管道补口热收缩带缠绕设备及缠绕方法与流程

本发明涉及管道防腐，特别涉及一种管道补口热收缩带缠绕设备及缠绕方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的持续增长，油气管道作为能源输送的核心基础设施，其建设规模和技术要求不断提升。在油气管道施工过程中，管道防腐补口是必不可少的，管道补口是指在管道安装过程中，对管道与管道之间或管道与其他构件之间的连接部位进行的密封和加固处理。在油气管道向大口径、长距离、复杂地形（如山区、隧道）延伸，对管道防腐补口技术的机械化、自动化水平提出了迫切需求。

2、管道在现场焊接连接后，焊缝及其两侧的管体表面缺少防腐层保护，需要对该补口位置进行防腐处理。热收缩带缠绕是管道补口防腐的关键工艺：热收缩带的内表面涂覆有热熔胶，施工时对热收缩带进行加热，使热熔胶熔化并使基材收缩，从而将热收缩带牢固地粘接包覆在补口位置的管道外壁上，并与管道两侧的原有防腐层搭接，形成连续的防腐保护层。

3、目前，热收缩带缠绕在实际工程应用中还经常依靠人工、采用“液化气加热炬烘烤+辊轮压紧”的方式完成，作业人员手持液化气加热炬对热收缩带反复烘烤，再用手持辊轮对热收缩带进行滚压。例如：公开号为cn102679086a的中国专利申请公开了埋地钢制管道热收缩带中频加热补口施工工艺，其中在安装热收缩带后，手工烘烤使热收缩带基材收缩至管体并无缝隙，然后在二次加热至热熔胶融化，去除气泡后，停止加热。这种施工方式存在如下问题：其一，作业人员需要围绕管道反复弯腰、蹲起，甚至进入管沟作业，劳动强度大，施工效率低；其二，加热温度和加热均匀性完全依赖作业人员的经验，容易出现加热不足或者局部过烧的情况，人工辊压的压力和轨迹也难以保持一致，热收缩带与管壁之间容易残留气泡，导致补口质量不稳定；其三，明火烘烤作业还存在一定的安全隐患。

4、因此，如何能够机械化地完成热收缩带的加热、缠绕和压紧作业，以降低作业人员劳动强度、提高施工效率和施工质量，是本领域亟待解决的技术问题。目前也有一些能够机械化完成管道补口热收缩带缠绕施工的设备，但大部分尚处于研究试用阶段，未能在工程中推广应用，例如公开号cn108790128a的专利申请公开的设备，通过旋转机构可转动地套装在管道补口处，通过固定在旋转机构上的热缠绕机构实现热收缩带的加热和缠绕，该设备的热缠绕机构先对热收缩带进行加热，再通过真空辊吸附并缠绕加热后的热收缩带，在该设备试用阶段发现其存在如下问题：

5、热收缩带在经过加热后被真空辊吸附缠绕，加热后的热收缩带受力会产生较大的形变，受力不均的情况下会导致热收缩带不能和管壁很好的贴合，出现褶皱等问题，导致最后的搭接部位存在较大的错边。

6、单一真空辊进行吸附的同时进行缠绕压紧，并不能使热收缩带与管道很好的贴合，虽然能够一定程度的排除气泡，但整体排除效果不佳，经常会有一部分气泡无法排出，导致热收缩带缠绕质量不合格。在热收缩带受热变形的情况下，气泡排除情况更差，不合格的比例更高。

7、总之，现有技术中处于试用阶段的热收缩带缠绕设备，无法使热收缩带与管道壁很好的贴合，且气泡排除效果不佳，不能满足工程应用中热收缩带缠绕的质量要求，无法在工程应用中推广使用。

技术实现思路

1、针对现有管道补口热收缩带缠绕施工工艺中存在的不能使热收缩带与管道壁很好的贴合，无法满足热收缩带缠绕施工的质量要求的问题，本发明实施例提供一种管道补口热收缩带缠绕设备及缠绕方法来解决上述问题。

2、本发明实施例提供一种管道补口热收缩带缠绕设备及缠绕方法，包括：机架、设置在机架上并沿所述机架周向分布安装的热收缩带滚轮架、牵引压紧装置、加热装置、导向压紧装置、贴合压紧装置和周向驱动装置；

