專利名稱：用于模壓彎管的組合芯模及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于第三代核電站反應(yīng)堆主管道熱段、冷段和穩(wěn)壓器波動(dòng)管等高質(zhì)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(zhì)量彎管的制造領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
我國目前核電的總裝機(jī)容量還不到1000萬千瓦，供電量約為全國總電力的2%。 根據(jù)國家發(fā)改委的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國核電總裝機(jī)容量要達(dá)到世界上的平均水平， 即要占全國電力總裝機(jī)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(jí)核電站。發(fā)展機(jī)型就是美國西屋公司新設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的第三代先進(jìn)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?lián)Q代機(jī)型。它的主要優(yōu)點(diǎn)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(jī)容量達(dá)到125萬千瓦。西屋公司AP1000反應(yīng)堆目前還沒有在建機(jī)組，我國率先起動(dòng)這一機(jī)型。該機(jī)型的主管道熱段、冷段和穩(wěn)壓器波動(dòng)管是加氮超低碳奧氏體不銹鋼彎管，對(duì)彎管的橢圓度、減薄量等技術(shù)指標(biāo)提出了很高的要求，按常規(guī)的制造方法根本不能滿足要求，制造難度很大，堪稱是世界級(jí)的技術(shù)難題。由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人申請(qǐng)的、授權(quán)公告號(hào)為CN100564981C的發(fā)明專利(下稱參考文件)公開了一種反應(yīng)堆主管道熱段彎管及其制造方法，提出了以模壓成型的方式來成型管體的彎曲部分的技術(shù)手段。同時(shí)，該參考文件的說明書中還進(jìn)一步的公開了模壓彎管時(shí)所采用的芯模的具體結(jié)構(gòu)，可概括為包括多個(gè)由一對(duì)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(gòu)成的芯模單元，模壓成型時(shí)，這些芯模單元沿軸向排列于管坯的管道中從而對(duì)其進(jìn)行填充(參考文件還指明了芯模填充率應(yīng)大于95% )，根據(jù)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于管坯彎曲后的直管部分，彎管段芯模單元填充于管坯的彎曲部分，當(dāng)管坯彎曲后無直管段時(shí)，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(雖然參考文件并未明確指出“空隙”的存在，但根據(jù)本領(lǐng)域公知常識(shí)可知，由于管坯彎曲時(shí)其內(nèi)弧金屬被壓縮，與之對(duì)應(yīng)的上芯模之間必然也要相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只有“空隙”的存在才能使上芯模之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間，因此“空隙”這一技術(shù)特征已在參考文件中隱含公開)。此外，參考文件還進(jìn)一步的公開了彎管段芯模單元中下芯模的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。然而，參考文件并未涉及將芯模裝入管坯的具體方法。實(shí)際上，諸如參考文件這種需在大型管道內(nèi)安裝模壓成型用芯模的場(chǎng)合往往都是由工人直接鉆進(jìn)管道內(nèi)進(jìn)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(nèi)徑的限制，當(dāng)管坯內(nèi)徑過小時(shí)工人無法進(jìn)入管道施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠整體直接裝入管坯的用于模壓彎管的組合芯模。為此，該組合芯模包括多個(gè)由一對(duì)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(gòu)成的芯模單元，模壓成型時(shí)這些芯模單元沿軸向排列于管坯的管道中從而對(duì)其進(jìn)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(shè)有用于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后并經(jīng)防脫出構(gòu)件組合成一個(gè)可軸向裝入管坯的整體。需要指出的是，此處所說“上芯?！焙汀跋滦灸！敝兴亩ㄕZ“上”、“下”，應(yīng)對(duì)應(yīng)于模壓成型模具中的上模和下模。