一种压力罐焊接工艺的制作方法

1.本发明涉及压力罐制造领域，具体为压力罐焊接工艺。


背景技术：

2.罐体通常都是焊接而成的，因为基于性能原因，部分罐体还需要分段焊接，最后串联在一起，组成一定容量的罐体。例如在压力罐的焊接中，如图2所示，传统做法通常是将两段罐筒水平搁置在支撑工具上，然后二者同轴对齐，焊接时焊枪绕着接缝在竖直面内焊接。这种焊接方式，在装夹定位时，非常便于操作，尤其是装夹罐筒非常方便，容易实现串联拼接的预位安装，但是在焊接时，由于对接后的焊接端面的接缝是位于竖直面内，因此焊接过程中，融融金属液很容易顺着立放的环形坡口的圆周方向上自然流出，导致融融金属液很难充分地集聚在坡口内，难以使得两个罐筒焊接牢靠，尤其是压力罐这类容器，影响更大。此外，这种水平搁置式的罐筒对接，虽然操作易行，但是二者的同轴对齐度却不够准确，存在较大误差，同样对焊接也会产生一定不良影响，而且，当焊接至靠底部处时，就很难对底部的位置进行焊接，因此通常又需要将罐筒安装在一个高处位置，以便人员进入下方操作，实质也是有安全隐患的，由此可见，这种传统的焊接方式，虽有优点，但是也有众多的不足之处，并非所有场合都适用。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种压力罐焊接工艺，以解决现有压力罐焊接工艺中，对于罐筒间焊接的可靠性不够理想的问题。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压力罐焊接工艺，包括以下操作，
7.1)将下段罐筒竖直地安装在一个定位基座的定位槽内，这个定位槽确保下段罐筒竖直地轴向安置；
8.2)使用一个撑开器，这个撑开器的四周环设有若干根同步伸缩的伸缩杆，每根伸缩杆上固定有两个上下正对的定位部，定位部能与罐筒内壁完全贴合，将撑开器的底部伸入到安置好的下段罐筒内，保持撑开器处于竖直状态；
9.3)再从上至下地在撑开器外部套上需要焊接的上段罐筒，在套装上段罐筒时，上段罐筒采用一个限位部件进行限位，确保上段罐筒能够搁置在下段罐筒的顶端而不掉落；
10.4)撑开器的所有伸缩杆沿下段罐筒径向同步伸长，在伸长的过程中，因为伸缩杆上各个定位部与对应的上段罐筒内壁和下段罐筒内壁的逐步接触，而使得撑开器和/或上段罐筒，能相对于下段罐筒径向移动，最终使得上段罐筒与下段罐筒同轴对接，并固定此时的上段罐筒；
11.5)启动焊枪对对接好的两段罐筒的接缝处进行焊接。
12.具体地，在安装上下两段罐筒之前，对两段罐筒的焊接端面加工焊接坡口，其中，上段罐筒的焊接端加工成圆锥面，下段罐筒的焊接端面加工出一道环形的沟槽，使得两段罐筒之间的焊接坡口呈圆锥壳体状空腔结构。其中，圆锥面的纵切面与沟槽的纵切面围成一个一端敞开，一端封闭的矩形，矩形的封闭端位于罐筒靠其内壁的一侧，在焊接时，焊枪对准矩形开口的一侧，使得焊接产生的融融金属液集聚在圆锥壳体状空腔结构内。
13.进一步地，所采用的撑开器结构如下，包括一根圆柱杆，圆柱杆底端为半球形，靠底端处的侧壁上固定有若干根电推杆，电推杆上与之垂直地固定有竖杆，竖杆顶端与之垂直地固定有与电推杆平行的水平杆，水平杆和电推杆的自由端处固定有弧形的贴片，当在下段罐筒内竖直放入撑开器时，圆柱杆底端的半球形结构立于定位槽的槽底，电推杆伸长而导致贴片与对应的罐筒内壁接触、贴合过程中，圆柱杆也自适应性地处于竖直状态且与罐筒保持同轴。
14.进一步地，在两罐体对接过程中，对上段罐体进行限位时，采样若干个立柱环设安装在罐筒周围，每个立柱上均水平地螺纹配合好有一根压紧螺栓，压紧螺栓端部螺纹配合地还穿过限位块，这个限位块一端与立柱弹性连接，另一端能与上罐筒的外壁接触、贴合，且限位块上还水平滑动地安装有能紧贴上段罐筒外壁的夹持件；当竖直下上段罐筒时，上段罐筒先与部分或所有限位块弹性挤压接触，使得上段罐筒依靠若干个限位块的贴靠而稳定地位于下段罐筒的上方，当撑开器令两段罐筒同轴对齐时，旋进压紧螺栓，压紧螺栓的端部插入夹持件内的轻质弹簧内，并随之推着夹持件在限位块上朝上段罐筒移动，与此同时，限位块因为与压紧螺杆的螺纹配合形成的丝杆机构，朝背离上段罐筒的一侧移动，最终，当压紧螺栓顶在轻质弹簧内安装的顶柱上时，限位块与上段罐筒彼此完全脱离，而夹持件则紧紧地贴在上段罐筒的外壁上，以夹持固定住此时的上段罐体。还可以当夹持件固定住上段罐体后，撑开器收缩，待取出撑开器后，再进行焊接操作。
