CN110125450A - 一种压力管道带压开孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力管道带压开孔装置，所述压力管道带压开孔装置包括驱动单元、顶座、伺服单元、连接筒、联箱、底座和主轴单元；所述联箱、底座、连接筒、顶座依次通过法兰连接，主轴为带有内花键的中空结构，与驱动单元的花键轴相配合；伺服连接器与主轴轴接连接同时与丝杠相配合；丝杠的一端伸至顶座内，并与设置在顶座外壁上的伺服电机相配合；在主轴的下方设有取芯刀；在中心钻上设有中心钻取芯板铁环。本发明可以满足不同直径压力管道的开孔，主轴既可以直线运动又可以旋转运动，实现了自动进刀功能，使进刀稳定，节省人力。润滑油腔提高了运行效率和使用寿命；同时还具有自动运行的功能以及将开孔部位管体取出的功能。

Description

一种压力管道带压开孔装置

技术领域

本发明涉及压力管道带压开孔装置，更具体地说，涉及用于压力管道不停输的带压开孔装置。

背景技术

现代工业流体大多用管道输送，为保证一定的流速，管道内的流体会在一定的压力下传输。而在传输过程中，对于管道的抢修、改造等施工都要将所涉及到的管道截断，对管道进行泄压、排空、吹扫等作业，再用相关设备进行施工。目前，随着我国新建管线规模的迅速增长、管线输送压力、口径的不断增大，管线的改造、维修任务越来越重。管道停输，影响安全运行，费用较大，周期较长，经济性较差。严重影响流体管道的运行成本。

发明内容

本发明的目的是：提供一种压力管道带压开孔装置，以解决现有技术中不能带压开孔的问题；同时还具有自动运行的功能以及将开孔部位管体取出的功能。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种压力管道带压开孔装置，在所述压力管道上焊接有短管，在短管上设有阀门，其特征在于：所述压力管道带压开孔装置包括驱动单元、顶座、伺服单元、连接筒、联箱、底座和主轴单元；所述联箱、底座、连接筒、顶座依次通过法兰连接，主轴与设置在底座内的轴套相配合，主轴为带有内花键的中空结构，与驱动单元的花键轴相配合；花键轴通过联轴器与主轴电机相配合；在连接筒的内部设有伺服连接器和与其相配合的丝杠，丝杠的两端分别与底座和顶座轴接配合，伺服连接器与主轴轴接连接同时通过伺服连接器上设置的螺纹孔与丝杠相配合；丝杠的一端伸至顶座内，并与设置在顶座外壁上的伺服电机相配合；在主轴的下方设有刀头连接器，刀头连接器的内螺纹上螺接有中心钻，外螺纹上螺接有取芯刀头连接器，取芯刀头连接器与取芯刀通过螺栓连接；在中心钻上设有中心钻取芯板铁环。

进一步的：所述底座包括中空的底座主体，在底座主体的两侧一体设置或焊接设有下连接法兰和上连接法兰；在底座主体内部设有与主轴相配合的轴套，在靠近上连接法兰的端部设有压盖；在底座主体上还设有润滑油加注口。

进一步的：所述连接筒包括中空的筒体，在筒体的两侧一体或焊接有与顶座和底座相配合的法兰。

进一步的：所述驱动单元包括顺次连接的主轴电机、主轴减速箱、联轴器和花键轴；花键轴与主轴滑接配合。

进一步的：所述主轴单元包括主轴，位于主轴上端的驱动连接器，驱动连接器与伺服连接器相配合，在驱动连接器与伺服连接器之间还设有驱动连接器推力轴承和驱动连接器轴承；在主轴下端设有刀头连接器和取芯刀头连接器，在取芯刀头连接器中部螺接设有中心钻，在中心钻上设有中心钻取芯板铁环，在取芯刀头连接器外圆位置螺栓连接有取芯刀。

进一步的：所述伺服单元包括设置在顶座外侧的带有减速机的伺服电机，通过伺服电机驱动的丝杠，丝杠两端分别与底座和顶座轴接配合；还包括伺服连接器，伺服连接器上设有与丝杠相配合的螺纹孔以及与主轴相配合的轴孔。

