專利名稱：天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型方法及其滾壓成型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微形貌的成型工藝，更特別地說，是指一種適用于天然氣管道內(nèi) 壁涂層形貌滾壓成型的工業(yè)化生產(chǎn)方法，以及加工微形貌的滾壓成型裝置。采用本發(fā)明處 理后的天然氣管道能夠提高天然氣的輸氣量。
背景技術(shù)：
在流體流動(dòng)的過程中，順流向的微溝槽表面能夠有效地抑制湍流的發(fā)生，起到減 阻的作用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的功效。目前，我國天然氣產(chǎn)量將達(dá)到750億立方米，進(jìn)口量 將超過250億立方米，需要再建設(shè)的天然氣管道將超過10000千米。在天然氣的輸送過程 中，壓氣站的動(dòng)力幾乎全部用于克服管道內(nèi)表面的摩擦阻力，尤其是對于長輸管道，由于其 朝著大管徑、高壓力和大輸量方向發(fā)展，消耗的能源相當(dāng)可觀，每年用于壓氣站的經(jīng)營費(fèi)用 更是巨大，因此天然氣管道內(nèi)壁減阻技術(shù)是目前亟待解決的問題之一。參考文獻(xiàn)一 2001年10月第34卷第10期在《材料保護(hù)》中發(fā)表了 “西氣東輸干 線管道減阻內(nèi)涂技術(shù)”，在該文章中介紹了在天然氣管道內(nèi)壁涂覆有雙組分液體環(huán)氧樹脂。參考文獻(xiàn)二 2009年2月在《石油工程建設(shè)》中發(fā)表了 “AW-01減阻耐磨涂料在大 港_滄州輸氣管道應(yīng)用效果的檢測評價(jià)”，在該文章中說明了涂覆有AW-Ol減阻耐磨涂料的 天然氣管道，在實(shí)際輸送壓力下，摩阻系數(shù)減少26% 31%，輸氣量增加16% 20%。參考文獻(xiàn)三2001年12月42卷第4期《中國造船》中公開了“溝槽面湍流邊界層 減阻特性研究”，在引言中講到許多研究機(jī)構(gòu)都發(fā)現(xiàn)了適當(dāng)?shù)臏喜墼O(shè)計(jì)可以減小表面摩擦 阻力。如空中客車公司將A320試驗(yàn)機(jī)面積的70%貼上溝槽薄膜，達(dá)到了節(jié)油1 2%的效

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種滾壓成型裝置，該裝置包括有壓印組件(1)、推進(jìn)組 件(2)、滑動(dòng)組件(3)和夾緊組件構(gòu)成，夾緊組件用于對天然氣管道(5)進(jìn)行夾緊，以方便 壓印組件(1)制作出仿生減阻溝槽，壓印組件(1)安裝在推進(jìn)組件(2)的支撐桿(2b)的端 部，推進(jìn)組件(2)安裝在滑動(dòng)組件(3)的推進(jìn)箱(32)中，滑動(dòng)組件(3)中的兩個(gè)導(dǎo)軌(3A、 3B)與天然氣管道(5)保持在同一條軸線上；在滾壓成型過程中，首先通過滑動(dòng)組件(3)帶 動(dòng)推進(jìn)組件(2)和壓印組件(1)向天然氣管道(5)靠近，然后通過噴涂設(shè)備(6)向天然氣 管道(5)的管內(nèi)噴出涂料，最后通過壓印組件(1)中的多個(gè)滾輪在滾壓過程中制作出仿生 減阻溝槽。本發(fā)明的目的之二是提出一種適用于天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌滾壓成型的工業(yè) 化生產(chǎn)方法，該方法在噴涂設(shè)備(6)噴出涂料后，由滑動(dòng)組件(3)帶動(dòng)推進(jìn)組件(2)和壓印 組件(1)在天然氣管道(5)的管內(nèi)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，從而一次成型制作出仿生減阻溝槽。經(jīng) 本發(fā)明方法處理后，形成的帶有仿生減阻溝槽的天然氣管道實(shí)現(xiàn)了減小輸送阻力，提高輸氣量的功能。應(yīng)用本發(fā)明的滾壓成型裝置和滾壓成型方法的優(yōu)點(diǎn)在于①壓印組件采用彈簧組、浮動(dòng)板和限位擋板配合的彈性設(shè)計(jì)，有利于涂層表面仿生減阻溝槽的成形。將壓印滾輪設(shè)計(jì)成具有仿生物表皮形貌的溝槽結(jié)構(gòu)，當(dāng)將該溝槽轉(zhuǎn)移 到涂層表面時(shí)，則形成仿生減阻溝槽。