用於模壓彎管的組合芯模及其使用方法

2023-06-08 15:10:31

專利名稱：用於模壓彎管的組合芯模及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種主要用於第三代核電站反應堆主管道熱段、冷段和穩壓器波動管等高質量彎管模的彎曲成型芯模及該芯模的使用方法。除此以外，該芯模還可廣泛使用在其他高質量彎管的製造領域中。
背景技術：
我國目前核電的總裝機容量還不到1000萬千瓦，供電量約為全國總電力的2%。 根據國家發改委的發展規劃，到2020年，我國核電總裝機容量要達到世界上的平均水平， 即要佔全國電力總裝機容量的16%，也就是在未來10年中，我國還要建成約100座百萬千瓦級核電站。發展機型就是美國西屋公司新設計的第三代AP1000壓水堆核電站。美國到 2015年也要上11座AP1000核電站。美國西屋公司新設計的第三代先進大型AP1000壓水堆核電站，是目前世界上二代核電站和二代加核電站的更新換代機型。它的主要優點有使用壽命從以前的40年增加到了 60年，單座核電站的裝機容量達到125萬千瓦。西屋公司AP1000反應堆目前還沒有在建機組，我國率先起動這一機型。該機型的主管道熱段、冷段和穩壓器波動管是加氮超低碳奧氏體不鏽鋼彎管，對彎管的橢圓度、減薄量等技術指標提出了很高的要求，按常規的製造方法根本不能滿足要求，製造難度很大，堪稱是世界級的技術難題。由本申請的申請人申請的、授權公告號為CN100564981C的發明專利(下稱參考文件)公開了一種反應堆主管道熱段彎管及其製造方法，提出了以模壓成型的方式來成型管體的彎曲部分的技術手段。同時，該參考文件的說明書中還進一步的公開了模壓彎管時所採用的芯模的具體結構，可概括為包括多個由一對上芯模和下芯模、裝配在該上芯模與下芯模之間的楔子所構成的芯模單元，模壓成型時，這些芯模單元沿軸向排列於管坯的管道中從而對其進行填充(參考文件還指明了芯模填充率應大於95% )，根據各芯模單元在管坯中所處的位置，這些芯模單元又分為直管段芯模單元和彎管段芯模單元(直管段芯模單元填充於管坯彎曲後的直管部分，彎管段芯模單元填充於管坯的彎曲部分，當管坯彎曲後無直管段時，則各芯模單元均為彎管段芯模單元)，各彎管段芯模單元中的上芯模與其相鄰的上芯模之間具有使這兩塊上芯模隨管坯的彎曲變形而相互靠攏的空隙(雖然參考文件並未明確指出「空隙」的存在，但根據本領域公知常識可知，由於管坯彎曲時其內弧金屬被壓縮，與之對應的上芯模之間必然也要相對運動，只有「空隙」的存在才能使上芯模之間產生相對運動的空間，因此「空隙」這一技術特徵已在參考文件中隱含公開)。此外，參考文件還進一步的公開了彎管段芯模單元中下芯模的改進結構。然而，參考文件並未涉及將芯模裝入管坯的具體方法。實際上，諸如參考文件這種需在大型管道內安裝模壓成型用芯模的場合往往都是由工人直接鑽進管道內進行芯模的組裝。這種方式不僅工作效率低，而且還受到管坯內徑的限制，當管坯內徑過小時工人無法進入管道施工。

發明內容
本發明旨在提供一種能夠整體直接裝入管坯的用於模壓彎管的組合芯模。為此，該組合芯模包括多個由一對上芯模和下芯模、裝配在該上芯模與下芯模之間的楔子所構成的芯模單元，模壓成型時這些芯模單元沿軸向排列於管坯的管道中從而對其進行填充，至少一部分的芯模單元為彎管段芯模單元，各彎管段芯模單元中的上芯模與其相鄰的上芯模之間具有使這兩塊上芯模隨管坯的彎曲變形而相互靠攏的空隙，所述各芯模單元的上芯模及下芯模上均設有用於裝配支承柱的軸向通孔，所述各支承柱可將這些芯模單元串連後並經防脫出構件組合成一個可軸向裝入管坯的整體。需要指出的是，此處所說「上芯模」和「下芯模」中所含的定語「上」、「下」，應對應於模壓成型模具中的上模和下模。對此，可結合參考文件中公開的內容進行解釋。在此需要說明的是，本發明特別排除使用鋼絲繩來替代支承柱的技術方案。