进一步的：所述顶座包括连接筒体以及位于连接筒体两侧的与联箱相配合的连接法兰和固定主轴电机的主轴电机固定座。

进一步的：所述联箱包括筒状主体，设置在主体两端的下法兰和上法兰，在筒体上还螺接设有压力表和取样阀。

本发明的优点是：

本发明一种压力管道带压开孔装置，开孔刀头可更换，可以满足不同直径压力管道的开孔，中心主轴既可以直线运动又可以旋转运动，实现了自动进刀功能，使进刀稳定，节省人力。在主轴和轴套配合位置有润滑油腔，为主轴提供润滑，提高了运行效率和使用寿命；同时还具有自动运行的功能以及将开孔部位管体取出的功能，防止其对管道产生破坏，提高了安全性。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明驱动单元结构示意图；

图3是本发明主轴单元结构示意图；

图4是本发明伺服单元结构示意图；

图5是本发明底座部分结构示意图；

图6是本发明底座部分另一角度结构示意图。

图中序号说明：下连接法兰11、端面密封圈12、下端口轴防尘圈13、下端口轴密封14、润滑油腔15、上连接法兰16、压盖密封圈17、上端口轴防尘圈18、上端口轴密封19、轴套10、润滑油加注口101、压盖102；

下连接法兰21、筒体22、上连接法兰23、支脚24、吊耳25、电源插座26；

主轴电机31、主轴减速箱32、联轴器33、花键34；

主轴41、驱动连接器42、驱动连接器推力轴承43、驱动连接器轴承44、刀头连接器45、取芯刀头连接器46、中心钻47、中心钻取芯板铁环48、取芯刀49、一字型平键40；

伺服电机51、减速机52、丝杠53、伺服连接器54、丝杠推力轴承55、卡簧56；

连接法兰61、主轴电机固定座62、连接筒体63；

下法兰71、压力表72、取样阀73、上法兰74。

具体实施方式

如图1-6所示为本发明一种压力管道带压开孔装置，在所述压力管道上需要开孔的位置事先焊接有短管，在短管上设有闸阀或截止阀；所述压力管道带压开孔装置包括驱动单元、顶座、伺服单元、连接筒、联箱、底座和主轴单元；

所述联箱、底座、连接筒、顶座依次通过法兰连接，主轴设置在底座和连接筒的内部，与设置在底座内的轴套10相配合，既可相对轴套旋转又可相对轴套滑动，主轴为带有内花键的中空结构，与驱动单元的花键轴34相配合，通过花键轴带动主轴转动，同时主轴与花键轴还能上下滑接配合；花键轴通过联轴器33与主轴电机31及主轴减速箱32相配合；

在连接筒的内部设有伺服连接器54和与其相配合的丝杠53，丝杠的两端分别与底座和顶座轴接配合，具体是底座上的压盖102上的丝杠推力轴承55和顶座上的压盖上的丝杠推力轴承55，丝杠推力轴承通过轴承座或卡接的方式与相对应的端盖连接；

伺服连接器54上设有两个配合孔，一个为螺纹孔，与丝杠相配合，在丝杠的驱动下上下运行；另一孔为阶梯孔，与主轴的端部轴接连接，并可在主轴旋转的情况下带动主轴上下滑动；

丝杠的上端伸穿过丝杠推力轴承，延伸至顶座内，并与设置在顶座外壁上的伺服电机51相配合；具体可通过齿轮组或涡轮蜗杆方式连接配合；

在主轴的下方设有刀头连接器45，刀头连接器一端为法兰结构，一端为带有内外螺纹的筒状结构，法兰状结构部分与主轴的下端法兰螺栓连接，且在连接面上还设有一字型平键40，起到限位和传递力矩的作用；刀头连接器的内螺纹上螺接有中心钻47，外螺纹上螺接有取芯刀头连接器46，取芯刀头连接器为带有内螺纹的法兰状结构，取芯刀为筒状结构，下端设有刀齿，取芯刀头连接器46与取芯刀49通过螺栓连接；在中心钻47上设有中心钻取芯板铁环48。

优选的：所述底座包括中空的底座主体，在底座主体的两侧一体设置或焊接设有下连接法兰11和上连接法兰16；在底座主体内部设有与主轴相配合的轴套，轴套可以是卡接、嵌接、一体成型等方式与底座内部的空腔配合；在靠近上连接法兰的端部设有压盖102；在底座主体上还设有润滑油加注口101，其内部开口在轴套位置，可对其进行润滑。

