一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置及其应用方法与流程

1.本发明属于输送管弯管喷涂领域，尤其是一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置及其应用方法。


背景技术：

2.弯管是输送管线的重要部件。弯管一般为钢质，弯管喷涂可以有效解决输送介质对管体的腐蚀问题，弯管内喷涂包括酚醛底漆喷涂和熔结环氧粉末喷涂。
3.近几年来，以plc为核心的自动化控制技术在弯管喷涂领域逐步得到应用。弯管内喷涂自动化需要解决喷涂装置在弯管内的转弯行走问题。对此，技术人员设计了“蛇骨节 垂直支撑杆 水平限制杆”装置，垂直支撑杆、水平限制杆的端部安装有滚轮。该装置可保证喷涂装置在弯管内自由通过和居中，使弯管内喷涂效率显著提升。
4.上述“蛇骨节 垂直支撑杆 水平限制杆”装置存在的问题是：如图1所示，由于喷头居于管心线位置，所以喷头端面圆的垂直平分线与所对应弯管的横截面圆的垂直平分线重合，喷涂装置匀速工作时（喷头匀速旋转、装置匀速行走），所经过弯管段内外侧的受粉量是相同的；单位时间所通过的圆心角和弧长相同，而相同圆心角所对应的弯管外侧内表面面积和弯管内侧内表面的面积不同，而喷头在匀速旋转中向弯管内外侧内表面所喷出的粉量相同，这样，造成了弯管内喷涂过程中，虽然喷涂装置匀速行走，喷头匀速旋转，但弯管内、外侧内壁得到的涂层厚度却有差异，该差异随着弯管直径的增大，越加明显。内外侧涂层厚度差异在质量方面导致的问题是：弯管内侧内壁涂层厚度适中时，外侧内壁涂层厚度不够；弯管外侧内壁涂层厚度适中时，内侧内壁涂层厚度超标。涂层厚度不够则不合格，厚度超标往往产生掉粉、熔结不完全等问题。
5.有的技术人员设计了扇形区域摆动式喷涂机构，通过分别设置独立的内外侧喷涂所对应的喷枪的输粉管路，使内侧喷枪喷涂量小，外侧喷枪喷涂量大，来解决弯管内外侧内壁涂层厚度偏差问题。但是该方法需要相互独立的供粉管路和控制系统，成本较高，实施难度大。


