專利名稱：一種用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于機械制造技術(shù)領域，涉及一種用于管材比如鋼管的整圓擴徑或者用于內(nèi)襯復合管(雙金屬管)加工的擴徑頭。
背景技術(shù)：
在長輸管道用鋼管(尤其是直縫埋弧焊接鋼管)的生產(chǎn)中，要用到對鋼管的擴徑整圓工序，以保證所生產(chǎn)鋼管的幾何圓度。傳統(tǒng)對鋼管的整圓曾采用水壓擴徑的方式進行，這種方式將鋼管兩端機械密封后，對鋼管內(nèi)腔充水加壓，利用水壓的作用將整支鋼管(一般為12m的長度)打壓到有一定程度的屈服(一般的擴徑率-擴徑前后周長差于擴徑前周長的比率，不大于1.5% )，形象點說明就像吹氣球，泄壓后鋼管即被水壓擴徑整圓，當然進行這一操作的過程中，要采用外包模具將整支鋼管卡住，以保證擴徑后鋼管的外徑尺寸。采用這種方式的弊端在于對每一規(guī)格鋼管的生產(chǎn)均需配備一套外包模具，更換不同鋼管規(guī)格時得更換相應的模具影響生產(chǎn)效率，同時模具的加工需要成本，同時模具的存放要占用空間?；谒畨簲U徑的弊端，目前對鋼管進行擴徑最常采用的方式是機械擴徑:將擴徑頭置于鋼管管內(nèi)；擴徑頭內(nèi)的液壓缸產(chǎn)生軸向運動，通過楔塊機構(gòu)可以將軸向運動轉(zhuǎn)化成徑向運動，徑向運動產(chǎn)生的外脹壓力則可實現(xiàn)對鋼管的擴徑，擴徑量的大小由軸向運動的行程來確定，機械擴徑不需要外包模具；機械擴徑中與鋼管內(nèi)表面接觸的楔塊為鋼質(zhì)材料，通過步進方式(根據(jù)鋼管尺寸不同，每一步擴徑的步長600 800_)完成對一支鋼管(一般為12m的長度)的整圓擴徑。機械擴徑相對于水壓擴徑的優(yōu)勢主要在于不需要外包模具，同時一件擴徑頭可以覆蓋到一定范圍不同的外徑尺寸，在此范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。該機械孔徑裝置的缺點是成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設計一種新型的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，解決上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:—種用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，包括固定軸、套筒、擋板法蘭、高壓彈性液囊、出液管和進液管，所述套筒和所述擋板法蘭設在所述固定軸的一端，所述套筒的兩端均設置有所述擋板法蘭，所述高壓彈性液囊設置于所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔內(nèi)；所述進液管和所述出液管的一端均與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔。還包括盤根，所述套筒、所述擋板法蘭和所述盤根套設在所述固定軸的一端，所述套筒的兩端均設置有所述擋板法蘭，所述擋板法蘭與所述套筒之間設置有所述盤根，所述高壓彈性液囊設置于所述套筒和位于所述套筒兩端的所述盤根圍成的空腔內(nèi)。所述盤根為外徑可調(diào)節(jié)的盤根。
所述擋板法蘭的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間密封。所述盤根的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間也密封，并且所述所述盤根的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度大于所述擋板法蘭的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度。所述擋板法蘭為外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭。所述套筒為外徑可調(diào)節(jié)的套筒，。所述進液管的一端與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔后與高壓液源連通；所述出液管的一端也與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔后與低壓液源連通。所述進液管和所述出液管上均設有液體密封閥門，所述高壓彈性液囊上連接有液體壓力計。所述管材為鋼管。本發(fā)明所謂的管材可以包括各種金屬或非金屬材質(zhì)的管材，比如鋼管。本發(fā)明所謂的內(nèi)襯復合管，是指雙金屬管。本發(fā)明可以采用步進式操作的方式對鋼管進行擴徑，將鋼管一段一段地擴徑，最終完成整支鋼管的全長擴徑，該裝置也可用于通過內(nèi)脹進行內(nèi)襯復合的雙金屬復合管的加工生產(chǎn)，以及變徑鋼管的加工生產(chǎn)，但與鋼管內(nèi)壁接觸的部分不是采用鋼質(zhì)材料的楔塊，而代之以橡膠或其它具有一定彈性的軟質(zhì)材料。