CN102729154B - 自动管端螺纹喷砂机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动管端螺纹喷砂机，该喷砂机包括有机械部分、气动部分和电器控制部分的在线自动管端喷砂机。本发明的效果是提高了钢管螺纹部分的抗粘扣、防腐蚀的性能。本发明结构简单，便于维修、体积小、污染小、使用方便，适用于在线管端喷砂处理。该喷砂机喷砂效果不仅其他喷砂方式的效果，而且经过实际生产喷砂效果良好，工作效率高，同时大大地降低了加工成本。经实际生产实践，生产产量提高了40%、产品合格率提高了5%。

Description

自动管端螺纹喷砂机

技术领域

本发明涉及一种喷砂机，特别是一种在线的自动管端螺纹喷砂机。

背景技术

石油钻探中，使用具有高强度的同时具有较好的韧性及高抗腐蚀性能的无缝钢管，已成为发展趋势。目前生产高抗腐蚀的镍基钢管及含铬钢管，需要较为特殊的处理工序，特别对于管端螺纹喷砂处理，该喷砂处理的意义在于提高钢管管端螺纹的物理性能。以往的喷砂处理需要离线处理，造成无缝钢管产品的质量问题，同时也加大了产品的成本。

用于管端螺纹喷砂的专用设备，及适用于管加工流水线生产的在线自动管端喷砂机方面上的研究与应用亟待开发。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动管端螺纹喷砂机，以利于提高无缝钢管管端喷砂处理的性能，降低对生产环境的污染、节省能耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种自动管端螺纹喷砂机，其中：该喷砂机包括有机械部分、气动部分和电器控制部分；

所述机械部分：该部分包括有喷砂室、除尘室和底盘及导轨；所述喷砂室包括有箱体及开于箱体正前方的密封口，箱体内上部为喷砂室，下部为储沙箱，箱体上部设置的控制阀岛及中后部设置的内倒喷砂气缸，内倒喷砂气缸的缸杆穿过箱体，并与第一负压式喷砂枪连接，箱体的两侧分别设有密封门，箱体内的下部设有气分配管及分砂管，储沙箱下部设有管道与分砂管连通，箱体的前端通过吹气环与密封口相连接，箱体的中部设置有多把第二负压式喷砂枪，第二负压式喷砂枪均与铰接式调整杆连接，并分布于密封口中轴线的两侧；调整杆连接于箱体内顶部，与密封口正对的箱体内后部设有管端定位气缸，管端定位气缸的缸杆依次与连接板、定位盘连接，连接板上设有管端定位传感器，形成喷砂机管端定位装置；

箱体后侧设置有除尘室，并通过风道与箱体连通，除尘室顶部设有离心风机，除尘室内部设有两个脉冲阀及分别与脉冲阀相连接的空气过滤器,除尘室下部设有回收箱；在箱体的底部设有底座，底座上设有底盘及与底盘相连的两条导轨，底盘底盘的四角设有脚轮，四个脚轮分别安置于两条导轨上，导轨设置于底座上，在底盘与底座之间设有行走气缸，行走气缸缸的缸座铰接于底座的后部，行走气缸的缸杆铰接于底盘的前端，底座的前、后端分别设置有管体到位传感器、回退传感器；

所述气动部分：包括有与相连气源的三路，一路：所述气源经管路经减压阀减压后与阀岛和第一两位两通阀相连，阀岛将压缩空气分别供给三个三位五通阀，第一三位五通阀的两个气路分别与管端定位气缸的两腔连接，第二三位五通阀的两个气路分别与行走气缸的两腔连接，第三三位五通阀的两个气路分别与内倒喷砂气缸的两腔连接，第一两位两通阀经管路与吹气环连接；二路：气源经管路经另一减压阀减压后分别与第二两位两通阀和第三两位两通阀连接，第二两位两通阀经气路与气分配管连接，气分配管分设安装截止阀的八路气管，截止阀分别通过气管与多把负压式喷砂枪和负压式喷砂枪的进气口连接，多把第二负压式喷砂枪和第一负压式喷砂枪的吸口通过管路与储沙箱连接；第三两位两通阀通过管路与回收喷砂枪的进气口连接，回收喷砂枪的吸沙口通过管路与回收箱连接，回收喷砂枪的喷砂口设置于箱体内；三路：气源经管路分别与二个脉冲阀相连通，二个脉冲阀分别与空气过滤器相连接；

