CN115446425A - 一种可转向充氩装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道焊接技术领域，尤其涉及一种可转向充氩装置及使用方法。可转向充氩装置，包括：依次连接的第一导向单元、第一波纹管、第一密封单元、第二波纹管和第二密封单元；所述第一导向单元包括支撑圈和沿支撑圈圆周均布设置的多个导向轮，所述导向轮与支撑圈通过弹性件连接，使得导向轮在进入弯头后能够沿着支撑圈的径向弹性伸缩；第一密封单元和第二密封单元用于在推进到预定位置后进行充气形成密封空间；第二波纹管用于向密封空间内充氩。本发明的可转向充氩装置解决了充氩装置向前推进过程中导向单元卡住或倾倒的问题。

Description

一种可转向充氩装置及使用方法

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，尤其涉及一种可转向充氩装置及使用方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

在管道氩弧焊施工过程中，管道内充氩气是焊接过程重要环节之一，管道内充氩气对保证焊接质量起着决定性的作用。

管口焊接施工过程中，管道内充氩气通常在充气管上绑扎泡沫海绵、纸箱板等材料对焊缝两侧进行封堵，虽然能达到一定效果，但不能适用弯头内充氩，弯头与直管段的焊口内充氩所用材料不规范，导致焊口保护不良和氩气的浪费，影响了焊接的质量。且封堵材料需要经常更换，提高了施工成本。

目前也公开了一些管道弯头内充氩装置，其前端设置第一导向单元，密封片之间设置波纹管，到达弯头处时第一导向单元转弯，实现对弯头焊缝充氩的目的。发明人发现该装置在理论上可行，但在实际使用过程中前端的导向单元经常在进入弯头一段距离后卡住，有时甚至发生导向单元倾倒的情况。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种可转向充氩装置，以解决充氩装置向前推进过程中导向单元卡住或倾倒的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种可转向充氩装置，包括：依次连接的第一导向单元、第一波纹管、第一密封单元、第二波纹管和第二密封单元；所述第一导向单元包括支撑圈和沿支撑圈圆周均布设置的多个导向轮，所述导向轮与支撑圈通过弹性件连接，使得导向轮在进入弯头后能够沿着支撑圈的径向弹性伸缩；第一密封单元和第二密封单元用于在推进到预定位置后进行充气形成密封空间；第二波纹管用于向密封空间内充氩。

本发明另一优选的实施方式中，所述导向轮与支撑圈通过弹簧连接，第一导向单元在待焊接管道内呈压缩状态。

本发明另一优选的实施方式中，所述导向轮沿支撑圈圆周设置6个。

本发明另一优选的实施方式中，所述第一密封单元和第二密封单元结构相同，第一密封单元包括气囊，气囊两侧的中心分别设置丝头，两个丝头分别与第一波纹管和第二波纹管连接。

本发明另一优选的实施方式中，所述气囊的中心具有限位管，限位管的两端分别连接气囊两侧的丝头，每个丝头外周安装有夹片，夹片位于气囊两侧。

本发明另一优选的实施方式中，还包括空气导管，所述空气导管依次穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管、第二波纹管、第一支撑单元的一个丝头和限位管，所述空气导管位于第二支撑单元的限位管处设置三通开口，第一支撑单元和第二支撑单元的限位管管壁上开有通气孔。

本发明另一优选的实施方式中，还包括氩气导管，所述氩气导管依次穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管，氩气导管端部位于第二波纹管处，第二波纹管管壁设有分流孔。

本发明另一优选的实施方式中，所述丝头内设置堵头。

本发明另一优选的实施方式中，第二支撑单元后侧连接有第三波纹管，所述第三波纹管连接第二导向单元。

本发明实施例还提供了一种上述可转向充氩装置的使用方法，推进充氩装置，第一导向单元进入弯头，第一导向单元外周的导向轮在推力和弯头内壁的作用下进行伸缩，使导向单元顺畅通过弯头。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明通过波纹管的弯曲，解决了弯头与直管段的焊口内充氩的问题，满足多位置充氩焊接，具有应用范围比较广、易于操作及节约氩气等特点。

2、本发明通过在气囊内设置限位管，限位管两端连接丝头，丝头连接两端的波纹管，将整个充氩装置连接为一个整体，便于推进充氩装置。另一方面，限位管、丝头和两侧的夹片形成H形结构，在未充气时，疲软的气囊位于H形结构内，对未充气的气囊进行保护；在充气时，利用H形结构对气囊的充气形状进行限定，使其向径向充气而限制轴向充气，避免充气过程中整个装置发生轴向窜动，便于控制。

3、本发明通过设置导向轮与支撑圈进行弹性连接，在第一导向单元在进入弯头后导向轮能够沿着支撑圈的径向弹性伸缩，靠近外圈的导向轮伸长，靠近内圈的导向轮压缩，使第一导向单元根据所处弯头的位置进行自动调整，解决了导向单元卡住或倾倒的问题，保证了充氩装置的顺利推进。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是导向单元进入弯头时的示意图；

