对筒体的下方且平行于所述一对筒体的中心轴线；所述纵向基准尺上设置有红外测距传感器阵列，所述红外测距传感器阵列包括沿所述纵向基准尺的长度方向间隔布置且为向上竖立设置的若干数量的红外测距传感器，所述红外测距传感器阵列连接plc控制系统。
15.优选的。所述刚性环形圈的中间环形槽表面设置有一层绝热涂料层，并在所述绝热涂料层的表面设置有一层铝反射膜，在所述中间环形槽内且位于所述定位用切槽的两侧位置还分别环绕设置有用于筒体对接部预热或保温的电伴热带。
16.本发明中，所述滑动套通过紧定螺钉与所述轴辊相固定；所述电伴热带的外表面还设置有耐火涂层；所述底座上设置有减速传动机构，所述一对轴承座上的轴辊中，其中一个轴辊为主动轴辊，另一个轴辊为从动主动轴辊，所述减速传动机构与所述主动轴辊传动连接。
17.本发明中，所述减速传动机构优选采用由伺服电机驱动的蜗轮蜗杆减速机，通过齿轮传动带动轴辊旋转。
18.一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装的对接焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
19.(1)筒身定位装置的调整：根据待对接的一对筒体的长度规格尺寸，调整轴辊外圆上的各柔性支撑组件位置，使得柔性支撑组件调整到能够稳定支撑住一对筒体的合适位置；
20.(2)筒口同轴对接装置的安装：将带有直径段差自动补偿对中器的刚性环形圈吊装到高度可调支撑座上，使得电动推杆伸缩杆顶部的定位插片支撑在所述刚性环形圈的所述定位用切槽内；调整环形橡胶弹性胎内的气压至较低状态，使得环形橡胶弹性胎的外径尺寸小于筒体的内径尺寸；
21.(3)筒体的吊装：将一对筒体分别吊装到筒体支撑旋转组件的轴辊上；吊装时注意避开刚性环形圈，使得一对筒体分置于刚性环形圈的前后两侧位置；
22.(4)筒口同轴对接装置的调整：通过电动推杆调整支撑在电动推杆伸缩杆顶部定位插片上的刚性环形圈高度，使得刚性环形圈与一对筒体同轴；
23.(5)筒体的对接：分别移动一对筒体，使得一对筒体分别套装定位在刚性环形圈外圆上；定位后检查一对筒体上纵向焊缝的相对位置，转动筒体使得一对筒体上的纵向焊缝在周向相互错开一定的角度；角度调整到位后操作电动推杆的伸缩杆下移，使得电动推杆伸缩杆顶部的定位插片向下移动并完全脱离刚性环形圈且位于筒体以下，接着继续分别移动使得一对筒体最终使得一对筒体相互靠接在一起；筒体的对接完成后，使用紧定螺钉将轴辊外圆上的滑动套进行固定；
24.(6)筒体的同轴快速校正：调整刚性环形圈上环形橡胶弹性胎内的气压至较高状态，使得一对环形橡胶弹性胎的外圆因膨胀而分别顶住一对筒体的内壁，实现一对筒体内径有段差时的自动定心；校正后的筒体在对接处先用点焊进行定位固定；
25.(7)筒身定位装置的适配调整：通过压力传感器检测各滑动套外圆上的环形橡胶气圈内的压力，压力不均匀时通过气压调节装置进行调整，使得各环形橡胶气圈内的压力均等，从而实现对于一对筒体的稳定均衡支撑，减少受力变形；
26.(8)环缝焊接：开启减速传动机构使得轴辊带动筒体转动，使用焊机进行一对筒体环焊缝的对接焊接；
27.(9)焊后保温：焊接完成后在筒体环焊缝的外圆部位包裹保温材料，同时开启位于刚性环形圈的中间环形槽内的电伴热带，对筒体环焊缝进行保温。
28.优选的，在筒体对接之后、且在筒体焊接之前开启位于刚性环形圈的中间环形槽内的电伴热带，对筒体对接部位进行预热(可同时在筒体对接处的外圆部位包裹保温材料)。
29.优选的，所述步骤(8)的环缝焊接中，通过分别设置在筒体下方的一对横向基准尺和一对纵向基准上的红外测距传感器阵列分别检测一对筒体的变形情况，所述变形情况包括筒体本身的失圆情况和一对筒体之间的相对变形情况，超差时由plc控制系统发出报警，提醒操作者及时采取纠正措施。
