CN1051136C - 石油套管大角度梯形缝加工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油钻采所用钢管和其它建筑业所用地下出水管的梯形缝割缝防砂筛管的加工方法及设备。解决现有方法中存在的梯形缝角度小、效率低、成本高等缺点。本方法包括梯形缝角度缝廓的切割、缝内残留截面的切断和管外表面缩缝加工。其设备包括梯形缝切割机，缝端切断机和碾压缩缝机。本方法开出的梯形缝角度可达到40°、缝口为0.2-0.3mm，缝壁光法度为4。因该方法效率较高，很适合工业化批量的生产。

Description

石油套管大角度梯形缝加工方法及设备

本发明属于石油钻采所用套管和其它建筑业所用地下出水管的梯形缝割缝筛管的加工方法及设备。

在现有技术中，如中国专利局于93年10月27日公告的专利号为CN92225922的“壁厚长筒管子开缝机”，该专利公开的梯形缝加工方法为“三刀成形法”，即沿管子径向切削一刀，再分别于缝两侧成一定角度沿原缝口切削两刀而成，该方法加工的梯形缝角度只能在6°以内，另外中国专利局于92年4月8日公告的专利号为CN91199264的“割缝筛管及其制造方法”，该方法是“在管上需割缝的位置上加工出预定长度且比要求缝宽的开口，与其相适应在开口中镶入比开口稍小的金属块，再将金属块与开口的接触边连成一体，未连接的金属块与开口的接触边之间构成割缝”。该方法操作麻烦，所用时间长，不适合大批量工业化生产要求。

本发明目的是提供一种操作简单工业化生产程度较高加工的梯形角度较大的石油套管大角度梯形缝加工方法及设备。

本发明的方法包括以下步骤。

1、将石油套管定位，以过该管圆心某一平面为基面；

2、将刀片放置在基面内，并沿基面垂直方向远离基面移动δ1距离。对准套管上割缝位置进行切割预定长度的缝；

3、将套管沿自身圆心相对基面转动α+β角。刀片沿基面垂直方向相对基面移动δ₁+δ₂的距离，并对准原缝口。对套管进行切割同样长度的缝；

4、将刀片相对套管轴向成γ角放置，沿缝口两端切断缝内“△”形残留截面管壁，重复上述步骤至全剖割缝完成，其中参数：缝的梯形角0°＜α+β＜40°，δ₁、δ₂分别为转角α、β的正弦值与套管外圆半径之积，0°＜γ＜180°。

本发明方法所用设备包括梯形缝缝廓加工设备，梯形缝缝廓内残留截面切割设备和梯形缝套管碾压缩缝设备。

本发明方法和设备具体实施例结构附图说明如下：

图1梯形缝缝廓加工设备示意图。

图2(a)，图1中A-A剖视图。

图2(b)、图2(a)中K向局部视图。

图3，图1中切削总成放大示意图。

图4(a)，(b)，缝廓加工方法原理示意图。

图5缝廓内残留截面切割设备示意图。

图6(a)，图5中A-A剖视图。

图6(b)，图6(a)中K向局部视图。

图7，割缝筛管表面局部展开示意图。

图8，残留截面切割方法原理示意图。

图9，梯形缝套管碾压缩缝设备示意图。

图10，图9中A-A剖视图。

图11，图9中B-B剖视图，

如图1所示梯形缝缝廓加工设备包括机座16，通过复合滚动导轨瓦座9安装在机座一端上并带有三爪卡盘8的分度总成，通过执行油缸12和滚轮14安装在机座上的其上带有进刀手轮13控制进刀量的一组切削总成10的横向托板1和纵向托板28，安装在机座另一端上的带有三爪卡盘8的滚动导轨浮动瓦座15，和机座外带有周向导轮1和用油缸3控制升降的轴向导轮2的辅助支承17，上述分度总成包括角度分度手柄4和角度分度盘5以及圆周分度手柄6和圆周分度盘7，上述切削总成如图2、3所示，包括安装在托板11上的通过装有升降手轮24的丝杆及定位档板23和定位螺钉25、26控制其升降行程的电机21及电机驱动的切削头22，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片27，该刀片通过托板11，丝杆18、20和齿轮19由进刀手轮13控制进退刀。

如图5所示梯形缝缝廓内残留截面切割设备，包括机座37，安装在机座上的装有进刀手轮36的一组切削总成34的托板35，安装在机座两端的带有周向导轮32和压紧螺栓33以及由油缸30控制升降的轴向导轮31的支承总成，上述切削总成如图6所示，包括安装在托板上的支承架42以及铰接在支承架上的由电机驱动的切削头，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片41，该刀片由丝杆38、39，齿轮40和进刀手轮36控制托板35实现进退刀。

如图9所示梯形缝套管碾压缩缝设备，包括机座，通过导轨瓦座50安装在机座上的回转导轨51，安装在回转导轨上的由电机、驱动机构48和万向传动轴47控制的主动碾轮43和安装在回转导轨上的辅助碾轮45，以及安装在该两碾轮上方的通过紧固螺栓46来固紧套管的紧固碾轮44，和安装在机座上的支架52及其上的两个支承轮49，其中三个碾轮的轴线与套管轴线之间有一个0°-20°夹角，本例选3

