CN101694262B - 具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机。该外置独立可调备压平衡系统在现有开孔机的基础上，在开孔机钻杆的后端面所在的位置通过密封形成压力平衡油腔，可以使开孔机钻杆上、下截面所受压力平衡，从而保证进给丝杠螺母上、下压力平衡(不承受任何力量)。本发明结构简单，与同类设备相比，可控性强，填补了世界上集大口径高压于一身开孔机的空白，同时可根据实际工作压力，自由调节开孔机钻杆上下的压力差，实现开孔机工作时的压力平衡与稳定，操作方便，安全可靠，解决了高压大口径管道改造开孔机匮乏的世界性难题。

Description

具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机 

【技术领域】

本发明涉及大口径高压管道维修、维护及抢修装备技术领域，特别是一种使用具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机。 

【背景技术】

随着我国乃至国际能源产量的迅速发展，口径越来越大，压力越来越高的情况下，管道在能源输送方面发挥着越来越重要的作用。但无论采用何种材质建设的管道，由于经过数年建设，沉降、腐蚀、外来施工等不可抗力因素的客观存在，使管线在运行过程中都有受损的可能，需要进行管道维修和大修。并且随着全国城市规划建设的发展，现有管线改造工程也势在必行。目前对于管道受损泄漏的维修、抢修以及在役管线的维护，通常使用的方法是不停输带压开孔封堵，因而大口径高压开孔机成为不可缺少的设备之一。在现有开孔机设计系统中，中型口径开孔机的备压平衡系统均利用管线介质进行平衡，但因管线压力有波动，平衡系统也受到冲击，工作不平稳，同时内置备压系统适用范围也受限制，尤其在原油介质管线中使用时，原油进入平衡系统，往往堵塞平衡系统，导致开孔机无法进行作业，将造成人员、设备乃至重大事故的发生，并且内置备压平衡系统含在开孔机内，无法根据使用需求进行自由调节。 

【发明内容】

本发明的目的旨在为克服现有技术的不足与大口径高压开孔机为零，而提供一种具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，该外置备压平衡系统可调可控，使开孔机装置结构简单，可轻松实现开孔机作业时的压力平衡与稳定，使用性能提高。 

本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机。它包括外置液压泵站；进给齿轮箱；开孔机外壳；法兰；标尺驱动杆；由蜗轮通过键带动的旋转驱动轴，旋转驱动轴内再通过开孔机钻杆驱动键带动的开孔机钻杆，开孔机钻杆内又通过进给丝杠锁母连接进给丝杠，而进给丝杠的内孔套装在标尺驱动杆上；在旋转驱动轴的后端，旋转驱动轴的外径与开孔机外壳之间设有旋转驱动轴锁母，旋转驱动轴的内径与进给丝杠锁 母旋合，进给丝杠锁母则套装在进给丝杠的外径上；其特征在于： 

在所述开孔机钻杆的后端面所在的旋转驱动轴的截面位置，旋转驱动轴沿周向设有1个或多个向心的通孔，并且在所述旋转驱动轴的通孔位置外侧的轴承以外的开孔机外壳上还开有一个与外置液压泵连接的平衡备压进油孔，形成由开孔机外壳、旋转驱动轴在向心的通孔后部设置的台肩底面、进给丝杠台肩底面、旋转驱动轴中向心的通孔、开孔机钻杆的后端面、以及旋转驱动轴与开孔机钻杆之间的间隙、开孔机钻杆与开孔机进给丝杠之间的间隙组合构成的压力平衡油腔； 

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴台肩与开孔机外壳之间装有一个组合密封A； 

所述压力平衡油腔在丝杠台肩与旋转驱动轴之间装有一个组合密封B； 

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴向心的通孔前部与开孔机外壳之间装有一个组合密封C； 

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴的前端与法兰孔后端之间装有一个组合密封D； 

所述压力平衡油腔在开孔机进给丝杠的前端与标尺驱动杆之间装有一个组合密封E； 

所述标尺驱动杆的前端与开孔机钻杆之间装有一个组合密封F； 

所述开孔机钻杆与法兰孔前端之间也装有一个组合密封G。 

本发明的有益效果是：本发明外置独立可调备压平衡系统，可以使开孔机钻杆通过其上方的压力平衡油腔，实现开孔机钻杆上、下截面所受压力平衡，从而保证进给丝杠螺母上、下压力平衡(不承受任何力量)。本发明结构简单，与同类设备相比，不受管内介质制约，可控性、安全性大大增强，同时可根据实际工作压力，自由调节开孔机钻杆上下压力，实现开孔机工作时的压力平衡，操作方便，安全可靠，杜绝误操作事故发生。 

