管体对中夹具与管体对中装置的制作方法

1.本实用新型涉及管道加工技术领域，尤其涉及一种管体对中夹具与管体对中装置。


背景技术：

2.在管道加工中，通常涉及到将多根钢管以焊接的方式依次转接，钢管的焊接质量直接取决于两根钢管相对端部的对中精度。
3.当前，在进行钢管焊接前的对中时，对中工装主要采用内对中与外对中两种结构形式。其中，内对中夹具结构复杂、成本高，需配备移动小车、顶升机构、铜制水冷衬垫等辅助件，广泛应用于石油天然气管道铺设；而外对中夹具结构形式简易多样，成本低，广泛应用于建筑用钢管对接、钻杆用钢管对接等，但也存在对中精度低，操作不便的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种管体对中夹具与管体对中装置，用以解决或改善现有的对中夹具存在结构复杂、对中精度低及操作不便的问题。
5.本实用新型提供一种管体对中夹具，包括：锁止件与滑块；所述锁止件设有锁止口，所述锁止件用于与第一管体的外侧壁连接；所述滑块的第一端能够可移动地插入至所述锁止口中；所述滑块具有校正面与限位面，所述校正面与所述限位面的夹角呈锐角，所述校正面与所述限位面分别朝向所述滑块的第一端延伸；所述校正面用于对第一管体的外侧壁与第二管体的外侧壁的同心度进行校正；在所述第一管体与所述第二管体对中的情况下，所述校正面分别与所述第一管体的外侧壁及所述第二管体的外侧壁贴合，所述滑块的第一端位于所述锁止口内，所述限位面与所述锁止口的内壁面抵接。
6.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述滑块具有作用面；所述作用面设于所述滑块的第二端，所述第二端与所述第一端沿所述滑块的长度方向相对；所述作用面用于接收载荷力。
7.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述滑块的截面呈三角形，所述校正面、所述限位面及所述作用面依次首尾连接，并分别形成于所述滑块的三个侧边。
8.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述限位面与所述作用面的夹角呈钝角。
9.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述滑块包括：高硬度耐磨块；所述高硬度耐磨块包括：碳化钨耐磨块、碳化铬合金耐磨块及纳米耐磨合金当中的任一种。
10.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述滑块靠近所述校正面的一侧边设有缺口；所述缺口将所述校正面分隔为第一校正区与第二校正区，所述第一校正区用于与所述第一管体的外侧壁贴合，所述第二校正区用于与所述第二管体的外侧壁贴合。
11.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述缺口靠近所述滑块的第二端，所述滑块的第二端大于所述滑块的第一端；和/或，所述缺口的形状包括：扇形或半圆形。
12.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述锁止件包括：“v”型构件；所述“v”型构件的两端分别与所述第一管体的外侧壁连接，以在所述“v”型构件与所述第一管体的外侧壁之间围成所述锁止口；所述第一管体的中轴线分布于所述“v”型构件的轴对称面上。
13.根据本实用新型提供的一种管体对中夹具，所述锁止件与所述第一管体的外侧壁可拆卸式连接；所述校正面与所述限位面在所述滑块的第一端相交，所述校正面与所述限位面的夹角为20
°‑
75
°
。
14.本实用新型还提供一种管体对中装置，包括多套如上任一项所述的管体对中夹具，多套所述管体对中夹具分别沿所述第一管体的周向排布
15.本实用新型提供的一种管体对中夹具与管体对中装置，通过设置锁止件与滑块，在对第一管体与第二管体进行对中时，首先，在固定设置的第一管体的一侧放置可移动的第二管体，将第二管体与第一管体的相对端面相靠近；然后，将锁止件安装于第一管体靠近第二管体的一端的外侧壁；接着，将滑块的校正面朝向第一管体的外侧壁与第二管体的外侧壁，控制滑块的第一端沿第一管体的轴向插入至锁止件的锁止口中，基于锁止件对滑块沿径向的约束作用，可使得滑块在移动过程中还通过校正面对第二管体的外侧壁施加沿径向的挤压力，以使得第二管体的中轴线逐渐与第一管体的中轴线靠拢，最终，在滑块的第一端位于锁止口内，校正面分别与第一管体的外侧壁及第二管体的外侧壁贴合，限位面与锁止口的内壁面抵接时，第一管体与第二管体被锁定于对中状态。
