一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統的製作方法

2023-06-12 04:45:16 4

專利名稱：一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種澆注成型模具，特別是關於一種用於保護海洋立管的，螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統。
背景技術：
隨著陸上及淺海石油資源的日趨枯竭，許多國家已把目光轉向油氣資源豐富的深水海域。海洋立管是深海油氣開發系統中連接海面作業平臺與海底鑽採設施的關鍵設備， 如鑽井隔水套管、輸液立管等。當海流經過立管結構時，在立管兩側會產生交替的渦旋，從而在結構表面形成周期性的脈動作用力，特別是在與水流垂直的橫向方向上，渦旋誘發的周期性升力振動幅值較大，很容易形成渦激振動。如果渦激振動頻率接近立管的自振頻率， 將會產生同步或者鎖定現象，此時結構會發生大幅振動，渦激振動是導致深海立管發生結構失穩以及疲勞破壞的主要原因。近幾十年來，國內外因海洋立管遭受渦激振動破壞而造成的油氣田停產及海域大面積汙染的事件時有發生，不但帶來了巨大的經濟損失，而且破壞了海洋生態環境。因此，深海立管的安全問題得到了各國海洋工程界的廣泛關注，紛紛研究和生產能夠抑制渦激振動的裝置，使其保護深海立管。螺旋列板形式的渦激振動抑制裝置因其具有抑制率高，施工方便等特點在渦激振動抑制領域有著廣泛的應用。但是，因為螺旋列板具有特定的截面形狀，其製造工藝非常複雜，因此難於實現機械化和批量化生產。譬如一種聚氨酯彈性體材料的螺旋列板，又由於材料的特殊性，更難於實現機械化生產。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種利於成型的螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，其特徵在於包括模具部分、機架部分、動力部分和溫控部分；模具部分安裝於機架上，所述模具部分是以一個螺距長度的螺旋列板為單元設置，分為上、下兩組半模，每一組半模都由凹模和凸模組成，所述凹模由一塊凹模底板和三塊凹模滑塊組成，圍成一帶有螺旋凹槽的半圓柱形凹面型腔，在凹面型腔的兩端具有承插凸起和承插凹槽的成型型腔，在凹模底板的一端，設置有澆注口，在外沿處設置有合模用螺栓孔和限位槽，在凹模底板和凹模滑塊的內部均設置有熱流通道；所述凸模是在一凸模底板上設置一半圓柱形的凸面體，與所述凹面型腔形狀對應，尺寸小於凹面型腔，在凸面體的周圍開有密封槽，槽內安裝密封條，在凸模底板的外沿處設置有合模用螺栓孔和限位塊；所述三塊凹模滑塊通過滑道安裝在所述凹模底板上，並由驅動油缸驅動；所述動力部分與所述機架部分、所述凹模滑塊相連，為合模或分模提供動力；所述溫控部分與所述熱流通道相連，為凹模提供溫度保障。所述機架部分包括一底架，在底架的一端設置有一組旋轉副，連接一旋轉支架，旋轉支架包括兩個上、下平行的導向杆和三個安裝在導向杆之間平行的支架，其中一支架為凸模支架，固定安裝在靠近所述旋轉副的一端，一支架為凹模支架，滑動安裝在中間部位； 一支架為油缸行程調節支架，固定安裝在遠離所述旋轉副的一端；所述凹模固定在凹模支架上，所述凸模固定在凸模支架上。所述動力部分包括一伸縮油缸、一旋轉油缸和三個所述驅動油缸，所述伸縮油缸的活塞杆端連接一旋轉伸縮臂，旋轉伸縮臂由兩個鉸接的自由臂組成，其中的一個自由臂通過鉸接調節螺栓連接到所述油缸行程調節支架上，另一個自由臂鉸接到凹模支架上；所述旋轉油缸的活塞杆端連接在所述旋轉支架上，使旋轉支架繞旋轉副旋轉，所述三個驅動油缸，分別與所述三塊凹模滑塊相連；所述伸縮油缸、旋轉油缸和驅動油缸都是通過液壓站輸送液壓油，並由控制系統控制行程。