30.优选的，在所述步骤(9)的焊后保温过程中，开启减速传动机构使得轴辊带动筒体转动，使得筒体进入旋转保温模式，从而消除或减少因筒体自身重力所引起的焊后变形；其中，在筒体旋转保温模式下，由plc控制系统通过气压调节装置动态控制各柔性支撑组件上的环形橡胶气圈内的气体压力，使得各环形橡胶气圈内的压力均等，从而形成对于筒体的稳定均衡支撑，减少受力变形，以最大限度减少筒体的焊后变形。
31.本发明的有益效果是：
32.第一，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，设置有筒口同轴对接装置，筒口同轴对接装置上特殊设计的直径段差自动补偿对中器，其利用双环形橡胶弹性胎
的气压均衡原理，实现了子筒体对接时的良好对中，从而最大限度消除了子筒体对中时因存在直径误差和圆度误差所导致的需要反复调整、反复测量的弊端，提高了装配对接作业的效率。
33.第二，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，设置有焊接变形监控装置，其利用设置在底座上的红外测距传感器阵列从左右方向(主要负责筒体圆度误差的监测)和前后方向(主要负责筒体直线误差的监测)分别监控筒体焊接时的变形情况，超差时能够发出报警，提醒操作人员及时采取处理措施。
34.第三，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，在筒口同轴对接装置的刚性环形圈的中间环形槽两侧部位设置有一对电伴热带，其能够在焊接前对筒体对接部位进行预热，焊接后能够对焊缝进行保温，从而有效防止因环境温度过低导致的焊接缺陷，进而提高环焊接的质量。
35.第四，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装，特殊设计的电伴热带安装结构，能将热量集中施加在筒体的对接部位，使得对接部位的热量沿周向均匀分布，并能够最大限度地减少热能的流失，起到预热和保温时的良好节能作用。
附图说明
36.图1是本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装的结构示意图；
37.图2是图1的俯视图；
38.图3是在图1的轴辊上设置柔性支撑组件的结构示意图；
39.图4是图2的局部放大视图。
40.图中：1、筒身定位装置，2、筒口同轴对接装置，3、底座，4、筒体支撑旋转组件，5、轴承座，6、轴辊，7、高度可调支撑座，8、刚性环形圈，9、直径段差自动补偿对中器，10、中间环形槽，11、环形橡胶弹性胎，12、进气接头，13、进气管，14、定位用切槽，15、导向杆，16、电动推杆，17、定位插片，18、第一气动管路，19、压缩空气源，20、柔性支撑组件，21、滑动套，22、环形橡胶气圈，23、第二气动管路，24、气压调节装置，25、电动进气调节阀，26、电动放气调节阀，27、压力传感器，28、焊接变形监控装置，29、横向基准尺，30、红外测距传感器，31、纵向基准尺，32、电伴热带，33、紧定螺钉，34、减速传动机构。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
42.实施例1：