所述电器控制部分：包括有控制模块，与控制模块相连接的管体到位传感器、回退传感器、管端定位传感器，与控制模块相连接的第一三位五通阀、第二三位五通阀、第三三位五通阀及第二两位两通阀、第一两位两通阀、第三两位两通阀，与控制模块相连接的两个脉冲阀。

本发明的效果是使用该自动管端螺纹喷砂机解决了喷砂设备的粉尘污染问题，因设计的结构紧凑体积小，适合于在线生产，在线喷砂可以减少中间环节，也就减少了因中间环节产生的各种问题和费用，同时，管端螺纹喷砂的目的是改变管端螺纹的物理性质，提高螺纹的抗粘扣和抗腐蚀的性能，本发明的喷砂效果达到其他喷砂方式的效果，经过实际生产喷砂效果良好，工作效率高，同时大大地降低了加工成本。经实际生产实践，生产产量提高了40%产品合格率提高了5%。以镍基管的生产为例：镍基管每吨材料费30万元加工费用为16万元，因该材料的特殊性在加工运输中不得与铁质物品有接触，所以加工和运输都较为困难费用也很高。每吨的倒运费用为8000元、离线喷砂费用为2万元、每产生一支丝端加工废品产生费用为5000元，本发明的使用每吨减少费用大约3万元，班产由每班12支提高到16支钢管。

附图说明

图1为本发明自动管端螺纹喷砂机剖面结构示意图；

图2为本发明自动管端螺纹喷砂机电气控制图；

图3为本发明定位盘部分剖视图。

图中：

1、到位传感器 7、回退传感器 12、管端定位传感器 2、导轨 2.1、底座

3、分砂管4、气分配管5、行走气缸11、管端定位气缸

15、内倒喷砂气缸6、地底6.1、脚轮8、除尘室8.1回收箱

9、离心风机10、防护套13、连接板14、定位盘

16、第一负压式喷砂喷砂枪18、第二负压式喷砂喷砂枪17、铰接式调整杆

19、阀岛19.1、第一三位五通阀19.2、第二三位五通阀19.3、第三三位五通阀

20、吹气环21、密封口22、钢管23、弹簧23.1、螺栓

24、箱体24.1、密封门24.2、储沙箱26、截止阀28、气管

29、第二两位两通阀37、第一两位两通阀40、第三两位两通阀

30、减压阀32、脉冲阀33、空气过滤器34、控制模块36、过滤器

39、回收喷砂枪

具体实施方式

结合附图对本发明的自动管端螺纹喷砂机结构及工作过程加以说明。

本发明的自动管端螺纹喷砂机结构是：该喷砂机包括有机械部分、气动部分和电器控制部分。

所述机械部分：该部分包括有喷砂室、除尘室和底盘及导轨；所述喷砂室包括有箱体24及开于箱体正前方的密封口21，箱体24内上部为喷砂室，下部为储沙箱24.2，箱体24上部设置的控制阀岛19及中后部设置的内倒喷砂气缸15，内倒喷砂气缸15的缸杆穿过箱体24，并与第一负压式喷砂枪16连接，箱体24的两侧分别设有密封门24.1，箱体24内的下部设有气分配管4及分砂管3，储沙箱24.2下部设有管道与分砂管3连通，箱体24的前端通过吹气环20与密封21相连接，箱体24的中部设置有多把第二负压式喷砂枪18，第二负压式喷砂枪18均与铰接式调整杆17连接，并分布于密封口21中轴线的两侧；调整杆17连接于箱体24内顶部，与密封口21正对的箱体24内后部设有管端定位气缸11，管端定位气缸11的缸杆依次与连接板13、定位盘14连接，连接板13上设有管端定位传感器12，形成喷砂机管端定位装置。