所述溫控部分包括一加熱溫控箱，加熱溫控箱上設置有出水口和回水口，分別通過管道連接到所述凹模的熱流通道中。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明將螺旋列板分段鑄造， 每一個螺距長度為一鑄造單元，各單元通過承插凸起或凹槽實現首尾連接。2、本發明模具部分將螺旋列板分為上、下兩組半模分別鑄造，成型後用鋼帶綁紮即可成型於海洋立管上。 每組半模都由凹模和凸模組成，凹模採用四塊模結構分塊組成，其中三塊凹模滑塊可滑動地設置在凹模底板上，可方便裝、拆模，能夠使澆注成型的螺旋列板在較短的固化時間內從模具中順利取出。3、本發明由於使用了加熱溫控裝置和動力裝置，可以根據聚氨酯澆注工藝要求的溫度實現螺旋列板澆注模具溫度的自動控制，以及為合膜和分模提供可控動力。 本發明結構實用，可操作性強，可實現機械化生產。


圖1是螺旋列板式的整體結構示意圖；圖2是螺旋列板式的分模示意圖；圖3是本發明整體外觀示意圖；圖如 b是本發明模具部分上、下兩組半模的結構示意圖；圖fe d是凹模結構三視圖及立體結構分解圖；圖6a b是三塊凹模滑塊結構主視圖和左視圖；圖7a c是凸模結構三視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。如圖1、圖2所示，螺旋列板式渦激振動抑制裝置101是一種包圍在海洋立管外表面易受海流衝擊部位的帶有螺旋翅的保護裝置，它一般由耐腐蝕、耐衝刷的聚氨酯彈性材料製成。實際工程中很難將一完整的渦激振動抑制裝置套入到海洋立管上，而是分段裝入，因此，需要將螺旋列板分為若干段，每一段的首尾端分別設置承插凸起102和承插凹槽 103，用於各段之間的連接；另外，因為螺旋列板外表具有螺旋翅，在澆注成型工藝中，很難整體成型，因此需要將每一段螺旋列板分為上、下兩半模進行澆注，然後用鋼帶104將兩部分綁紮在海洋立管上。因此，本發明是以一個螺距長度的螺旋列板為單元而設置的模具，該模具以螺旋列板軸心截面為中心，分為上、下兩組半模，每一組半模都由凹模和凸模組成，兩組半模澆注成型後合成為一個完整的螺旋列板單元。每一組半模只是因為模型的型腔結構不一樣而已，其成型原理是一樣的。如圖3所示，本發明包括模具部分10，機架部分20，動力部分30，溫控部分40。如圖如 b所示，模具部分10包括上、下兩組半模105、106，每一組半模都由凹模和凸模組成。如圖如 d所示，本實施例以其中的上半模105為例著重予以介紹凹模 107由一塊凹模底板109和三塊凹模滑塊1101、1102、1103(如圖6a b所示)組成，它們圍成的型腔為一帶有螺旋凹槽(成型後為螺旋翅)的半圓柱形凹面型腔，在凹面型腔的兩端具有承插凸起102和承插凹槽103的成型型腔；並且在凹面型腔的周圍設置有排氣孔，屬於鑄造工藝的常規設置。在凹模底板109的一端，設置有澆注口 111，外在底板的外沿處設置有螺栓孔112和限位槽(圖中未視出)，用於與凸模108配合，這是合模的常規方法，在此不做贅述。在凹模底板109和三塊凹模滑塊的內部設置有熱流通道113(如圖4a、4b所示)， 布置在靠近凹模107型腔的位置，使得澆注過程中模具型腔的溫度可控。如圖7a c所示，凸模108是指在一凸模底板上設置一半圓柱形的凸面體114，凸面體與凹模107的凹面型腔對應，凸面體尺寸略小於凹面型腔尺寸。在凸面體114的兩邊和端部都開有密封槽，密封槽內安裝密封條115 ；在凸模底板的邊沿處設置有螺栓孔116和限位塊117，與凹模上的螺栓孔112和限位槽對應。下半模106也是由凹模、凸模組成的，其組模方式和上半模一樣，在此不一一介紹。