這是因為，支承柱是剛性部件，用支承柱來連接芯模單元後所形成的整體不會發生彎曲，並且能夠很好的控制整體的直徑，從而在後續裝入管坯時不會和管坯之間發生幹涉。其中，若在各上芯模上僅設一個軸向通孔，則該軸向通孔最好經過該上芯模的重心；若在該上芯模上設兩個或兩個以上的軸向通孔，則這些軸向通孔最好以經過該重心的軸線軸對稱分布於該上芯模上。同樣的，若在各下芯模上僅設一個軸向通孔，則該軸向通孔最好經過該下芯模的重心；若在該下芯模上設兩個或兩個以上的軸向通孔，則這些軸向通孔最好以經過該重心的軸線軸對稱分布於該下芯模上。顯然，若僅設一個軸向通孔，則最終只能通過一根支承柱將各個上芯模(或者各個下芯模)串連起來；若設兩個或兩個以上的軸向通孔，則最終可通過相應數量的支承柱將各個上芯模(或者各個下芯模)串連起來。無論當軸向通孔經過重心還是以經過該重心的軸線軸對稱分布，都能夠儘量減小支承柱所受到的徑向力，既可以預防支承柱的損壞，同時又能夠便於後續將支承柱從芯模中抽出。所述的防脫出構件可由與各支承柱的頭部相連接的託板以及將該託板夾緊於所述整體前端面上的緊固件所構成。所說「前端面」中所含的定語「前」，應以所述整體軸向裝入管坯的方向作為參照。顯然，本領域技術人員也可以顯而易見的設計出其他形式的防脫出構件，其目的均是防止芯模從支承柱的上脫出。作為對上述技術方案的進一步改進，各彎管段芯模單元中的下芯模又分為凸型下芯模和凹型下芯模，這些凸型下芯模與凹型下芯模之間相互交錯排列，所述凸型下芯模的兩個端面上分別設有凸塊，所述凹型下芯模的兩個端面上分別設有凹槽，各下芯模上的凸塊與相鄰下芯模上的凹槽相適配。採用這種設計，一是對整個芯模起周向定位作用，即整個芯模中相鄰的部件不會發生圓周方向的相對移動；二是在成型過程中，相鄰的凸型下芯模和凹型下芯模之間不脫離平面接觸，使成型後的彎管軸向弧形好，沒有竹節樣缺陷，即表面平整光滑。另外，本發明還提供了上述用於模壓彎管的組合芯模的使用方法，具體包括以下步驟a、將各芯模單元組合成整體；b、將所述整體軸向裝入管坯的管道並軸向定位；C、卸去防脫出構件後抽出各支承柱，此時各芯模單元置留於管坯內；d、對管坯進行模壓成型；
e、成型後取出各芯模單元。作為對該方法的進一步改進，在整體上沿軸向還安裝多組抱圈，將整體沿軸向裝入管坯時，當任意一個抱圈到達管坯後端面時，卸除該抱圈後再繼續裝入。此處所說「後端面」中的定語「後」，仍是以所述整體軸向裝入管坯的方向作為參照。抱圈能夠將所述整體徑向抱緊，從而有利於芯模的裝入。此外，在步驟b中，可將整體豎直吊入管坯並依靠以下方式軸向定位於管坯內在管坯的前端面上安裝支撐環，該支撐環具有一個內徑小於管坯內徑的通孔，從而當支撐環裝上管坯的前端面後即形成可託住整體前端面的臺階；當整體軸向吊入管坯時，當整體的前端面與所述臺階接觸從而軸向定位。此處所說「前端面」中所含的定語「前」，同樣以所述整體軸向裝入管坯的方向作為參照。本發明的有益效果是本發明所提出的這種組合芯模無需由工人在管內進行組裝，具有便於裝入管坯的優點，同時也克服了管坯內徑的限制。


圖1為本申請組合芯模的結構示意圖。
圖2為本申請組合芯模在裝入管坯時的工作狀態圖。
圖3為本申請組合芯模在裝入管坯並軸向定位後的工作狀態圖。
圖4為本申請組合芯模中的防脫出構件及組合芯模軸向定位於,^坯時的結構示意圖。
圖5為本申請去防脫出構件、抽出各支承柱後各芯模單元置留於 f坯時的工作狀態圖。
圖6為圖5中包含有彎管段芯模單元部分的局部透視圖。
圖2中的箭頭表示所述整體軸向裝入管坯的方向。
圖4中的箭頭表示各支承柱的抽出方向。
圖中標記為整體1、吊環2、楔子3、支承柱4、第一直管段芯模單元中的上芯模5、