所述喷砂机管端定位装置的结构包括有管端定位气缸11，与管端定位气缸11的缸杆连接有连接板13，连接板13通过三条螺栓23.1与定位盘14连接，三条螺栓23.1在连接板13与定位盘14之间分别穿过弹簧23，连接板13上的管端定位传感器12的感应端设于定位盘14的一侧。

箱体24后侧设置有除尘室8，并通过风道与箱体24连通，除尘室8顶部设有离心风机9，除尘室8内部设有两个脉冲阀32及分别与脉冲阀32相连接的空气过滤器33,除尘室8内下部设有回收箱8.1；在箱体24的底部设有底座2.1，底座2.1上设有底盘6及与底盘6相连的两条导轨2，底盘6的四角设有脚轮6.1，四个脚轮6.1分别安置于两条导轨2上，导轨2设置于底座2.1上，在底盘6与底座2.1之间设有行走气缸5，行走气缸5缸的缸座铰接于底座2.1的后部，行走气缸5的缸杆铰接于底盘6的前端，底座2.1的前、后端分别设置有管体到位传感器1、回退传感器7。

所述气动部分：包括有与相连气源的三路，一路：所述气源经管路经减压阀30减压后与阀岛19和第一两位两通阀37相连，阀岛19将压缩空气分别供给三个三位五通阀，第一三位五通阀19.1的两个气路分别与管端定位气缸11的两腔连接，第二三位五通阀19.2的两个气路分别与行走气缸5的两腔连接，第三三位五通阀19.2的两个气路分别与内倒喷砂气缸15的两腔连接，第一两位两通阀37经管路与吹气环20连接；二路：气源经管路经另一减压阀30减压后分别与第二两位两通阀29和第三两位两通阀40连接，第二两位两通阀29经气路28与气分配管4连接，气分配管4分设安装截止阀26的八路气管，截止阀26分别通过气管与多把负压式喷砂枪18和负压式喷砂枪16的进气口连接，多把第二负压式喷砂枪18和第一负压式喷砂枪16的吸口通过管路与储沙箱24连接；第三两位两通阀40通过管路与回收喷砂枪39的进气口连接，回收喷砂枪39的吸沙口通过管路与回收箱8.1连接，回收喷砂枪39的喷砂口设置于箱体24内；三路：气源经管路分别与二个脉冲阀32相连通，二个脉冲阀32分别与空气过滤器33相连接。

所述电器控制部分：包括有控制模块34，与控制模块34相连接的管体到位传感器1、回退传感器7、管端定位传感器12，与控制模块34相连接的第一三位五通阀19.1、第二三位五通阀19.2、第三三位五通阀19.3及第二两位两通阀29、第一两位两通阀37、第三两位两通阀40，与控制模块34相连接的两个脉冲阀32。

本发明的自动管端螺纹喷砂机的工作过程，以五把第二负压式喷砂枪18为例：

本发明的自动管端螺纹喷砂机的管体到位传感器1将钢管到位的感应信号经导线传至控制模块34，控制模块34根据预先设置的程序发出两个指令：指令1经线路传至第一三位五通阀19.1换向，控制管端定位气缸11缸杆伸出；同时指令2经线路传至第二三位五通阀19.2换向，控制行走气缸5缸杆伸出，推动喷砂机向前行走，钢管22前端经密封口21进入箱体24，定位盘14与钢管22的管端部分接触后，在行走气缸5的推动作用下，弹簧23被压缩传感器12得到感应信号，所述感应信号经线路传至控制模块34。

控制模块34根据预先设置的程序发出指令：指令3经线路传至第二三位五通阀19.2关闭，行走气缸5缸杆伸出停止；指令4经线路传至第一三位五通阀19.1换向，管端定位气缸11缸杆回退；指令5经线路传至第三三位五通阀19.3打开，内倒喷砂气缸15缸杆伸出；指令6经线路传至离心风机9，使离心风机9启动；指令7经线路传至两位两通阀37打开，吹气环20开始吹气；指令8经线路传至两位两通阀29打开，五把第二负压式喷砂枪18及第一负压式喷砂枪16在压缩空气的作用下开始喷砂；喷砂的时间由控制模块34根据预先设置控制，喷砂到预定时间后，控制模块34发出指令：指令9经线路传至两位两通阀29关闭，压缩空气停止多把第二负压式喷砂喷砂枪18及第一负压式喷砂枪16停止喷砂；指令10经线路传至第三三位五通阀19.3换向，内倒喷砂气缸15缸杆回退；指令11经线路传至第二三位五通阀19.2换向，行走气缸5缸杆回退，喷砂机回退；指令12经线路传至第一两位两通阀37关闭,吹气环20停止吹气；指令13经线路传至离心风机9风机停止工作。