16.由此可见，本实用新型所示的管体对中夹具结构简单、操作便捷，可快速实现对两个相同外径的管体的对中，确保了较好的对中精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型提供的管体对中夹具在第一管体与第二管体对中时的立体结构示意图；
19.图2是本实用新型提供的管体对中夹具在第一管体与第二管体对中时的主视结构示意图；
20.图3是本实用新型提供的管体对中夹具在第一管体与第二管体对中时的侧视结构示意图；
21.图4是本实用新型提供的滑块的结构示意图；
22.图5是本实用新型提供的基于管体对中夹具的对中方法的流程示意图；
23.附图标记：
24.100：第一管体；
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200：第二管体；
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1：锁止件；
25.2：滑块；
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11：锁止口；
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201：校正面；
26.202：限位面；
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203：作用面；
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211：缺口。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.下面结合图1-图5描述本实用新型的一种管体对中夹具与管体对中装置。
29.如图1至图4所示，本实施例提供一种管体对中夹具，包括：锁止件1与滑块2；锁止件1设有锁止口11，锁止件1用于与第一管体100的外侧壁连接；滑块2的第一端能够可移动地插入至锁止口11中；滑块2具有校正面201与限位面202，校正面201与限位面202的夹角呈锐角，校正面201与限位面202分别朝向滑块2的第一端延伸；校正面201用于对第一管体100的外侧壁与第二管体200的外侧壁的同心度进行校正；在第一管体100与第二管体200对中的情况下，校正面201分别与第一管体100的外侧壁及第二管体200的外侧壁贴合，滑块2的第一端位于锁止口11内，限位面202与锁止口11的内壁面抵接。
30.具体地，本实施例通过设置锁止件1与滑块2，在对第一管体100与第二管体200进行对中时，首先，在固定设置的第一管体100的一侧放置可移动的第二管体200，将第二管体200与第一管体100的相对端面相靠近；然后，将锁止件1安装于第一管体100靠近第二管体200的一端的外侧壁；接着，将滑块2的校正面201朝向第一管体100的外侧壁与第二管体200的外侧壁，控制滑块2的第一端沿第一管体100的轴向插入至锁止件1的锁止口11中，基于锁止件1对滑块2沿径向的约束作用，可使得滑块2在移动过程中还通过校正面201对第二管体200的外侧壁施加沿径向挤压力，以使得随着滑块2的第一端朝向锁止口11内插入，第一管体100与第二管体200的相对端部逐渐靠近，直至第二管体200的中轴线逐渐向第一管体100的中轴线重合，最终，在滑块2的第一端位于锁止口11内，校正面201分别与第一管体100的外侧壁及第二管体200的外侧壁贴合，限位面202与锁止口11的内壁面抵接时，第一管体100与第二管体200被锁定于对中状态。
31.由此可见，本实施例所示的管体对中夹具结构简单、操作便捷，可快速实现对两个相同外径的管体的对中，确保了较好的对中精度，在对中调节时不受管体的长度的制约，尤其适用于对直线度要求较高的钻杆的对中。