15.优先地，在进行焊接时，焊枪围绕上下两段罐筒形成的接缝处移动，进行逐步焊接，亦即在定位基座的侧壁上环设有凹槽，凹槽的内底壁上上下相对地设有两个环形齿轮，凹槽内的一个电机的两端均固定有圆柱齿轮，两圆柱齿轮分别与两环形齿轮啮合，在进行焊接时，启动电机，电机转动而带动其主轴上固定的圆柱齿轮转动，从而令圆柱齿轮绕着上部的环形齿轮做圆周运动，从而带着主轴上的圆柱齿轮固接的连杆及与连杆固定的焊枪做圆周运动，对两罐筒进行焊接。更具体来说，在焊接时，两个圆柱齿轮端面上，各自通过轴承转动连接一个转动柱，该转动柱固接一个矩形的滑柱，滑柱底端滑动配合地安装在凹槽侧部槽壁的环形滑槽内，以便启动电机时，电机与圆柱齿轮形成的整体稳定地做圆周运动，从而带动上部那个滑柱侧壁固接的与之垂直的勺状杆上做圆周运动，勺状杆带动与之固定的焊枪进行圆周运动地焊接。
16.(三)有益效果
17.本发明提供了一种压力罐焊接工艺，具备以下有益效果：首先，采用竖直安装的方式来对齐待焊接的两段罐筒，使得焊接的环形坡口位于水平面内，而非传统的竖直面内，这就使得焊接时的金属液融化后滴落在环形坡口中时，可以充分填充坡口，减少金属液外溢，确保焊接的稳定可靠性。同时，采用的是撑开器这样一种依靠下段罐筒内壁来对上段罐筒内壁进行“自适应性”地定心操作，可以确保两个罐筒更对接准确，进一步地提升罐体的焊接质量，本焊接工艺制造的压力罐可广泛运用于生物制药、环保和化工等领域。
附图说明
18.图1为目前压力罐的一种传统焊接方法；
19.图2为本发明的焊接工艺的原理示意图；
20.图3为本发明中的焊接坡口的纵切面示意图；
21.图4为焊枪安装方式的示意图；
22.图5为圆柱齿轮与环形齿轮的啮合俯视图。
23.图中：下段罐筒1、上段罐筒2、圆柱杆3、伸缩杆(电推杆)4、水平杆5、定位基座6、焊枪7、立柱8、压紧螺栓9、限位块10、夹持件11、顶柱12、轻质弹簧13、沟槽14、圆锥壳体状空腔结构15、圆柱齿轮16、电机17、环形齿轮18、转动柱19、滑柱20、定位部21。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.作为本发明其中一个实施方式，这种压力罐焊接工艺主要操作为：首先，参阅图2，将下段罐筒1竖直地安装在一个定位基座6的定位槽内，这个定位槽确保下段罐筒1竖直地轴向安置，定位槽自然加工为圆柱形的盲槽结构。还需要使用一个撑开器来对两个罐筒进行拼接对位，这个撑开器的四周环设有若干根同步伸缩的伸缩杆，每根伸缩杆上固定有两个上下正对的定位部21，以分别用于与上下两个罐筒内壁接触，定位部21能与罐筒内壁完全贴合，凡是可以使得定位部21同步移动的结构都可以作为伸缩杆进行选用。准备好撑开器后，将撑开器的底部伸入到安置好的下段罐筒1内，保持撑开器处于竖直状态，当然，不必是绝对的竖直状态，大致竖直就可以了，主要是便于插入撑开器。之后，操作时，再从上至下地在撑开器外部套上需要焊接的上段罐筒2，在套装上段罐筒2时，撑开器可以用手先扶着，避免倾倒，而同样地，上段罐筒2也需要采用一个限位部件进行限位，确保上段罐筒2能够搁置在下段罐筒1的顶端而不掉落，能防止对接时，上段罐筒2直接掉落即可。此时就可以开始操作撑开器了，将撑开器的所有伸缩杆沿下段罐筒1径向同步伸长，其实在使用过程中，伸缩杆大概率不会直接径向伸长，但是，在伸长的过程中，因为伸缩杆上各个定位部21与对应的上段罐筒2内壁和下段罐筒1内壁的逐步接触，依靠定位部21与罐筒内壁接触而形成的定位，使得伸缩杆最终是径向的，同理，也即使得撑开器和/或上段罐筒2，能相对于下段罐筒1径向移动，最终使得上段罐筒2与下段罐筒1同轴对接，并固定此时的上段罐筒2，于是两个待焊接的罐筒就装夹到位，此时再启动焊枪7，就可以方便地对对接好的两段罐筒的接缝处进行焊接，由于两段罐筒的装夹定位操作简便且定位精度高，可以为压力罐的逐级高质量焊接奠定坚实的基础，确保焊接后的合格性。
