CN103386497A

CN103386497A - 一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具

Info

Publication number: CN103386497A
Application number: CN2013103306279A
Authority: CN
Inventors: 吴明; 葛汉林; 姜芳; 胡志勇; 王平
Original assignee: Liaoning Shihua University
Current assignee: Liaoning Shihua University
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN103386497B

Abstract

本发明涉及一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具，具有仿形坡口刀架总成以及固定挡块总成，其中仿形坡口刀架总成安装在切管机活动盘的前端面，固定挡块总成安装在切管机固定座的后端面上，配合仿形坡口刀架总成做自动、间歇式切削径向进给运动。本发明可作为管道切管机的机床附件，其坡口刀是成形车刀，刀刃形状可以根据焊接坡口的型式刃磨，可加工出U型、J型坡口等，适应各种现场需要，能够加工出精确的焊接坡口和一致的钝边，实现切管与坡口同时作业。

Description

一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具

技术领域

本发明涉及一种流体管道的快速维抢修设备，具体的说是一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具。

背景技术

随着石油、天然气的广泛应用，我国油气管道的建设越来越快，目前我国长距离油气管线总里程约为6.8万公里，油气集输管道约20万公里。西气东输三线管道、中缅油气管道、中俄漠大线原油管道等纷纷投入使用或正在加紧建设。由于自然灾害、人为破坏、环境腐蚀等引起的管道穿孔、较大裂纹或管体断裂、破裂、撕裂、严重扭曲变形等，导致中断运行、输送介质大量泄漏、爆炸着火、水合物堵塞（天然气）、凝管（石油及其产品）并对人员造成严重伤害、对周边环境产生严重影响等需要进行大规模抢修作业的A类事故，需要动用大型封堵设备和抢修工装机具。

管道一旦出现问题，一是损失巨大，二是维抢修工作刻不容缓。在抢修中，对于管道更换，一般是在管道破损位置的两端进行管道切割，然后对管件端口做坡口，最后将管道进行焊接。管件端部坡口型式及尺寸应符合SY/T0518-2002《油气管道钢制对焊管件设计规程》、GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》和SY/T4103《钢质管道焊接及验收》等标准规范的要求。

管件端口坡口作业常用的方法是在管道切割完成以后，用砂轮手工打磨管件端口。但是用砂轮手工打磨，存在如下问题：

1.手工砂轮打磨，坡口处将形成过热，存在热影响区，将产生微裂纹，形成隐患。

2.手工砂轮打磨，坡口的型式、尺寸及表面质量不容易保证。

3.另外随着油气管道输送压力、输送量的增加和制管技术的进步，X70、X80等高强度钢已成为长输油气管道的主流钢级，手工砂轮打磨越加困难费时；同时，随着管道壁厚的增加和管道直径的加大，管道的不圆度也在增加，所以管道的材质、管径、壁厚对管道坡口作业提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术中对流体管道的端部坡口作业存在坡口型式、尺寸、质量不符合规范等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种安装方便、自动进给、能自动补偿管道不圆度、加工出完全符合钢质管道焊接标准的精确焊接坡口和一致钝边的自动进刀的管道仿形坡口工装机具。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具，具有仿形坡口刀架总成以及固定挡块总成，其中仿形坡口刀架总成安装在切管机活动盘的前端面，固定挡块总成安装在切管机固定座的后端面上，配合仿形坡口刀架总成做自动、间歇式切削径向进给运动。

所述仿形坡口刀架总成通过底板安装在切管机活动盘的前端面，包括固定支承座、圆柱直线导轨、U形刀座以及浮动圆筒，底板上通过圆柱直线导轨支承块安装两根平行设置的圆柱直线导轨，圆柱直线导轨外通过套装于其上的弹簧连接浮动块；浮动块另一端安装有浮动圆筒，浮动圆筒的前端部安装跟踪轮；浮动块和U形刀座均套装在圆柱直线导轨上，形成圆柱面导轨副；一大丝杠通过固定支承座支承，并穿过浮动块伸入浮动圆筒内，与U形刀座形成丝杠螺母副；大丝杠的后端部安装槽轮，前端与浮动圆筒内表面接触；U形刀座的上端面安装仿形坡口刀。

