一種管體類裂紋環(huán)加工裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，包括：轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸包含有第一發(fā)輪盤，轉(zhuǎn)動軸用于固定待加工管體；第一支撐架，第一支撐架用于固定轉(zhuǎn)動軸；電動機，電動機包括第二發(fā)輪盤；鏈條，鏈條用于連接第一發(fā)輪盤和第二發(fā)輪盤；激光器，用于通過激光切割方式在待加工管體上制造管體類裂紋環(huán)。
【專利說明】一種管體類裂紋環(huán)加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型油氣管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種管體類裂紋環(huán)加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]管道內(nèi)檢測是目前油氣管道類裂紋檢測最有效的技術(shù)手段，含類裂紋管道牽拉試驗是管道內(nèi)檢測器性能指標校驗的基本手段，而制備不同寬度與深度的高精度管體類裂紋環(huán)是校驗內(nèi)檢測器環(huán)向均勻分布各傳感器的靈敏度、精度及信噪比的關(guān)鍵。
[0003]對于普通的管體類裂紋環(huán)，目前工程上可以采用線切割、電火花侵蝕等工藝來加工，技術(shù)手段相對較成熟；然而對于高精度的管體類裂紋環(huán)，國內(nèi)外尚沒有成熟的加工制作方法和裝置可供借鑒，因此限制了內(nèi)檢測器環(huán)向均勻分布的各傳感器靈敏度、精度及信噪比的準確校驗。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中存在著無法制造出高精度的管體類裂紋環(huán)的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型實施例提供一種管體類裂紋環(huán)加工裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法制造出高精度的管體類裂紋環(huán)的技術(shù)問題。
[0005]本實用新型實施例提供一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，包括:
[0006]轉(zhuǎn)動軸，所述轉(zhuǎn)動軸包含有第一發(fā)輪盤，所述轉(zhuǎn)動軸用于固定待加工管體；
[0007]第一支撐架，所述第一支撐架用于固定所述轉(zhuǎn)動軸；
[0008]電動機，所述電動機包括第二發(fā)輪盤；
[0009]鏈條，所述鏈條用于連接所述第一發(fā)輪盤和所述第二發(fā)輪盤；
[0010]激光器，用于通過激光切割方式在所述待加工管體上制造所述管體類裂紋環(huán)；
[0011]第二支撐架，用于支撐所述激光器。
[0012]可選的，所述第一支撐架包括:
[0013]第一子支撐架，所述轉(zhuǎn)動軸的第一端固定于所述第一子支撐架；
[0014]第二子支撐架，所述轉(zhuǎn)動軸的第二端固定于所述第二子支撐架。
[0015]可選的，所述裝置還包括:
[0016]固定端帶座軸承，用于將所述轉(zhuǎn)動軸的第一端固定于所述第一子支撐架；
[0017]游動端帶座軸承，用于將所述轉(zhuǎn)動軸的第二端固定于所述第二子支撐架。
[0018]可選的，所述裝置還包括:
[0019]第一支撐桿，用于將所述待加工管體的第一端固定于所述轉(zhuǎn)動軸的第一側(cè)；
[0020]第二支撐桿，用于將所述待加工管體的第二端固定于所述轉(zhuǎn)動軸的第二側(cè)。
[0021]本實用新型有益效果如下:
