專利名稱：一種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種水下焊接實驗艙，具體涉及ー種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙。
背景技術：
隨著海洋資源的開發，大量鋼結構用于海洋工程中，例如海底石油管道、海洋鉆井平臺、跨海大橋等。無論是結構的建造還是設施的維護，都需要水下焊接。無論是結構的建造還是設施的維護，水下焊接技術具有不可替代的優勢。水下濕法焊接可以應用于水深不超過100米的壓カ環境；當水深超過100米后，一般采用水下高壓干法焊接。無論水下濕法或高壓干法焊接，都是在高于I個大氣壓的環境下施焊，而在不同壓カ下的焊接エ藝參數 的制定是需要大量的エ藝實驗研究才能確定。模擬壓カ環境的焊接實驗艙是陸上進行此項研究的大型實驗設備。而現有的立式模擬壓力環境焊接實驗艙的艙體與艙底為一體的，且在艙體的上邊開ロ，艙體周圍設置多個穿艙法蘭孔，這種結構的缺點是艙內部件不易更換或很難更換，因此，對于不同焊接實驗需要不同的艙內部件的適用性較差、自動化程度也較低；且現有的模擬壓力環境焊接實驗艙壓カ介質單一、模擬壓力低，難以滿足多種焊接環境的模擬需求。
發明內容
本發明的目的是為解決現有的實驗設備模擬水下焊接，存在艙內部件不易更換、適用性差、模擬焊接實驗的模擬壓力低、壓カ介質單ー的問題，而提供ー種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙。本發明的是通過以下技術方案來實現的本發明包括艙體、艙底、平臺支架、環形密封圈、焊接平臺、兩個卡箍裝置兩個導柱支架、兩個卡箍導柱、兩個舉升導軌、兩個舉升油缸、兩個舉升架、四個凸耳和數個穿艙連接器，艙底的上端面沿邊緣設有環形凸臺，環形凸臺的外側面設有由下向上、由外向內傾斜的導向斜面，艙底的外壁上設有下環形凸緣，下環形凸緣的下端面為由外向里、由上向下傾斜的下斜面，艙底設置在平臺支架的上端面上，數個穿艙連接器均勻布置于艙底中，艙體由圓筒和半圓艙頂組成，圓筒的側壁前后分別設置兩個觀察窗ロ，半圓艙頂的頂部設有法蘭孔，半圓艙頂設置在圓筒的上方，圓筒下端的外壁上設有上環形凸緣，艙體設置在艙底的上方，環形密封圈設置在上環形凸緣與下環形凸緣之間，上環形凸緣的上端面以上環形凸緣與下環形凸緣的連接面為基準設有與下斜面対稱的上斜面，每個卡箍裝置由半圓卡箍、卡箍開合油缸、卡箍支撐輪、油缸連接件和油缸支架組成,半圓卡箍的弧形內側面沿長度方向設有梯形槽，卡箍開合油缸的固定端與油缸支架鉸接，卡箍開合油缸的活塞端與油缸連接件鉸接，油缸連接件與半圓卡箍的弧形外表面固定連接，卡箍支撐輪安裝在半圓卡箍的下端面，兩個卡箍裝置對稱設置在艙體與艙底的連接處，且兩個半圓卡箍扣合成圓環，梯形槽的兩側壁與上斜面和下斜面緊密配合，油缸支架與平臺支架的上端面固定連接，半圓卡箍的直徑端位于半圓卡箍的外側壁上以卡箍開合油缸的軸線為基準對稱設有導套，每相鄰的兩個導套之間設置一個導柱支架，且導柱支架的下端與平臺支架連接，每個導柱支架配有ー個卡箍導柱，且卡箍導柱穿過導柱支架和與其對應的兩個導套，兩個舉升導軌以艙體的豎直中心線為基準對稱設置在油缸支架的外側，且舉升導軌的下端與平臺支架連接，每個舉升導軌上安裝ー個舉升油缸，四個凸耳沿圓筒上端的外壁均布設置，每個凸耳與圓筒焊接，每個舉升架的一端與舉升油缸連接，每個舉升架的另一端與其中兩個凸耳連接，焊接平臺安裝在艙體內的環形凸臺上并用螺栓固定。本發明具有以下有益效果一、由于本發明的艙體I和艙底2采用了可開合的結構，艙內部件容易更換，因此，對于不同焊接實驗需要不同的艙內部件模擬實驗的適用性較高；卡箍裝置3將艙體I與艙底2密閉連接，且艙體I上除ー個法蘭孔13和兩個觀察窗ロ 1-1-3タト，再無其他接ロ，整體性較好；本發明模擬焊接實驗的模擬壓力高，不僅可以模擬氣體環境下的焊接實驗，還可以 模擬液體環境下的焊接實驗，即可以進行不同壓カ介質的濕法或干法的焊接研究，因此，本發明壓力介質不單一。