一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备

摘要

本发明公开了一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，包括：设备框架、液压缸总成、扩径单元总成、卡箍块、锁紧支承板、辅助定位机构总成。通过上述方式，本发明一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，可以对管道元件进行精准扩孔整圆，便于后续加工和制造，提高产品合格率、降本增效、节能减排。

权利要求

1.一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，其特征在于，包括：设备框架、液压缸总成、扩径单元总成、卡箍块、锁紧支承板、辅助定位机构总成；

所述设备框架包括前立板、双法兰连接管、后立板，所述前立板和所述后立板通过双法兰连接管相连接，前后立板的底部分别排列设置有弹簧底座，前后立板的顶部分别设置有吊环，所述后立板上设置有支撑柱，所述锁紧支承板与支撑柱活动连接；

所述扩径单元总成和所述液压缸总成分别设置于设备框架的两侧，所述锁紧支承板设置于设备框架内，两个所述卡箍块相对设置于锁紧支承板的左右两侧，并在锁紧支承板上沿径向相对滑动，以锁紧或解锁液压缸总成与扩径单元总成的连接处，使得所述液压缸总成驱动扩径单元总成进行扩径或回缩，所述辅助定位机构总成与所述扩径单元总成相连接，以对扩径单元总成进行定位；

上固定座和下固定座上下相对设置于所述锁紧支承板上，每个卡箍块的顶部和底部分别与所述上固定座和下固定座轨道式插扣连接，所述卡箍块上连接有液压伸缩缸，以带动卡箍块在锁紧支承板上左右滑动，从而实现卡箍块的抱合或张开；

所述扩径单元总成包括基台、涨紧滑块拉杆、斜楔、模块、滑块、滑槽，所述涨紧滑块拉杆的前部与所述基台滑动连接，其后部与连接短接座螺纹连接，所述连接短接座与液压缸总成中的活塞杆相连接，卡箍块抱合时锁紧涨紧滑块拉杆的末端、连接短接座以及活塞杆的前端，所述斜楔设置于所述模块上，所述涨紧滑块拉杆上设置有与所述斜楔滑动连接的斜楔槽，以在斜楔的连接导向作用下，使得轴向移动的所述涨紧滑块拉杆带动各个所述模块在径向方向同步、均匀地外扩或内缩；所述模块与所述滑块相连接，所述滑块活动设置于基台上的所述滑槽内，并与所述滑槽弹性连接，以配合带动模块内缩复位；

所述滑块通过弹性调节组件与所述滑槽相连接，所述弹性调节组件包括压缩弹簧、滑杆、滑座、调节螺钉，所述压缩弹簧绕设于所述滑杆上，所述滑杆的一端与所述调节螺钉的内端相连接，另一端延伸至滑块上的凹槽内，所述滑座与所述基台固定连接，所述调节螺钉与所述滑座螺纹连接，以调节滑杆在滑槽中的位置，从而调节滑块的行程；

所述辅助定位机构总成包括外罩、底座、伸缩杆、滚轮架、定位滚轮、定位调节机构，所述底座设置于设备框架的前立板上，所述底座的外周上设置有所述外罩，所述伸缩杆的外部活动设置于所述外罩内，位于底座的空心结构内的所述伸缩杆的内端上设置有所述滚轮架，所述定位滚轮转动设置于滚轮架上，所述定位调节机构设置于所述外罩上，并与所述伸缩杆相连接，以通过伸缩杆带动定位滚轮前后伸缩运动，使得定位滚轮紧贴涨紧滑块拉杆，从而实现对扩径单元总成的定位对中；

所述定位调节机构包括调节帽、螺杆、压盖，所述螺杆转动设置于所述外罩内，所述压盖设置于所述外罩的外端，以夹持螺杆，所述螺杆的外端与所述调节帽相连接，伸缩杆的内孔中设有与螺杆的内端螺纹连接的传动螺纹，调节帽带动螺杆在外罩内转动，以带动伸缩杆沿着外罩前后运动；