【附图说明】

图1为开孔机主半剖视图； 

图2为开孔机主半剖视图后段部分放大图； 

图3为开孔机主半剖视图前段部分放大图； 

图4为组合密封A局部放大示意图； 

图5为组合密封B局部放大示意图； 

图6为组合密封C局部放大示意图； 

图7为组合密封D局部放大示意图； 

图8为组合密封E局部放大示意图； 

图9为组合密封F局部放大示意图； 

图10为组合密封G局部放大示意图。 

图中：1-进给齿轮箱；2-进给丝杠锁母；3-旋转驱动轴锁母；4-旋转驱动轴；5-平衡备压进油孔；6-开孔机钻杆驱动键；7-进给丝杠螺母；8-开孔机钻杆；9-进给丝杠；10-标尺驱动杆；11-开孔机外壳；12-蜗轮；13-向心的通孔；14-法兰；15-垫圈；16、17、18-安装用工艺孔。 

以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。 

【具体实施方式】

本发明的开孔机装置其主要传动方式等均与现有技术相同。不包括进给齿轮箱1；开孔机外壳11；法兰；标尺驱动杆10；由蜗轮12通过键带动的旋转驱动轴4，旋转驱动轴内再通过开孔机钻杆驱动键6带动的开孔机钻杆8，开孔机钻杆内又通过进给丝杠锁母7连接进给丝杠9，而进给丝杠的内孔套装在标尺驱动杆10上；在旋转驱动轴的后端，旋转驱动轴的外径与开孔机外壳之间设有旋转驱动轴锁母3，旋转驱动轴的内径与进给丝杠锁母旋合，进给丝杠锁母2则套装在进给丝杠的外径上等。 

本发明所述的外置独立可调备压平衡系统是通过胶管将外置液压泵与压力平衡油腔相连。并且在所述开孔机钻杆的后端面所在的旋转驱动轴的截面位置，旋转驱动轴沿周向设有1或多个向心的通孔13，在所述旋转驱动轴的通孔位置外侧的轴承以外的开孔机外壳外壳上还开有一个与外置液压泵连接的平衡备压进油孔5。从而形成由开孔机外壳11、旋转驱动轴4在向心的通孔13后部设置的台肩底面、进给丝杠9台肩底面、旋转驱动轴4中向心的通孔13、开孔机钻杆8的后端面、以及旋转驱动轴与开孔机钻杆之间的间隙、开孔机钻杆与开孔机进给丝杠9之间的间隙等组合构成的压力平衡油腔。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质从旋转驱动轴外侧向后进入进给齿轮箱1内，所述压力平衡油腔在旋转驱动轴台肩与开孔机外壳之间装有一个组合密封A。所述组合密封A是通过一个环形密封座的内壁凹槽安装一个环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O型密封圈。所述环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质从旋转驱动轴内侧向后进入进给齿轮箱1内，所述压力平衡油腔在丝杠台肩与旋转驱动轴之间装有一个组合密封B。所述组合密封B是一个环型密封圈，环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质向前进入开孔机外壳11与旋转驱动轴4之间的空间，使开孔机外壳11承受压力，所述压力平衡油腔在旋转驱动轴4向心的通孔13前部与开孔机外壳11之间装有一个组合密封C。所述组合密封C是一个环型密封圈，环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质从旋转驱动轴4与开孔机钻杆8之间的间隙进入开孔机涡轮箱，并造成法兰面泄露，所述压力平衡油腔在旋转驱动轴的前端与法兰14之间装有一个组合密封D。所述组合密封D是通过一个环形密封座的内壁凹槽安装一个环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O形密封圈；所述环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。且所述环形密封座与外侧的法兰孔为螺纹连接。为了方便旋入和调整环形密封座，在环形密封座的向外一侧的端面上还设有对称的两个安装用工艺孔16。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质从开孔机钻杆8与开孔机进给丝杠9之间的间隙进入标尺驱动杆10内，所述压力平衡油腔在开孔机进给丝杠9的前端与标尺驱动杆10之间装有一个组合密封E。所述组合密封E是通过一个阶梯状环形密封座的内端面与开孔机进给丝杠间形成的凹槽安装一个环型密封圈，所述环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。且所述阶梯状环形密封座与外侧的开孔机进给丝杠为螺纹连接。为了方便旋入和调整环形密封座，在环形密封座的向外一侧的端面上也设有对称的两个安装用工艺孔17。 

为了防止压力平衡油腔的压力介质在开孔机钻杆8头部发生泄露，所述标尺驱动杆10的前端与开孔机钻杆8之间也装有一个组合密封F。所述组合密封F是通过一个环形密封座的内壁和外壁分别设有的凹槽各安装一个O型密封圈，并且在两个O形密封圈轴向相对的内侧各装有一个矩形截面的聚四氟乙烯垫圈15。同时组合密封F也阻止了开孔机钻杆头部所受压力P进入到开孔机钻杆8内，同时也防止平衡压力外泄到钻杆p处。 

为了防止开孔机钻杆前端的压力介质进入到开孔机钻杆8与法兰14之间，在开孔机钻杆与法兰孔前端之间也装有一个组合密封G。所述组合密封G是通过一个环形密封座的内壁沿轴向设有的前、后两个凹槽，各安装一个方向相反的环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O型密封圈；所述环型密封圈可以是o型、y型、v型或齿型密封圈。且所述环形密封座与外侧的法兰孔为螺纹连接。为了方便旋入和调整环形密封座，在环形密封座的向外一侧的端面上也设有对称的两个安装用工艺孔18。 