32.与此同时，本实施例所示的管体对中夹具兼容性强，可适用于多种口径(60-800mm)的钢管的对中调节，并可根据实际需求设计较大的结构强度，实现可重复使用，成本低廉。
33.在此应指出的是，由于锁止件1的锁止口11用于对滑块2的第一端沿轴向的移动起到约束作用，锁止口11的开口方向沿第一管体100的轴向延伸，锁止口11的形状可以为圆形、椭圆形、三角形等，在此不做具体限定。
34.与此同时，本实施例所示的滑块2的校正面201与限位面202的夹角为20
°‑
75
°
。例如，本实施例可具体设置校正面201与限位面202的夹角为20
°
、30
°
、45
°
、60
°
、75
°
等。在实际设置时，可将校正面201与限位面202设置相对较小的夹角，以有效增大校正面201与限位面202延伸的长度，从而便于满足对不同口径的管体的对中需求。
35.另外，本实施例所示的第一管体100作为管体对中时的基准管，通常将第一管体
100固定设置，而第二管体200作为待对中管体，通常将第二管体200通过托轮机构放置于第一管体100的一侧。
36.在实际应用中，第一管体100与第二管体200通常为钢管，在完成对第一管体100与第二管体200的对中后，可先对第一管体100与第二管体200的相对端部的接缝部位进行预点焊，在确保两个管体维持较好的同轴度的基础上，再进行两个管体的相对端部的焊接。
37.为了确保管体对中夹具的可重复使用性，本实施例在进行管体对中时，可将锁止件1与第一管体100的外侧壁可拆卸式连接。
38.在一些实施例中，可将锁止件1与第一管体100的外侧壁通过点焊的方式相连接，而在完成对中操作后，只需通过外力敲击锁止件1，可使得锁止件1与第一管体100的外侧壁分离，且不会对第一管体100的外侧壁造成损伤。
39.当然，本实施例也可在其它工装夹具的配合下，实现锁止件1与第一管体100的外侧壁的可拆卸式连接。
40.在一些实施例中，为了进一步确保对中精度，本实施例所示的滑块2优选为高硬度耐磨块。在此，高硬度耐磨块具体可以为碳化钨耐磨块、碳化铬合金耐磨块及kn999纳米耐磨合金当中的任一种。
41.其中，本实施例所示的校正面201具体可以为平面状的抛光面，抛光面的平面度小于预设值，在此，预设值可以为0.1-0.2mm。
42.进一步地，如图4所示，本实施例所示的滑块2还具有作用面203；作用面203设于滑块2的第二端，第二端与第一端沿滑块2的长度方向相对；作用面203用于接收沿滑块2的长度方向的载荷力。
43.在此，为了便于通过作用面203向滑块2施加载荷力，本实施例可设置滑块2的第二端大于滑块2的第一端，以便增大作用面203的面积。
44.与此同时，本实施例可通过直线驱动机构或人工敲击的方式，对滑块2的作用面203施加载荷力，载荷力至少有一个分力方向是从滑块2的第二端朝向第一端。
45.如图4所示，本实施例所示的滑块2呈三角形，校正面201、限位面202及作用面203依次首尾连接，并形成于滑块2的三个侧边。
46.在一些实施例中，可具体设置校正面201与作用面203的夹角呈锐角，限位面202与作用面203的夹角呈钝角。
47.如此，在向滑块2的作用面203施加载荷力时，载荷力可分解为径向分力与轴向分力。在径向分力的作用下，滑块2的校正面201可直接向第二管体200的外侧壁施加沿径向的挤压力，以使得第二管体200的中轴线逐渐与第一管体100的中轴线重合；在轴向分力的作用下，可驱使滑块2的第一端朝向锁止口11中移动，基于锁止口11与滑块2的限位面202之间的相互作用，使得滑块2在移动过程中受到来自锁止件1的径向挤压力，以促使滑块2的校正面201对第一管体100的外侧壁与第二管体200的外侧壁进行对中校准。
48.基于上述实施例所示的方案，如图1至图4所示，本实施例在滑块2靠近校正面201的一侧边设有缺口211；缺口211将校正面201分隔为第一校正区与第二校正区，第一校正区用于与第一管体100的外侧壁贴合，第二校正区用于与第二管体200的外侧壁贴合。
49.具体地，在对两个管体进行对中前，针对第二管体200的外侧壁明显高出于第一管体100的外侧壁的情况，由于两个管体的相对端部存在较大的错位，导致滑块2的校正面201
与两个管体的外侧壁的接触面积较小，在锁止件1的约束下，难以稳定地控制滑块2沿轴向移动，也不便于对中校正。