26.除了在装夹工序进行以上操作外，本实施例还在安装上下两段罐筒之前，对两段罐筒的焊接端面加工焊接坡口，采用特制的坡口来配合本次非传统性的安装方式，具体而言，如图3所示，在加工时，需要将上段罐筒2的焊接端的端面全部加工成圆锥面，而下段罐筒1的焊接端面则加工出一道环形的沟槽14，使得两段罐筒之间的焊接坡口呈圆锥壳体状空腔结构15，这样的坡口配合以上的竖直定位装夹，可以确保焊接时，融融金属液尽量蓄积
在沟槽14参与形成的圆锥壳体状空腔结构15内，使得二者融合连接更为牢固而可靠。更优的实施细节是，圆锥面的纵切面与沟槽14的纵切面围成一个一端敞开，一端封闭的矩形，矩形的封闭端位于罐筒靠其内壁的一侧，在焊接时，焊枪7对准矩形开口的一侧，使得焊接产生的融融金属液，更加充分地集聚在圆锥壳体状空腔结构15内，进一步提高焊接可靠性。
27.本发明所提供的焊接工艺中，所采用的撑开器结构如下，参阅图2，包括一根圆柱杆3，圆柱杆3底端为半球形，靠底端处的侧壁上固定有若干根电推杆，电推杆上与之垂直地固定有竖杆，竖杆顶端与之垂直地固定有与电推杆平行的水平杆5，水平杆5和电推杆的自由端处固定有弧形的贴片，例如瓦片状的结构，当在下段罐筒1内竖直放入撑开器时，圆柱杆3底端的半球形结构立于定位槽的槽底，电推杆伸长而导致贴片与对应的罐筒内壁接触、贴合过程中，圆柱杆3也自适应性地处于竖直状态且与罐筒保持同轴，这也是采用半球形结构的原因之所在。
28.操作者在两罐体对接过程中，如图2所示，采样若干个立柱8环设安装在罐筒周围，每个立柱8上均水平地螺纹配合好有一根压紧螺栓9，每个压紧螺栓9端部螺纹配合地还穿过限位块10，这个限位块10一端与立柱8弹性连接，可以采用弹簧等连接，且对限位块10具有一定的止转能力，即阻止限位块10转动，限位块10另一端能与上罐筒的外壁接触、贴合，同样可以采用瓦片状的凹面结构实现。此外，还需要在限位块10上，水平滑动地安装有能紧贴上段罐筒2外壁的夹持件11，用于固定上段罐筒2。在操作时，竖直下上段罐筒2，上段罐筒2先与部分或所有限位块10弹性挤压接触，当位置摆放准确时，可以与所有限位块10同时接触，但是一般操都先与部分限位块10接触，即上段罐筒2偏于一侧而落下，上段罐筒2依靠若干个限位块10的贴靠而稳定地位于下段罐筒1的上方，当撑开器令两段罐筒同轴对齐时，旋进压紧螺栓9，压紧螺栓9的端部插入夹持件11内的轻质弹簧13内，轻质弹簧13很容易被压缩，因此不能明显阻挡压紧螺栓9的前移，因此，可以通过轻质弹簧13推着夹持件11在限位块10上朝上段罐筒2移动，与此同时，限位块10因为与压紧螺杆的螺纹配合形成的丝杆机构，这个丝杆机构也是前述限位块10要被一定程度限制转动的原因。在丝杆机构原理下，限位块10朝背离上段罐筒2的一侧移动，最终，当压紧螺栓9顶在轻质弹簧13内安装的顶柱12上时，压紧螺栓9和夹持件11变为刚性连接，限位块10与上段罐筒2彼此完全脱离，而夹持件11则紧紧地贴在上段罐筒2的外壁上，以夹持固定住此时的上段罐体，令限位块10不需要再对上段罐筒2提高夹持力，保护与限位块10连接的弹簧等弹性元器件不被损坏，且避免使用弹力来提供夹持力时，随时可能疲劳失效的情况出现，确保对上段罐筒2装夹的稳定可靠。在采用刚性连接的夹持件11夹持住上段罐筒2时，就可以令撑开器收缩，取出撑开器，以便下次使用，对下一批罐筒焊接定位，取出撑开器后再进行焊接操作。