這種壓印滾輪與涂層表面的滾壓成型，保證了流體工 程表面的連續(xù)性。②滑動(dòng)組件帶動(dòng)推進(jìn)組件和壓印組件在天然氣管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)與噴涂設(shè)備噴 出的涂料接觸形成仿生減阻溝槽，實(shí)現(xiàn)了形貌減阻技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的天然氣管道， 并且能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。③通過滑動(dòng)組件帶動(dòng)壓印組件在管道內(nèi)進(jìn)行仿生減阻溝槽的成形，提高了仿生減 阻溝槽成形的直線度和撓度變形。④采用在天然氣管道內(nèi)壁直接涂層-滾壓的連續(xù)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的無接縫 仿生減阻溝槽的制作，節(jié)約了涂層材料，且制作出的管道更符合我國天然氣管道內(nèi)壁涂層 的技術(shù)要求，而且對涂層的使用壽命、附著力等沒有影響。


圖1是本發(fā)明天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌滾壓成型方法的流程圖。圖IA是對天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行仿生減阻溝槽加工的操作示意圖。圖2是本發(fā)明天然氣管道內(nèi)壁滾壓成型裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明壓印組件的結(jié)構(gòu)圖。圖3A是本發(fā)明壓印組件中三角形件的結(jié)構(gòu)圖。圖3B是本發(fā)明第一彈性滾輪的分解圖。圖4是本發(fā)明滑動(dòng)組件的分解示圖。圖4A是本發(fā)明滑動(dòng)組件中驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明推進(jìn)組件的結(jié)構(gòu)圖。圖中1.壓印組件ΙΑ. A彈性滾壓件 IB. B彈性滾壓件 1C. C彈性滾壓件1D.三角形連接件 11D. A四邊形板面 12D. B四邊形板面 13D. A通孔 101.壓印滾輪101a. B通孔 IOlb.溝槽102.浮動(dòng)板 102a. C通孔 103.上組固定銷104.下組固定銷 105.底座 105a. D通孔 106.彈簧組 107. A限位擋板108. B限位擋板 111. A軸承座 112. B軸承座 113. A軸承 114. B軸承115.階梯軸 116. E通孔 117. F通孔 2.推進(jìn)組件 2a. A電機(jī)2b.支撐桿 2c. A聯(lián)軸器 2d. A傳動(dòng)軸 2e. A齒輪 2f. B齒輪2g. B傳動(dòng)軸 2h. C齒輪 2j.D齒輪 21. A深溝球軸承 22. B深溝球軸承3.滑動(dòng)組件 3a. B電機(jī) 3b. B聯(lián)軸器 3c. E齒輪 3d. F齒輪3e. C傳動(dòng)軸 3f. B斜齒輪 3g.A斜齒輪 3h.D傳動(dòng)軸 3A.A導(dǎo)軌3B.B導(dǎo)軌 31.車體 31a.A滑輪 31b.B滑輪 31c. C滑輪31d. D滑輪 31e.前滑動(dòng)軸 31f.后滑動(dòng)軸 31g.前軸承孔 31h.后軸承孔31k.底板 31m. A支臂 31n. G通孔 31p. B支臂 31q. H通孔32.推進(jìn)箱 32a. I通孔4.夾緊組件4A. A卡箍4B. B卡箍4C. C卡箍4D. D卡箍 4E.E卡箍 4F.F卡箍 41. A支架42. B支架 43. C支架
5.天然氣管道6.噴涂設(shè)備7.固化室