上下固定座上设置有两组位置检测装置，其中，位于固定座内侧的一组位置检测装置用于卡箍抱合时的位置控制，位于固定座外侧的一组用于在更换扩径单元总成卡箍张开时的位置控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，其特征在于，6‑

12个所述模块以圆周方向均布于所述基台上。

3.根据权利要求1所述的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，其特征在于，所述底座的外周上均布有多个所述外罩。

说明书

一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备

技术领域

[0001] 本发明涉及管道元件的管端整圆设备技术领域，特别是涉及一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备。

背景技术

[0002] 冶金复合管道元件在海洋油气工程装备领域中应用非常广泛，主要应用于含有硫化氢、二氧化碳、酸液等复合性质的酸性环境，主要产品有焊颈类法兰、三通、大小头、弯头、弯管、钢管等，相同的特征要求是端部需要预留坡口，坡口端部一般要求至少100mm或30mm处需保证端部内外径的尺寸和椭圆度符合API 5L等要求，以便于工厂预制或现场预制对接完好、无错边，同时由于管道有清管作业需求，需保证内径能够进行95%的通球要求。

[0003] 由于管道元件采用冶金复合，即本体采用碳钢或低合金钢，内孔堆焊耐腐蚀合金，堆焊过程中由于管端径厚比的限制，堆焊过程中固定存在的冷热不均引起收缩或膨胀，出现塌边、椭圆等现象，给后续加工和制造带来了极大的困扰和不良品，限制了冶金复合管道元件的产量和效率。

[0004] 目前，一般制造厂采取的做法是预留较长一段堆焊完成后切掉塌边或椭圆段然后再加工的模式，但是这样不仅降低了管端结构加工的精准性和产能，而且产生了材料浪费，提高了基体母材成本。

发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在管端整圆设备的应用及普及上有着广泛的市场前景。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

[0007] 提供一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，其包括：设备框架、液压缸总成、扩径单元总成、卡箍块、锁紧支承板、辅助定位机构总成，

[0008] 所述扩径单元总成和所述液压缸总成分别设置于设备框架的两侧，所述锁紧支承板设置于设备框架内，两个所述卡箍块相对设置于锁紧支承板的左右两侧，并在锁紧支承板上沿径向相对滑动，以锁紧或解锁液压缸总成与扩径单元总成的连接处，使得所述液压缸总成驱动扩径单元总成进行扩径或回缩，所述辅助定位机构总成与所述扩径单元总成相连接，以对扩径单元总成进行定位；

[0009] 所述扩径单元总成包括基台、涨紧滑块拉杆、斜楔、模块、滑块、滑槽，所述涨紧滑块拉杆的前部与所述基台滑动连接，其后部与液压缸总成相连接，所述斜楔设置于所述模块上，所述涨紧滑块拉杆上设置有与所述斜楔滑动连接的斜楔槽，以在斜楔的连接导向作用下，使得轴向移动的所述涨紧滑块拉杆带动各个所述模块在径向方向同步、均匀地外扩或内缩；所述模块与所述滑块相连接，所述滑块活动设置于基台上的所述滑槽内，并与所述滑槽弹性连接，以配合带动模块内缩复位。

[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述设备框架包括前立板、双法兰连接管、后立板，所述前立板和所述后立板通过双法兰连接管相连接，前后立板的底部分别排列设置有弹簧底座，前后立板的顶部分别设置有吊环，所述后立板上设置有支撑柱，所述锁紧支承板与支撑柱活动连接。

[0011] 在本发明一个较佳实施例中，上固定座和下固定座上下相对设置于所述锁紧支承板上，每个卡箍块的顶部和底部分别与所述上固定座和下固定座轨道式插扣连接，所述卡箍块上连接有液压伸缩缸，以带动卡箍块在锁紧支承板上左右滑动，从而实现卡箍块的抱合或张开。

[0012] 在本发明一个较佳实施例中，上下固定座上设置有两组位置检测装置，其中，位于固定座内侧的一组位置检测装置用于卡箍抱合时的位置控制，位于固定座外侧的一组用于在更换扩径单元总成卡箍张开时的位置控制。