技术实现要素：

6.本发明目的是提供一种通过简单的装置消除大口径弯管内喷涂过程中的内外侧涂层厚度偏差问题的大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置及其应用方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置，适用于弯管，包括机头，所述机头包括带喷嘴的喷头单元和电机单元，机头进入弯管后，所述喷头单元位于弯管的外侧，所述电机单元位于弯管的内侧；所述喷头单元和电机单元并列设置在平衡台架上且通过传动链条驱动连接，所述平衡台架的底部连接带滚轮的机头垂直支撑杆；所述平衡台架的连接蛇骨段，所述蛇骨段内设有连接电源的电缆和连接供粉机构的粉末输送管，所述电缆连接电机单元，所述粉末输送管连接喷嘴。
8.优选地，所述蛇骨段上连接设有推行机构，所述推行机构通过控制系统控制驱动，通过控制系统控制推行机构带动蛇骨段实现前进或后退运动。
9.优选地，所述蛇骨段包括若干节带蛇骨段支撑杆的蛇骨节，所述若干蛇骨节中相邻的蛇骨节通过连接板活动连接。
10.优选地，所述连接若干蛇骨节的连接板两端对称设有蛇骨段水平约束杆，所述蛇骨段水平约束杆上设有滚轮。
11.优选地，所述喷头单元和电机单元上分别设有机头水平约束杆，所述机头水平约束杆包括第一机头水平约束杆和第二机头水平约束杆，所述第一机头水平约束杆和第二机头水平约束杆对称设置在喷头单元和电机单元两侧，且第一机头水平约束杆和第二机头水平约束杆分别位于弯管的内侧和外侧。
12.优选地，所述第一机头水平约束杆和第二机头水平约束杆上均设有滚轮，通过滚轮可保证机头的平衡台架在弯管内自由通过和居中。
13.优选地，所述喷头单元与电机单元采用可调整槽轨的方式安装，通过调整喷头单元与电机单元之间的距离，实现喷头单元偏置量的调节。
14.优选地，所述喷嘴以喷头单元的圆心为中心均匀分散设置在喷头单元的圆周。
15.本发明还公开了一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置的应用方法，步骤如下：s1：根据目标弯管的规格，确定喷头单元的偏置量，并确定喷头单元、电机单元、机头垂直支撑杆、机头水平约束杆、蛇骨节、蛇骨段支撑杆、蛇骨段水平约束杆的尺寸与目标弯管的直径及长度相匹配；s2：调节喷头单元与电机单元之间的距离，使喷头单元的偏置量达到要求，将喷头单元、电机单元、平衡台架、机头垂直支撑杆、机头水平约束杆调整至平衡状态；s3：弯管就位，将经过内壁除锈、管体加热处理后的弯管放置到涂装施工工位；s4：控制系统启动推行机构，推行机构推动蛇骨段连带机头从弯管一端前进至弯管的另一端；s5：检查喷头单元的偏置效果，以及喷头单元上喷嘴与弯管之间的喷涂距离是否符合要求，待检查合格后进入下一步；s6：启动电机单元，电机单元通过传动链条带动喷头单元旋转，同时供粉装置通过粉末输送管连接喷嘴开始喷粉涂装；s7：启动推进装置，蛇骨节带动机头匀速向后退，直至机头退至弯管的一端，弯管喷粉涂装完成。
16.优选地，所述步骤s4中，推行机构推动蛇骨段连带机头从弯管一端前进至弯管的另一端时，喷头单元端面略超出弯管端面。
17.本发明通过将喷头单元偏置，在不改变旋转喷涂模式下，调节弯管内外侧的受粉量，消除喷头居中喷涂时产生的内外侧涂层厚度差问题，解决了大口径弯管内喷涂过程中内外侧涂层厚度差问题。
附图说明
18.图1为现有技术的弯管内喷涂装置中喷头单元居中时管内位置横截面的结构示意
图；图2为本发明提出的一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置的机头正视的结构示意图；图3为本发明提出的一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置的俯视结构示意图；图4为本发明提出的一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置中喷头单元偏置时管内位置横截面的结构示意图。
19.图中序号如下：1、喷头单元；2、喷嘴；3、电机单元；4、传动链条；5、弯管；6、机头垂直支撑杆；7、平衡台架；8、第一机头水平约束杆；9、第二机头水平约束杆；10、蛇骨段水平约束杆；11、电缆；12、粉末输送管；13、蛇骨段；14、连接板；15、机头；16、蛇骨段支撑杆。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.如图2至图4所示，为本发明提供了一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置及其应用方法，适用于弯管5的喷涂，定义弯管5弧长较短的为内侧，弯管5弧长较长的为外侧；并定义图1中弯管5的左侧为外侧，弯管5的右侧为内侧。
22.本发明的偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置包括机头15，所述机头15包括带喷嘴2的喷头单元1和电机单元3，所述喷头单元1设置在弯管5的外侧，所述电机单元3设置在弯管5的内侧；所述喷头单元1和电机单元3并列设置在平衡台架7上且通过传动链条4驱动连接，所述平衡台架7的底部连接带滚轮的机头垂直支撑杆6；所述平衡台架7连接蛇骨段，蛇骨段采用中空结构，所述蛇骨段包括若干节带蛇骨段支撑杆16的蛇骨节13，所述若干蛇骨节13中相邻的蛇骨节13通过连接板14活动连接。这些蛇骨节通过连接板14可以实现弯曲；所述在若干蛇骨节13上设有连接电源的电缆11和连接供粉机构的粉末输送管12；其中电缆11连接电机单元3，所述粉末输送管12连接喷嘴2，喷嘴2以喷头单元1的圆心为中心均匀分散设置在喷头单元1的圆周上。
23.进一步，本发明提供的蛇骨段上连接设有推行机构，所述推行机构通过控制系统控制驱动，通过控制系统控制推行机构带动蛇骨段实现前进或后退运动，可以实现自动化喷涂。