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1、圖IA所示，本發(fā)明提出了一種在天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行滾壓成型制作出 仿生減阻溝槽的加工方法，該加工方法為涂層形貌滾壓成型技術(shù)。涂層形貌滾壓成型包括 的設(shè)備有能夠提供溫度條件的固化室7、能夠進(jìn)行涂層材料噴制的噴涂設(shè)備6和能夠制作 出仿生減阻溝槽的滾壓成型裝置；被加工對象就是天然氣管道。噴涂設(shè)備6放置在管道的 左端，滾壓成型裝置放置在管道的右端，管道是置于固化室7內(nèi)。噴涂設(shè)備6在管道內(nèi)的運(yùn) 行方向是從右至左運(yùn)動(dòng)。滾壓成型裝置中的壓印組件1在管道內(nèi)的運(yùn)行方向是從右至左運(yùn) 動(dòng)。仿生減阻溝槽的成形方法包括有下列加工步驟第一步清潔天然氣管道采用噴砂工藝對天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行打砂除銹處理，得到第一管道；所述的第一 管道的內(nèi)壁表面粗糙度(Rz)為30 μ m 20 μ m ；噴砂工藝條件為(1-1)砂料粒徑為0. 5mm 1. 5mm，砂料噴出速度為50m/s 70m/s，砂料噴嘴到天 然氣管道內(nèi)壁的距離為IOOmm 300mm ；(1-2)空壓機(jī)氣壓為 6. OX IO6Pa 6. 5 X IO6Pa ；(1-3)離心葉輪旋轉(zhuǎn)速度為250r/min 350r/min，離心葉輪在天然氣管道內(nèi)的直 線進(jìn)給速度為5m/min 8m/min ；在本發(fā)明中，對選取的天然氣管道進(jìn)行打砂除銹處理，其目的之一是為了讓天然 氣管道內(nèi)壁的氧化層除去；目的之二是制作出一定的粗糙表面，為噴涂材料與管內(nèi)壁提供 良好的附著力。噴涂材料可以是雙組分液體環(huán)氧樹脂。對于本發(fā)明來講，所噴材料不作限定，只要 有利于減小管內(nèi)輸送阻力既可。第二步噴涂層材料(A)將第一管道置于溫度為50°C 70°C的固化室中；(B)采用噴涂設(shè)備6將涂層材料(雙組分液體環(huán)氧樹脂)噴制在第一管道的管內(nèi) 壁上，形成厚度為0. 2 μ m 5 μ m的涂層；(C)涂層制完后，并在溫度為50°C 70°C的條件下靜置處理30min 40min后，得
到第二管道；涂料噴涂工藝條件為(2-1)噴涂設(shè)備6中的噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度為20r/min 50r/min，噴嘴在天然氣管道 內(nèi)的直線進(jìn)給速度為4m/min lOm/min ；(2-2)空壓機(jī)氣壓為 8 X IO5Pa 9 X IO5Pa ；(2-3)涂層材料的噴出速度為2m/s 5m/s ；
第三步滾壓制仿生減阻溝槽壓印組件1在推進(jìn)組件2和滑動(dòng)組件3的協(xié)作下置于第二管道內(nèi)，并以滑動(dòng)組件 3的進(jìn)給速度為4m/min lOm/min的條件下進(jìn)行滾壓制得帶有仿生減阻溝槽的天然氣管 道；所述壓印組件1中的多個(gè)滾輪在滾壓時(shí)的壓力為IX IO5Pa 3X 105Pa。在本發(fā)明中，壓印組件1上的滾輪產(chǎn)生的壓力是由彈簧組、浮動(dòng)板和限位擋板配 合產(chǎn)生的。參見圖2所示，滾壓成型裝置包括有壓印組件1、推進(jìn)組件2、滑動(dòng)組件3和夾緊組 件。一、壓印組件1
參見圖3、圖3A、圖3B所示，壓印組件1包括有A彈性滾壓輪1A、B彈性滾壓輪1B、 C彈性滾壓輪IC和三角形連接件1D，且A彈性滾壓輪1A、B彈性滾壓輪IB和C彈性滾壓輪 IC的結(jié)構(gòu)相同；三角形連接件ID的軸向方向上設(shè)有A通孔13D，該A通孔13D用于支撐桿2b穿 過；三角形連接件ID的A四邊形板面IlD上安裝有A彈性滾壓輪IA的底座105 ；三角形連 接件ID的B四邊形板面12D上安裝有B彈性滾壓輪IB的底座；三角形連接件ID的C四邊 形板面(圖中未示出)上安裝有C彈性滾壓輪IC的底座。A彈性滾壓輪IA包括有壓印滾輪101、滾輪支撐、浮動(dòng)板102、底座105、A限位擋 板107、B限位擋板108、彈簧組106、上組固定銷103和下組固定銷104 ；上組固定銷103和 下組固定銷104的結(jié)構(gòu)相同；A限位擋板107和B限位擋板108的結(jié)構(gòu)相同；彈簧組106由 9根結(jié)構(gòu)相同的彈簧組成；上組固定銷103由9根結(jié)構(gòu)相同的圓柱釘組成；下組固定銷104 由9根結(jié)構(gòu)相同的圓柱釘組成；彈簧組106的兩端分別套接在上組固定銷103、下組固定銷 104上。上組固定銷103位于浮動(dòng)板102的下方。下組固定銷104位于底座105的底板上 方。