值得說明的是，本發明將凹模設置成由四塊模結構組成，這是由螺旋列板的特殊結構決定的，在螺旋列板上，具有三頭互成角度的螺旋線，如果將凹模設置為一整體模，在開模時將難以將固化的螺旋列板從模具中順利取出；如果將模具分為四塊組合，其中三塊凹模滑塊可以移動，這樣三塊凹模滑塊與凹模底板109閉合時可實現螺旋列板的澆注，張開時可以將澆注成型且已經固化的螺旋列板從模具中順利取出且保證螺旋列板表面不受損壞。 三塊凹模滑塊通過滑道安裝在凹模底板109上，並且三塊凹模滑塊分別由一驅動油缸驅動 (圖中未視出)，由驅動油缸帶動其向裡移動與凹模底板109閉合，或向外移動與凹模底板 109分離。驅動油缸屬於動力部分30。每一組半模的凹模、凸模都是放到機架部分20上進行合模或分模的。如圖3所示，機架部分20包括一底架201，在底架201的一端設置有一組旋轉副202，通過旋轉副202 連接一旋轉支架203，旋轉支架203包括兩根上、下平行的導向杆204，和三根安裝在導向杆之間的左、右平行的支架；其中一支架為凸模支架205，固定安裝在兩導向杆之間靠近旋轉副202的一端；一支架為凹模支架206，滑動安裝在兩導向杆之間中間的部位；一支架為油缸行程調節支架207，固定安裝在兩導向杆之間靠另一端的部位。上述實施例中的凹模107 固定在凹模支架206上，凸模108固定在凸模支架205上。本發明的動力部分30包括一伸縮油缸301，設置在底架201的另一端，伸縮油缸 301的活塞杆端連接一旋轉伸縮臂302，旋轉伸縮臂302由兩個鉸接的自由臂組成，其中的一個自由臂通過鉸接調節螺栓303連接到油缸行程調節支架207上，通過調節螺栓303，達到調節伸縮臂行程的目的；其中的另一個自由臂鉸接到凹模支架206上，通過自由臂的伸縮，推動凹模支架206在導向杆上滑動。在伸縮油缸301的作用下，推動凹模與凸模合模或分模。一旋轉油缸304，也設置在底架201的另一端，油缸的活塞杆端連接在旋轉支架 203上；當油缸啟動，活塞杆伸出時，旋轉支架203繞旋轉副202旋轉，旋轉支架203與底架 201的角度可達形成0 45°。三個驅動油缸，分別與三塊凹模滑塊相連，驅動滑塊與凹模底板109閉合或分離 (前面已介紹)。伸縮油缸301、旋轉油缸304和驅動油缸都是通過液壓站305輸送液壓油，為其提供動力。在機架上安裝控制系統，與液壓站305相連，顯示和控制各缸的行程。本發明的溫控部分40包括一加熱溫控箱401，加熱溫控箱401上設置有出水口 402和回水口 403，出水口 402和回水口 403分別通過管道404連接到凹模的熱流通道113 中，使得熱流通道113中流有一定溫度的循環水。控制加熱功率的大小實現模具內溫度的控制，控溫精度達到士 2°C。本發明操作時，首先將一組凹模和凸模分別置於各自的模支架上，模具豎直放置。 推進伸縮油缸301，使凹模支架206向凸模支架205方向移動，凹、凸模的限位槽和限位塊對應嵌合(此時驅動油缸使凹模滑塊處於閉合狀態)，然後用螺栓擰緊。開啟旋轉油缸304， 達到適合的澆注角度，同時開啟溫控部分40，開始澆注。零件固化後，旋轉支架放平，卸掉凹、凸模上的螺栓，伸縮油缸301回退，凹模支架206遠離凸模支架205，驅動油缸使凹模滑塊處於張開狀態，零件從模具中取出。上述實施例僅用於說明本發明，各部件的連接和結構都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上，根據本發明原理對個別部件的連接和結構進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