ニ、本發明的艙底2為平板結構，通過穿艙連接器15提供艙內外互通接ロ，可根據內部實驗設備需要增減、布置接口數量和形式；這種設計不但提高了整體性、増加了內部有效利用空間，還提高了實驗艙進行不同實驗研究的適應能力。三、內部壓カ可調，根據實際工程需要而進行模擬研究。四、本發明采用了快開卡緊裝置，液壓油缸可以提供一定的預緊力，從而提高了安全性；對分卡箍的設計還簡化了艙體密封，提高了實驗設備的易用性。五、本發明的艙體I開合采用液壓驅動的舉升架帶動艙體垂直運動的方式實現，便于實驗操作和艙內設備維護；由于在平板式艙底內設置了凸臺，保證了艙體閉合時位置精度要求。
圖I是本發明實驗艙的整體結構主視圖，圖2是兩個卡箍裝置3閉合狀態圖，圖3是兩個卡箍裝置3打開狀態圖，圖4是圖I的I局部放大圖，圖5是卡箍裝置3的結構主視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I 圖5說明本實施方式，本實施方式包括艙體I、艙底
2、平臺支架4、環形密封圈5、焊接平臺12、兩個卡箍裝置3、兩個導柱支架6、兩個卡箍導柱7、兩個舉升導軌8、兩個舉升油缸9、兩個舉升架10、四個凸耳11和數個穿艙連接器15，艙底2的上端面沿邊緣設有環形凸臺2-1，環形凸臺2-1的外側面設有由下向上、由外向內傾斜的導向斜面2-1-1，導向斜面2-1-1對艙體I下降過程中起導向定位作用；艙底2的外壁上設有下環形凸緣2-2，下環形凸緣2-2的下端面為由外向里、由上向下傾斜的下斜面
2-2-1，艙底2設置在平臺支架4的上端面上，且艙底2通過連接元件與平臺支架4可拆卸連接，數個穿艙連接器15均勻布置于艙底2中，通過數個穿艙連接器15為艙體I內提供弱電、強電、冷卻水、高壓氣體、高壓液體等。艙體I由圓筒1-1和半圓艙頂1-2組成，圓筒1-1的側壁前后分別設置兩個觀察窗ロ 1-1-3，半圓艙頂1-2的頂部設有法蘭孔13，半圓艙頂1-2設置在圓筒1-1的上方，半圓艙頂1-2與圓筒1-1焊接，圓筒1-1下端的外壁上設有上環形凸緣1-1-1，艙體I設置在艙底2的上方，環形密封圈5設置在上環形凸緣1-1-1與下環形凸緣2-2之間，上環形凸緣1-1-1的上端面以上環形凸緣1-1-1與下環形凸緣2-2的連接面為基準設有與下斜面2-2-1對稱的上斜面1-1-2,姆個卡箍裝置3由半圓卡箍3-1、卡箍開合油缸3-2、卡箍支撐輪3-3、油缸連接件3-4和油缸支架3-5組成，半圓卡箍3_1的弧形內側面沿長度方向設有梯形槽3-1-1,卡箍開合油缸3-2的固定端與油缸支架3-5鉸接,卡箍開合油缸3-2的活塞端與油缸連接件3-4鉸接，油缸連接件3-4與半圓卡箍3-1的弧形外表面固定連接，卡箍支撐輪3-3安裝在半圓卡箍3-1的下端面,兩個卡箍裝置3對稱設置在艙體I與艙底2的連接處，且兩個半圓卡箍3-1扣合成圓環，梯形槽3-1-1的兩側壁與上斜面1-1-2和下斜面2-2-1緊密配合，以實現卡箍裝置3與艙體I和艙底2的自鎖，卡箍裝置3保證了艙體I與艙底2緊密配合，油缸支架3-5與平臺支架4的上端面固定連接，半圓卡箍3-1的直徑端位于半圓卡箍3-1的外側壁上以卡箍開合油缸3-2的軸線為基準對稱設 有導套3-1-2，每相鄰的兩個導套3-1-2之間設置一個導柱支架6，且導柱支架6的下端與平臺支架4連接,姆個導柱支架6配有ー個卡箍導柱7,且卡箍導柱7穿過導柱支架6和與其對應的兩個導套3-1-2，卡箍導柱7與導套3-1-2采取間隙配合，導柱支架6和油缸支架3-5與平臺支架4之間為剛性連接，兩個舉升導軌8以艙體I的豎直中心線為基準對稱設置在油缸支架3-5的外側，且舉升導軌8的下端與平臺支架4連接，每個舉升導軌8上安裝一個舉升油缸9，舉升導軌8與平臺支架4之間為剛性連接，四個凸耳11沿圓筒1-1上端的外壁均布設置，每個凸耳11與圓筒1-1焊接，每個舉升架10的一端與舉升油缸9連接，每個舉升架10的另一端與其中兩個凸耳11連接，舉升架10沿舉升導軌8滑動以實現垂直方向運動；焊接平臺12安裝在艙體I內的環形凸臺2-1上并用螺栓固定。