[0013] 在本发明一个较佳实施例中，所述涨紧滑块拉杆的末端与连接短接座螺纹连接，所述连接短接座与液压缸总成中的活塞杆相连接，卡箍块抱合时锁紧涨紧滑块拉杆的末端、连接短接座以及活塞杆的前端。

[0014] 在本发明一个较佳实施例中，6‑12个所述模块以圆周方向均布于所述基台上。

[0015] 在本发明一个较佳实施例中，所述滑块通过弹性调节组件与所述滑槽相连接，所述弹性调节组件包括压缩弹簧、滑杆、滑座、调节螺钉，所述压缩弹簧绕设于所述滑杆上，所述滑杆的一端与所述调节螺钉的内端相连接，另一端延伸至滑块上的凹槽内，所述滑座与所述基台固定连接，所述调节螺钉与所述滑座螺纹连接，以调节滑杆在滑槽中的位置，从而调节滑块的行程。

[0016] 在本发明一个较佳实施例中，所述辅助定位机构总成包括外罩、底座、伸缩杆、滚轮架、定位滚轮、定位调节机构，所述底座设置于设备框架的前立板上，所述底座的外周上设置有所述外罩，所述伸缩杆的外部活动设置于所述外罩内，位于底座的空心结构内的所述伸缩杆的内端上设置有所述滚轮架，所述定位滚轮转动设置于滚轮架上，所述定位调节机构设置于所述外罩上，并与所述伸缩杆相连接，以通过伸缩杆带动定位滚轮前后伸缩运动，使得定位滚轮紧贴涨紧滑块拉杆，从而实现对扩径单元总成的定位对中。

[0017] 在本发明一个较佳实施例中，所述底座的外周上均布有多个所述外罩。

[0018] 在本发明一个较佳实施例中，所述定位调节机构包括调节帽、螺杆、压盖，所述螺杆转动设置于所述外罩内，所述压盖设置于所述外罩的外端，以夹持螺杆，所述螺杆的外端与所述调节帽相连接，伸缩杆的内孔中设有与螺杆的内端螺纹连接的传动螺纹，调节帽带动螺杆在外罩内转动，以带动伸缩杆沿着外罩前后运动。

[0019] 本发明的有益效果是：可以对管道元件进行精准扩孔整圆，便于后续加工和制造，提高产品合格率、降本增效、节能减排。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

[0021] 图1是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的整体结构示意图；

[0022] 图2是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的整圆机械总成结构示意图；

[0023] 图3是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的整圆机械总成侧视结构示意图；

[0024] 图4是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的扩径单元总成结构示意图；

[0025] 图5是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的扩径单元总成剖视结构示意图；

[0026] 图6是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的辅助定位机构总成结构示意图；

[0027] 图7是本发明的一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备一较佳实施例的辅助定位机构总成剖视结构示意图。实施方式

[0028] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 请参阅图1‑7，本发明实施例包括：

[0030] 一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备，为卧式结构，用于冶金复合管道元件预制坡口端出现塌边、椭圆现象后的扩孔整形，其结构包括：液压站1、整圆机械总成2、控制台3，液压站与整圆机械总成通过液压管线连接，并设有液压传感器连接至控制台上，整圆机械总成上设有位移信号接口通过电连接至控制台。

[0031] 所述的整圆机械总成2包括：前立板21、双法兰连接管22、后立板23、液压缸总成24、扩径单元总成25、连接短接座26、卡箍块27、活塞杆衬套28、锁紧支承板29、上固定座
210、下固定座211、单法兰支撑柱212、吊环213、光电支架A214、光电接触片215、拉绳传感器片216、M中型拉绳传感器217、拉绳传感器架218、液压伸缩缸219、光电支架B220、电控箱
221、光电传感器222、单法兰支撑衬套223、弹簧底座224、辅助定位机构总成225。

