管体分段连接装置的制作方法

1.本实用新型涉及管体分段连接技术领域，尤其涉及一种管体分段连接装置。


背景技术：

2.大型的管状结构(管体)在各类工程领域广泛应用，比如风电机组的塔筒、大型结构桩腿等。管体截面既有圆形截面，也有方形或者其它形式的截面。对于含大型管体的大型结构，以风电的风机塔筒为例，陆上塔筒直径4米左右，海上大型风机的塔筒直径可达8米，未来尺寸还会更大，而在安装后，这类管体的高度可达几十米甚至上百米高。因此，考虑到运输能力限制，这类管体通常是分段预制，将预制的管体分段运抵现场后再将各管体分段逐段连接形成管体整体结构。
3.现有技术中，在各管体分段的端部(两端或一端)预先焊接有法兰盘，将管体分段运抵现场后，通过吊装，将待连接的管体分段逐个吊起至已连接固定的管体分段的上方并使其法兰盘对齐相接，然后通过螺栓连接固定相对接的法兰盘，实现两个管体分段之间的连接。这种传统的连接方法，由于各管体分段上法兰盘的存在，破坏了连接完成后的管体整体的结构连续性，为了保证管体结构整体的完整性，需要将法兰盘做的非常强，焊接到管体分段的端部，对法兰盘的可靠性、疲劳特性要求极高，甚至需要专用的锻造件才能满足要求，成本高，设备昂贵，工序复杂。同时，对法兰盘的连接是通过高强度螺栓连接的，螺栓长期受到不同幅值的载荷，有松脱的风险，对螺栓的疲劳寿命、可靠性都有极高的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种管体分段连接装置，能够提高管体的整体结构连续性和可靠性，降低成本，以克服现有技术的上述缺陷。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型提供一种管体分段连接装置，包括环状操作平台，环状操作平台可拆卸地环抱于管体分段的外周面，环状操作平台能够沿管体分段的轴向升降并停留在指定位置，环状操作平台承载操作人员和焊接设备，焊接设备供操作人员对待连接的管体分段进行焊接。
7.优选地，环状操作平台包括多个依次首尾相连的梯形段，第一个梯形段的首端与最后一个梯形段的尾端能够相连接形成环状操作平台或相分离。
8.优选地，相邻梯形段之间相铰接。
9.优选地，环状操作平台设有升降机构，升降机构使环状操作平台沿管体分段的轴向升降。
10.优选地，环状操作平台设有锁紧结构，锁紧结构使环状操作平台与管体分段相对固定或相对可升降。
11.优选地，管体分段内设有对中定位结构，对中定位结构使两个待连接的管体分段相互对中。
12.优选地，环状操作平台还承载以下设备中的一个或多个：焊接预处理设备、保温设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备、防腐敷设设备和起吊设备。
13.与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：
14.通过环状操作平台实现各管体分段之间直接焊接连接，取消了管体分段端部的法兰盘连接结构，能够大幅度降低成本，降低对安装操作精度的要求，同时提高并确保管体的整体结构连续性和可靠性，可广泛应用于风电行业的风机塔筒、大型高耸观光平台桩腿等现场建造加工场景。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例的管体分段连接装置的环状操作平台环抱于管体分段的示意图。
16.图2是本实用新型实施例的管体分段连接装置的环状操作平台的展开示意图。
17.图3至图7是本实用新型实施例的管体分段连接装置的使用步骤示意图。
18.其中，附图标记说明如下：
[0019]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环状操作平台
[0020]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
梯形段
[0021]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
管体分段
[0022]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
安装基础面
[0023]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
起吊装置
具体实施方式
[0024]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
[0025]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027]
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0028]
如图1至图7所示，本实用新型的管体分段连接装置的一种实施例。
[0029]