壓印滾輪101為梭形結(jié)構(gòu)，壓印滾輪101的外部設(shè)有三角形微溝槽，壓印滾輪101 的軸向中心設(shè)有B通孔101a，該B通孔IOla用于滾輪支撐中的階梯軸115通過。在本發(fā)明 中，參見圖3B所示的溝槽放大，三角形微溝槽的成形角α =30° 70°。滾輪支撐包括有兩個(gè)軸承座(Α軸承座111和B軸承座112)、兩個(gè)軸承(Α軸承113 和B軸承114)和一個(gè)階梯軸115，A軸承113安裝在A軸承座111的E通孔116內(nèi)，B軸承 114安裝在B軸承座112的F通孔117內(nèi)；階梯軸115的一端順次穿過B軸承114、壓印滾 輪101的B通孔IOla后安裝在A軸承113上。A軸承座111安裝在浮動(dòng)板102的一端，B 軸承座112安裝在浮動(dòng)板102的另一端。浮動(dòng)板102為工字形結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)板102上設(shè)有用于安裝上組固定銷103的C通孔 102a，且上組固定銷103位于浮動(dòng)板102的下方。底座105為U形結(jié)構(gòu)，底座105的底板面上設(shè)有用于安裝下組固定銷104的D通 孔105a，且下組固定銷104位于底座105的底板上方，底座105的空腔內(nèi)用于放置彈簧組 106。A限位擋板107和B限位擋板108用于將浮動(dòng)板102與底座105進(jìn)行活動(dòng)安裝(即 浮動(dòng)板102浮在底座105的上方，此時(shí)壓印滾輪101不工作；當(dāng)壓印滾輪101進(jìn)行形貌成型時(shí)，與天然氣管道5內(nèi)壁接觸，此時(shí)的彈簧組106被壓縮，浮動(dòng)板102與底座105接觸)，且A限位擋板107和B限位擋板108通過兩端設(shè)有的安裝孔連接在底座105的上方。彈簧組106、上組固定銷103和下組固定銷104構(gòu)成壓印滾輪101進(jìn)行天然氣管 道5內(nèi)壁形貌成形的壓印力結(jié)構(gòu)件。由于每一根彈簧的兩端分別套接在圓柱釘上，而上組 固定銷103中的圓柱釘安裝在浮動(dòng)板102的C通孔102a內(nèi)，下組固定銷104中的圓柱釘安 裝在底座105的底板面上的D通孔105a內(nèi)。當(dāng)壓印滾輪101與天然氣管道5內(nèi)壁接觸進(jìn) 行形貌成型時(shí)，彈簧組106中的彈簧被壓縮，浮動(dòng)板102被壓下與底座105的上方接觸。二、推進(jìn)組件2參見圖5所示，推進(jìn)組件2包括有A電機(jī)2a、支撐桿2b、A聯(lián)軸承器2c、A傳動(dòng)軸 2d、A齒輪2e、B齒輪2f、B傳動(dòng)軸2g、C齒輪2h、D齒輪2 j ；A電機(jī)2a的輸出軸上連接有A聯(lián)軸承器2c的一端，A聯(lián)軸承器2c的另一端一連 接有A傳動(dòng)軸2d，A傳動(dòng)軸2d的另一端上連接有A齒輪2e，A齒輪2e與B齒輪2f嚙合，B 齒輪2f和C齒輪2h連接在B傳動(dòng)軸2g上，B傳動(dòng)軸2g的一端端部安裝在A深溝球軸承 21上，B傳動(dòng)軸2g的另一端端部安裝在B深溝球軸承22上，A深溝球軸承21和B深溝球 軸承22安裝在推進(jìn)箱32的箱體上，C齒輪2h與D齒輪2j嚙合，D齒輪2j安裝在支撐桿 2b上，支撐桿2b —端順次穿過通過31q、推進(jìn)箱32上的I通孔32a、G通孔31η后端部再安 裝在壓印組件1中的三角形連接件上。由臺(tái)車支撐起，且隨著臺(tái)車在A導(dǎo)軌3Α和B導(dǎo)軌3Β 上的運(yùn)動(dòng)而向左或向右運(yùn)動(dòng)。三、滑動(dòng)組件3參見圖4、圖4Α所示，滑動(dòng)組件包括有滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件和臺(tái)車；滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件包括有B電機(jī)3a、B聯(lián)軸承器3b、E齒輪3c、F齒輪3d、C傳動(dòng)軸3e、 D傳動(dòng)軸3h、A斜齒輪3g和B斜齒輪3f ；B電機(jī)3a的輸出軸上連接有B聯(lián)軸承器3b的一端，B聯(lián)軸承器3b的另一端上連 接有D傳動(dòng)軸3h，D傳動(dòng)軸3h的另一端上連接有E齒輪3c，E齒輪3c與F齒輪3d嚙合，F(xiàn) 齒輪3d連接在C傳動(dòng)軸3e的一端，C傳動(dòng)軸3e的另一端上連接有B斜齒輪3f，B斜齒輪 3f與A斜齒輪3g嚙合，A斜齒輪3g安裝在臺(tái)車的前輪系的前滑動(dòng)軸31e上。