CN102205466B - 一种组合缝筛管加工装备 - Google Patents

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Abstract

一种组合缝筛管加工方法及装备，属筛管激光加工技术领域，用于解决断面组合缝筛管加工问题。其技术方案是：提供一种组合变位加工方法，先切出窄矩形缝；后将激光切割头逆时针偏转斜角β，切出半个二次曲线缝或梯形缝；再将激光切割头顺时针偏转同样大小的斜角β，切出另半个二次曲线缝或梯形缝。激光切割头，根据组合变位方法的需要，在加工过程中实现摆动和自动调焦。本发明的有益效果是，可以高效率、高质量地加工出断面组合缝筛管。

Description

一种组合缝筛管加工装备
技术领域
本发明涉及一种组合缝筛管加工装备，属筛管激光加工技术领域。
背景技术
激光加工是筛管制造过程中常用的加工技术。激光属于高能量密度的相干光，激光加工效率高。激光加工属于不接触加工，没有刀具损耗问题，加工成本低。
传统的激光加工机床一般只能加工断面矩形缝的筛管。加工的方法是：先将激光切割头的光束与被加工筛管径向对中，然后让激光切割头的光束与被加工筛管产生相对轴向位移，即可切出矩形缝。在加工过程中，激光切割头中的聚焦镜片可以不位移，加工操作方便。
断面矩形缝即管子的内外壁缝隙一样宽，结构简单、加工操作方便，加工后的管壁强度高。但石油夹杂着细砂从缝隙流入管内时容易发生堵塞，采油效率低，甚至会造成塌井等严重事故。
断面组合缝的筛管，靠近管外壁的地方是矩形缝段，保留了断面矩形缝筛管的管壁强度高的优点，可以提高耐砂砾冲蚀磨损的能力。而靠近管内壁的地方是二次曲线缝或梯形缝段，有“过滤自洁”作用，即管子的外壁缝窄，内壁缝宽，呈开放状。比矩形缝的过流面积大，过流效果好。进入到缝隙中的细砂粒很容易被油流冲走，不易形成砂堵，可显著地减少流压的损失。
但是采用传统的激光加工机床和传统的加工方法无法加工出断面组合缝筛管。
发明内容
为了克服上述现有加工方法及装备的不足，本发明的目的是提供一种具有摆动调焦功能的激光切割头。
解决上述问题的技术方案是：
具体步骤如下：
a.首先将激光切割头的光束与被加工筛管径向对中，切出窄矩形缝；
b.然后以距管外壁某一点为圆心，将激光切割头逆时针偏转斜角β，沿矩形缝一侧切进去，在切割过程中焦点位置在变动，就可切出半个二次曲线缝或梯形缝；
c.同样再以距管外壁同一点为圆心，将激光切割头顺时针偏转同样大小的斜角β，沿矩形缝另一侧切进去，在切割过程中焦点位置也在变动，就可切出另半个二次曲线缝或梯形缝。
上述组合缝筛管加工装备，所述具有摆动调焦功能的激光切割头，由头座、成对反射镜片及镜座、中空直接驱动电机、摆动头、镜筒、聚焦镜片、聚焦镜座、密封装置、伺服电机、齿轮减速机构、喷嘴、差动螺旋机构、电容传感器组成，中空直接驱动电机一端与头座机械固定连接，另一端与摆动头机械摆动连接，通过成对反射镜片及镜座、聚焦镜片、聚焦镜座和喷嘴将激光束传出。
上述组合缝筛管加工装备，所述的聚焦镜片装在镜筒中，与聚焦镜座、密封装置形成机械过渡配合连接，通过伺服电机、齿轮减速机构、差动螺旋机构和电容传感器在加工过程中实现自动调焦。
本发明的有益效果是，可以高效率、高质量地加工出断面组合缝筛管。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1、2、3、4是本发明的组合缝筛管加工装备及应用步骤。。
具体实施方式