彎管段芯模單元中的上芯模6、空隙7、抱圈8、第二直管段芯模單元中的上芯模9、託板10、 第一直管段芯模單元中的下芯模11、凸型下芯模12、凹型下芯模13、第二直管段芯模單元中的下芯模14、鋼索15、管坯16、支撐環17、緊固件18、臺階19、通孔20、凹槽21、凸塊22、 軸向通孔23。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步的說明。如圖1 6所示，整體1的兩端分別為第一直管段芯模單元和第二直管段芯模單元，在第一直管段芯模單元與第二直管段芯模單元之間排列有多個彎管段芯模單元，第一直管段芯模單元中的上芯模5與第一直管段芯模單元中的下芯模11之間裝配有楔子3，第二直管段芯模單元中的上芯模9與第二直管段芯模單元中的下芯模14之間同樣裝配有楔子3，各彎管段芯模單元的上芯模6與下芯模之間也均裝配有楔子3，無論是各直管段芯模單元還是各彎管段芯模單元，楔子3的作用均相同，即通過該楔子3的軸向運動可使相應芯模單元中的上芯模以及下芯模徑向運動，以使上芯模和下芯模脹緊於管坯16內或與管坯16內壁脫開；此外，各彎管段芯模單元中的上芯模6與其相鄰的上芯模之間還具有使這兩塊上芯模隨管坯16的彎曲變形而相互靠攏的空隙7。對上述內容理解可結合參考文件。在此基礎上，如圖1、圖4和圖6所示，各芯模單元(包括直管段芯模單元和彎管段芯模單元)的上芯模及下芯模上分別設有用於裝配支承柱4的軸向通孔23，所述各支承柱 4分別穿入各芯模單元上相應的軸向通孔23從而將這些芯模單元串連，各支承柱4的前端加工有螺紋並在穿過第二直管段芯模單元後與螺母相連，螺母與第二直管段芯模單元的前端面(即整體1前端面)之間夾裝託板10，各支承柱4的後端位於第一直管段芯模單元的外側並安裝有吊環2。如圖1和圖6所示，各上芯模上可以僅設一個軸向通孔23，則該軸向通孔23最好經過該上芯模的重心；該上芯模上也可以設兩個或兩個以上的軸向通孔23，則這些軸向通孔23最好以經過該重心的軸線軸對稱分布於該上芯模上。同樣的，各下芯模上可以僅設一個軸向通孔23，則該軸向通孔23最好經過該下芯模的重心；該下芯模上也可以設兩個或兩個以上的軸向通孔23，則這些軸向通孔23最好以經過該重心的軸線軸對稱分布於該下芯模上。顯然，若僅設一個軸向通孔23，則最終只能通過一根支承柱將各個上芯模(或者各個下芯模)串連起來；若設兩個或兩個以上的軸向通孔23，則最終可通過相應數量的支承柱4將各個上芯模(或者各個下芯模)串連起來。無論當軸向通孔23經過重心還是以經過該重心的軸線軸對稱分布，都能夠儘量減小支承柱4所受到的徑向力，既可以預防支承柱4的損壞，同時又能夠便於後續將支承柱4從芯模中抽出。如圖1和圖6所示，各彎管段芯模單元中的下芯模又分為凸型下芯模12和凹型下芯模13，這些凸型下芯模12與凹型下芯模13之間相互交錯排列，所述凸型下芯模12的兩個端面上分別設有凸塊22，所述凹型下芯模13的兩個端面上分別設有凹槽21，各下芯模上的凸塊22與相鄰下芯模上的凹槽21相適配。由於管坯16彎曲時，彎曲部分的內弧金屬被壓縮而外弧金屬被拉伸，相應的，各彎管段芯模單元中的下芯模之間將隨著管坯16外弧金屬的拉伸而互相分離運動，而各彎管段芯模單元中的上芯模6之間將隨著管坯16內弧金屬的壓縮而互相靠攏。由於各彎管段芯模單元中的下芯模分為凸型下芯模12和凹型下芯模13，它們之間具有相適配的凸塊 22和凹槽21，當彎管段芯模單元中的下芯模之間互相分離運動時，相鄰的凸型下芯模12和凹型下芯模13之間將不脫離平面接觸，使成型後的彎管軸向弧形好，沒有竹節樣缺陷，即表面平整光滑。同時，該結構還起到對整個芯模起周向定位作用，即整個芯模中相鄰的部件不會發生圓周方向的相對移動。如圖1 5所示，該組合芯模的使用方法步驟為a、將各芯模單元組合成整體1， 然後在整體1上沿軸向還安裝多組抱圈8 ；b、用鋼索15分別吊住吊環2，從而將所述整體1 豎直吊入管坯16的管道內，吊入時，當任意一個抱圈8到達管坯16後端面時，卸除該抱圈 8後再繼續裝入，並最終依靠以下方式軸向定位於管坯16內在管坯16的前端面上安裝支撐環17，該支撐環17具有一個內徑小於管坯16內徑的通孔20，從而當支撐環17裝上管坯 16的前端面後即形成可託住整體1前端面的臺階19 ；當整體1軸向吊入管坯16時，當整體 1的前端面與所述臺階19接觸從而軸向定位。C、卸去託板10後抽出各支承柱4，此時各芯模單元置留於管坯16內；d、對管坯16進行模壓成型；e、成型後取出各芯模單元。