控制模块34根据预先设置的程序发出指令：指令14经线路传至二脉冲阀32，二脉冲阀32打开分别向空气过滤33内吹气；指令15经线路传至第三两位两通阀40打开，回收喷砂枪39在压缩空气的作用下，把回收箱8.1内的沙料吸回箱体24内，回吸时间由控制模块34控制；喷砂机在行走气缸5的作用下回退到位后，传感器7得到信号，信号经线路传至控制模块34。

控制模块34根据预先设置的程序发出指令：指令16经线路传至第二三位五通阀19.2关闭，行走气缸5缸杆停止回缩，喷砂机停止回退；指令17为控制模块34向外部设备传递喷砂完毕的信号。

本发明的自动管端螺纹喷砂机的具体实施如下：

气源压力：0.4-1MPa、电源电压：220V、喷砂材料：120目白刚玉料。

在生产流水线中，将自动喷砂机安装于车丝工序后，利用丝检工位的旋转对辊作为钢管旋转的驱动部分，喷砂机自动控制部分与外部设备的控制系统连接，根据钢管的管径及管端螺纹的长度调整好喷砂枪角度及位置，根据所需喷砂效果设定喷砂时间后，即可进行喷砂流水作业，具体工作如下：

钢管管端车丝后，经台架移送至丝检工位的旋转对辊上，自动喷砂机的传感器1感应道钢管到位，信号经线路传至控制模块34，控制模块34发出指令：行走气缸5缸杆伸出；管端定位气缸11缸杆伸出。管端定位传感器12感应道钢管管端时，信号传至控制模块34，控制模块34发出指令：行走气缸5缸杆停止运动；管端定位气缸11缸杆回退；内倒喷砂气缸15缸杆伸出；离心风机9启动；吹气环20吹气；第二两位两通阀29得电打开，第一负压式喷砂喷砂枪16、五把第二负压式喷砂喷砂枪18开始喷砂。同时，控制模块34向外部设备发出指令，丝检的旋转对辊旋转驱动钢管22旋转，经过预定的时间后，喷砂停止、吹气环20停止吹气、内倒喷砂气缸15回退、行走气缸5回退；喷砂机回退到位后，回退传感器7感应道喷砂机到位，信号传至控制模块34，控制模块34将指令传至外部设备，外部设备将喷砂完毕的钢管22移出并准备下支钢管的喷砂工作。对于空气过滤器33的反吹及除尘室8内的积沙回吸工序，可根据实际情况设置。

喷砂机中管端定位的作用：主要是为了完成管端内倒喷砂和提高喷砂的工作效率。铰接式调整杆及喷砂枪的多方位布局的目的：保证螺纹齿面管端内倒的喷砂及减少喷砂枪之间的干涉。吹气环20的作用：提高喷砂机的密封效果，同时可吹掉积在钢管22上的沙粒。回吸装置的作用：把吸入除尘室的沙粒回吸道喷砂室内，降低材料损耗。喷砂机的自动控制系统的作用：提高喷砂的工作效率同时可和自动生产流水线协同工作。

Claims (2)