[0032] 所述前立板和所述后立板之间用四根刚性双法兰连接管支撑承载设备工作时的拉拔力，并用六角头螺栓进行连接固定；所述前立板的前端面板上设置有多组呈圆周分布的螺纹孔组，以用于安装不同规格大小的所述扩径单元总成，所述前立板的后端面板上设置有一组呈圆周分布的螺纹孔组，以用于安装所述辅助定位机构总成；所述后立板上设置有螺纹孔，使得所述液压缸总成通过内六角圆柱头螺钉安装在后立板的后端面上。

[0033] 进一步优选的，前后立板的底部分别排列设置有所述弹簧底座，承重的同时增加了设备工作时的弹性，防止冶金复合管道元件管端扩径整圆时产生附加的重力反力刚性作用连接螺栓上，从而避免连接螺栓的断裂现象。

[0034] 进一步优选的，所述前后立板的顶部分别设置有所述吊环，以方便整个设备的拆装连接。

[0035] 进一步优选的，所述后立板上设置有用于控制各个机构运动和工作的电控箱。

[0036] 所述单法兰支撑柱用过六角螺栓固定在所述后立板上，所述锁紧支承板上安装有两个套设在单法兰支撑柱上的单法兰支撑衬套，以起承重和滑动摩擦作用。所述扩径单元总成的末端通过螺纹连接至所述连接短接座上，所述连接短接座与所述液压缸总成中的活塞杆相连接，使得液压缸总成驱动扩径单元总成进行扩径或回缩；所述上固定座和所述下固定座通过内六角螺钉上下相对固定在所述锁紧支承板上；两个所述卡箍块相对且活动设置于锁紧支承板的左右两侧，即左右两半式结构，且每个卡箍块的顶部和底部分别与所述上固定座和下固定座轨道式插扣连接，使得卡箍块能够沿径向（左右）自由滑动，以用于锁紧液压缸总成中的活塞杆头、扩径单元总成的末端以及连接短接座，从而承受液压缸的驱动拉力并传递至扩径单元总成上。

[0037] 进一步优选的，所述锁紧支承板上设置有与液压缸总成中的活塞杆活动连接的活塞杆衬套，以用于支撑活塞杆，起支撑和滑动作用。

[0038] 进一步优选的，用于安装光电传感器的光电支架A和光电接触片分别安装在锁紧支承板和后立板上，通过三组光电传感器与光电接触片分别监控液压缸总成内活塞杆轴向工作的极限位置，避免过载和过位。

[0039] 进一步优选的，上下固定座上设置有两组位置检测装置，位于固定座内侧的一组位置检测装置用于卡箍抱合时的位置控制，位于固定座外侧的一组用于在更换扩径单元总成卡箍张开时的位置控制，其中，每个所述卡箍块上均设有光电接触片，用于固定光电传感器的光电支架B安装在上下固定座上。

[0040] 进一步优选的，每个所述卡箍块上均连接有液压伸缩缸，所述液压伸缩缸设置于锁紧支承板上，并通过液压管线连接至液压站和控制台，以带动卡箍块抱合或张开。

[0041] 进一步优选的，拉绳传感器片安装在锁紧支承板上，M中型拉绳传感器通过拉绳传感器架安装在后立板上，拉绳传感器片与拉绳传感器配合对设备工作时的轴向位移通过电信号传送至控制台，进行精确微量位移控制。

[0042] 所述扩径单元总成包括：基台251、涨紧滑块拉杆252、斜楔253、模块254、滑块255、压缩弹簧256、滑杆257、滑座258、调节螺钉259、滑槽2510。

[0043] 所述基台通过内六角圆柱头螺钉固定在前立板上，所述涨紧滑块拉杆滑动设置于所述基台的中心部，且其末端与连接短接座螺纹连接；所述斜楔通过内六角圆柱头螺钉固定在所述模块上，所述涨紧滑块拉杆上设置有与所述斜楔滑动连接的斜楔槽，由于斜楔的连接导向作用，使得所述涨紧滑块拉杆在轴向移动时，能够带动各个所述模块在径向方向同步、均匀地外扩或内缩，从而实现管道元件的精准扩径；所述模块通过内六角圆柱头螺钉固定在所述滑块上，所述滑块嵌入基台上的滑槽内，且所述滑块的外侧通过压缩弹簧与所述滑槽的外侧弹性连接，以带动滑块内缩复位。