29.在对接好罐筒后，进行焊接时，焊枪7围绕上下两段罐筒形成的接缝处移动，即进行圆周运动，进行逐步焊接，如图4所示，在定位基座6的侧壁上环设有凹槽，凹槽的内底壁上，上下相对地设有两个环形齿轮18，即两个外齿轮的齿圈，凹槽内的一个电机17的两端均固定有圆柱齿轮16，如图4，两圆柱齿轮16分别与两环形齿轮18啮合，在进行焊接时，启动电机17，电机17转动而带动其主轴上固定的圆柱齿轮16转动，从而令圆柱齿轮16绕着上部的那个环形齿轮18做圆周运动，从而带着主轴上的圆柱齿轮16固接的连杆，及与连杆固定的焊枪7做圆周运动，对两罐筒进行焊接。更具体来说，在焊接时，两个圆柱齿轮16端面上，各自通过轴承转动连接一个转动柱19，使得圆柱齿轮16可以灵活地自转，同时，在该转动柱19
固接一个矩形的滑柱20，滑柱20底端滑动配合地安装在前述那个凹槽的侧部槽壁的环形滑槽内，当然，环形滑槽的横截面也为矩形，以便引导滑柱20做圆周运动，从而在操作时，启动电机17的过程中，电机17与圆柱齿轮16形成的整体随着滑柱20稳定地做圆周运动，从而带动上部那个滑柱20侧壁固接的与之垂直的勺状杆上做圆周运动，勺状杆设计为勺子状的结构，主要是避开安装结构的设计局限，确保电机17能够稳定安装在前述的凹槽内的同时，还能够带动与之固定的焊枪7进行圆周运动地焊接，确保焊接部位准确，焊接效率足够高。
30.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种压力罐焊接工艺，其特征在于：包括以下操作，1)将下段罐筒(1)竖直地安装在一个定位基座(6)的定位槽内，这个定位槽确保所述下段罐筒(1)竖直地轴向安置；2)使用一个撑开器，这个撑开器的四周环设有若干根同步伸缩的伸缩杆，每根伸缩杆上固定有两个上下正对的定位部(21)，定位部(21)能与罐筒内壁完全贴合，将撑开器的底部伸入到安置好的下段罐筒(1)内；3)再从上至下地在撑开器外部套上需要焊接的上段罐筒(2)，在套装上段罐筒(2)时，上段罐筒(2)采用一个限位部件进行限位，确保上段罐筒(2)能够搁置在下段罐筒(1)的顶端而不掉落；4)撑开器的所有伸缩杆沿下段罐筒(1)径向同步伸长，在伸长的过程中，因为伸缩杆上各个定位部(21)与对应的上段罐筒(2)内壁和下段罐筒(1)内壁的逐步接触，而使得撑开器和/或上段罐筒(2)，能相对于下段罐筒(1)径向移动，最终使得上段罐筒(2)与下段罐筒(1)同轴对接，并固定此时的上段罐筒(2)；5)启动焊枪(7)对对接好的两段罐筒的接缝处进行焊接。2.根据权利要求1所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：在安装上下两段罐筒之前，对两段罐筒的焊接端面加工焊接坡口，其中，上段罐筒(2)的焊接端加工成圆锥面，下段罐筒(1)的焊接端面加工出一道环形的沟槽(14)，使得两段罐筒之间的焊接坡口呈圆锥壳体状空腔结构(15)。3.根据权利要求2所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：所述圆锥面的纵切面与沟槽(14)的纵切面围成一个一端敞开，一端封闭的矩形，矩形的封闭端位于罐筒靠其内壁的一侧，在焊接时，焊枪(7)对准矩形开口的一侧，使得焊接产生的融融金属液集聚在所述圆锥壳体状空腔结构(15)内。4.根据权利要求1所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：所采用的撑开器结构如下，包括一根圆柱杆(3)，圆柱杆(3)底端为半球形，靠底端处的侧壁上固定有若干根电推杆，电推杆上与之垂直地固定有竖杆，竖杆顶端与之垂直地固定有与电推杆平行的水平杆(5)，所述水平杆(5)和电推杆的自由端处固定有弧形的贴片，当在下段罐筒(1)内竖直放入撑开器时，圆柱杆(3)底端的半球形结构立于所述定位槽的槽底，电推杆伸长而导致贴片与对应的罐筒内壁接触、贴合过程中，圆柱杆(3)也自适应性地处于竖直状态且与罐筒保持同轴。5.