所述大丝杠的前端设有推力球轴承，该推力球轴承与浮动圆筒内表面接触。

所述U形刀座与浮动圆筒形成半圆柱接触面。

所述仿形坡口刀通过坡口刀固定块、坡口刀调整块及坡口刀压板安装在U形刀座上，其中坡口刀固定块、坡口刀调整块通过螺钉安装在U形刀座的顶面上，两者中间安装仿形坡口刀；坡口刀压板通过螺钉安装在坡口刀固定块、调整块上；仿形坡口刀通过侧压紧螺钉和正压紧螺钉固定位置。

还具有小丝杠，固连在浮动块上，并与固定支承座形成丝杠螺母副。

所述固定挡块总成通过固定长槽块安装在切管机固定座的后端面上，包括径向调整块、轴向调整块、拉杆以及挡块，其中径向调整块通过锁紧件安装于固定长槽块上，并能够沿固定长槽块的长槽做径向位置调整；径向调整块上安装轴向调整块，并能够沿径向调整块做微量的轴向调整；轴向调整块上安装拉杆和挡块；拉杆与挡块螺纹连接，挡块与仿形坡口刀架总成中的槽轮啮合。

所述拉杆表面设有两道沟槽，轴向调整块内部装有钢球和弹簧，弹簧的一端将钢球顶在拉杆的沟槽中，另一端接有可调整弹簧压缩量的圆柱螺塞。

所述槽轮采用三角槽轮，挡块为三角挡块。

在切管机活动盘上对称布置两座仿形坡口刀架总成，其中一座采用切断车刀，另一座采用仿形坡口刀。

本发明具有以下有益效果及优点:

1.本发明可作为管道切管机的机床附件，其坡口刀是成形车刀，刀刃形状可以根据焊接坡口的型式刃磨，可加工出U型、J型坡口等，适应各种现场需要。

2.在整个坡口加工过程中，仿形坡口刀架总成的跟踪轮总是紧贴变形了的或者不是浑圆的管道表面，坡口刀在弹簧和跟踪轮的力平衡下，对管道的椭圆度进行补偿，加工出精确的焊接坡口和一致的钝边。

3.当管壁较厚，可通过加撤坡口刀垫片，加工出复合坡口的型式，当管壁较薄、管道无内应力时，可以在切管机上180°相对布置两座仿形坡口刀架总成，其中一座采用切断车刀，另一座采用坡口刀，实现切管与坡口同时作业。

4.固定挡块总成能灵活的通过拉出或推进拉杆，实现三角挡块与坡口刀架三角槽轮的啮合和脱离，满足三角挡块位置的实时调整。

附图说明

图1为本发明安装在切管机上管端仿形坡口示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为图2的B向视图；

图4为仿形坡口刀架总成的主视图；

图5为仿形坡口刀架总成的俯视图；

图6为图4的C向图；

图7为固定挡块总成的结构示意图；

图8为图7的右视图。

图中，1为切管机活动盘；2为仿形坡口刀架总成；3为固定挡块总成；4为切管机固定座；5为切管机夹持支腿；200为圆柱直线导轨支承块；201为圆螺母；202为键；203为槽轮；204为大丝杠；205为小丝杠；206为锁紧螺母；207为固定支承座；208为浮动块；209为浮动圆筒；210为U形刀座；211为推力球轴承；212为仿形坡口刀；213为底板；214为跟踪轮；215为螺钉；216为轴端挡圈；217为弹簧；218为圆柱直线导轨；219为侧压紧螺钉；220为坡口刀调整块；221为坡口刀压板；222为正压紧螺钉；223为坡口刀固定块；301为锁紧螺柱；302为螺母；303为拉杆；304为锁紧螺母；305为圆柱螺塞；306为挡块；307为钢球；308为弹簧；309为轴向调整块；310为径向调整块；311固定长槽块。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明自动进刀的管道仿形坡口工装机具，具有仿形坡口刀架总成2以及固定挡块总成3，其中仿形坡口刀架总成2安装在切管机活动盘1的前端面，固定挡块总成3安装在切管机固定座4的后端面上，配合仿形坡口刀架总成2做自动、间歇式切削径向进给运动。