图2是本发明实施例的可转向充氩装置示意图；

图3是本发明实施例的可转向充氩装置的导向单元示意图；

图中：1、支撑圈；2、导向轮；3、弹簧；4、可调螺栓；5、波纹管；6、夹片；7、气囊；8、堵头；9、限位管；10、空气导管；11、三通开口；12、氩气导管；13、分流孔；14、丝头；

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本发明中如果出现“前”“后”“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的前、后上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

正如背景技术所介绍的，现有充氩装置在实际使用过程中前端的导向单元经常在进入弯头一段距离后卡住，有时甚至发生导向单元倾倒的情况。我们预期的导向单元在管道直管或弯头内推进时能够时刻与管道的法向面(垂直于管道轴线的面)重合，但在实际应用时并非如此。如图1所示，导向单元从底部进入弯头，其在每个位置的实际状态如其中的四条虚线所示，即导向单元进入弯头内时与管道的法向面具有一定的夹角，左侧的导向轮与左侧管壁出现间隙，而右侧导向轮与右侧管壁产生严重挤压，从而将导向单元卡住，如果推进速度过快还会使得导向单元发生倾倒(倾倒指与法向面的夹角过大)。为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种可转向充氩装置。

如图2-图3所示，本发明一实施例中记载了一种可转向充氩装置，包括：依次连接的第一导向单元、第一波纹管、第一密封单元、第二波纹管和第二密封单元；所述第一导向单元包括支撑圈1和沿支撑圈1圆周均布设置的多个导向轮2，所述导向轮2与支撑圈1通过弹性件连接，使得导向轮2在进入弯头后能够沿着支撑圈1的径向弹性伸缩；第一密封单元和第二密封单元用于在推进到预定位置后进行充气形成密封空间；第二波纹管用于向密封空间内充氩。

其中，图2中从右往左分别为第一导向单元、第一波纹管、第一密封单元、第二波纹管、第二密封单元、第三波纹管、第二导向单元。

波纹管采用不锈钢波纹管，是既有刚度又有柔性的特殊管材，用于连接整个装置。波纹管的刚度确保装置在前进过程中承受外界的推力或拉力，内置的强力弹簧3保证管材的柔性，当遇见弯头时，管材可弯曲。气囊7采用厚壁橡胶闭水气囊，质量可靠，膨胀性好，密封性好，保证氩气纯度，气囊重量轻，经济实用。

本发明通过设置导向轮与支撑圈进行弹性连接，在第一导向单元在进入弯头后导向轮能够沿着支撑圈的径向弹性伸缩，靠近外圈的导向轮伸长，靠近内圈的导向轮压缩，使第一导向单元根据所处弯头的位置进行自动调整，解决了导向单元卡住或倾倒的问题，保证了充氩装置的顺利推进。

通过波纹管的柔性弯曲，解决了弯头与直管段的焊口内充氩的问题，满足多位置充氩焊接，具有应用范围比较广、易于操作及节约氩气等特点。

所述导向轮2与支撑圈1通过弹簧3连接，第一导向单元在待焊接管道内呈压缩状态。

导向单元的具体结构如图3所示，包括支撑圈1、导向轮2、弹簧3、可调节螺栓4，支撑圈1是整个导向单元的支撑，中心与第一波纹管连接。可调节螺栓4用固定螺栓连接于支撑圈1，可按照管道管径大小进行调节。导向轮2沿支撑圈1圆周设置6个，导向轮为万向轮，万向轮耐磨、顺滑、易推，安装简易，它的结构允许水平360度旋转，能轻松完成直行转弯，保证装置运行平稳。

本发明结构设计轻便，操作简单，可重复利用，也可用于相近管径的不锈钢管道焊接充氩。

所述第一密封单元和第二密封单元结构相同，第一密封单元包括气囊7，气囊7两侧的中心分别设置丝头14，两个丝头14分别与第一波纹管和第二波纹管连接。所述气囊7的中心具有限位管9，限位管9的两端分别连接气囊7两侧的丝头14，每个丝头14外周安装有夹片6，夹片6位于气囊7两侧。

气囊采用厚壁橡胶闭水气囊，两侧带有丝头，丝头与不锈钢波纹管连接，两个丝头之间焊接限位钢管。夹片为不锈钢夹片置于厚壁气囊的两侧，当气囊充气时，不锈钢夹片确保厚壁气囊在夹片中间，向径向充气。限位管用于限制气囊7膨胀大小，限位钢管焊接在气囊7的两侧丝头14上

由于在推进时气囊不充气，而且夹片直径小于管道内径，多个波纹管之间仅通过疲软的气囊连接，本发明通过在气囊内设置限位管，限位管两端连接丝头，丝头连接两端的波纹管，将整个充氩装置连接为一个整体，便于推进充氩装置。另一方面，限位管、丝头和两侧的夹片形成H形结构，在未充气时，疲软的气囊位于H形结构内，对未充气的气囊进行保护；在充气时，利用H形结构对气囊的充气形状进行限定，使其向径向充气而限制轴向充气，避免充气过程中整个装置发生轴向窜动，便于控制。