[0044] 进一步优选的，6‑12个所述模块以圆周方向均布于所述基台上，以便最大限度的对管端内口全径进行整形。

[0045] 进一步优选的，斜楔的导向斜面以及与导向斜面接触的所述斜楔槽的内端面2512从前往后逐渐向涨紧滑块拉杆的中心轴方向倾斜延伸，以利于模块的张开和回缩。

[0046] 进一步优选的，所述压缩弹簧上连接有弹性调节组件，所述弹性调节组件包括滑杆、滑座、调节螺钉，所述压缩弹簧绕设于所述滑杆上，所述滑杆的一端与所述调节螺钉的内端相连接，另一端延伸至滑块上的凹槽2511内，所述滑座与所述基台用内六角圆柱头螺钉固定连接，所述调节螺钉与所述滑座螺纹连接，以调节滑杆在滑槽中的位置，从而调节压缩弹簧对滑块的压力。

[0047] 当进行扩径时，液压缸通过连接短接座带动涨紧滑块拉杆向后运动，涨紧滑块拉杆的首端通过斜楔和斜楔槽的导向作用，推动多个模块沿着滑槽同步向外运动，使得模块的外侧挤压管道元件的管口内壁，以实现扩径；此时，滑块压紧压缩弹簧。当扩径完成后，液压缸带动涨紧滑块拉杆向前运动，在压缩弹簧恢复力以及斜楔和斜楔槽的导向作用下，多个模块沿着滑槽同步向内运动，实现回缩并脱离管道元件。

[0048] 根据实际的使用检测过程可知，当液压站最大工作压力位25MPa时，可提供500T的轴向拉拔力，模块外扩使得径向增大后作用在管端内壁上的扩孔范围可达15mm‑20mm。

[0049] 所述辅助定位机构总成包括：调节帽2251、螺杆2252、压盖2253、外罩2254、底座2255、伸缩杆2256、滚轮销轴、销轴螺帽、滚轮架2257、定位滚轮2258。

[0050] 所述底座通过内六角螺钉固定在前立板上，所述底座的外周上均布焊接固定有多个所述外罩，所述伸缩杆与所述外罩活动连接，且所述滚轮架与伸缩杆的内端螺纹连接并用内六角螺钉固定，所述定位滚轮通过滚轮销轴和销轴螺帽旋转设置在滚轮架上。

[0051] 所述螺杆转动设置于所述外罩内，所述压盖通过内六角螺钉固定在所述外罩的外端，使得螺杆外部的限位凸块卡在压盖和外罩之间，以夹持螺杆，所述螺杆的外端与所述调节帽相连接，伸缩杆内孔设有传动螺纹并与螺杆的内端螺纹连接，以通过螺杆带动伸缩杆前后运动，从而调节定位滚轮的位置，使得定位滚轮始终紧贴涨紧滑块拉杆，以实现扩径单元总成的安装定位。

[0052] 在进行定位操作时，通过调节三个互呈120°分布的调节帽进行滚轮位置的调节，使得定位滚轮接触到涨紧滑块拉杆的外圆上，一方面，辅助支撑扩径单元总成，并对中液压缸活塞杆，使得受力直线且均匀，另外一方面，辅助定位机构总成与前立板紧密连接，加强了前立板受压后的刚性。

[0053] 本发明一种用于冶金复合管道元件的扩孔整圆设备的有益效果是：

[0054] 1.采用本设备进行扩孔整圆后，能够消除管道元件管端堆焊引起的塌边、椭圆固有不良现象，解决此类产品生产过程中存在的工序瓶颈，便于后续加工和制造，提高产品合格率、降本增效、节能减排；

[0055] 2.采用自动化控制操作，减少人力操作，安全可靠；

[0056] 3.根据工件大小选择安装不同规格的扩径单元总成，并通过辅助定位机构总成进行对中定位，以适应大多数冶金复合管道元件，提高设备的适应性和通用性。

[0057] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。