舉升架10通過四個凸耳11與艙體I連接，實現艙體I垂直方向打開或關閉的實驗艙操作。
具體實施方式
ニ 結合圖I說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同的是它還増加有兩個加強筋14，每個舉升架10的下面配有一個加強筋14，加強筋14的一個端面與舉升架10連接，加強筋14的另ー個端面與舉升油缸9連接。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。本發明的工作過程(I)、利用本發明進行實驗焊接前同時啟動兩個卡箍開合油缸3-2和兩個舉升油缸9，卡箍開合油缸3-2帶動對分卡箍3-1分離，舉升油缸9帶動舉升架10向上運動，將艙體I與艙底2分離；將實驗設備16安裝在焊接平臺12上，實驗設備16包括三軸運動平臺、焊槍、送絲機、環境照明、高速攝像機、環境監視攝像機、水位傳感器及電流電壓傳感器，根據艙內實驗設備16確定穿艙連接器15的個數，更換穿艙連接器15的插座，在多余的穿艙連接器孔上方安裝蓋板，以備日后使用。穿艙連接器15應包含如下接ロ 艙內冷卻循環水路供應，艙內高壓氣體、液體供應，艙內液體排放、強電供電回路、弱電信號線等。另外，排放氣體的安全閥與壓力表安裝在法蘭孔13上。需要閉合艙體1，啟動舉升油缸9帶動舉升架10向下運動，當艙體I與艙底2接近時，舉升油缸9減速運動，通過環形凸臺2-1上的導向斜面2-1-1逐漸引導艙體I運動方向，直至艙體I精確定位并與艙底2呈閉合狀態。此時環形密封圈5處于受艙體I重力壓緊狀態。啟動卡箍開合油缸3-2帶動對分卡箍3-1逐漸閉合，其對分卡箍3-1的內壁沒有接觸艙體I前主要靠卡箍支撐輪3-3及導套3-1-2與卡箍導柱7之間的配合定位；當對分卡箍3-1的內壁接觸艙體I后，對分卡箍3-1上的梯形槽
3-1-1的斜面與上斜面1-1-2和下斜面2-2-1緊密配合，使得艙體I與艙底2之間形成閉合的預緊力，同時也形成自鎖，保證密封的可靠性。(2)、進行焊接實驗時根據實驗需要供應艙體I內高壓氣體或液體。打開相應穿艙連接器15的閥門，分別通過氣體/液體通道進入艙內，艙內液體液位高度通過實驗設備16傳感系統獲得；艙內壓力通過與法蘭孔13連接的壓カ表讀數獲得。根據實驗壓カ要求設 置安全閥的閾值。實驗過程可通過兩個觀察窗ロ 1-1-3與艙內環境監視攝像機進行監控。(3)、焊接實驗完畢，打開與法蘭孔13連接的安全閥泄壓，若艙體I內有液體充填，當艙內壓力降至安全水平后，通過相應穿艙連接器15排出，排凈液體后可以打開艙體，檢查實驗設備16和處理實驗結果。
權利要求
1.一種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙，其特征在于所述實驗艙包括艙體(1)、艙底(2)、平臺支架(4)、環形密封圈(5)、焊接平臺(12)、兩個卡箍裝置(3)、兩個導柱支架￠)、兩個卡箍導柱(7)、兩個舉升導軌(8)、兩個舉升油缸(9)、兩個舉升架(10)、四個凸耳(11)和數個穿艙連接器(15)，艙底(2)的上端面沿邊緣設有環形凸臺(2-1)，環形凸臺(2-1)的外側面設有由下向上、由外向內傾斜的導向斜面(2-1-1)，艙底⑵的外壁上設有下環形凸緣(2-2)，下環形凸緣(2-2)的下端面為由外向里、由上向下傾斜