3、所述机架包括开合臂和固定臂，所述开合臂和固定臂活动连接，所述开合臂能够相对固定臂合拢或张开；以使所述机架夹持固定于管道的外壁上或者从管道上拆卸下来；

4、所述周向驱动装置，用于驱动所述机架沿管道的周向转动；

5、所述热收缩带滚轮架，用于承载热收缩带；

6、所述牵引压紧装置，用于将热收缩带从所述热收缩带滚轮架引出并沿管道外壁引入所述加热装置下方；

7、所述加热装置，用于对热收缩带进行加热，以使热收缩带上的热熔胶熔化；

8、所述导向压紧装置，用于将加热后的热收缩带初步压紧以使热收缩带粘贴在管道的外壁上；

9、所述贴合压紧装置，用于在所述机架沿管道周向转动的过程中，对粘贴在管壁上的热收缩带进行压紧，并排出热收缩带与管道外壁之间的气泡，以使所述热收缩带贴紧在管道外壁上。

10、在一些可选的实施例中，所述机架还包括连接驱动机构和连接轴；所述开合臂与所述固定臂通过所述连接轴转动连接；所述连接驱动机构两端分别连接所述开合臂和所述固定臂，以驱动所述开合臂相对于所述固定臂张开或合拢；所述开合臂合拢时，所述固定臂与两侧的所述开合臂围合形成夹持于管道外壁上的c型结构。

11、在一些可选的实施例中，所述连接驱动机构包括第一连接结构、第二连接结构和直线驱动器；

12、所述第一连接结构固定在固定臂上，所述第二连接结构固定在开合臂上，所述直线驱动器两端分别固定在第一连接结构和第二连接结构上，所述直线驱动器通过其推杆的伸缩动作驱动所述开合臂相对于所述固定臂张开或合拢。

13、在一些可选的实施例中，所述固定臂的两侧各设置一个开合臂。

14、在一些可选的实施例中，所述周向驱动装置包括周向动力单元、至少一组主动轮和至少一组从动轮，所述主动轮设置在所述开合臂与所述固定臂连接处的连接轴处，通过周向动力单元驱动；所述从动轮设置在开合臂的末端，所述主动轮和所述从动轮用于与管道的外壁滚动接触，以在所述机架沿管所道周向转动时相对所述机架形成滚动支撑。

15、在一些可选的实施例中，所述加热装置包括加热盖板和设置在加热盖板内侧的加热单元，所述加热单元为金属加热管或红外加热灯管，所述加热单元和管道外壁之间形成供热收缩带穿过的加热通道；自所述热收缩带滚轮架引出的热收缩带从所述加热通道中穿过，并在穿过的过程中被加热至热熔胶熔化。

16、在一些可选的实施例中，所述牵引压紧装置包括固定在所述机架上的第一动力单元、第一减速机构、第一传动机构和至少一个第一压紧辊；所述第一动力单元用于为牵引压紧装置提供动力；第一减速机构和第一传动机构用于传递动力至第一压紧辊，所述第一压紧辊用于在第一动力单元、第一减速机构、第一传动机构的驱动下转动，并在负压作用下吸附热收缩带，将热收缩带从热收缩带滚轮架引出，经第一压紧辊牵引旋转后使热收缩带有热熔胶的一面朝向管道外壁，引入所述加热装置下方。

17、在一些可选的实施例中，所述导向压紧装置包括固定在所述机架上的第二动力单元、第二减速机构、第二传动机构和至少两个第二压紧辊；所述第二动力单元用于为导向压紧装置提供动力；第二减速机构和第二传动机构用于传递动力至第二压紧辊，所述第二压紧辊用于在第二动力单元、第二减速机构、第二传动机构的驱动下转动，以压紧热收缩带。

18、在一些可选的实施例中，所述贴合压紧装置包括固定在所述机架上的第三动力单元、第三减速机构、第三传动机构和至少一个第三压紧辊；所述第三动力单元用于为贴合压紧装置提供动力；第三减速机构和第三传动机构用于传递动力至压紧辊，所述第三压紧辊用于在第三动力单元、第三减速机构、第三传动机构的驱动下转动，以压紧热收缩带。

19、在一些可选的实施例中，所述牵引压紧装置的结构与所述贴合压紧装置的结构相同；

20、所述第一动力单元和第三动力单元为同一个动力单元，所述第一减速机构和第三减速机构为同一个减速机构，通过同一个减速机构向第一传动机构和第三传动机构传递动力。

21、在一些可选的实施例中，所述第一动力单元、第二动力单元、第三动力单元为伺服电机，所述第一减速机构、第二减速机构、第三减速机构为齿轮箱装配体，所述第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构为链条传动机构，链条传动机构包括传动轴、主动链轮、链条、从动链轮；所述伺服电机经所述齿轮箱装配体和所述传动轴驱动所述主动链轮转动，所述主动链轮通过所述链条与所述从动链轮传动连接，所述从动链轮驱动所述压紧辊的辊轴转动，以带动所述压紧辊转动。