臺(tái)車包括有車體31、推進(jìn)箱32、前輪系和后輪系；車體31由兩個(gè)支臂(A支臂31m、B支臂31p)和底板31k構(gòu)成，A支臂31m上設(shè)有 G通孔31n，B支臂31ρ上設(shè)有H通孔31q ；推進(jìn)箱32安裝在車體31的底板31k上，推進(jìn)箱32內(nèi)用于安裝有除A電機(jī)2a以 外的推進(jìn)組件2 ；車體31與推進(jìn)箱32用于支撐起推進(jìn)組件2中的支撐桿2b。前輪系由兩個(gè)滑輪(A滑輪31a、B滑輪31b)和一個(gè)傳動(dòng)軸(即前滑動(dòng)軸31e)構(gòu) 成，A滑輪31a和B滑輪31b安裝在前滑動(dòng)軸31e的兩端，前滑動(dòng)軸31e上套接有A斜齒輪 3g，前滑動(dòng)軸31e安裝在車體31的底板31k的前軸承孔31g后；后輪系由兩個(gè)滑輪(C滑輪31c、D滑輪31d)和一個(gè)傳動(dòng)軸(即后滑動(dòng)軸31f)構(gòu) 成，C滑輪31c和D滑輪31d安裝在后滑動(dòng)軸31f的兩端，后滑動(dòng)軸31f安裝在車體31的 底板31k的后軸承孔3 Ih后；四、夾緊組件參見圖2所示，夾緊組件用于對天然氣管道5進(jìn)行固定，以方便壓印組件1進(jìn)行微觀形貌(仿生減阻溝槽)的成型。夾緊組件包括有6個(gè)卡箍(A卡箍4A、B卡箍4B、C卡箍 4C、D卡箍4D、E卡箍4E和F卡箍4F)和3支架(A支架41、B支架42和C支架43)，天然 氣管道5被固緊在6個(gè)卡箍與3支架之間。A卡箍4A和B卡箍4B的一端安裝在A支架41的一端上，當(dāng)天然氣管道5置于A 支架41上后，A卡箍4A和B卡箍4B的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在A支架41的
另一端。C卡箍4C和D卡箍4D的一端安裝在B支架42的一端上，當(dāng)天然氣管道5置于B 支架42上后，C卡箍4C和D卡箍4D的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在B支架42的
另一端。E卡箍4E和F卡箍4F的一端安裝在C支架43的一端上，當(dāng)天然氣管道5置于C 支架43上后，E卡箍4E和F卡箍4F的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在C支架43的
另一端。實(shí)施例涂層材料選取AW-01減阻耐磨涂料；第一步清潔天然氣管道內(nèi)壁采用噴砂工藝對天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行打砂除銹處理得到表面粗糙度(Rz)為 35μπι 55μπι的第一管道；噴砂工藝條件為(1-1)80%砂料粒徑為1mm，砂料噴出速度為55m/s，砂料噴嘴到天然氣管道內(nèi)壁 的距離為220mm ；(1-2)空壓機(jī)氣壓為 6. 2 X IO6Pa ；(1-3)離心葉輪旋轉(zhuǎn)速度為310r/min，離心葉輪在天然氣管道內(nèi)的直線進(jìn)給速度 為 6m/min ；第二步噴涂層材料(A)將第一管道置于溫度為65°C的固化室中；(B)采用噴涂設(shè)備6將涂層材料噴制在第一管道的管內(nèi)壁上，形成厚度為2μπι的 涂層；(C)涂層制完后，并在溫度為65°C的條件下靜置處理35min后，得到第二管道；涂料噴涂工藝條件為(2-1)噴涂設(shè)備6中的噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度為35r/min，噴嘴在天然氣管道內(nèi)的直線進(jìn) 給速度為7. 5m/min ；(2-2)空壓機(jī)氣壓為 8 X IO5Pa ；(2-3)涂層材料的噴出速度為3m/s ；第三步滾壓制仿生減阻溝槽壓印組件1在推進(jìn)組件2和滑動(dòng)組件3的協(xié)作下置于第二管道內(nèi)，并以滑動(dòng)組件 3的進(jìn)給速度為6m/min的條件下進(jìn)行滾壓制得帶有仿生減阻溝槽的天然氣管道；所述壓印組件1中的多個(gè)滾輪在滾壓時(shí)的壓力為2. 5X IO5Pa0采用參考文獻(xiàn)二中的測試手段進(jìn)行性能測量經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例方法制得的帶有仿生減阻溝槽的天然氣管道進(jìn)行天然氣輸送阻力時(shí)，表面摩擦阻力減小38.2%，輸氣量增加28%。與參考文獻(xiàn)二相比輸氣量提高了8%左