本發(fā)明采用橡膠或其它具有一定彈性的軟質(zhì)材料做成一囊腔，通過該囊腔將“水壓”擴徑的壓力均勻傳遞到鋼管待擴徑部分，完成對鋼管的擴徑。該囊腔的作用是包容、密封液壓介質(zhì)(水、油或其他適合的液壓介質(zhì))，并傳遞擴徑的壓力。采用本發(fā)明的裝置進行鋼管擴徑或內(nèi)襯的雙金屬復合管的加工時，可以通過控制壓力+液壓介質(zhì)流量的方式簡單的控制鋼管擴徑的質(zhì)量。在進行鋼管擴徑操作中，通過拉伸試驗測得鋼管材料的實際屈服強度，并據(jù)此算出擴徑時所需的擴徑壓力，通過對擴徑壓力以及擴徑過程中囊腔中所進入液壓介質(zhì)體積量的聯(lián)合控制可以實現(xiàn)使鋼管達到恰好需要的擴徑程度(擴徑率)。本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下:1、本發(fā)明結(jié)合了水壓擴徑與機械擴徑各自的優(yōu)點，基本采用機械擴徑步進式操作的方式進行，但與鋼管內(nèi)壁接觸的部分不是采用鋼質(zhì)材料的楔塊，而代之以橡膠或其它具有定彈性的軟質(zhì)材料；用該材料做成一囊腔，包容、密封液壓介質(zhì)(水、油或其他適合的液壓介質(zhì))，并通過該囊腔將“水壓”擴徑的壓力均勻傳遞到鋼管待擴徑部分。相比液壓擴徑，減少了液壓介質(zhì)的泄放過程，同時在擴徑時所用液壓介質(zhì)的容積量較小，可以省去傳統(tǒng)液壓擴徑時必須采用的外包模具。2、本發(fā)明在進行內(nèi)襯雙金屬復合管的加工時，該擴徑頭的腔囊微軟質(zhì)材料可以避免對內(nèi)襯管的磨擦損傷。


圖1為本發(fā)明擴徑頭的組成結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明擴徑頭的工作原理示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1至圖2所示的一種用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，包括固定軸1、套筒2、擋板法蘭3、高壓彈性液囊4、盤根7、出液管5和進液管6，所述套筒2、所述擋板法蘭3和所述盤根7套設在所述固定軸I的一端，所述套筒2的兩端均設置有所述擋板法蘭3，所述擋板法蘭3與所述套筒2之間設置有所述盤根7，所述高壓彈性液囊4設置于所述套筒2和位于所述套筒2兩端的所述盤根7圍成的空腔內(nèi)；所述進液管6的一端與所述高壓彈性液囊4連通，另一端穿出所述套筒2和位于所述套筒2兩端的所述擋板法蘭3圍成的空腔后與高壓液源連通；所述出液管5的一端也與所述高壓彈性液囊4連通，另一端穿出所述套筒2和位于所述套筒2兩端的所述擋板法蘭3圍成的空腔后與低壓液源連通；所述擋板法蘭3的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間密封，所述盤根7的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間也密封，并且所述盤根7的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度大于所述擋板法蘭3的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度；所述盤根7為外徑可調(diào)節(jié)的盤根，所述擋板法蘭3為外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭，所述套筒2為外徑可調(diào)節(jié)的套筒；所述進液管6和所述出液管5上均設有液體密封閥門，所述高壓彈性液囊4上連接有液體壓力計，所述管材為鋼管。本發(fā)明中的固定軸1:用于將擴徑頭的其他部分(擴頸部分)固定于此軸上，同時通過此軸，將擴徑頭的擴頸部分伸入被加工鋼管8的內(nèi)部；套筒2:套筒2套裝于固定軸I上，根據(jù)被加工鋼管8的尺寸調(diào)節(jié)其大小，以減小最終所用液囊(即高壓彈性液囊)4的容積；外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭3:調(diào)節(jié)的作用是為了適用于不同的鋼管8尺寸，其外緣將承擔擴徑時由液囊4傳遞過來的軸向載荷；外徑可調(diào)節(jié)的盤根7:調(diào)節(jié)的作用是為了適用于不同的鋼管8尺寸，其外緣將起密封可調(diào)節(jié)的擋板法蘭3與鋼管8 (即被加工鋼管8)內(nèi)壁間的間隙，使液囊4本身并不受過大的壓力；液囊4:液囊4由具有彈性的橡膠或其他柔軟的材料制成，其作用是形成對液壓介質(zhì)的包容、密封，并傳遞擴徑的壓力。該發(fā)明中的擴徑頭的工作原理如圖2所示。a進行鋼管8擴徑時，液壓部分(包括高壓液源和低壓液源)動作，保持擴徑頭外徑尺寸的縮小狀態(tài)，由固定軸I帶動將擴徑頭伸進鋼管8中的另一端；b外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭3動作保持與鋼管8內(nèi)壁的接觸密封；c外徑可調(diào)節(jié)的盤根7動作保持與鋼管8內(nèi)壁的接觸及較高程度的密封；d液壓部分動作，對液囊4充液、加壓，通過控制所加壓力及進入液囊4中加壓介質(zhì)的容積完成對由外徑可調(diào)節(jié)的盤根7所密封段鋼管8的擴徑；e對液囊4泄壓,液壓部分動作減小液囊4部分外徑；