开孔机工作原理： 

当蜗轮12转动时，带动旋转驱动轴4旋转或进给，旋转驱动轴4不单带动开孔机钻杆8旋转，同时带动旋转传动轴4上端部安装的驱动齿轮旋转，驱动齿轮与挂档进给齿轮啮合，实现与开孔机进给丝杠9的传动比差来带动开孔机钻杆8的自动进给，完成开孔作业。 

开孔机平衡系统的原理： 

开孔机钻杆的前端承受钻孔压力P，而在开孔机钻杆的后端由开孔机外壳、旋转驱动轴在向心的通孔后部设置的台肩底面、进给丝杠台肩底面、旋转驱动轴中向心的通孔、开孔机钻杆的后端面、以及旋转驱动轴与开孔机钻杆之间的间隙、开孔机钻杆与开孔机进给丝杠之间的间隙组合构成封闭的压力平衡油腔。平衡备压进油孔5与外置液压站相连接，当开孔作业时，从平衡备压进油孔5进入压力介质，使压力平衡油腔的压力与开孔机钻杆所受压力P相等，从而达到平衡的目的，独立的泵站可随意调节压力，使开孔更平稳、安全可靠。 

Claims (11)

1.一种具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，包括外置液压泵站；进给齿轮箱；开孔机外壳；法兰；标尺驱动杆；由蜗轮通过键带动的旋转驱动轴，旋转驱动轴内再通过开孔机钻杆驱动键带动的开孔机钻杆，开孔机钻杆内又通过进给丝杠锁母连接进给丝杠，而进给丝杠的内孔套装在标尺驱动杆上；在旋转驱动轴的后端，旋转驱动轴的外径与开孔机外壳之间设有旋转驱动轴锁母，旋转驱动轴的内径与进给丝杠锁母旋合，进给丝杠锁母则套装在进给丝杠的外径上；其特征在于：

在所述开孔机钻杆的后端面所在的旋转驱动轴的截面位置，旋转驱动轴沿周向设有1个或多个向心的通孔，并且在所述旋转驱动轴的通孔位置外侧的轴承以外的开孔机外壳上还开有一个与外置液压泵连接的平衡备压进油孔，形成由开孔机外壳、旋转驱动轴在向心的通孔后部设置的台肩底面、进给丝杠台肩底面、旋转驱动轴中向心的通孔、开孔机钻杆的后端面、以及旋转驱动轴与开孔机钻杆之间的间隙、开孔机钻杆与开孔机进给丝杠之间的间隙组合构成的压力平衡油腔；

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴台肩与开孔机外壳之间装有一个组合密封A；

所述压力平衡油腔在丝杠台肩与旋转驱动轴之间装有一个组合密封B；

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴向心的通孔前部与开孔机外壳之间装有一个组合密封C；

所述压力平衡油腔在旋转驱动轴的前端与法兰内孔后端之间装有一个组合密封D；

所述压力平衡油腔在开孔机进给丝杠的前端与标尺驱动杆之间装有一个组合密封E；

所述标尺驱动杆的前端与开孔机钻杆之间装有一个组合密封F。

2.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述组合密封A是通过一个环形密封座的内壁凹槽安装一个环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O型密封圈。

3.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔 机，其特征在于所述组合密封B是一个环型密封圈。

4.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述组合密封C是一个环型密封圈。

5.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述组合密封D是通过一个环形密封座的内壁凹槽安装一个环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O型密封圈；且所述环形密封座与外侧的法兰孔为螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述组合密封E是通过一个阶梯状环形密封座的内端面与开孔机进给丝杠间形成的凹槽安装一个环型密封圈，且所述阶梯状环形密封座与外侧的开孔机进给丝杠为螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述组合密封F是通过一个环形密封座的内壁和外壁分别设有的凹槽各安装一个O型密封圈，并且在两个O型密封圈轴向相对的内侧各装有一个矩形截面的聚四氟乙烯垫圈。

8.根据权利要求1所述的具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于在开孔机钻杆与法兰孔前端之间也装有一个组合密封G，所述组合密封G是通过一个环形密封座的内壁沿轴向设有的前、后两个凹槽，各安装一个方向相反的环型密封圈，再通过环形密封座的外壁凹槽安装一个O型密封圈；且所述环形密封座与外侧的法兰孔为螺纹连接。

9.根据权利要求2-6或8所述的任一具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述环型密封圈是o型、y型、v型或齿型密封圈。

10.根据权利要求2或5-8所述的任一具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述的环形密封座由铜制作。

11.根据权利要求2或5-8所述的任一具有外置独立可调备压平衡系统的高压大口径开孔机，其特征在于所述的环形密封座由金属材料制作。 

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