带密封舱的水下管道干式焊接工作舱.pdf

1、10申请公布号CN102039500A43申请公布日20110504CN102039500ACN102039500A21申请号200910181149322申请日20091013B23K37/00200601B23K9/0020060171申请人北京石油化工学院地址102617北京市大兴区黄村镇清苑北路19号72发明人薛龙吕涛曹莹瑜赵杰74专利代理机构小松专利事务所11132代理人陈祚龄54发明名称带密封舱的水下管道干式焊接工作舱57摘要一种带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、密闭舱体3、舱体功能孔31、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座10组成，其中，上舱体1和下舱

2、体2分别为半圆柱形壳体，在上舱体1的顶部由可推拉的活动板17和固定板18隔成密闭舱体3，与上、下舱体连接的有导杆5、6和外气缸9，在密闭舱体3内安装有与活动板17和固定板18相关的导向杆19，20和气缸21，22。本发明设置的密闭舱体3可方便地使焊接设备和焊接控制设备处于不浸水的状态，提高了焊接质量和效率，并降低了设备的成本；本发明不仅能够在高压气体的作用下实现水下管道干式高压焊接，而且在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，这样就可使这种工作舱既可完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接，结构简单，成本较低，易于推广。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申

3、请权利要求书1页说明书3页附图3页CN102039502A1/1页21一种带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、密闭舱体3、舱体功能孔3、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座10组成，其特征在于上舱体1和下舱体2分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔25，二者重叠组成完整的两端具有通管孔25的圆柱形壳体，在上舱体1的顶部设置由活动板17、固定板18、活动板的导向杆19、20、密闭舱推拉气缸21、22组成的密闭舱体3，活动板17和固定板18的径向安装位置高于上舱体1两侧端面上通管孔25半圆的顶点；焊接小车24的轨道23通过若干个固定块26与上舱体内表面固联，在轨道

4、23下表面和上舱体1内表面之间，轴向两侧各安装一根导向杆19、20，导向杆19、20的两头分别固定在上舱体1的两个端面上，在每根导向杆19、20上嵌有几个滑块，滑块与活动板的内表面固联，在活动板17和固定板18之上，安装两个与舱体轴向平行的气缸21、22，气缸21、22的一端安装在活动板17的外表面上，另一端固定在固定板18所在一侧的上舱体1端面上，活动板17从固定板18的下面伸出直到活动板17顶在上舱体1的端面上，并且活动板17与固定板18的结合处相互重叠，并设置密封件，当气缸21、22缩回时，活动板17沿着两侧的导向杆19、20滑动，最终藏在固定板18之下；外气缸9上端的作动杆20与固联于

5、上舱体1的气缸座16相连接，其下端与基座1固联，在外气缸9的左右两侧分别设置导杆5和导杆14，并分别套装有导杆套6和导杆套13，导杆套6和导杆套13又分别与固联在下舱体2上的导杆套基座8和导杆套基座12相连接，左导杆5和右导杆14的外缘安装有加强板7和加强板11，加强板7、11通过其底面的背板与固联在上舱体1上加强板基座4、15相连，上舱体1和下舱体2称为一完整自如启闭的结构整体，在上舱体1和下舱体2上留有一系列舱体功能孔31。2根据权利要求1所述的带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，其特征在于所述上舱体1与下舱体2结合的表面上，嵌有密封条，并且在密封舱体3系统中所有活动部位和可能接触水的部位安

6、装密封条。3根据权利要求1所述的带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，其特征在于所述上舱体1固定板18下面的隔离空间27安装焊接小车24的控制设备。4根据权利要求1所述的带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，其特征在于所述焊接小车24背负焊接用的送丝机。权利要求书CN102039500ACN102039502A1/3页3带密封舱的水下管道干式焊接工作舱技术领域0001本发明涉及一种焊接工作舱，尤其是能对水下管道实现水下无人参与的带密封舱的水下管道干式焊接工作舱。背景技术0002目前水下焊接重要结构一般分为两种方式干法焊接和湿法焊接。所谓干法焊接，就是在待焊部位建造一个密封舱，将里面的水用气体排开，让焊