1.一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，其特徵在於包括模具部分、機架部分、動力部分和溫控部分；模具部分安裝於機架上，所述模具部分是以一個螺距長度的螺旋列板為單元設置，分為上、下兩組半模，每一組半模都由凹模和凸模組成，所述凹模由一塊凹模底板和三塊凹模滑塊組成，圍成一帶有螺旋凹槽的半圓柱形凹面型腔，在凹面型腔的兩端具有承插凸起和承插凹槽的成型型腔，在凹模底板的一端，設置有澆注口，在外沿處設置有合模用螺栓孔和限位槽，在凹模底板和凹模滑塊的內部均設置有熱流通道；所述凸模是在一凸模底板上設置一半圓柱形的凸面體，與所述凹面型腔形狀對應，尺寸小於凹面型腔，在凸面體的周圍開有密封槽，槽內安裝密封條，在凸模底板的外沿處設置有合模用螺栓孔和限位塊；所述三塊凹模滑塊通過滑道安裝在所述凹模底板上，並由驅動油缸驅動； 所述動力部分與所述機架部分、所述凹模滑塊相連，為合模或分模提供動力； 所述溫控部分與所述熱流通道相連，為凹模提供溫度保障。
2.如權利要求1所述的一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，其特徵在於所述機架部分包括一底架，在底架的一端設置有一組旋轉副，連接一旋轉支架，旋轉支架包括兩個上、下平行的導向杆和三個安裝在導向杆之間平行的支架，其中一支架為凸模支架，固定安裝在靠近所述旋轉副的一端，一支架為凹模支架，滑動安裝在中間部位；一支架為油缸行程調節支架，固定安裝在遠離所述旋轉副的一端；所述凹模固定在凹模支架上，所述凸模固定在凸模支架上。
3.如權利要求2所述的一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，其特徵在於所述動力部分包括一伸縮油缸、一旋轉油缸和三個所述驅動油缸，所述伸縮油缸的活塞杆端連接一旋轉伸縮臂，旋轉伸縮臂由兩個鉸接的自由臂組成，其中的一個自由臂通過鉸接調節螺栓連接到所述油缸行程調節支架上，另一個自由臂鉸接到凹模支架上；所述旋轉油缸的活塞杆端連接在所述旋轉支架上，使旋轉支架繞旋轉副旋轉，所述三個驅動油缸，分別與所述三塊凹模滑塊相連；所述伸縮油缸、旋轉油缸和驅動油缸都是通過液壓站輸送液壓油，並由控制系統控制行程。
4.如權利要求1或2或3所述的一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，其特徵在於所述溫控部分包括一加熱溫控箱，加熱溫控箱上設置有出水口和回水口， 分別通過管道連接到所述凹模的熱流通道中。
全文摘要
本發明涉及一種螺旋列板形式渦激振動抑制裝置的成型模具系統，包括模具、機架、動力和溫控部分。模具分為上、下兩組半模，每半模由凹模和凸模組成，凹模由一塊凹模底板和三塊凹模滑塊組成，在凹模底板和凹模滑塊的內部均設置有熱流通道；凸模是一半圓柱形的凸面體，與凹模對應，動力部分與機架、凹模滑塊相連，為合模或分模提供動力；溫控部分與熱流通道相連，為凹模提供溫度保障。所述三塊凹模滑塊通過滑道安裝在所述凹模底板上，三塊凹模滑塊閉合時可實現螺旋列板的澆注，張開時可以將澆注成型且已固化的螺旋列板從模具中順利取出保證螺旋列板表面不受損壞。該裝置可實現螺旋列板上、下兩半模的澆注，並最終生產出螺旋列板。
文檔編號B29C39/02GK102229224SQ201110155290
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者吳文通, 孔瑞林, 張曉靈, 徐陽, 杜寶銀, 楊加棟, 沙勇, 矯濱田, 蔣曉斌, 許亮斌, 賈旭, 鄒星 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司, 中海石油研究中心