f外徑可調(diào)節(jié)的盤根7動作解除與鋼管8內(nèi)壁的接觸密封并縮小自身外徑；g外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭3動作解除與鋼管8內(nèi)壁的接觸密封并縮小自身外徑；h由固定軸I帶動將擴徑頭平移至另一部位；i重復b_h直至完成整支鋼管8的整體擴徑。以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本發(fā)明，但本領域技術(shù)人員應該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:包括固定軸、套筒、擋板法蘭、高壓彈性液囊、出液管和進液管，所述套筒和所述擋板法蘭設在所述固定軸的一端，所述套筒的兩端均設置有所述擋板法蘭，所述高壓彈性液囊設置于所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔內(nèi)；所述進液管和所述出液管的一端均與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:還包括盤根，所述套筒、所述擋板法蘭和所述盤根套設在所述固定軸的一端，所述套筒的兩端均設置有所述擋板法蘭，所述擋板法蘭與所述套筒之間設置有所述盤根，所述高壓彈性液囊設置于所述套筒和位于所述套筒兩端的所述盤根圍成的空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述盤根為外徑可調(diào)節(jié)的盤根。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述擋板法蘭的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述盤根的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間也密封，并且所述所述盤根的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度大于所述擋板法蘭的外緣面與被加工管材的內(nèi)壁之間的密封程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述擋板法蘭為外徑可調(diào)節(jié)的擋板法蘭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述套筒為外徑可調(diào)節(jié)的套筒，。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述進液管的一端與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔后與高壓液源連通；所述出液管的一端也與所述高壓彈性液囊連通，另一端穿出所述套筒和位于所述套筒兩端的所述擋板法蘭圍成的空腔后與低壓液源連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述進液管和所述出液管上均設有液體密封閥門，所述高壓彈性液囊上連接有液體壓力計。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，其特征在于:所述管材為鋼管。
全文摘要
一種用于管材整圓擴徑或用于內(nèi)襯復合管加工的擴徑頭，包括固定軸、套筒、擋板法蘭、高壓彈性液囊、出液管和進液管，套筒和擋板法蘭設在固定軸的一端，套筒的兩端均設置有擋板法蘭，高壓彈性液囊設置于套筒和位于套筒兩端的擋板法蘭圍成的空腔內(nèi)；進液管和出液管的一端均與高壓彈性液囊連通，另一端穿出套筒和位于套筒兩端的擋板法蘭圍成的空腔。本發(fā)明結(jié)合了水壓擴徑與機械擴徑各自的優(yōu)點，相比液壓擴徑，減少了液壓介質(zhì)的泄放過程，同時在擴徑時所用液壓介質(zhì)的容積量較小，可以省去傳統(tǒng)液壓擴徑時必須采用的外包模具；在進行內(nèi)襯雙金屬復合管的加工時，該擴徑頭的腔囊微軟質(zhì)材料可以避免對內(nèi)襯管的磨擦損傷。
文檔編號B21D39/20GK103182456SQ201110446789
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者李記科, 李安強, 張永紅, 楊紅兵, 李云龍 申請人:北京隆盛泰科石油管科技有限公司