充氩装置还包括空气导管10，所述空气导管10依次穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管、第二波纹管、第一支撑单元的一个丝头和限位管，所述空气导管位于第二支撑单元的限位管处设置三通开口，第一支撑单元和第二支撑单元的限位管管壁上开有通气孔。

空气导管用于给两个气囊输送空气，外部设置空气流量计和阀门，空气流量计用于计算充入空气量，阀门关闭用于保持气囊内气压，阀门打开用于气囊泄压。空气导管使用柔性塑料软管，可随波纹管弯曲。空气导管在左侧气囊内部有三通开口，并通往右侧气囊，两个气囊内部的气压始终保持一致。

充氩装置还包括氩气导管12，所述氩气导管穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管，氩气导管端部位于第二波纹管处，第二波纹管管壁设有分流孔。

波纹管设置3mm的分流孔，分流孔呈中心对称分布，确保氩气均匀向四周溢出快速充满管道焊口内。氩气导管使用柔性塑料软管，可随波纹管弯曲。

所述丝头14内设置堵头8，图2中从右向左分别为第一堵头、第二堵头、第三堵头、第四堵头，其中第一堵头不具有通孔，第二堵头具有一个支撑空气导管的通孔，第三堵头和第四堵头具有两个通孔分别支撑空气导管和氩气导管。所述堵头为橡胶堵头固定在气囊两侧，一方面用于密封气囊，另一方面用于支撑空气导管和氩气导管，避免发生导管缠绕或者弯折的情况。

第二支撑单元后侧(图2中左侧)连接有第三波纹管，所述第三波纹管连接第二导向单元。前侧的第一导向单元引导整个装置的方向，后侧的第二导向单元起支撑作用。

可转向充氩装置的使用方法：

按照待焊接管道的管径，调节(第一、第二)导向单元的调节螺栓，使导向单元的大小与不锈钢管道匹配，弹簧处于半压缩状态。夹片牢固安装在气囊两侧，限位管置于气囊内部，气囊与波纹管可靠连接。空气导管穿过带孔橡胶堵头和波纹管，置于固定位置。氩气导管穿过带孔橡胶堵头和波纹管，固定于分流孔处。

装置进行工作时，用波纹管推动整个装置前进，过弯头时，导向单元的弹簧根据管道位置伸缩，到达焊口后，将分流孔置于焊口附近。打开空气导管阀门，按照空气流量计显示，给两个气囊充满空气，关闭阀门，开始给焊口内部密闭空间进行充氩。焊接完成后，停止充氩，打开空气导管阀门，排出气囊空气，将装置取出。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种可转向充氩装置，其特征在于，包括：依次连接的第一导向单元、第一波纹管、第一密封单元、第二波纹管和第二密封单元；

所述第一导向单元包括支撑圈和沿支撑圈圆周均布设置的多个导向轮，所述导向轮与支撑圈通过弹性件连接，使得导向轮在进入弯头后能够沿着支撑圈的径向弹性伸缩；

第一密封单元和第二密封单元用于在推进到预定位置后进行充气形成密封空间；第二波纹管用于向密封空间内充氩。

2.如权利要求1所述的可转向充氩装置，其特征在于，所述导向轮与支撑圈通过弹簧连接，第一导向单元在待焊接管道内呈压缩状态。

3.如权利要求1所述的可转向充氩装置，其特征在于，所述导向轮沿支撑圈圆周设置6个。

4.如权利要求1所述的可转向充氩装置，其特征在于，所述第一密封单元和第二密封单元结构相同，第一密封单元包括气囊，气囊两侧的中心分别设置丝头，两个丝头分别与第一波纹管和第二波纹管连接。

5.如权利要求4所述的可转向充氩装置，其特征在于，所述气囊的中心具有限位管，限位管的两端分别连接气囊两侧的丝头，每个丝头外周安装有夹片，夹片位于气囊两侧。

6.如权利要求5所述的可转向充氩装置，其特征在于，还包括空气导管，所述空气导管依次穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管、第二波纹管、第一支撑单元的一个丝头和限位管，所述空气导管位于第二支撑单元的限位管处设置三通开口，第一支撑单元和第二支撑单元的限位管管壁上开有通气孔。

7.如权利要求5所述的可转向充氩装置，其特征在于，还包括氩气导管，所述氩气导管依次穿过第二支撑单元的两个丝头和限位管，氩气导管端部位于第二波纹管处，第二波纹管管壁设有分流孔。

8.如权利要求6或7所述的可转向充氩装置，其特征在于，所述丝头内设置堵头。

9.如权利要求1所述的可转向充氩装置，其特征在于，第二支撑单元后侧连接有第三波纹管，所述第三波纹管连接第二导向单元。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的可转向充氩装置的使用方法，其特征在于，推进充氩装置，第一导向单元进入弯头，第一导向单元外周的导向轮在推力和弯头内壁的作用下进行伸缩，使导向单元顺畅通过弯头。

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