對(duì)此，可結(jié)合參考文件中公開的內(nèi)容進(jìn)行解釋。在此需要說明的是，本發(fā)明特別排除使用鋼絲繩來替代支承柱的技術(shù)方案。這是因?yàn)?，支承柱是剛性部件，用支承柱來連接芯模單元后所形成的整體不會(huì)發(fā)生彎曲，并且能夠很好的控制整體的直徑，從而在后續(xù)裝入管坯時(shí)不會(huì)和管坯之間發(fā)生干涉。其中，若在各上芯模上僅設(shè)一個(gè)軸向通孔，則該軸向通孔最好經(jīng)過該上芯模的重心；若在該上芯模上設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔，則這些軸向通孔最好以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該上芯模上。同樣的，若在各下芯模上僅設(shè)一個(gè)軸向通孔，則該軸向通孔最好經(jīng)過該下芯模的重心；若在該下芯模上設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔，則這些軸向通孔最好以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該下芯模上。顯然，若僅設(shè)一個(gè)軸向通孔，則最終只能通過一根支承柱將各個(gè)上芯模(或者各個(gè)下芯模)串連起來；若設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔，則最終可通過相應(yīng)數(shù)量的支承柱將各個(gè)上芯模(或者各個(gè)下芯模)串連起來。無論當(dāng)軸向通孔經(jīng)過重心還是以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布，都能夠盡量減小支承柱所受到的徑向力，既可以預(yù)防支承柱的損壞，同時(shí)又能夠便于后續(xù)將支承柱從芯模中抽出。所述的防脫出構(gòu)件可由與各支承柱的頭部相連接的托板以及將該托板夾緊于所述整體前端面上的緊固件所構(gòu)成。所說“前端面”中所含的定語“前”，應(yīng)以所述整體軸向裝入管坯的方向作為參照。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以顯而易見的設(shè)計(jì)出其他形式的防脫出構(gòu)件，其目的均是防止芯模從支承柱的上脫出。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，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(cuò)排列，所述凸型下芯模的兩個(gè)端面上分別設(shè)有凸塊，所述凹型下芯模的兩個(gè)端面上分別設(shè)有凹槽，各下芯模上的凸塊與相鄰下芯模上的凹槽相適配。采用這種設(shè)計(jì)，一是對(duì)整個(gè)芯模起周向定位作用，即整個(gè)芯模中相鄰的部件不會(huì)發(fā)生圓周方向的相對(duì)移動(dòng)；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，使成型后的彎管軸向弧形好，沒有竹節(jié)樣缺陷，即表面平整光滑。另外，本發(fā)明還提供了上述用于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并軸向定位；C、卸去防脫出構(gòu)件后抽出各支承柱，此時(shí)各芯模單元置留于管坯內(nèi)；d、對(duì)管坯進(jìn)行模壓成型；
e、成型后取出各芯模單元。作為對(duì)該方法的進(jìn)一步改進(jìn)，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(shí)，當(dāng)任意一個(gè)抱圈到達(dá)管坯后端面時(shí)，卸除該抱圈后再繼續(xù)裝入。此處所說“后端面”中的定語“后”，仍是以所述整體軸向裝入管坯的方向作為參照。抱圈能夠?qū)⑺稣w徑向抱緊，從而有利于芯模的裝入。此外，在步驟b中，可將整體豎直吊入管坯并依靠以下方式軸向定位于管坯內(nèi)在管坯的前端面上安裝支撐環(huán)，該支撐環(huán)具有一個(gè)內(nèi)徑小于管坯內(nèi)徑的通孔，從而當(dāng)支撐環(huán)裝上管坯的前端面后即形成可托住整體前端面的臺(tái)階；當(dāng)整體軸向吊入管坯時(shí)，當(dāng)整體的前端面與所述臺(tái)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(fā)明的有益效果是本發(fā)明所提出的這種組合芯模無需由工人在管內(nèi)進(jìn)行組裝，具有便于裝入管坯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也克服了管坯內(nèi)徑的限制。


圖1為本申請(qǐng)組合芯模的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本申請(qǐng)組合芯模在裝入管坯時(shí)的工作狀態(tài)圖。
圖3為本申請(qǐng)組合芯模在裝入管坯并軸向定位后的工作狀態(tài)圖。