22、在一些可选的实施例中，所述第一压紧辊、第二压紧辊和第三压紧辊为整体式辊；或者，所述第一压紧辊、第二压紧辊和第三压紧辊沿其轴向分为多段辊体，且多段所述辊体交错布置。

23、在一些可选的实施例中，所述牵引压紧装置还包括与所述第一压紧辊配合的第一气动装置，用于提供负压；

24、所述导向压紧装置还包括与所述第二压紧辊配合的第二气动装置，所述贴合压紧装置还包括与所述第三压紧辊配合的第三气动装置，所述第二气动装置、第三气动装置用于调节所述压紧辊对热收缩带的压紧力。

25、在一些可选的实施例中，上述设备还包括电箱，所述电箱分别与所述周向驱动装置、所述加热装置、所述牵引压紧装置、所述导向压紧装置、所述贴合压紧装置电连接；所述电箱和所述热收缩带滚轮架通过螺栓固定于所述固定臂上。

26、本发明实施例提供一种管道补口热收缩带缠绕方法，采用上述的管道补口热收缩带缠绕设备实现，所述方法包括以下步骤：

27、驱动所述开合臂张开，将所述机架套设于管道的补口位置，再驱动所述开合臂合拢，使所述机架夹持固定于管道的外壁上；

28、启动所述加热装置进行预热；

29、预热完成后，启动所述周向驱动装置，驱动所述机架沿管道的周向转动；

30、在所述机架转动的过程中，牵引压紧装置将所述热收缩带滚轮架上的热收缩带引出沿管道外壁引入加热装置下方，加热装置对热收缩带进行加热使热收缩带上的热熔胶熔化；导向压紧装置初步压紧热收缩带以使热收缩带粘贴在管道补口位置的外壁上；贴合压紧装置对已粘贴于管道外壁上的热收缩带进行压紧，并排出热收缩带与管道外壁之间的气泡，以使所述热收缩带贴紧在管道外壁上；

31、直至热收缩带缠绕完毕。

32、在一些可选的实施例中，所述牵引压紧装置将所述热收缩带滚轮架上的热收缩带引出沿管道外壁引入加热装置下方，包括：牵引压紧装置中的第一压紧辊在负压作用下使热收缩带没有热熔胶的一面被吸附，在第一压紧辊牵引旋转后，使热收缩带没有热熔胶的一面朝向加热装置、有热熔胶的一面朝向管道外壁，沿管道外壁引入加热装置下方；

33、在一些可选的实施例中，所述热收缩带缠绕完毕后，还包括：

34、控制牵引压紧装置停止牵引、导向压紧装置和贴合压缩紧装置停止滚压，控制所述周向驱动装置驱动所述机架反向转动回复至初始位置，再驱动所述开合臂张开，将所述管道补口热收缩带缠绕设备移动至下一道补口位置。

35、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

36、本发明提供的管道补口热收缩带缠绕设备，通过周向驱动装置驱动机架绕管道周向转动，带动加热装置、牵引压紧装置、导向压紧装置、贴合压紧装置和热收缩带滚轮架一同周向转动，实现了热收缩带的机械化连续缠绕，替代了人工“液化气加热炬烘烤＋辊轮压紧”的施工方式，节省了大量人力，显著降低了作业人员的劳动强度，提高了施工效率；热收缩带在未加热前先通过牵引压紧装置负压吸附牵引绕向管道外壁，热收缩带在未加热时被吸附牵引不会因加热产生变形，能够保证热收缩带在管壁上的缠绕位置更准确，不会产生歪斜；热收缩带在牵引压紧装置牵引下穿过加热装置下方并被均匀加热，热熔胶熔化充分且加热温度可控，避免了明火烘烤造成的局部过烧或者加热不足；同时，导向压紧装置和贴合压紧装置在设备转动过程中对热收缩带进行连续滚压，将热收缩带压紧在管壁上；由于在未加热时进行吸附缠绕，在缠绕好的情况下均匀加热，能够使热收缩带与管壁保持较好的初步贴合状态，再配合后续的连续滚压，可以将热收缩带与管壁之间的气泡排出并提高热收缩带在管壁上的压紧效果，使热收缩带粘接牢固，补口质量稳定可靠；机架采用由固定臂与开合臂构成的可开合c型结构，配合直线驱动器即可快速完成设备在管道上的装夹与拆卸，便于设备在相邻焊口之间转场，能够适应大口径、长距离管道的连续补口作业。

37、可选地，导向压紧装置的压紧辊上设置气动装置，可以根据管径、热收缩带规格等工况调节压紧力，压紧辊可以采用整体式或者交错分段式结构，进一步保证了压紧和排出气泡的效果，提高了设备对不同施工工况的适应性。

38、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

39、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。