右ο
權(quán)利要求
一種天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型裝置，其特征在于包括有壓印組件(1)、推進(jìn)組件(2)、滑動(dòng)組件(3)和夾緊組件；壓印組件(1)包括有A彈性滾壓輪(1A)、B彈性滾壓輪(1B)、C彈性滾壓輪(1C)和三角形連接件(1D)，且A彈性滾壓輪(1A)、B彈性滾壓輪(1B)和C彈性滾壓輪(1C)的結(jié)構(gòu)相同；三角形連接件(1D)的軸向方向上設(shè)有A通孔(13D)，該A通孔(13D)用于支撐桿(2b)穿過；三角形連接件(1D)的A四邊形板面(11D)上安裝有A彈性滾壓輪(1A)的底座(105)；三角形連接件(1D)的B四邊形板面(12D)上安裝有B彈性滾壓輪(1B)的底座；三角形連接件(1D)的C四邊形板面上安裝有C彈性滾壓輪(1C)的底座；A彈性滾壓輪(1A)包括有壓印滾輪(101)、滾輪支撐、浮動(dòng)板(102)、底座(105)、A限位擋板(107)、B限位擋板(108)、彈簧組(106)、上組固定銷(103)和下組固定銷(104)；上組固定銷(103)和下組固定銷(104)的結(jié)構(gòu)相同；A限位擋板(107)和B限位擋板(108)的結(jié)構(gòu)相同；彈簧組(106)由9根結(jié)構(gòu)相同的彈簧組成；上組固定銷(103)由9根結(jié)構(gòu)相同的圓柱釘組成；下組固定銷(104)由9根結(jié)構(gòu)相同的圓柱釘組成；彈簧組(106)的兩端分別套接在上組固定銷(103)、下組固定銷(104)上；上組固定銷(103)位于浮動(dòng)板(102)的下方；下組固定銷(104)位于底座(105)的底板上方；壓印滾輪(101)為梭形結(jié)構(gòu)，壓印滾輪(101)的外部設(shè)有三角形微溝槽，壓印滾輪(101)的軸向中心設(shè)有B通孔(101a)，該B通孔(101a)用于滾輪支撐中的階梯軸(115)通過；滾輪支撐包括有兩個(gè)軸承座(111、112)、兩個(gè)軸承(113、114)和一個(gè)階梯軸(115)，A軸承(113)安裝在A軸承座(111)的E通孔(116)內(nèi)，B軸承(114)安裝在B軸承座(112)的F通孔(117)內(nèi)；階梯軸(115)的一端順次穿過B軸承(114)、壓印滾輪(101)的B通孔(101a)后安裝在A軸承(113)上；A軸承座(111)安裝在浮動(dòng)板(102)的一端，B軸承座(112)安裝在浮動(dòng)板(102)的另一端；浮動(dòng)板(102)為工字形結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)板(102)上設(shè)有用于安裝上組固定銷(103)的C通孔(102a)，且上組固定銷(103)位于浮動(dòng)板(102)的下方；底座(105)為U形結(jié)構(gòu)，底座(105)的底板面上設(shè)有用于安裝下組固定銷(104)的D通孔(105a)，且下組固定銷(104)位于底座(105)的底板上方，底座(105)的空腔內(nèi)用于放置彈簧組(106)；A限位擋板(107)和B限位擋板(108)用于將浮動(dòng)板(102)與底座(105)進(jìn)行活動(dòng)安裝，且A限位擋板(107)和B限位擋板(108)通過兩端設(shè)有的安裝孔連接在底座(105)的上方；推進(jìn)組件(2)包括有A電機(jī)(2a)、支撐桿(2b)、A聯(lián)軸承器(2c)、A傳動(dòng)軸(2d)、A齒輪(2e)、B齒輪(2f)、B傳動(dòng)軸(2g)、C齒輪(2h)、D齒輪(2j)；A電機(jī)(2a)的輸出軸上連接有A聯(lián)軸承器(2c)的一端，A聯(lián)軸承器(2c)的另一端一連接有A傳動(dòng)軸(2d)，A傳動(dòng)軸(2d)的另一端上連接有A齒輪(2e)，A齒輪(2e)與B齒輪(2f)嚙合，B齒輪(2f)和C齒輪(2h)連接在B傳動(dòng)軸(2g)上，B傳動(dòng)軸(2g)的一端端部安裝在A深溝球軸承(21)上，B傳動(dòng)軸(2g)的另一端端部安裝在B深溝球軸承(22)上，A深溝球軸承(21)和B深溝球軸承(22