首先将激光切割头的光束与被加工筛管径向对中，处于位置1，切出窄矩形缝，如图1所示。然后以管外壁最高点为圆心逆时针偏转斜角β，激光切割头处于位置2，沿矩形缝一侧切进去，在切割过程中焦点位置在变动，就可切出半个二次曲线缝，如图2所示；再同样以管外壁最高点为圆心顺时针偏转斜角β，激光切割头处于位置3，沿矩形缝另一侧切进去，在切割过程中焦点位置也在变动，就可切出另半个二次曲线缝，如图3所示。两次切得对称的二次曲线缝。而靠近管外壁的地方是矩形缝段，靠近内壁的地方是二次曲线或梯形缝段。
图4是本发明的具有摆动调焦功能的激光切割头结构示意图。
图4中1.头座，2.成对反射镜片及镜座，3.直接驱动电机，4.摆动头，5.镜筒，6.聚焦镜片，7.聚焦镜座，8.密封装置，9.伺服电机，10.齿轮减速机构，11.喷嘴，12.差动螺旋机构，13.电容传感器。
在附图4中，直接驱动电机(3)一端与头座(1)机械固定连接，另一端与摆动头(4)机械摆动连接，通过成对反射镜片及镜座(2)、聚焦镜片(6)、聚焦镜座(7)和喷嘴(11)将激光传出。头座(1)的作用是支撑成对反射镜片及镜座(2)和直接驱动电机(3)，带动摆动头(4)实现绕某一方向的摆动。通过中空结构的直接驱动电机(3)而进入聚焦镜片(6)的激光，可以由喷嘴(11)输出，在厚壁长筒管上进行梯形缝的切割。
聚焦镜片(6)装在镜筒(5)中，与聚焦镜座(7)、密封装置(8)形成机械过渡配合连接，通过伺服电机(9)、齿轮减速机构(10)、差动螺旋机构(12)和电容传感器(13)在加工过程中实现位置移动。伺服电机(9)的作用是作为动力源，根据激光打孔和激光切缝的不同工艺要求，通过齿轮减速机构(10)和差动螺旋机构(12)，带动装在镜筒(5)及聚焦镜座(7)中且有密封装置(8)和电容传感器(13)作保护的聚焦镜片(6)，实现快速变焦，以便提高加工效率和保证加工精度。
与传统的激光加工机床和传统的加工方法相比较，本发明有如下优点：
1、用传统的激光加工机床和传统的加工方法只能加工出断面矩形缝筛管，而无法加工出断面组合缝筛管。性能优越的断面组合缝筛管可大大提高采油产量，同时减少修井工程，延长油井寿命，降低生产和维护低本，经济效益十分显著。
2、组合变位加工方法方便易行，可靠性高，可以通过调整偏转斜角β的大小，在靠近管内壁的地方加工出不同锥度的梯形缝。
3、聚焦镜片调焦的自动化程度高，可以通过调整伺服电机的转速任意改变焦点的位置，在靠近管内壁的地方加工出不同曲率的二次曲线缝。

Claims (2)

1.一种组合缝筛管加工装备，其特征在于：所述组合缝筛管加工装备，由头座(1)，成对反射镜片及镜座(2)，中空直接驱动电机(3)，摆动头(4)，镜筒(5)，聚焦镜片(6)，聚焦镜座(7)，密封装置(8)，伺服电机(9)，齿轮减速机构(10)，喷嘴(11)，差动螺旋机构(12)，电容传感器(13)组成，中空直接驱动电机(3)一端与头座(1)机械固定连接，另一端与摆动头(4)机械摆动连接，通过成对反射镜片及镜座(2)、聚焦镜片(6)、聚焦镜座(7)和喷嘴(11)将激光束传出。
2.根据权利要求1所述组合缝筛管加工装备，其特征在于：所述的聚焦镜片(6)装在镜筒(5)中，与聚焦镜座(7)、密封装置(8)形成机械过渡配合连接，通过伺服电机(9)、齿轮减速机构(10)、差动螺旋机构(12)和电容传感器(13)在加工过程中实现自动调焦。
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