根据权利要求1所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：在两罐体对接过程中，对上段罐体进行限位时，采样若干个立柱(8)环设安装在罐筒周围，每个立柱(8)上均水平地螺纹配合好有一根压紧螺栓(9)，压紧螺栓(9)端部螺纹配合地还穿过限位块(10)，这个限位块(10)一端与立柱(8)弹性连接，并对限位块(10)具有止转的约束力，另一端能与上罐筒的外壁接触、贴合，且限位块(10)上还水平滑动地安装有能紧贴上段罐筒(2)外壁的夹持件(11)；当竖直下上段罐筒(2)时，上段罐筒(2)先与部分或所有限位块(10)弹性挤压接触，使得上段罐筒(2)依靠若干个限位块(10)的贴靠而稳定地位于下段罐筒(1)的上方，当撑开器令两段罐筒同轴对齐时，旋进所述压紧螺栓(9)，压紧螺栓(9)的端部插入所述夹持件(11)内的轻质弹簧(13)内，并随之推着夹持件(11)在限位块(10)上朝上段罐筒(2)移动，与此同时，限位块(10)因为与压紧螺杆的螺纹配合形成的丝杆机构，朝背离上段罐筒(2)的一侧移
动，最终，当压紧螺栓(9)顶在轻质弹簧(13)内安装的顶柱(12)上时，限位块(10)与上段罐筒(2)彼此完全脱离，而夹持件(11)则紧紧地贴在上段罐筒(2)的外壁上，以夹持固定住此时的上段罐体。6.根据权利要求5所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：当夹持件(11)固定住上段罐体后，撑开器收缩，待取出撑开器后，再进行焊接操作。7.根据权利要求1所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：在进行焊接时，焊枪(7)围绕上下两段罐筒形成的接缝处移动，进行逐步焊接。8.根据权利要求7所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：在所述定位基座(6)的侧壁上环设有凹槽，凹槽的内底壁上上下相对地设有两个环形齿轮(18)，凹槽内的一个电机(17)的两端均固定有圆柱齿轮(16)，两圆柱齿轮(16)分别与两环形齿轮(18)啮合，在进行焊接时，启动电机(17)，电机(17)转动而带动其主轴上固定的圆柱齿轮(16)转动，从而令圆柱齿轮(16)绕着上部的环形齿轮(18)做圆周运动，从而带着主轴上的圆柱齿轮(16)固接的连杆及与连杆固定的所述焊枪(7)做圆周运动，对两罐筒进行焊接。9.根据权利要求8所述的压力罐焊接工艺，其特征在于：在焊接时，两个圆柱齿轮(16)端面上，各自通过轴承转动连接一个转动柱(19)，该转动柱(19)固接一个矩形的滑柱(20)，滑柱(20)底端滑动配合地安装在所述凹槽侧部槽壁的环形滑槽内，以便启动电机(17)时，电机(17)与圆柱齿轮(16)形成的整体稳定地做圆周运动，从而带动上部那个滑柱(20)侧壁固接的与之垂直的勺状杆上做圆周运动，勺状杆带动与之固定的焊枪(7)进行圆周运动地焊接。

技术总结
本发明公开一种压力罐焊接工艺，将下段罐筒竖直地安装在一个定位基座的定位槽内，撑开器四周每根伸缩杆上固定有两个上下正对的定位部，将撑开器的底部伸入到安置好的下段罐筒内；再从上至下地在撑开器外部套上需要焊接的上段罐筒，上段罐筒采用限位部件进行限位，确保上段罐筒能搁置在下段罐筒的顶端而不掉落；撑开器的所有伸缩杆沿下段罐筒径向同步伸长，使得撑开器和/或上段罐筒，能相对于下段罐筒径向移动，最终使得上段罐筒与下段罐筒同轴对接，并固定此时的上段罐筒，启动焊枪对对接好的两段罐筒的接缝处进行焊接。本压力罐焊接工艺可以快速而可靠地对压力罐的罐筒进行准确可靠的焊接，本焊接工艺制造的压力罐可广泛运用于制药和化工领域。用于制药和化工领域。用于制药和化工领域。


技术研发人员：刘国文 黄涛
受保护的技术使用者：黄涛
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/1