)安裝在推進(jìn)箱(32)的箱體上，C齒輪(2h)與D齒輪(2j)嚙合，D齒輪(2j)安裝在支撐桿(2b)上，支撐桿(2b)一端順次穿過通過(31g)、推進(jìn)箱(32)上的I通孔(32a)、G通孔(31n)后端部再安裝在壓印組件(1)中的三角形連接件上；由臺(tái)車支撐起，且隨著臺(tái)車在A導(dǎo)軌(3A)和B導(dǎo)軌(3B)上的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)；滑動(dòng)組件(3)包括有滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件和臺(tái)車；滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件包括有B電機(jī)(3a)、B聯(lián)軸承器(3b)、E齒輪(3c)、F齒輪(3d)、C傳動(dòng)軸(3e)、D傳動(dòng)軸(3h)、A斜齒輪(3g)和B斜齒輪(3f)；B電機(jī)(3a)的輸出軸上連接有B聯(lián)軸承器(3b)的一端，B聯(lián)軸承器(3b)的另一端上連接有D傳動(dòng)軸(3h)，D傳動(dòng)軸(3h)的另一端上連接有E齒輪(3c)，E齒輪(3c)與F齒輪(3d)嚙合，F(xiàn)齒輪(3d)連接在C傳動(dòng)軸(3e)的一端，C傳動(dòng)軸(3e)的另一端上連接有B斜齒輪(3f)，B斜齒輪(3f)與A斜齒輪(3g)嚙合，A斜齒輪(3g)安裝在臺(tái)車的前輪系的前滑動(dòng)軸(31e)上；臺(tái)車包括有車體(31)、推進(jìn)箱(32)、前輪系和后輪系；車體(31)由A支臂(31m)、B支臂(31p)和底板(31k)構(gòu)成，A支臂(31m)上設(shè)有G通孔(31n)，B支臂(31p)上設(shè)有H通孔(31q)；推進(jìn)箱(32)安裝在車體(31)的底板(31k)上，推進(jìn)箱(32)內(nèi)用于安裝有除A電機(jī)(2a)以外的推進(jìn)組件(2)；車體(31)與推進(jìn)箱(32)用于支撐起推進(jìn)組件(2)中的支撐桿(2b)；前輪系由兩個(gè)滑輪(31a、31b)和一個(gè)前滑動(dòng)軸(31e)構(gòu)成，A滑輪(31a)和B滑輪(31b)安裝在前滑動(dòng)軸(31e)的兩端，前滑動(dòng)軸(31e)上套接有A斜齒輪(3g)，前滑動(dòng)軸(31e)安裝在車體(31)的底板(31k)的前軸承孔(31g)后；后輪系由兩個(gè)滑輪(31c、31d)和一個(gè)后滑動(dòng)軸(31f)構(gòu)成，C滑輪(31c)和D滑輪(31d)安裝在后滑動(dòng)軸(31f)的兩端，后滑動(dòng)軸(31f)安裝在車體(31)的底板(31k)的后軸承孔(31h)后；夾緊組件用于對天然氣管道(5)進(jìn)行固定；夾緊組件包括有6個(gè)卡箍(4A～4F)和3支架(41～43)，天然氣管道(5)被固緊在6個(gè)卡箍與3支架之間；A卡箍(4A)和B卡箍(4B)的一端安裝在A支架(41)的一端上，當(dāng)天然氣管道(5)置于A支架(41)上后，A卡箍(4A)和B卡箍(4B)的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在A支架(41)的另一端；C卡箍(4C)和D卡箍(4D)的一端安裝在B支架(42)的一端上，當(dāng)天然氣管道(5)置于B支架(42)上后，C卡箍(4C)和D卡箍(4D)的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在B支架(42)的另一端；E卡箍(4E)和F卡箍(4F)的一端安裝在C支架(43)的一端上，當(dāng)天然氣管道(5)置于C支架(43)上后，E卡箍(4E)和F卡箍(4F)的另一端通過螺釘與螺母的配合安裝在C支架(43)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型裝置，其特征在于壓 印滾輪(101)的表面三角形微溝槽的成形角α =30° 70°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型裝置，其特征在于彈 簧組(106)、上組固定銷(103)和下組固定銷(104)構(gòu)成壓印滾輪(101)進(jìn)行天然氣管道 (5)內(nèi)壁形貌成形的壓印力結(jié)構(gòu)件；當(dāng)壓印滾輪(101)與天然氣管道(5)內(nèi)壁接觸進(jìn)行形貌成型時(shí)，彈簧組(106)中的彈簧被壓縮，浮動(dòng)板(102)被壓下與底座(105)的上方接觸。