50.在此，本实施例通过将校正面201分隔为第一校正区与第二校正区，即使两个管体的相对端部存在较大的错位，在进行对中调节时，可分别将第一校正区与第一管体100的外侧壁贴合，第二校正区与第二管体200的外侧壁贴合，在载荷力的驱动下，滑块2能够稳定地控制滑块2沿轴向移动，直至第一管体100的外侧壁与第二管体200的外侧壁达到较好的同轴度。
51.其中，为了便于对滑块2进行手持操作，本实施例可设置缺口211靠近滑块2的第二端，且缺口211的形状可以为扇形或半圆形。
52.在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的锁止件1优选为“v”型构件；“v”型构件的两端分别与第一管体100的外侧壁连接，以在“v”型构件与第一管体100的外侧壁之间围成上述实施例所示的锁止口11；第一管体100的中轴线分布于“v”型构件的轴对称面上。
53.具体地，在滑块2呈三角形的情况下，本实施例通过将锁止件1设计为“v”型构件，可在滑块2的第一端朝向锁止口11中移动的过程中，确保滑块2的校正面201与第一管体100的外侧壁保持较好的贴合状态，以便对滑块2的校正面201对第二管体200的外侧壁施加沿径向的挤压力，以实现两个管体的对中。
54.与此同时，对于“v”型构件在第一管体100的外侧壁的具体安装形式，本实施例设置第一管体100的中轴线分布于“v”型构件的轴对称面上，可实现锁止口11对滑块2沿轴向的移动进行引导，确保滑块2沿轴向移动的稳定性。
55.在此，为了确定滑块2移动的顺畅性，本实施例还可设置滑块2的限位面202沿其所在侧边的长度方向延伸，且限位面202沿其所在侧边的长度方向的横截面形状为圆弧状。
56.优选地，本实施例还提供一种管体对中装置，包括多套如上任一项所述的管体对中夹具，多套管体对中夹具分别沿所述第一管体的周向排布。
57.具体地，在对接的管体的口径较大，而针对单一的管体对中夹具相对较小的情况，为了确保对中精度，可根据实际情况设置多套管体对中夹具，多套管体对中夹具分别沿第一管体100的周向均匀排布。
58.如图1至图3所示，本实施例具体设置有三套管体对中夹具，在进行对中操作中，设置三套管体对中夹具沿着第一管体100的周向呈圆周均布。
59.如图5所示，本实施例还提供一种如上所述的管体对中夹具的对中方法，包括如下步骤：
60.步骤510：在固定设置的第一管体的一侧放置可移动的第二管体，将第二管体与第一管体的相对端面相靠近。
61.其中，本实施例可将第一管体固定于第一承托机构上，将第二管体可转动地设置于第二承托机构上，并确保第二管体与第一管体的相对端面相贴合。在此，第一承托机构与第二承托机构均可以为本领域公知的托轮机构。
62.步骤520：将锁止件安装于第一管体靠近第二管体的一端的外侧壁。
63.其中，本实施例所示的锁止件优选为“v”型构件，可将“v”型构件的两端分别通过点焊的方式焊接于第一管体的外侧壁，并确保第一管体的中轴线分布于“v”型构件的轴对称面上。
64.步骤530：将滑块的校正面朝向第一管体的外侧壁与第二管体的外侧壁，控制滑块的第一端沿第一管体的轴向插入至锁止件的锁止口中，直至滑块的第一端位于锁止口内，校正面分别与第一管体的外侧壁及第二管体的外侧壁贴合，限位面与锁止口的内壁面抵接。
65.其中，本实施例可通过作用面向滑块施加载荷力，以驱使滑块的第一端沿第一管体的轴向插入至锁止件的锁止口中。待滑块的校正面分别与第一管体的外侧壁及第二管体的外侧壁贴合，且限位面与锁止口的内壁面抵接时，可认为第一管体与第二管体锁定于对中状态。
66.在此，若本实施例所示的管体对中夹具设有多套，本实施例可将多套管体对中夹具当中的“v”型构件沿圆周均布于第一管体的外侧壁，再依次对每套管体对中夹具当中的滑块施加载荷力，直至各个滑块的第一端滑动至相应的“v”型构件所在的锁止口中。
67.最后，本实施例还可在第一管体与第二管体锁定于对中状态后，通过直线钢板尺检测对中精度。若两个管体的同轴度满足使用规范，对第一管体与第二管体的相对端部的对接缝进行预点焊，然后，再依次对各套管体对中夹具进行拆除。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。