参见图1、图3和图4，本实施例的管体分段连接装置包括环状操作平台1。环状操作平台1可拆卸地环抱于管体分段2的外周面，环状操作平台1能够沿管体分段2的轴向升降并停留在指定位置，该指定位置可以是管体分段2轴向上的任意位置。环状操作平台1承载操
作人员和焊接设备，焊接设备供操作人员对待连接的管体分段2进行焊接。焊接设备优选采用现有的自动焊接设备。
[0030]
使用时，参见图3至图7，可以将环状操作平台1环抱安装在一个竖直放置的管体分段2的外周面，使环状操作平台1承载着操作人员和焊接设备沿该管体分段2的轴向上升至该管体分段2的上端并停留在指定的作业位置(即焊接位置)，然后将另一个管体分段2竖直起吊至该管体分段2的上方，即可由操作人员利用焊接设备将两个管体分段2焊接，焊接完成后使环状操作平台1承载着操作人员和焊接设备继续上升至下一作业位置，可继续对下一管体分体2进行焊接，由此可实现所有管体分段2逐个依次焊接，形成管体整体结构，不需要在管体分段2的两端预先焊接法兰盘来连接管体分段2。
[0031]
本实施例的管体分段连接装置，通过环状操作平台1实现各管体分段2之间直接焊接连接，取消了管体分段端部的法兰盘连接结构，能够大幅度降低成本，降低对安装操作精度的要求，同时提高并确保管体的整体结构连续性和可靠性。本实施例的管体分段连接装置可广泛应用于风电行业的风机塔筒、大型高耸观光平台桩腿等现场建造加工场景。
[0032]
参见图1和图2，本实施例中，优选地，环状操作平台1包括多个依次首尾相连的梯形段11，第一个梯形段11的首端与最后一个梯形段11的尾端能够相连接形成环状操作平台1或相分离，由此实现环状操作平台1在管体分段2外周面上的环抱安装和拆卸。第一个梯形段11的首端与最后一个梯形段11的尾端可拆卸连接的方式并不局限，可以采用现有的任意一种可拆卸连接方式，如螺钉连接、销栓连接等。梯形段11的尺寸数量并不局限，可以根据待连接的管体分段2的结构尺寸进行设计，使得环状操作平台1能够与管体分段2的外周面环抱配合即可。
[0033]
优选地，环状操作平台1中相邻的梯形段11之间相铰接，使得相邻的梯形段11之间可以发生相对转动，从而可为环状操作平台1在管体分段2外周面上的环抱安装和拆卸提供柔性变形量。
[0034]
本实施例中，优选地，环状操作平台1设有升降机构(图中未示出)，升降机构使环状操作平台1沿管体分段2的轴向升降，以实现环状操作平台1自带爬升功能。升降机构的形式并不局限，可以采用现有技术中任意一种能够实现升降动作的结构，如受驱动而在管体分段2的外周面上沿轴向滚动的滚轮。
[0035]
本实施例中，优选地，环状操作平台1设有锁紧结构(图中未示出)，锁紧结构使环状操作平台1与管体分段2相对固定或相对可升降。即，锁紧结构使环状操作平台1与管体分段2之间成抱紧锁定状态或松开状态，当环状操作平台1与管体分段2之间成抱紧锁定状态时，环状操作平台1与管体分段2相对固定，此时，环状操作平台1在管体分段2上停留在指定位置处；当环状操作平台1与管体分段2之间成松开状态时，环状操作平台1与管体分段2相对可升降，此时，环状操作平台1可以沿管体分段2轴向升降。锁紧结构的形式并不局限，可以采用现有技术中任意一种能够实现锁紧和松开动作的结构，如刹车结构。
[0036]
本实施例的管体分段连接装置，在将环状操作平台1环抱安装在管体分段2的外周面后，可以先通过锁紧结构使环状操作平台1与管体分段2之间成松开状态，使环状操作平台1通过升降机构沿管体分段2轴向升降至指定位置处，再通过锁紧结构使环状操作平台1与管体分段2之间成抱紧锁定状态，由此实现环状操作平台1能够沿管体分段2的轴向升降并停留在指定位置，以保证焊接作业的顺利进行。一次焊接作业完成后，可以通过锁紧结构
使环状操作平台1与管体分段2之间成松开状态，环状操作平台1通过升降机构沿管体分段2轴向移动至下一作业位置，再通过锁紧结构使环状操作平台1与管体分段2之间成抱紧锁定状态，即可进行下一次焊接作业，直至所有管体分段2逐个依次完成焊接。
[0037]
本实施例中，优选地，管体分段2内设有对中定位结构(图中未示出)，对中定位结构使两个待连接的管体分段2相互对中。在焊接前通过对中定位结构使两个待连接的管体分段2对中，可便于两个待连接的管体分段2的端面准确对接，有利于保证焊接准确性和焊接质量。对中定位结构的具体形式并不局限，可以采用现有技术中任意一种能够实现对中的结构，如分别设置在两个待连接的管体分段2上的对中标记。
[0038]
本实施例中，优选地，环状操作平台1还可以承载以下设备中的一个或多个：焊接预处理设备、保温设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备、防腐敷设设备和起吊设备。其中，焊接预处理设备用于在焊接前对两个待连接的管体分段2的端面进行打磨，并切削打磨出合适的坡口供后续焊接使用。保温设备用于在焊接后进行焊接区域保温处理。焊接检测设备用于对两个待连接的管体分段2的端面进行焊接前的屈曲检测和焊接后的无损探伤，检验焊缝是否合格。焊缝打磨设备用于对焊接后检验合格的焊缝进行打磨平整，以提高焊缝的整体疲劳特性，并为防腐敷设做好准备。防腐敷设设备用于对打磨完毕后的焊接区域进行防腐涂层敷设。起吊设备用于实现起吊功能。本实施例中，焊接预处理设备、保温设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备、防腐敷设设备和起吊设备均可以采用现有的设备。