4.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的滾壓成型裝置進(jìn)行天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型方 法，包括有能夠提供溫度條件的固化室(7)、能夠進(jìn)行涂層材料噴制的噴涂設(shè)備(6)和能夠 制作出仿生減阻溝槽的滾壓成型裝置；被加工對象就是天然氣管道；噴涂設(shè)備(6)放置在 管道的左端，滾壓成型裝置放置在管道的右端，管道是置于固化室(7)內(nèi)；噴涂設(shè)備(6)在 管道內(nèi)的運(yùn)行方向是從右至左運(yùn)動(dòng)；滾壓成型裝置中的壓印組件(1)在管道內(nèi)的運(yùn)行方向 是從右至左運(yùn)動(dòng)；其特征在于包括有下列加工步驟 第一步清潔天然氣管道采用噴砂工藝對天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行打砂除銹處理，得到第一管道；所述的第一管道 的內(nèi)壁表面粗糙度(Rz)為30 μ m 20 μ m ； 噴砂工藝條件為(1-1)砂料粒徑為0. 5mm 1. 5mm,砂料噴出速度為50m/s 70m/s，砂料噴嘴到天然氣 管道內(nèi)壁的距離為100_ 300_ ；(1-2)空壓機(jī)氣壓為 6. OXlO6Pa 6. 5 X IO6Pa ；(1-3)離心葉輪旋轉(zhuǎn)速度為250r/min 350r/min，離心葉輪在天然氣管道內(nèi)的直線進(jìn) 給速度為5m/min 8m/min ； 第二步噴涂層材料(A)將第一管道置于溫度為50°C 70°C的固化室中；(B)采用噴涂設(shè)備6將涂層材料(雙組分液體環(huán)氧樹脂)噴制在第一管道的管內(nèi)壁上， 形成厚度為0. 2 μ m 5 μ m的涂層；(C)涂層制完后，并在溫度為50°C 70°C的條件下靜置處理30min 40min后，得到第 二管道；涂料噴涂工藝條件為(2-1)噴涂設(shè)備6中的噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度為20r/min 50r/min，噴嘴在天然氣管道內(nèi)的 直線進(jìn)給速度為4m/min lOm/min ；(2-2)空壓機(jī)氣壓為8 X IO5Pa 9 X IO5Pa ； (2-3)涂層材料的噴出速度為2m/s 5m/s ；第三步滾壓制仿生減阻溝槽壓印組件1在推進(jìn)組件2和滑動(dòng)組件3的協(xié)作下置于第二管道內(nèi)，并以滑動(dòng)組件3的 進(jìn)給速度為4m/min lOm/min的條件下進(jìn)行滾壓制得帶有仿生減阻溝槽的天然氣管道； 所述壓印組件1中的多個(gè)滾輪在滾壓時(shí)的壓力為IX IO5Pa 3X 105Pa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然氣管道內(nèi)壁涂層形貌的滾壓成型方法及其滾壓成型裝置，屬于天然氣管道減阻內(nèi)涂技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用滾壓成型裝置對天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行滾壓成型制作出仿生減阻溝槽。經(jīng)本發(fā)明滾壓成型方法制得的帶有仿生減阻溝槽的天然氣管道能夠提高天然氣的輸氣量。本發(fā)明滾壓成型裝置包括有壓印組件、推進(jìn)組件、滑動(dòng)組件和夾緊組件，推進(jìn)組件和滑動(dòng)組件用于將壓印組件送入天然氣管道內(nèi)，壓印組件安裝在推進(jìn)組件的支撐桿的端部。本發(fā)明將仿生減阻溝槽制作在內(nèi)涂層表面，起到減阻增輸?shù)淖饔?，其在天然氣工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F16L9/147GK101818836SQ20101010731
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者姜興剛, 張德遠(yuǎn), 陳華偉, 雒悅豪 申請人:北京航空航天大學(xué)