[0022]由于在本實用新型實施例中，提供了一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，包括:轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸包含有第一發(fā)輪盤，轉(zhuǎn)動軸用于固定待加工管體；第一支撐架，支撐架用于固定轉(zhuǎn)動軸；電動機，電動機包括第二發(fā)輪盤；鏈條，鏈條用于連接支撐架和第二發(fā)輪盤；激光器，用于通過激光切割方式在待加工管體上制造管體類裂紋環(huán)；第二支撐架，用于支撐激光器。其中，通過電動機就可以帶動待加工管體勻速轉(zhuǎn)動，而調(diào)節(jié)激光的切割圖案可以改變管體類裂紋環(huán)的寬度，調(diào)節(jié)激光加工時間，可以改變管體類裂紋環(huán)的深度，故而即使在管道存在局部變形的情況下，仍能夠加工出高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)。并且，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，進而操作更加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例中管體類裂紋環(huán)加工裝置立體圖；
[0024]圖2為本實用新型實施例中管體類裂紋環(huán)加工裝置側(cè)視圖；
[0025]圖3為本實用新型實施例中管體類裂紋環(huán)加工方法的流程圖；
[0026]圖4為本實用新型實施例中管體類裂紋環(huán)加工方法的實際應(yīng)用的流程圖。

【具體實施方式】
[0027]本實用新型實施例提供一種管體類裂紋環(huán)加工裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法制造出高精度的管體類裂紋環(huán)的技術(shù)問題。
[0028]本申請實施例中的技術(shù)方案為解決上述的技術(shù)問題，總體思路如下:
[0029]由于在本實用新型實施例中，提供了一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，包括:轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸包含有第一發(fā)輪盤，轉(zhuǎn)動軸用于固定待加工管體；第一支撐架，支撐架用于固定轉(zhuǎn)動軸；電動機，電動機包括第二發(fā)輪盤；鏈條，鏈條用于連接支撐架和第二發(fā)輪盤；激光器，用于通過激光切割方式在待加工管體上制造管體類裂紋環(huán)；第二支撐架，用于支撐激光器。其中，通過電動機就可以帶動待加工管體勻速轉(zhuǎn)動，而調(diào)節(jié)激光的切割圖案可以改變管體類裂紋環(huán)的寬度，調(diào)節(jié)激光加工時間，可以改變管體類裂紋環(huán)的深度，故而即使在管道存在局部變形的情況下，仍能夠加工出高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)。
[0030]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面通過附圖以及具體實施例對本實用新型技術(shù)方案做詳細的說明，應(yīng)當理解本實用新型實施例以及實施例中的具體特征是對本實用新型技術(shù)方案的詳細的說明，而不是對本實用新型技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本實用新型實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0031]本實用新型實施例提供一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，請參考圖1和圖2，包括:
[0032]轉(zhuǎn)動軸1，轉(zhuǎn)動軸I包含有第一發(fā)輪盤2，轉(zhuǎn)動軸I用于固定待加工管體3 ；
[0033]第一支撐架4，第一支撐架用于固定轉(zhuǎn)動軸I ;
[0034]電動機5，電動機5包括第二發(fā)輪盤6 ;在具體實施過程中，可以通過電動機5帶動轉(zhuǎn)動軸I旋轉(zhuǎn)，進而通過轉(zhuǎn)動軸I的旋轉(zhuǎn)帶動待加工管體3的旋轉(zhuǎn)；
[0035]鏈條7，鏈條7用于連接第一發(fā)輪盤2和第二發(fā)輪盤6 ；
[0036]激光器8，用于通過激光切割方式在待加工管體3上制造管體類裂紋環(huán)；
[0037]第二支撐架9，用于支撐激光器8。