權利要求
1.用於模壓彎管的組合芯模，包括多個由一對上芯模和下芯模、裝配在該上芯模與下芯模之間的楔子(3)所構成的芯模單元，模壓成型時這些芯模單元沿軸向排列於管坯(16) 的管道中從而對其進行填充，至少一部分的芯模單元為彎管段芯模單元，各彎管段芯模單元中的上芯模(6)與其相鄰的上芯模之間具有使這兩塊上芯模隨管坯(16)的彎曲變形而相互靠攏的空隙(7)，其特徵在於所述各芯模單元的上芯模及下芯模上分別設有用於裝配支承柱的軸向通孔(23)，所述各支承柱(4)可將這些芯模單元串連後並經防脫出構件組合成一個可軸向裝入管坯(16)的整體(1)。
2.如權利要求1所述的用於模壓彎管的組合芯模，其特徵在於所述各上芯模上的軸向通孔03)經過該上芯模的重心或以經過該重心的軸線軸對稱分布於該上芯模上；所述各下芯模上的軸向通孔03)經過該下芯模的重心或以經過該重心的軸線軸對稱分布於該下芯模上。
3.如權利要求1所述的用於模壓彎管的組合芯模，其特徵在於所述的防脫出構件由與各支承柱⑷的頭部相連接的託板(10)以及將該託板(10)夾緊於所述整體⑴前端面上的緊固件(18)所構成。
4.如權利要求1、2或3所述的用於模壓彎管的組合芯模，其特徵在於各彎管段芯模單元中的下芯模又分為凸型下芯模(12)和凹型下芯模(13)，這些凸型下芯模(12)與凹型下芯模(1 之間相互交錯排列，所述凸型下芯模(1 的兩個端面上分別設有凸塊(22)，所述凹型下芯模(13)的兩個端面上分別設有凹槽(21)，各下芯模上的凸塊02)與相鄰下芯模上的凹槽相適配。
5.權利要求1、2、3或4所述的用於模壓彎管的組合芯模的使用方法，包括以下步驟a、將各芯模單元組合成整體(1)；b、將所述整體(1)軸向裝入管坯(16)的管道並軸向定位；c、卸去防脫出構件後抽出各支承柱G)，此時各芯模單元置留於管坯(16)內；d、對管坯(16)進行模壓成型；e、成型後取出各芯模單元。
6.如權利要求5所述的用於模壓彎管的組合芯模的使用方法，其特徵在於在整體(1) 上沿軸向還安裝多組抱圈(8)，將整體(1)沿軸向裝入管坯(16)時，當任意一個抱圈(8)到達管坯(16)後端面時，卸除該抱圈(8)後再繼續裝入。
7.如權利要求5或6所述的用於模壓彎管的組合芯模的使用方法，其特徵在於在步驟b中，將整體(1)豎直吊入管坯(16)並依靠以下方式軸向定位於管坯(16)內在管坯 (16)的前端面上安裝支撐環(17)，該支撐環(17)具有一個內徑小於管坯(16)內徑的通孔 (20)，從而當支撐環(17)裝上管坯(16)的前端面後即形成可託住整體(1)前端面的臺階 (19)；當整體(1)軸向吊入管坯(16)時，當整體(1)的前端面與所述臺階(19)接觸從而軸向定位。
全文摘要
本發明公開了一種能夠整體直接裝入管坯的用於模壓彎管的組合芯模及其使用方法。該組合芯模包括多個由一對上芯模和下芯模、裝配在該上芯模與下芯模之間的楔子所構成的芯模單元，模壓成型時這些芯模單元沿軸向排列於管坯的管道中從而對其進行填充，至少一部分的芯模單元為彎管段芯模單元，各彎管段芯模單元中的上芯模與其相鄰的上芯模之間具有使這兩塊上芯模隨管坯的彎曲變形而相互靠攏的空隙，所述各芯模單元的上芯模及下芯模上均設有用於裝配支承柱的軸向通孔，所述各支承柱可將這些芯模單元串連後並經防脫出構件組合成一個可軸向裝入管坯的整體。這種組合芯模無需由工人在管內進行組裝，具有便於裝入管坯的優點，同時也克服了管坯內徑的限制。
文檔編號B21D9/04GK102248047SQ20111014580
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者劉志穎, 宋樹康, 楊建輝, 鄧林濤, 鄭建能, 陳紅宇 申請人:二重集團(德陽)重型裝備股份有限公司