如图3、4所示，所述仿形坡口刀架总成2通过底板213安装在切管机活动盘1的前端面，包括固定支承座207、圆柱直线导轨218、U形刀座210以及浮动圆筒209，底板213上通过圆柱直线导轨支承块200安装两根平行设置的圆柱直线导轨218，圆柱直线导轨218外通过套装于其上的弹簧217连接浮动块208；浮动块208另一端安装有浮动圆筒209，浮动圆筒209的前端部安装跟踪轮214；浮动块208和U形刀座210均套装在圆柱直线导轨218上，形成圆柱面导轨副；一大丝杠204通过固定支承座207支承，并穿过浮动块208伸入浮动圆筒209内，与U形刀座210形成丝杠螺母副；大丝杠204的后端部安装槽轮，前端与浮动圆筒209内表面接触；U形刀座210的上端面安装仿形坡口刀212。U形刀座210与浮动圆筒209形成半圆柱接触面，U形刀座210的螺孔伸入浮动圆筒209内与大丝杠204形成丝杠螺母副。

如图5所示，本实施例中还具有小丝杠205，固连在浮动块208上，并与固定支承座207形成丝杠螺母副。设置小丝杠205是为了调整浮动块208的前后位置，进一步调整弹簧217的松紧度。

如图6所示，仿形坡口刀212通过坡口刀固定块223、坡口刀调整块220及坡口刀压板221安装在U形刀座210上。其中坡口刀固定块223、坡口刀调整块220通过螺钉安装在U形刀座210的顶面上。两者中间安装仿形坡口刀212。坡口刀压板221通过螺钉安装在坡口刀固定块223、坡口刀调整块220上。仿形坡口刀212通过侧压紧螺钉219和正压紧螺钉222固定位置。

如图7、8所示，固定挡块总成3通过固定长槽块311安装在切管机固定座4的后端面上，包括径向调整块310、轴向调整块309、拉杆303以及挡块306，其中径向调整块310通过锁紧件（本实施例采用锁紧螺柱301）安装于固定长槽块311上，并能够沿固定长槽块311的长槽做径向位置调整；径向调整块310上安装轴向调整块309，并能够沿径向调整块310做微量的轴向调整；轴向调整块309上安装拉杆303和挡块306；拉杆303与挡块306螺纹连接，挡块306（本实施例为三角挡块）与仿形坡口刀架总成2中的槽轮203（本实施例采用三角槽轮）啮合。

拉杆303表面设有2道沟槽，轴向调整块309内部装有钢球307和弹簧308，弹簧308的一端将钢球307顶在拉杆303的沟槽中，另一端接有可调整弹簧308压缩量的圆柱螺塞305。

整个仿形坡口刀架总成2安装在切管机活动盘1上，随切管机活动盘1圆周旋转。仿形坡口刀架总成2在绕管道圆周旋转的过程中，其上的仿形坡口刀212对管端金属切削加工，实现切削主运动。在整个坡口加工过程中，仿形坡口刀架总成2的跟踪轮214总是能紧贴变形了的或者不是浑圆的管道表面。仿形坡口刀212在弹簧217和跟踪轮214的力平衡下，就能加工出精确的焊接坡口和一致的钝边。当管道变形严重时，跟踪轮214往回退的位移就大，大丝杠204容易顶死而不易拔转。因此设计时在大丝杠204顶部加装一个推力球轴承211，就能轻松的拨转丝杠。

固定挡块总成3安装在切管机固定座4后端面的相应位置，固定挡块总成3与仿形坡口刀架总成2配合使用，功能是拨动仿形坡口刀架总成2上的三角槽轮。当切管机活动盘1带着仿形坡口刀架总成2旋转到固定挡块总成3位置时，固定挡块总成3的挡块306与仿形坡口刀架总成2的三角槽轮相啮合，拨动三角槽轮旋转一定角度，实现坡口刀的自动、间歇进刀，实现切削进给运动。切管机活动盘1每绕管道圆周旋转一圈，仿形坡口刀212间隙径向进给一次。固定挡块总成3能灵活的通过拉出或推进拉杆303，实现三角挡块与三角槽轮的啮合和脱离，满足挡块306位置的实时调整。