43.如图1至4所示为本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体对接工装的实施例，包括筒身定位装置1和筒口同轴对接装置2，所述筒身定位装置1包括底座3、设置在所述底座3上部左右两侧位置的一对筒体支撑旋转组件4，每一所述筒体支撑旋转组件4包括分别固定在所述底座3上部前后位置的一对轴承座5、转动设置在所述一对轴承座5上的轴辊6；所述筒口同轴对接装置2包括固定设置在所述底座3上且位于所述筒体对接部位正下方的高度可调支撑座7、支撑在所述高度可调支撑座7上的刚性环形圈8、设置在所述刚性环形圈8上的直径段差自动补偿对中器9；所述直径段差自动补偿对中器9包括设置在所述刚性环形圈8
中间外圆上的中间环形槽10、设置在所述刚性环形圈8外圆上且位于所述中间环形槽10两侧的一对环形段差补偿槽、对应设置在所述一对环形段差补偿槽内的一对环形橡胶弹性胎11，所述一对环形橡胶弹性胎11的进气接头12连接在同一进气管13上；在所述刚性环形圈8的所述中间环形槽10的槽底还设置有一圈定位用切槽14，所述高度可调支撑座7包括向上竖立在所述底座3上的电动推杆16、设置在所述电动推杆16的伸缩杆顶部的定位插片17，所述电动推杆16伸缩杆顶部的定位插片17支撑在所述刚性环形圈8的所述定位用切槽14内。
44.优选的，所述定位插片17的下端连接有一对导向杆15，所述一对导向杆15分置于所述电动推杆16伸缩杆的两侧，所述底座3上设置有导向孔，所述导向杆15上下移动设置在所述导向孔上。
45.本实施例中，所述进气管13通过第一气动管路18连接至压缩空气源19；所述轴辊6的外圆上设置有柔性支撑组件20，所述柔性支撑组件20包括外套在所述轴辊6外圆上的若干数量滑动套21、设置在所述滑动套21外圆上的环形橡胶气圈22，每一所述环形橡胶气圈22分别通过第二气动管路23连接至压缩空气源19，在所述第一气动管路18和第二气动管路23上分别设置有气压调节装置24。
46.本实施例中，所述气压调节装置24包括设置在所述气动管路18、23上的电动进气调节阀25、电动放气调节阀26和压力传感器27，所述电动进气调节阀25、电动放气调节阀26和压力传感器27分别连接plc控制系统。
47.优选的，每一轴辊6上的所述柔性支撑组件20的数量为四个，以使得每一待对接的筒体在每一轴辊上分别得到两组支撑位。
48.作为本实施例的进一步改进，所述轴辊6通过所述轴承座5架空设置在所述底座3的上方，在所述底座3上位于所述轴辊6的下方还设置有焊接变形监控装置28，所述焊接变形监控装置28包括设置在所述底座3上且与所述筒体的中心轴线相垂直的一对横向基准尺29、设置在所述横向基准尺29上的红外测距传感器阵列，所述一对横向基准尺29在所述底座3上分置于所述一对筒体对接部位下方的前后两侧位置；所述红外测距传感器阵列包括沿所述横向基准尺29的长度方向间隔布置且为向上竖立设置的若干数量的红外测距传感器30，所述红外测距传感器阵列连接plc控制系统。
49.作为本实施例的更进一步改进，所述焊接变形监控装置28还包括设置在所述底座3上的一对纵向基准尺31，所述一对纵向基准尺31对应设置在所述一对筒体的下方且平行于所述一对筒体的中心轴线；所述纵向基准尺上设置有红外测距传感器阵列，所述红外测距传感器阵列包括沿所述纵向基准尺31的长度方向间隔布置且为向上竖立设置的若干数量的红外测距传感器30，所述红外测距传感器阵列连接plc控制系统。
50.优选的。所述刚性环形圈8的中间环形槽10表面设置有一层绝热涂料层，并在所述绝热涂料层的表面设置有一层铝反射膜，在所述中间环形槽10内且位于所述定位用切槽14的两侧位置还分别环绕设置有用于筒体对接部预热或保温的电伴热带32。
51.本实施例中，所述滑动套21通过紧定螺钉33与所述轴辊6相固定；所述电伴热带32的外表面还设置有耐火涂层；所述底座上设置有减速传动机构34，所述一对轴承座5上的轴辊6中，其中一个轴辊6为主动轴辊，另一个轴辊6为从动主动轴辊，所述减速传动机构34与所述主动轴辊传动连接。