7、工和电弧均处在“干”的环境下。干法焊缝的质量高，但目前的常用结构比较复杂，造价较高，并且一般需要潜水员或焊工的参与，准备工作较为繁琐，且限制了深水焊接的进行。所谓湿法焊接，就是使用电焊条直接在水中施焊，电弧在水下环境中燃烧。湿法焊接虽然较干法焊接设备简单，操作方便，但电弧不稳定，焊缝成型不好，焊接接头的性能较差，因此湿法焊接不能用于水下重要结构的焊接。发明内容0003根据背景技术所述，本发明的目的在于克服目前干法焊接和湿法焊接的不足，提供一种带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，这种工作舱主要由外舱体系统和密封舱系统组成，密封舱系统可以在下水之前将焊接小车和其他焊接设备密闭在无水的环境下，待整个焊

8、接工作舱抱紧待焊管道后，用高压气体将整个外舱体内的水排出，焊接小车即可沿轨道开出进行水下无人参与的自动干式焊接。0004为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的0005一种带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、密闭舱体3、舱体功能孔3、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座10组成，其中上舱体1和下舱体2分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔25，二者重叠组成完整的两端具有通管孔25的圆柱形壳体，在上舱体1的顶部设置由活动板17、固定板18、活动板的导向杆19、20、密闭舱推拉气缸21、22组成的密闭舱体3，活动板17和固定板18的径向安装位置高于上舱体

9、1两侧端面上通管孔25半圆的顶点；焊接小车24的轨道23通过若干个固定块26与上舱体内表面固联，在轨道23下表面和上舱体1内表面之间，轴向两侧各安装一根导向杆19、20，导向杆19、20的两头分别固定在上舱体1的两个端面上，在每根导向杆19、20上嵌有几个滑块，滑块与活动板的内表面固联，在活动板17和固定板18之上，安装两个与舱体轴向平行的气缸21、22，气缸21、22的一端安装在活动板17的外表面上，另一端固定在固定板18所在一侧的上舱体1端面上，活动板17从固定板18的下面伸出直到活动板17顶在上舱体1的端面上，并且活动板17与固定板18的结合处相互重叠，并设置密封件，当气缸21、22缩回

10、时，活动板17沿着两侧的导向杆19、20滑动，最终藏在固定板18之下；外气缸9上端的作动杆20与固联于上舱体1的气缸座16相连接，其下端与基座1固联，在外气缸9的左右两侧分别设置导杆5和导杆14，说明书CN102039500ACN102039502A2/3页4并分别套装有导杆套6和导杆套13，导杆套6和导杆套13又分别与固联在下舱体2上的导杆套基座8和导杆套基座12相连接，左导杆5和右导杆14的外缘安装有加强板7和加强板11，加强板7、11通过其底面的背板与固联在上舱体1上加强板基座4、15相连，上舱体1和下舱体2称为一完整自如启闭的结构整体，在上舱体1和下舱体2上留有一系列舱体功能孔31。0

11、006所述上舱体1与下舱体2结合的表面上，嵌有密封条，并且在密封舱体3系统中所有活动部位和可能接触水的部位安装密封条。0007所述上舱体1固定板18下面的隔离空间27安装焊接小车24的控制设备。0008所述焊接小车24背负焊接用的送丝机。0009由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果00101、本发明结构简单，成本较低，易于推广；00112、本发明因为采用双层密封的结构，焊接小车在整个焊接过程中不接触水，因此毋须采用防水电机等防水器件，因此极大的节约了设备成本；00123、本发明可利用上舱体上固定板面下的隔离空间安装焊接小车控制设备，从而避免了传统水下干式过程中焊接控制设备与焊接小车分

12、离，必须通过防水电缆连接水下焊接小车和水上控制设备的情况，不仅节约了设备成本，而且更加易于实现深水干式管道焊接；00134、本发明将送丝机背负在焊接小车上，毋须另外由潜水员将送丝机送至水下待焊结构处；00145、本发明可在水下无人条件下实现海底干式管道焊接；00156、本发明不仅能够在高压气体的作用下实现水下管道干式高压焊接，而且在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，这样就可使这种工作舱既可完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接。附图说明0016图1为本发明总体结构示意图0017图2为本发明下水后骑跨管道时结构示意图0018图3为本发明下水后到抱紧管道时结构示意图0019图4