[0039]
为提高工作效率，优选地，环状操作平台1上承载的各设备(焊接设备、焊接预处理设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备和防腐敷设设备)均可以在环状操作平台1上绕管体分段2周向移动操作，以便于实现管体分段2周向上的整周焊接。
[0040]
此外，根据具体的作业需求，环状操作平台1上还可以承载配备其它功能设备，如焊接预加热设备等。
[0041]
参见图3至图7，采用本实施例的管体分段连接装置实现管体分段2连接的方法依次包括以下步骤。
[0042]
步骤一、参见图3，将一个管体分段2竖直放置在安装基础面3(如地面)上，将环状操作平台1置于安装基础面3上并环抱于该管体分段2的外周面。此时，环状操作平台1第一个梯形段11的首端与最后一个梯形段11的尾端相连接而在该管体分段2外周面上环抱安装，锁紧结构使环状操作平台1与该管体分段2之间成松开状态，操作平台1与该管体分段2相对可升降。
[0043]
步骤二、参见图4，使环状操作平台1承载着操作人员和焊接设备沿该管体分段2的轴向上升至该管体分段2的上端并停留在作业位置。本实施例中，环状操作平台1通过升降机构沿该管体分段2轴向上升至指定的作业位置处，该作业位置即为焊接位置，再通过锁紧结构使环状操作平台1与该管体分段2之间成抱紧锁定状态而停留在该作业位置。优选地，环状操作平台1还承载有以下设备中的一个或多个：焊接预处理设备、保温设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备、防腐敷设设备和起吊设备。
[0044]
步骤三、参见图5，将下一个管体分段2竖直起吊至上一个管体分段2的上方，使下一个管体分段2的下端面与上一个管体分段2的上端面相对，且下一个管体分段2保持悬吊在上一个管体分段2的上方。下一个管体分段2的起吊和悬吊保持可以通过现有的起吊装置4实现。优选地，在下一个管体分段2起吊到位后，操作人员可以在环状操作平台1上利用焊
接预处理设备对两个管体分段2的端面进行打磨，并切削打磨出合适的坡口供后续焊接使用。优选地，利用焊接预处理设备完成两个管体分段2的端面预处理后，可以利用焊接检测设备用于对两个管体分段2的端面进行焊接前的屈曲检测。而后，可以通过管体分段2内设有的对中定位结构使两个管体分段2对中，并将位于上方的管体分段2下放，使两个管体分段2的端面准确对接。两个管体分段2的端面对接后，起吊装置4暂不解脱，以保证安全。
[0045]
步骤四、由操作人员在环状操作平台1上利用焊接设备将两个管体分段2焊接。优选地，焊接结束后，可以利用焊接检测设备对焊接后的焊缝进行无损探伤，检验焊缝是否合格。对于不合格的焊缝，应对其进行切削打磨后重新焊接，直至修复到焊缝合格为止。对于检验合格的焊缝，可以利用焊缝打磨设备对其进行打磨平整，以提高焊缝的整体疲劳特性，并为防腐敷设做好准备。对打磨完毕后的焊缝区域，可以利用防腐敷设设备对其进行防腐涂层敷设。
[0046]
步骤五、重复步骤二至步骤四，将所有管体分段2逐个依次焊接。参见图6，在第一次焊接完成后，可以解开起吊装置4，通过锁紧结构使环状操作平台1与当前管体分段2之间成松开状态，环状操作平台1通过升降机构承载着操作人员及焊接设备、焊接预处理设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备和防腐敷设设备沿已焊接的管体分段2的轴向上升至最上端并停留在下一作业位置，而后可依照步骤三和步骤四完成下一个待连接的管体分段2进行起吊和焊接，并依此逐个完成剩余待连接的管体分段2的依次焊接，最终完成所有管体分段2的逐个依次焊接，形成管体整体结构。
[0047]
步骤六、参见图7，在所有管体分段2逐个依次焊接完成后，解开起吊装置4，通过锁紧结构使环状操作平台1与当前管体分段2之间成松开状态，环状操作平台1通过升降机构承载着操作人员及焊接设备、焊接预处理设备、焊接检测设备、焊缝打磨设备和防腐敷设设备沿已焊接好的管体整体结构的轴向下降到安装基础面3上，然后将环状操作平台1第一个梯形段11的首端与最后一个梯形段11的尾端拆开，即可将环状操作平台1从管体整体结构上拆解下来，可运送到下一处作业工位进行施工使用。
[0048]
由此，即完成了一个管体整体结构的各管体分段2的连接。
[0049]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。