圖4為本申請(qǐng)組合芯模中的防脫出構(gòu)件及組合芯模軸向定位于,^坯時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本申請(qǐng)去防脫出構(gòu)件、抽出各支承柱后各芯模單元置留于 f坯時(shí)的工作狀態(tài)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(biāo)記為整體1、吊環(huán)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、托板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(huán)17、緊固件18、臺(tái)階19、通孔20、凹槽21、凸塊22、 軸向通孔23。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)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(gè)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(yùn)動(dòng)可使相應(yīng)芯模單元中的上芯模以及下芯模徑向運(yùn)動(dòng)，以使上芯模和下芯模脹緊于管坯16內(nèi)或與管坯16內(nèi)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(duì)上述內(nèi)容理解可結(jié)合參考文件。在此基礎(chǔ)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(shè)有用于裝配支承柱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(yīng)的軸向通孔23從而將這些芯模單元串連，各支承柱4的前端加工有螺紋并在穿過第二直管段芯模單元后與螺母相連，螺母與第二直管段芯模單元的前端面(即整體1前端面)之間夾裝托板10，各支承柱4的后端位于第一直管段芯模單元的外側(cè)并安裝有吊環(huán)2。如圖1和圖6所示，各上芯模上可以僅設(shè)一個(gè)軸向通孔23，則該軸向通孔23最好經(jīng)過該上芯模的重心；該上芯模上也可以設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔23，則這些軸向通孔23最好以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該上芯模上。同樣的，各下芯模上可以僅設(shè)一個(gè)軸向通孔23，則該軸向通孔23最好經(jīng)過該下芯模的重心；該下芯模上也可以設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔23，則這些軸向通孔23最好以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該下芯模上。顯然，若僅設(shè)一個(gè)軸向通孔23，則最終只能通過一根支承柱將各個(gè)上芯模(或者各個(gè)下芯模)串連起來；若設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸向通孔23，則最終可通過相應(yīng)數(shù)量的支承柱4將各個(gè)上芯模(或者各個(gè)下芯模)串連起來。無論當(dāng)軸向通孔23經(jīng)過重心還是以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布，都能夠盡量減小支承柱4所受到的徑向力，既可以預(yù)防支承柱4的損壞，同時(shí)又能夠便于后續(xù)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(cuò)排列，所述凸型下芯模12的兩個(gè)端面上分別設(shè)有凸塊22，所述凹型下芯模13的兩個(gè)端面上分別設(shè)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。由于管坯16彎曲時(shí)，彎曲部分的內(nèi)弧金屬被壓縮而外弧金屬被拉伸，相應(yīng)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(yùn)動(dòng)，而各彎管段芯模單元中的上芯模6之間將隨著管坯16內(nèi)弧金屬的壓縮而互相靠攏。由于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(dāng)彎管段芯模單元中的下芯模之間互相分離運(yùn)動(dòng)時(shí)，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，使成型后的彎管軸向弧形好，沒有竹節(jié)樣缺陷，即表面平整光滑。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還起到對(duì)整個(gè)芯模起周向定位作用，即整個(gè)芯模中相鄰的部件不會(huì)發(fā)生圓周方向的相對(duì)移動(dòng)。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， 然后在整體1上沿軸向還安裝多組抱圈8 ；b、用鋼索15分別吊住吊環(huán)2，從而將所述整體1 豎直吊入管坯16的管道內(nèi)，吊入時(shí)，當(dāng)任意一個(gè)抱圈8到達(dá)管坯16后端面時(shí)，卸除該抱圈 8后再繼續(xù)裝入，并最終依靠以下方式軸向定位于管坯16內(nèi)在管坯16的前端面上安裝支撐環(huán)17，該支撐環(huán)17具有一個(gè)內(nèi)徑小于管坯16內(nèi)徑的通孔20，從而當(dāng)支撐環(huán)17裝上管坯 16的前端面后即形成可托住整體1前端面的臺(tái)階19 ；當(dāng)整體1軸向吊入管坯16時(shí)，當(dāng)整體 1的前端面與所述臺(tái)階19接觸從而軸向定位。C、卸去托板10后抽出各支承柱4，此時(shí)各芯模單元置留于管坯16內(nèi)；d、對(duì)管坯16進(jìn)行模壓成型；e、成型后取出各芯模單元。