13、为本发明密封舱系统闭合示意图0020图5为本发明密封舱系统打开示意图具体实施方式0021由图1至图5示出，一种带密封舱的水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、密闭舱体3、舱体功能孔3、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座10组成，其中上舱体1和下舱体2分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔25，二者重叠组成完整的两端具有通管孔25的圆柱形壳体，在上舱体1的顶部设置由活动板17、固定板18、活动板的导向杆19、20、密闭舱推拉气缸21、22组成的密闭舱体3，活动板17和固定板18的径向安装位置高于上舱体1两侧端面上说明书CN102039500ACN102039502A3/3

14、页5通管孔25半圆的顶点；焊接小车24的轨道23通过若干个固定块26与上舱体内表面固联，在轨道23下表面和上舱体1内表面之间，轴向两侧各安装一根导向杆19、20，导向杆19、20的两头分别固定在上舱体1的两个端面上，在每根导向杆19、20上嵌有几个滑块，滑块与活动板的内表面固联，在活动板17和固定板18之上，安装两个与舱体轴向平行的气缸21、22，气缸21、22的一端安装在活动板17的外表面上，另一端固定在固定板18所在一侧的上舱体1端面上，活动板17从固定板18的下面伸出直到活动板17顶在上舱体1的端面上，并且活动板17与固定板18的结合处相互重叠，并设置密封件，当气缸21、22缩回时，活动

15、板17沿着两侧的导向杆19、20滑动，最终藏在固定板18之下；外气缸9上端的作动杆20与固联于上舱体1的气缸座16相连接，其下端与基座1固联，在外气缸9的左右两侧分别设置导杆5和导杆14，并分别套装有导杆套6和导杆套13，导杆套6和导杆套13又分别与固联在下舱体2上的导杆套基座8和导杆套基座12相连接，左导杆5和右导杆14的外缘安装有加强板7和加强板11，加强板7、11通过其底面的背板与固联在上舱体1上加强板基座4、15相连，上舱体1和下舱体2称为一完整自如启闭的结构整体，在上舱体1和下舱体2上留有一系列舱体功能孔31。0022另外，为了保证整个干式焊接工作舱的密封效果，在上舱体1与下舱体2结

16、合的表面上，嵌有密封条，并且在外舱体系统和密封舱系统中所有活动部位和可能接触水的部位都安装有密封条，以加强密封效果。因活动板17在推出时要部分穿过焊接轨道23，因此在活动板17与焊接轨道17接触的一侧开一长条口，在长条口的尾部安装斜面密封片进行密封，防止海水进入。0023本发明的焊接小车24上背负安装着焊接用的送丝机。0024具体实施过程如下当工作舱未入水之前，外气缸9收回，使上舱体1与下舱体2闭合，且活动板推拉气缸21、22伸长，使活动板17推出，活动板17推出后与固定板18以及上舱体1围成一个密闭的空间，然后将工作舱放入水中，在到达水下待焊接管道28时，外气缸9伸长，将上舱体1托起，当上下

17、舱体1、2接触面之间的距离大于待焊管道28的直径时，舱体整体移动，使舱体整体跨骑在管道28上，然后外气缸9缩回，使舱体抱紧管道9。此时，通过功能孔31中的气孔向工作舱内注入高压气体，使工作舱内的气体压力大于工作舱外部的水压，通过单向阀的作用将舱内的水排出舱外，当舱内的湿度传感器检测到舱内的湿度满足焊接条件后，活动板推拉气缸21、22缩回，使活动板17沿着两侧的导向杆19、20滑动，最终藏在固定板18之下，此时藏在活动板17下的焊接小车24即可沿焊接轨道23开出并对管道28进行干式焊接。焊接进行过程中可通过各种功能孔对焊接过程进行控制和监测。待焊接完成后，焊接小车24回到上舱体1的最顶点位置，活

18、动板推拉气缸21、22伸长，使活动板17推出，将焊接小车24密封在活动板17之下，然后外气缸9伸长，将舱体托起，当上下舱体1、2接触面之间的距离大于待焊管道28的直径时，舱体整体移动，使工作舱和待焊管道完全脱离，然后利用吊装设备将工作舱拖出水面，整个焊接过程完成。0025另知，在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，这样就可使这种工作舱既可完成完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接，提高焊接质量。说明书CN102039500ACN102039502A1/3页6图1说明书附图CN102039500ACN102039502A2/3页7图2图3说明书附图CN102039500ACN102039502A3/3页8图4图5说明书附图CN102039500A