本发明方法实施例：

1、将石油套管29放入图1所示设备上并用三爪卡盘8实现套管定位及自动对中，以过该管圆心某一平面为基面，该基面最好为水平面或垂直面，本例选用水平面；

2、将刀片放置在基面内，通过角度分度手柄4和角度分度盘5将套管沿自身圆心逆时针旋转α角(也可不旋转)，将刀片沿基面垂直方向同套管转向移动δ₁距离，对准套管上割缝位置进行切割预定长度的缝；

3、通过角度分度手柄4和角度分度盘5将套管沿自身圆心顺时针转动δ₁+δ₂距离，并对准上步中加工的原缝口位置，对套管进行切割同样长度的缝，本例中为操作方便选取β·α·15°，δ₁、δ₂即为转角α(15°)的正弦值与套管外圆半径之积δ，α+β即为梯形缝角度，其加工方法原理如图4(a)、(b)所示；

4、通过圆周分度手柄6和圆周分度盘7将套管转到下一个割缝位置，重复1至3步骤将套管整周割缝完成并完成套管全长割缝；

5、将套管从图1中缝廓加工设备上取下，放到图5所示残留截面切割设备上，通过压紧螺栓33将套管压紧，将切削总成34转动γ角，沿上步中缝口两端切断缝内“△”形残留截面S的管壁，重复该步骤至全部割缝内残留截面S切断完成，其中转角为0°＜γ＜180°，本例选γ为45°，该步加工原理如图8所示，加工后套管表面展开如图7所示；

6、根据对梯形缝外表面缝宽要求不同，当缝宽要求较窄时，将上步中加工后的梯形缝套管29放到图9所示碾压缩缝设备上，通过三个碾轮使梯形缝套管外表面进行冷作缩缝加工处理，使外表面缝宽达到要求，图中三个碾轮轴线与套管轴线之间有一个0°-20°夹角，本例选3°当夹角θ＞0°时，使套管在作周转G时，还兼有J向轴向移动，碾轮44、45和两个支承轮49可作F向双向调整，以适用不同管子直径使用。

本发明优点：1、梯形缝角度较大可达到40°；2、外表面缝口可达到0.2-0.3mm；3、该方法操作简单，所用工时少、生产效率高，适合于工业化大批量生产的要求；4该法加工的缝壁光法度达4，套管外表面硬度提高20％，强化深度约1mm；5、该方法实现了用宽刀加工窄缝的目的，节约了大量的刀具投资，使生产成本大大降低。

Claims (6)

1、一种石油套管大角度梯形缝加工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

①将石油套管定位，以过该管圆心某一平面为基面；

②将刀片放置在基面内，并沿基面垂直方向远离基面移动δ1距离，对准套管上割缝位置进行切割预定长度的缝；

③将套管沿自身圆心相对基面转动α+β角，刀片沿基面垂直方向相对基面移动δ₁+δ₂的距离，并对准原缝口，对套管进行切割同样长度的缝；

④将刀片相对套管轴向成γ角放置，沿缝口两端切断缝内“△”形残留截面管壁，重复上述步骤至全部割缝完成，其中参数：缝的梯形角0°＜α+β＜40°，δ₁、δ₂分别为转角α、β的正弦值与套管外圆半径之积，0°＜γ＜180°。

2、根据权利要求1所述的加工方法，其特征是已经加工完的梯形缝套管其外表面进行冷作缩缝加工处理。

3、一种实现权利要求1或2所述加工方法所使用的设备，其特征是该设备包括梯形缝缝廓加工设备，梯形缝缝廓内残留截面切割设备和梯形缝套管碾压缩缝设备。

4、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝缝廓加工设备由下列各部分组成，机座，通过复合滚动导轨瓦座安装在机座一端上并带有三爪卡盘的分度总成，通过执行油缸和滚轮安装在机座上的其上带有进刀手轮控制进刀量的一组切削总成的横向托板和纵向托板，安装在机座另一端上的带有三爪卡盘的滚动导轨浮动瓦座，和机座外带有周向导轮和用油缸控制升降的轴向导轮的辅助支承，上述分度总成包括角度分度手柄和角度分度盘以及圆周分度手柄6和圆周分度盘，上述切削总成包括安装在托板上的通过装有升降手轮的丝杆及定位档板和定位螺钉控制其升降行程的电机及电机驱动的切削头，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片。

5、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝缝廓内残留截面切割设备包括机座，安装在机座上的装有进刀手轮控制进刀量的一组切削总成的托板，安装在机座两端的带有周向导轮和压紧螺栓以及由油缸控制其升降的轴向导轮的支承总成，上述切削总成包括安装在托板上的支承架以及铰接在支承架上的由电机驱动的切削头，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片。

6、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝套管碾压缩缝设备包括机座，通过导轨瓦座安装在机座上的回转导轨，安装在回转导轨上的由电机、驱动机构和万向传动轴控制的主动碾轮和安装在回转导轨上的辅助碾轮以及安装在该两碾轮上方的通过紧固螺栓来固紧套管的紧固碾轮，和安装在机座上的支架及其上的两个支承轮，其中三个碾轮的轴线与套管轴线之间有一个0°-20°夹角。

Images