的下斜面(2-2-1)，艙底(2)設置在平臺支架(4)的上端面上，數個穿艙連接器(15)均勻布置于艙底⑵中，艙體⑴由圓筒(1-1)和半圓艙頂(1-2)組成，圓筒(1-1)的側壁前后分別設置兩個觀察窗(1-1-3)，半圓艙頂(1-2)的頂部設有法蘭孔(13)，半圓艙頂(1-2)設置在圓筒(1-1)的上方，圓筒(1-1)下端的外壁上設有上環形凸緣(1-1-1)，艙體(I)設置在艙底(2)的上方，環形密封圈(5)設置在上環形凸緣(1-1-1)與下環形凸緣(2-2)之間，上環形凸緣(1-1-1)的上端面以上環形凸緣(1-1-1)與下環形凸緣(2-2)的連接面為基準設有與下斜面(2-2-1)對稱的上斜面(1-1-2)，每個卡箍裝置(3)由半圓卡箍(3-1)、卡箍開合油缸(3-2)、卡箍支撐輪(3-3)、油缸連接件(3-4)和油缸支架(3-5)組成，半圓卡箍(3_1)的弧形內側面沿長度方向設有梯形槽(3-1-1),卡箍開合油缸(3-2)的固定端與油缸支架(3-5)鉸接，卡箍開合油缸(3-2)的活塞端與油缸連接件(3-4)鉸接，油缸連接件(3-4)與半圓卡箍(3-1)的弧形外表面固定連接，卡箍支撐輪(3-3)安裝在半圓卡箍(3-1)的下端面，兩個卡箍裝置(3)對稱設置在艙體(I)與艙底(2)的連接處，且兩個半圓卡箍(3-1)扣合成圓環，梯形槽(3-1-1)的兩側壁與上斜面(1-1-2)和下斜面(2-2-1)緊密配合，油缸支架(3-5)與平臺支架(4)的上端面固定連接,半圓卡箍(3-1)的直徑端位于半圓卡箍(3-1)的外側壁上以卡箍開合油缸(3-2)的軸線為基準對稱設有導套(3-1-2)，每相鄰的兩個導套(3-1-2)之間設置一個導柱支架￠)，且導柱支架￠)的下端與平臺支架(4)連接，每個導柱支架(6)配有一個卡箍導柱(7)，且卡箍導柱(7)穿過導柱支架(6)和與其對應的兩個導套(3-1-2)，兩個舉升導軌(8)以艙體(I)的豎直中心線為基準對稱設置在油缸支架(3-5)的外側，且舉升導軌(8)的下端與平臺支架(4)連接，每個舉升導軌(8)上安裝一個舉升油缸(9)，四個凸耳(11)沿圓筒(1-1)端的外壁均布設置，每個凸耳(11)與圓筒(1-1)焊接，每個舉升架(10)的一端與舉升油缸(9)連接，每個舉升架(10)的另一端與其中兩個凸耳(11)連接，焊接平臺(12)安裝在艙體(I)內的環形凸臺(2-1)并用螺栓固定。
2.根據權利要求I所述一種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙，其特征在于所述實驗艙還包括兩個加強筋(14)，每個舉升架(10)的下面配有一個加強筋(14)，加強筋(14)的一個端面與舉升架(10)連接，加強筋(14)的另一個端面與舉升油缸(9)連接。
全文摘要
一種模擬中壓液體或氣體環境的焊接實驗艙，它涉及一種水下焊接實驗艙，以解決現有的實驗設備模擬水下焊接，存在艙內部件不易更換、適用性差、模擬焊接實驗的模擬壓力低、壓力介質單一的問題。艙底設置在平臺支架的上端面上，數個穿艙連接器均勻布置于艙底中，艙體設置在艙底的上方，兩個半圓卡箍扣合成圓環，梯形槽的兩側壁與上斜面和下斜面緊密配合，油缸支架與平臺支架的上端面固定連接，兩個舉升導軌以艙體的豎直中心線為基準對稱設置在油缸支架的外側，每個舉升導軌上安裝一個舉升油缸，四個凸耳沿圓筒上端的外壁均布設置，每個舉升架的一端與舉升油缸連接、另一端與其中兩個凸耳連接，焊接平臺安裝在環形凸臺上。本發明用于模擬水下焊接。
文檔編號B23K31/02GK102794577SQ20121031876
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者李海超, 高洪明, 李凱, 鞏杉, 陳弈 申請人:哈爾濱工業大學