[0038]在具體實施過程中，首先打開激光器8并校準激光聚焦鏡頭8a，接著待加工管體3置于激光光束的焦點上；然后將激光器8接入電源，設(shè)置刻蝕參數(shù)并啟動激光控制程序即可加工出高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)。其中，調(diào)節(jié)激光器8的激光光束的切割圖案可以改變管體類裂紋環(huán)的寬度，調(diào)節(jié)激光加工時間，可以改變管體類裂紋環(huán)的深度。
[0039]另外在加工過程中，可通過設(shè)置激光切割的參數(shù)(例如:激光光束的聚焦后光斑的直徑、激光光束10的激光波長)管體類裂紋環(huán)的寬度和深度進行控制，而在管體類裂紋環(huán)的制造過程中，也可以測量管體類裂紋環(huán)深度與寬度，并結(jié)合測量結(jié)果進一步對激光光束的參數(shù)進行調(diào)整，進而對管體類裂紋環(huán)的尺寸和精度控制更加精確。
[0040]聚焦后光斑的直徑、以及激光波長的控制通過超寬帶可調(diào)諧激光器實現(xiàn)。設(shè)置該可調(diào)諧激光器產(chǎn)生較短波長激光，聚焦后的光斑直徑減小，激光能量增高，加工出的類裂紋缺陷開口寬度變窄，根據(jù)該條件下激光的刻蝕速率，設(shè)置相應(yīng)的刻蝕時間，即可在管體表面刻蝕出相應(yīng)深度的類裂紋缺陷。激光的刻蝕速率可提前測定。例如:獲得取樣材料后，在同樣的條件下運行該可調(diào)諧激光器激光器，然后通過該可調(diào)諧激光器對取樣材料進行打孔，最后獲取打孔時間和打孔深度，就可以確定出刻蝕速率。
[0041]作為進一步的優(yōu)選實施例，請繼續(xù)參考圖1，第一支撐架4包括:
[0042]第一子支撐架4a，轉(zhuǎn)動軸I的第一端固定于第一子支撐架4a ；
[0043]第二子支撐架4b，轉(zhuǎn)動軸I的第二端固定于第二子支撐架4b。
[0044]由于在上述方案中，將轉(zhuǎn)動軸I的兩端都進行固定，故而達到了將轉(zhuǎn)動軸I固定的更加穩(wěn)定的技術(shù)效果。
[0045]作為進一步的優(yōu)選實施例，請繼續(xù)參考圖1，裝置還包括:
[0046]固定端帶座軸承11，用于將轉(zhuǎn)動軸I的第一端固定于第一子支撐架4a ；
[0047]游動端帶座軸承12，用于將轉(zhuǎn)動軸I的第二端固定于第二子支撐架4b。
[0048]由于在上述方案中，轉(zhuǎn)動軸I的第一端通過固定端帶座軸承11固定于第一子支撐架4a，轉(zhuǎn)動軸I的第二端通過由游動端帶座軸承12固定于第二子支撐架4b，故而可以防止震動對該裝置造成損害。
[0049]作為進一步的優(yōu)選實施例，裝置還包括:
[0050]第一支撐桿13，用于將待加工管體3的第一端固定于轉(zhuǎn)動軸I的第一側(cè)；
[0051]第二支撐桿，用于將待加工管體3的第二端固定于轉(zhuǎn)動軸I的第二側(cè)。
[0052]在具體實施過程中，待加工管體3可以通過第一支撐桿13和第二支撐桿對中焊接于轉(zhuǎn)動軸I。
[0053]由于在上述方案中，將待加工管體3的兩端都固定于轉(zhuǎn)動軸1，故而達到了將待加工管體3固定于轉(zhuǎn)動軸I更加穩(wěn)定的技術(shù)效果。
[0054]在具體實施過程中，上述管體類裂紋環(huán)加工裝置的結(jié)構(gòu)又可以分為以下三個部分:
[0055]鋼管固定旋轉(zhuǎn)單元:鋼管固定旋轉(zhuǎn)單元的主要功能是將待加工管體3固定并控制其旋轉(zhuǎn)，包括待加工管體3、第一支撐桿13、第二支撐桿、轉(zhuǎn)動軸1、固定端帶座軸承11、游動端帶座軸承12、第一子支撐架4a、第二子支撐架4b ；
[0056]電動機5發(fā)輪盤鏈條7傳動單元:電動機5齒輪鏈條7傳動單元的主要功能是帶動轉(zhuǎn)動軸I及待加工管體3轉(zhuǎn)動，包括電動機5、第一發(fā)輪盤2、鏈條7和第二發(fā)輪盤6 ；
[0057]激光刻蝕單元:激光刻蝕單元主要功能是加工高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)，包括第二支撐架9、激光器8。
[0058]下面將介紹本實用新型實施例所提供的管體類裂紋環(huán)加工裝置的使用方法，請參考圖3，包括以下步驟:
[0059]步驟S301:將待加工管體3固定于轉(zhuǎn)動軸1，轉(zhuǎn)動軸I包含有第一發(fā)輪盤2 ；