24.进一步，本发明提供的喷头单元1和电机单元3上分别设有机头水平约束杆，所述机头水平约束杆包括第一机头水平约束杆8和第二机头水平约束杆9，所述第一机头水平约束杆8和第二机头水平约束杆9对称设置在喷头单元1和电机单元3两侧，且第一机头水平约束杆8和第二机头水平约束杆9分别位于弯管5的内侧和外侧，第一机头水平约束杆8和第二机头水平约束杆9上均设有滚轮。所述连接若干蛇骨节13的连接板14两端同样对称设有蛇骨段水平约束杆10，所述蛇骨段水平约束杆10上设有滚轮。通过这些滚轮可保证机头15的平衡台架7和蛇骨段在弯管内自由通过和居中。
25.进一步，本发明提供的喷头单元1与电机单元3采用可调整槽轨的方式安装，通过调整喷头单元1与电机单元3之间的距离，实现喷头单元1偏置量的调节。
26.进一步，本发明在电机单元3下设有垫高块，所述垫高块用于平衡台架的辅助调节。
27.本发明还提供了一种偏置式大口径弯管内喷涂内外侧调匀装置的应用方法，步骤如下：s1：根据目标弯管5的规格，确定喷头单元1的偏置量，并确定喷头单元1、电机单元3、机头垂直支撑杆6、机头水平约束杆、蛇骨节13、蛇骨段支撑杆16、蛇骨段水平约束杆10的尺寸与目标弯管5的直径及长度相匹配；s2：调节喷头单元1与电机单元3之间的距离，使喷头单元1的偏置量达到要求，将喷头单元1、电机单元3、平衡台架7、机头垂直支撑杆6、机头水平约束杆调整至平衡状态；s3：弯管5就位，将经过内壁除锈、管体加热处理后的弯管5放置到涂装施工工位；s4：控制系统启动推行机构，推行机构推动蛇骨段连带机头15从弯管5一端前进至弯管5的另一端，且喷头单元1端面略超出弯管5端面。
28.s5：检查：此时机头垂直支撑杆6与水平面垂直，且机头垂直支撑杆6端部的滚轮位于所在弯管5内圆的最低部，机头水平约束杆与弯管5的内壁（即外侧和内侧）之间没有接触压力。同时，检查喷头单元1的偏置效果，以及喷头单元1上喷嘴2与弯管5之间喷涂距离是否符合要求，待检查合格后进入下一步；s6：启动电机单元3，电机单元3通过传动链条4带动喷头单元1旋转，同时供粉装置通过粉末输送管12连接喷嘴2开始喷粉涂装；s7：启动推进装置，蛇骨节13带动机头15匀速向后退，直至机头15退至弯管5的一端，弯管喷粉涂装完成。
29.本发明的工作原理如下：如图4所示，定义喷头单元1与电机单元3的间距为l，喷头单元1的端面圆圆心至所对应弯管横截面圆左侧垂直切线的距离为l2，当喷头单元1与电机单元3的间距l调整后，喷头单元1向弯管5的外侧偏移，喷头单元1端面圆的垂直平分线位于所对应弯管5的横截面圆的垂直平分线左侧（即喷头单元1偏向弯管5的外侧，喷头单元1的圆心向左偏移）。相比图1中的喷头单元1居中设置，喷头单元1端面圆垂直平分线左侧（弯管外侧）对应的待喷涂的弯管5内表面面积减小，喷头单元1端面圆垂直平分线右侧（弯管内侧）对应的待喷涂的弯管5内表面面积增大。而在单位时间内，喷头单元1端面圆垂直平分线两侧的喷粉量是相等的，则相应的弯管外侧内壁涂层增厚，相应的弯管内侧内壁涂层减薄。
30.下面结合具体参数对上述技术方案进行更详细的描述。
实施例
31.本实施例将以d1016*12.5mm、90
°
弯曲的无缝弯管为例，说明本专利技术的实施效果。
32.d1016*12.5mm、90
°
弯曲的无缝弯管的内径为991mm；先进行喷丸除锈、管体加热，再依次对弯管内壁进行酚醛底漆喷涂、熔结环氧粉末喷涂。下面以熔结环氧粉末喷涂环节为例，对本发明专利进行说明。
33.第一步：确定喷头单元1的偏置量。d1016*12.5mm、90
°
弯曲弯管，确定喷头单元1的偏置量为150m。选择匹配的机头垂直支撑杆6、机头水平约束杆、蛇骨段、蛇骨段支撑杆16和蛇骨段水平约束杆10的尺寸。
34.第二步：调节喷头单元1与电机单元3之间的距离，使喷头单元的偏置量达到150mm，使喷头单元、电机单元、平衡台架、机头垂直支撑杆、机头水平约束杆等均达到平衡状态。
35.第三步：弯管5就位。将经过内壁除锈、管体加热、酚醛底漆喷涂的d1016*12.5mm、90
°
弯曲的无缝弯管放置到fbe涂装施工工位。
36.第四步：通过控制系统启动弯管5内喷涂装置推行机构，推动蛇骨段、机头15从弯管5近端前进至弯管5远端后，此时喷头单元1的端面超出弯管5远端端面100mm。
37.第五步：检查喷头单元1的偏置效果，以及喷头单元1喷涂的距离是否符合要求，如果喷头单元1 的偏置误差小于等于15mm，则认为偏置合格。检查喷头单元的喷嘴2都正常喷粉后，进行下一步。
38.第六步：通过控制系统启动，控制系统控制开启电机单元3旋转，同时供粉装置通过粉末输送管12连接喷嘴2开始喷粉涂装。
39.第七步：通过控制系统启动推行装置与第四步的运行方向相反，蛇骨段带动机头15匀速后退，直至机头15退至弯管5近端，弯管喷粉涂装完成。
40.完成弯管内喷涂后，对喷涂效果进行表面质量检测和厚度检测。结果显示外观喷涂质量光滑美观，没有掉粉、堆粉，弯管内侧涂层厚度检测值为150微米，外侧涂层厚度检测值为152微米。内外侧涂层厚度差异2微米，内外侧涂层厚度差基本消除。
41.本发明通过将喷头单元偏置，在不改变旋转喷涂模式下，调节弯管内外侧的受粉量，消除喷头居中喷涂时产生的内外侧涂层厚度差问题，解决了大口径弯管内喷涂过程中内外侧涂层厚度差问题。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、
ꢀ“
右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、
“ꢀ
顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、
ꢀ“
第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。