1.一种自动管端螺纹喷砂机，其特征是：该喷砂机包括有机械部分、气动部分和电器控制部分； 

所述机械部分：该部分包括有喷砂室、除尘室和底盘及导轨；所述喷砂室包括有箱体（24）及开于箱体正前方的密封口（21），箱体（24）内上部为喷砂室，下部为储沙箱（24.2），箱体（24）上部设置的控制阀岛（19）及中后部设置的内倒喷砂气缸（15），内倒喷砂气缸（15）的缸杆穿过箱体（24），并与第一负压式喷砂枪（16）连接，箱体（24）的两侧分别设有密封门（24.1），箱体（24）内的下部设有气分配管（4）及分砂管（3），储沙箱（24.2）下部设有管道与分砂管（3）连通，箱体（24）的前端通过吹气环（20）与密封口（21）相连接，箱体（24）的中部设置有多把第二负压式喷砂枪（18），多把第二负压式喷砂枪（18）均与铰接式调整杆（17）连接，并分布于密封口（21）中轴线的两侧；调整杆（17）连接于箱体（24）内顶部，与密封口（21）正对的箱体（24）内后部设有管端定位气缸（11），管端定位气缸（11）的缸杆依次与连接板（13）、定位盘（14）连接，连接板（13）上设有管端定位传感器（12），形成喷砂机管端定位装置； 

箱体（24）后侧设置有除尘室（8），并通过风道与箱体（24）连通，除尘室（8）顶部设有离心风机（9），除尘室（8）内部设有两个脉冲阀（32）及分别与脉冲阀（32）相连接的空气过滤器（33）,除尘室（8）内下部设有回收箱（8.1）；在箱体（24）的底部设有底座（2.1），底座（2.1）上设有底盘（6）及与底盘（6）相连的两条导轨（2），底盘（6）的四角设有脚轮（6.1），四个脚轮（6.1）分别安置于两条导轨（2）上，导轨（2）设置于底座（2.1）上，在底盘（6）与底座（2.1）之间设有行走气缸（5），行走气缸（5）的缸座铰接于底座（2.1）的后部，行走气缸（5）的缸杆铰接于底盘（6）的前端，底座（2.1）的前、后端分别设置有管体到位传感器（1）、 回退传感器（7）； 

所述气动部分：包括有与气源相连的三路，一路：所述气源经管路经减压阀（30）减压后与阀岛（19）和第一两位两通阀（37）相连，阀岛（19）将压缩空气分别供给三个三位五通阀，第一三位五通阀（19.1）的两个气路分别与管端定位气缸（11）的两腔连接，第二三位五通阀（19.2）的两个气路分别与行走气缸（5）的两腔连接，第三三位五通阀（19.2）的两个气路分别与内倒喷砂气缸（15）的两腔连接，第一两位两通阀（37）经管路与吹气环（20）连接；二路：气源经管路经另一减压阀（30）减压后分别与第二两位两通阀（29）和第三两位两通阀（40）连接，第二两位两通阀（29）经气路（28）与气分配管（4）连接，气分配管（4）分设安装截止阀（26）的八路气管，截止阀（26）分别通过气管与多把第二负压式喷砂枪（18）和第一负压式喷砂枪（16）的进气口连接，多把第二负压式喷砂枪（18）和第一负压式喷砂枪（16）的吸口通过管路与储沙箱（24.2）连接；第三两位两通阀（40）通过管路与回收喷砂枪（39）的进气口连接，回收喷砂枪（39）的吸沙口通过管路与回收箱（8.1）连接，回收喷砂枪（39）的喷砂口设置于箱体（24）内；三路：气源经管路分别与二个脉冲阀（32）相连通，二个脉冲阀（32）分别与空气过滤器（33）相连接； 

所述电器控制部分：包括有控制模块（34），与控制模块（34）相连接的管体到位传感器（1）、回退传感器（7）、管端定位传感器（12），与控制模块（34）相连接的第一三位五通阀（19.1）、第二三位五通阀（19.2）、第三三位五通阀（19.3）及第二两位两通阀（29）、第一两位两通阀（37）、第三两位两通阀（40），与控制模块（34）相连接的两个脉冲阀（32）。 

2.根据权利要求1所述的自动管端螺纹喷砂机，其特征是：所述喷砂机管端定位装置的结构包括有管端定位气缸（11），与管端定位气缸（11）的缸杆连接有连接板（13），连接板（13）通过三条螺栓（23.1）与定位盘 （14）连接，三条螺栓（23.1）在连接板（13）与定位盘（14）之间分别穿过弹簧（23），连接板（13）上的管端定位传感器（12）的感应端设于定位盘（14）的一侧。