52.本实施例中，所述减速传动机构34优选采用由伺服电机驱动的蜗轮蜗杆减速机，
通过齿轮传动带动轴辊6旋转。
53.实施例2：
54.一种采用实施例1的低温液体罐式集装箱筒体对接工装的对接焊接方法，包括如下步骤：
55.(1)筒身定位装置的调整：根据待对接的一对筒体的长度规格尺寸，调整轴辊6外圆上的各柔性支撑组件20位置，使得柔性支撑组件20调整到能够稳定支撑住一对筒体的合适位置；
56.(2)筒口同轴对接装置的安装：将带有直径段差自动补偿对中器9的刚性环形圈8吊装到高度可调支撑座7上，使得电动推杆16伸缩杆顶部的定位插片17支撑在所述刚性环形圈8的所述定位用切槽16内；调整环形橡胶弹性胎11内的气压至较低状态，使得环形橡胶弹性胎11的外径尺寸小于筒体的内径尺寸；
57.(3)筒体的吊装：将一对筒体分别吊装到筒体支撑旋转组件4的轴辊6上；吊装时注意避开刚性环形圈8，使得一对筒体分置于刚性环形圈8的前后两侧位置；
58.(4)筒口同轴对接装置的调整：通过电动推杆16调整支撑在电动推杆16伸缩杆顶部定位插片17上的刚性环形圈8高度，使得刚性环形圈8与一对筒体同轴；
59.(5)筒体的对接：分别移动一对筒体，使得一对筒体分别套装定位在刚性环形圈8外圆上；定位后检查一对筒体上纵向焊缝的相对位置，转动筒体使得一对筒体上的纵向焊缝在周向相互错开一定的角度；角度调整到位后操作电动推杆16的伸缩杆下移，使得电动推杆16伸缩杆顶部的定位插片17向下移动并完全脱离刚性环形圈8且位于筒体以下，接着继续分别移动使得一对筒体最终使得一对筒体相互靠接在一起；筒体的对接完成后，使用紧定螺钉33将轴辊6外圆上的滑动套21进行固定；
60.(6)筒体的同轴快速校正：调整刚性环形圈8上环形橡胶弹性胎11内的气压至较高状态，使得一对环形橡胶弹性胎11的外圆因膨胀而分别顶住一对筒体的内壁，实现一对筒体内径有段差时的自动定心；校正后的筒体在对接处先用点焊进行定位固定；
61.(7)筒身定位装置的适配调整：通过压力传感器27检测各滑动套21外圆上的环形橡胶气圈22内的压力，压力不均匀时通过气压调节装置进行调整，使得各环形橡胶气圈内的压力均等，从而实现对于一对筒体的稳定均衡支撑，减少受力变形；
62.(8)环缝焊接：开启减速传动机构34使得轴辊带动筒体转动，使用焊机进行一对筒体环焊缝的对接焊接；
63.(9)焊后保温：焊接完成后在筒体环焊缝的外圆部位包裹保温材料，同时开启位于刚性环形圈8的中间环形槽10内的电伴热带32，对筒体环焊缝进行保温。
64.优选的，在筒体对接之后、且在筒体焊接之前开启位于刚性环形圈8的中间环形槽10内的电伴热带32，对筒体对接部位进行预热(可同时在筒体对接处的外圆部位包裹保温材料)。
65.优选的，所述步骤(8)的环缝焊接中，通过分别设置在筒体下方的一对横向基准尺29和一对纵向基准31上的红外测距传感器阵列分别检测一对筒体的变形情况，所述变形情况包括筒体本身的失圆情况和一对筒体之间的相对变形情况，超差时由plc控制系统发出报警，提醒操作者及时采取纠正措施。
66.优选的，在所述步骤(9)的焊后保温过程中，开启减速传动机构34使得轴辊6带动
筒体转动，使得筒体进入旋转保温模式，从而消除或减少因筒体自身重力所引起的焊后变形；其中，在筒体旋转保温模式下，由plc控制系统通过气压调节装置24动态控制各柔性支撑组件20上的环形橡胶气圈22内的气体压力，使得各环形橡胶气圈22内的压力均等，从而形成对于筒体的稳定均衡支撑，减少受力变形，以最大限度减少筒体的焊后变形。
67.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。