[0060]作為進一步的優(yōu)選實施例，將轉(zhuǎn)動軸I固定于支撐架，具體包括:
[0061]將轉(zhuǎn)動軸I的第一端通過固定端帶座軸承11固定于第一子支撐架4a ；
[0062]將轉(zhuǎn)動軸I的第二端通過游動端帶座軸承12固定于第二子支撐架4b。
[0063]步驟S302:將轉(zhuǎn)動軸I固定于第一支撐架4 ；
[0064]作為進一步的優(yōu)選實施例，第一支撐架4包括第一子支撐架4a和第二子支撐架4b，將轉(zhuǎn)動軸I固定于支撐架，具體包括:
[0065]將轉(zhuǎn)動軸I的第一端固定于第一子支撐架4a ；
[0066]將轉(zhuǎn)動軸I的第二端固定于第二子支撐架4b。
[0067]步驟S303:將第一發(fā)輪盤2與一電動機5的第二發(fā)輪盤6通過鏈條7連接；
[0068]步驟S304:將激光器8固定于第二支撐架9 ；
[0069]步驟S305:運行電動機5，以通過電動機5控制待加工管體3轉(zhuǎn)動；
[0070]步驟S306:啟動激光器8，并將激光器8的激光聚焦鏡頭對準待加工管體3，以通過激光切割方式在待加工管體3上制造管體類裂紋環(huán)。
[0071]作為進一步的優(yōu)選實施例，在啟動激光器8之后，還可以對激光器8的參數(shù)進行控制，下面介紹其中的兩種控制參數(shù)，當然，在具體實施過程中，不限于以下兩種情況，另外，以下兩種情況可以組合使用。
[0072]第一種，調(diào)整激光器8所產(chǎn)生的激光光束的聚焦后光斑的直徑，其中，如果直徑越小的話，則說明激光光束能量越集中；而直徑越大，則說明激光光束的能量越分散，從而可以依據(jù)實際需求，對某一刻蝕位置的激光光束10的能量進行精確的控制。
[0073]第二種，調(diào)整激光器8所產(chǎn)生的激光光束的激光波長。其中，如果激光波長越長，則說明激光光束所產(chǎn)生的能量越小，而激光波長越長，則說明激光光束所產(chǎn)生的能量越大，故而可以實現(xiàn)對激光光束10的能量進行控制。
[0074]下面將基于管體金屬損失環(huán)加工裝置的實際應(yīng)用來對本實用新型的方案進行介紹。
[0075]管體類裂紋環(huán)加工裝置主要由鋼管固定旋轉(zhuǎn)單元、電動機5齒輪鏈條7傳動單元、激光刻蝕單元等組成。第一子支撐架4a和第二子支撐架4b的整體尺寸為2000mm(L) X 800mm(H)。轉(zhuǎn)動軸I上的直齒發(fā)輪盤齒數(shù)zl = 150，模數(shù)m = 4，分度圓直徑Dl = 600mm ；電動機5為低速交流電動機5，第二發(fā)輪盤6齒數(shù)z2 = 15，模數(shù)m = 4，分度圓直徑D2 = 60mm ;轉(zhuǎn)動桿尺寸為1500mm(L) X (10mmX 100mm) (A);激光切割設(shè)備(也即激光器8)的波長1064nm，冷卻方式為水冷，最大輸出功率620W。
[0076]請參考圖4，該管體類裂紋環(huán)加工方法包括以下步驟:
[0077]步驟S401:待加工管體3長度為1200mm，外徑d = 813mm,厚度t = 14mm,將待加工管體3通過兩端各三根支撐桿對中焊接固定在轉(zhuǎn)動軸I上；
[0078]步驟S402:將焊接好待加工管體3的轉(zhuǎn)動軸I通過固定端帶座軸承11和游動端帶座軸承12固定在第一子支撐架4a和第二子支撐架4b上；
[0079]步驟S403:將轉(zhuǎn)動軸I上的第一發(fā)輪盤2與電動機5上的第二發(fā)輪盤6通過鏈條7連接起來；
[0080]步驟S404:將激光器8固定安裝在第二支撐架9上，根據(jù)需要調(diào)節(jié)激光聚焦鏡頭；
[0081]步驟S405:啟動低速交流電動機5，根據(jù)需要調(diào)節(jié)電動機5轉(zhuǎn)速來控制待加工管體3的轉(zhuǎn)動速度，帶動待加工管體3勻速旋轉(zhuǎn)；
[0082]步驟S406:將激光器8接入電源，根據(jù)需要調(diào)節(jié)激光切割圖案的寬度d = 1.5mm,并對準待加工管體3 ；
[0083]步驟S407:加工過程中，調(diào)整激光切割的圖案及波長，并且測量類裂紋環(huán)深度與寬度，結(jié)合測量結(jié)果進一步聚焦激光光束，即可加工出滿足設(shè)計要求的寬1.5mm、深2mm的高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)；