当管壁较薄、管道无内应力时，可以在切管机上180°相对布置两座仿形坡口刀架总成，其中一座采用切断车刀，另一座采用仿形坡口刀，实现切管与坡口同时作业。

本发明采用自动进刀的管道仿形机械切削坡口方法，加工出的管件端部坡口型式、尺寸和质量要大大强于手工砂轮打磨坡口的方法。

Claims

1.一种自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：具有仿形坡口刀架总成（2）以及固定挡块总成（3），其中仿形坡口刀架总成（1）安装在切管机活动盘（1）的前端面，固定挡块总成（3）安装在切管机固定座（4）的后端面上，配合仿形坡口刀架总成（2）做自动、间歇式切削径向进给运动。

2.按权利要求1所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述仿形坡口刀架总成（2）通过底板（213）安装在切管机活动盘（1）的前端面，包括固定支承座（207）、圆柱直线导轨（218）、U形刀座（210）以及浮动圆筒（209），底板（213）上通过圆柱直线导轨支承块（200）安装两根平行设置的圆柱直线导轨（218），圆柱直线导轨（218）外通过套装于其上的弹簧（217）连接浮动块（208）；浮动块（208）另一端安装有浮动圆筒（209），浮动圆筒（209）的前端部安装跟踪轮（214）；浮动块（208）和U形刀座（210）均套装在圆柱直线导轨（218）上，形成圆柱面导轨副；一大丝杠（204）通过固定支承座（207）支承，并穿过浮动块（208）伸入浮动圆筒（209）内，与U形刀座（210）形成丝杠螺母副；大丝杠（204）的后端部安装槽轮（203），前端与浮动圆筒（209）内表面接触；U形刀座的上端面安装仿形坡口刀（212）。

3.按权利要求2所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述大丝杠（204）的前端设有推力球轴承（211），该推力球轴承（211）与浮动圆筒（209）内表面接触。

4.按权利要求2所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述U形刀座（210）与浮动圆筒（209）形成半圆柱接触面。

5.按权利要求2所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述仿形坡口刀（212）通过坡口刀固定块（223）、坡口刀调整块（220）及坡口刀压板（221）安装在U形刀座（210）上，其中坡口刀固定块、坡口刀调整块通过螺钉安装在U形刀座的顶面上，两者中间安装仿形坡口刀（212）；坡口刀压板通过螺钉安装在坡口刀固定块、调整块上；仿形坡口刀通过侧压紧螺钉（219）和正压紧螺钉（222）固定位置。

6.按权利要求1所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：还具有小丝杠（205），固连在浮动块（208）上，并与固定支承座（207）形成丝杠螺母副。

7.按权利要求1所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述固定挡块总成（3）通过固定长槽块（311）安装在切管机固定座（4）的后端面上，包括径向调整块（310）、轴向调整块（309）、拉杆（303）以及挡块（306），其中径向调整块（310）通过锁紧件安装于固定长槽块（311）上，并能够沿固定长槽块（311）的长槽做径向位置调整；径向调整块（310）上安装轴向调整块（309），并能够沿径向调整块（309）做微量的轴向调整；轴向调整块（309）上安装拉杆（303）和挡块（306）；拉杆（303）与挡块（306）螺纹连接，挡块（306）与仿形坡口刀架总成（2）中的槽轮（203）啮合。

8.按权利要求7所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述拉杆（303）表面设有两道沟槽，轴向调整块（309）内部装有钢球（307）和弹簧（308），弹簧（308）的一端将钢球（307）顶在拉杆（303）的沟槽中，另一端接有可调整弹簧（308）压缩量的圆柱螺塞（305）。

9.按权利要求2或7所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：所述槽轮（203）采用三角槽轮，挡块（306）为三角挡块。

10.按权利要求1所述的自动进刀的管道仿形坡口工装机具，其特征在于：在切管机活动盘（1）上对称布置两座仿形坡口刀架总成（2），其中一座采用切断车刀，另一座采用仿形坡口刀（212）。