權(quán)利要求
1.用于模壓彎管的組合芯模，包括多個(gè)由一對(duì)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(gòu)成的芯模單元，模壓成型時(shí)這些芯模單元沿軸向排列于管坯(16) 的管道中從而對(duì)其進(jìn)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)，其特征在于所述各芯模單元的上芯模及下芯模上分別設(shè)有用于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后并經(jīng)防脫出構(gòu)件組合成一個(gè)可軸向裝入管坯(16)的整體(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于模壓彎管的組合芯模，其特征在于所述各上芯模上的軸向通孔03)經(jīng)過該上芯模的重心或以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該上芯模上；所述各下芯模上的軸向通孔03)經(jīng)過該下芯模的重心或以經(jīng)過該重心的軸線軸對(duì)稱分布于該下芯模上。
3.如權(quán)利要求1所述的用于模壓彎管的組合芯模，其特征在于所述的防脫出構(gòu)件由與各支承柱⑷的頭部相連接的托板(10)以及將該托板(10)夾緊于所述整體⑴前端面上的緊固件(18)所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于模壓彎管的組合芯模，其特征在于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(cuò)排列，所述凸型下芯模(1 的兩個(gè)端面上分別設(shè)有凸塊(22)，所述凹型下芯模(13)的兩個(gè)端面上分別設(shè)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(quán)利要求1、2、3或4所述的用于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)的管道并軸向定位；c、卸去防脫出構(gòu)件后抽出各支承柱G)，此時(shí)各芯模單元置留于管坯(16)內(nèi)；d、對(duì)管坯(16)進(jìn)行模壓成型；e、成型后取出各芯模單元。
6.如權(quán)利要求5所述的用于模壓彎管的組合芯模的使用方法，其特征在于在整體(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(shí)，當(dāng)任意一個(gè)抱圈(8)到達(dá)管坯(16)后端面時(shí)，卸除該抱圈(8)后再繼續(xù)裝入。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于模壓彎管的組合芯模的使用方法，其特征在于在步驟b中，將整體(1)豎直吊入管坯(16)并依靠以下方式軸向定位于管坯(16)內(nèi)在管坯 (16)的前端面上安裝支撐環(huán)(17)，該支撐環(huán)(17)具有一個(gè)內(nèi)徑小于管坯(16)內(nèi)徑的通孔 (20)，從而當(dāng)支撐環(huán)(17)裝上管坯(16)的前端面后即形成可托住整體(1)前端面的臺(tái)階 (19)；當(dāng)整體(1)軸向吊入管坯(16)時(shí)，當(dāng)整體(1)的前端面與所述臺(tái)階(19)接觸從而軸向定位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠整體直接裝入管坯的用于模壓彎管的組合芯模及其使用方法。該組合芯模包括多個(gè)由一對(duì)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(gòu)成的芯模單元，模壓成型時(shí)這些芯模單元沿軸向排列于管坯的管道中從而對(duì)其進(jìn)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(shè)有用于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后并經(jīng)防脫出構(gòu)件組合成一個(gè)可軸向裝入管坯的整體。這種組合芯模無需由工人在管內(nèi)進(jìn)行組裝，具有便于裝入管坯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也克服了管坯內(nèi)徑的限制。
文檔編號(hào)B21D9/04GK102248047SQ20111014580
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者劉志穎, 宋樹康, 楊建輝, 鄧林濤, 鄭建能, 陳紅宇 申請(qǐng)人:二重集團(tuán)(德陽)重型裝備股份有限公司