[0084]步驟S408:沿軸向移動激光器8的位置，重復步驟S404?步驟S407，即可在待加工管體3上進行其他尺寸類裂紋環(huán)的加工；
[0085]步驟S409:加工過程中，調(diào)節(jié)激光的切割圖案可以改變管體類裂紋環(huán)的寬度，調(diào)節(jié)激光加工時間，可以改變管體類裂紋環(huán)的深度。
[0086]本例經(jīng)多次加工，加工方法簡單可靠，加工效果良好，制備出了不同寬度與深度的高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)，校驗了內(nèi)檢測器均勻分布各傳感器的靈敏度、精度及信噪比。
[0087]本實用新型一個或多個實施例，至少具有以下有益效果:
[0088]由于在本實用新型實施例中，提供了一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，包括:轉(zhuǎn)動軸1，轉(zhuǎn)動軸I包含有第一發(fā)輪盤2，轉(zhuǎn)動軸I用于固定待加工管體3 ;第一支撐架4，支撐架用于固定轉(zhuǎn)動軸I ;電動機5,電動機5包括第二發(fā)輪盤6 ;鏈條7,鏈條7用于連接支撐架和第二發(fā)輪盤6 ;激光器8，用于通過激光切割方式在待加工管體3上制造管體類裂紋環(huán)；第二支撐架9，用于支撐激光器8。其中，通過電動機5就可以帶動待加工管體3勻速轉(zhuǎn)動，而調(diào)節(jié)激光的切割圖案可以改變管體類裂紋環(huán)的寬度，調(diào)節(jié)激光加工時間，可以改變管體類裂紋環(huán)的深度，故而即使在管道存在局部變形的情況下，仍能夠加工出高精度、尺寸均一的管體類裂紋環(huán)。并且，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，進而操作更加方便。
[0089]盡管已描述了本實用新型的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本實用新型范圍的所有變更和修改。
[0090]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管體類裂紋環(huán)加工裝置，其特征在于，包括:轉(zhuǎn)動軸，所述轉(zhuǎn)動軸包含有第一發(fā)輪盤，所述轉(zhuǎn)動軸用于固定待加工管體；第一支撐架，所述第一支撐架用于固定所述轉(zhuǎn)動軸；電動機，所述電動機包括第二發(fā)輪盤；鏈條，所述鏈條用于連接所述第一發(fā)輪盤和所述第二發(fā)輪盤；激光器，用于通過激光切割方式在所述待加工管體上制造所述管體類裂紋環(huán)；第二支撐架，用于支撐所述激光器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一支撐架包括:第一子支撐架，所述轉(zhuǎn)動軸的第一端固定于所述第一子支撐架；第二子支撐架，所述轉(zhuǎn)動軸的第二端固定于所述第二子支撐架。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:固定端帶座軸承，用于將所述轉(zhuǎn)動軸的第一端固定于所述第一子支撐架；游動端帶座軸承，用于將所述轉(zhuǎn)動軸的第二端固定于所述第二子支撐架。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:第一支撐桿，用于將所述待加工管體的第一端固定于所述轉(zhuǎn)動軸的第一側(cè)；第二支撐桿，用于將所述待加工管體的第二端固定于所述轉(zhuǎn)動軸的第二側(cè)。
【文檔編號】B23K26/70GK204171542SQ201420603436
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】王富祥, 王婷, 周利劍, 張華兵, 馮慶善, 陳健, 雷錚強, 楊輝, 賈韶輝, 玄文博, 李明菲, 張海亮, 王禹欽, 楊寶龍, 劉亮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司