优选的：所述连接筒包括中空的筒体，在筒体的两侧一体或焊接有与顶座和底座相配合的法兰。

优选的：所述驱动单元包括顺次连接的主轴电机31、主轴减速箱32、联轴器33和花键轴34；花键轴与主轴滑接配合，主轴电机通过主轴电机固定座62与顶座固定，主轴电机固定座62与顶座焊接或螺接等方式配合。

优选的：所述主轴单元包括主轴41，螺接在主轴上端的驱动连接器42，驱动连接器内部为内花键结构，螺接连接后，与主轴上的内花键相一致；驱动连接器与伺服连接器相配合，在驱动连接器上依次设有与主轴外径相同的凸台、驱动连接器推力轴承43和驱动连接器轴承44，与伺服连接器的阶梯孔相配合，且其上还卡接设有用于限位伺服连接器的卡簧56，可将伺服连接器主轴在轴向上固定；在主轴下端设有刀头连接器45和取芯刀头连接器46，在取芯刀头连接器中部螺接设有中心钻47，在中心钻上设有中心钻取芯板铁环48，在取芯刀头连接器上螺栓连接有取芯刀49。进一步的，所述的中心钻取芯板铁环为具有一定弹性的环状，在中心钻上设有一安装槽，安装槽上下部分为与圆环相同的圆弧形，将圆环按住放入安装槽中，圆环弹起后，上下部分与安装槽抵住，使圆环稳定固定在槽中，两侧突出槽外，当中心钻钻取管道的管壁时，圆环受压收缩到安装槽内部，中心钻钻透后，圆环弹出，卡住开口后掉落的管壁防止钻下的管壁部分落入管道中；进一步的，所述的中心钻取芯板铁环为弹簧片，下端与中心钻固定，上端向外翘起。作用与圆环相同。

优选的：所述伺服单元包括设置在顶座外侧的带有减速机52的伺服电机51，通过伺服电机驱动的丝杠53，丝杠两端分别与底座和顶座轴接配合；还包括伺服连接器54，伺服连接器上设有与丝杠相配合的螺纹孔以及与主轴相配合的轴孔。

优选的：所述顶座包括连接筒体63以及位于连接筒体两侧的与联箱相配合的连接法兰61和固定主轴电机的主轴电机固定座62。

优选的：所述联箱包括筒状主体，设置在主体两端的下法兰71和上法兰74，在筒体上还螺接设有压力表72和取样阀73。

需要说明的是，本发明中，以近压力管道方向为下端，以远离方向为上端。各结构部件之间没有特殊说明的，其连接方式可以选用但不限于如下连接方式：法兰连接、螺栓连接、螺纹连接等，各轴承与相应部件之间可通过轴承座或其他方式连接。同时，诸如密封圈等连接方式等为本领域技术人员所公知或为现有技术且不是本发明的主要发明点，故不再详细描述。

下面通过具体实施例作进一步说明。

实施例一

一种压力管道带压开孔装置，包括：底座、连接筒、驱动单元、主轴单元、伺服单元、顶座、控制箱、联箱组成，其中底座包括下连接法兰11、端面密封圈12、下端口轴防尘圈13、下端口轴密封14、润滑油腔15、上连接法兰16、压盖密封圈17、上端口轴防尘圈18、上端口轴密封19、轴套10、润滑油加注口101、压盖102；连接筒包括下连接法兰21、筒体22、上连接法兰23、支脚24、吊耳25、电源插座26；支脚和吊耳方便本装置的运送和放置，电源插座连通电源，方便电机的连接，防止受到电源线乱拉的干扰，使工作场所整洁；驱动单元包括主轴电机31、主轴减速箱32、联轴器33、花键34；主轴单元包括主轴41、驱动连接器42、驱动连接器推力轴承43、驱动连接器轴承44、刀头连接器45、取芯刀头连接器46、中心钻47、中心钻取芯板铁环48、取芯刀49、一字型平键40；伺服单元包括伺服电机51、减速机52、丝杠53、伺服连接器54、丝杠推力轴承55、卡簧56；顶座包括连接法兰61、主轴电机固定座62、连接筒体63；联箱包括下法兰71、压力表72、取样阀73、上法兰74。

本发明压力管道带压开孔装置用于压力管道开孔施工过程中，可以满足一定压力下的带压开孔，并将切割掉的管路芯板取出。在压力管道在带压抢修、加装装置、分输改造等作业施工过程中，首先需要在开孔位置焊接短管和法兰，并在法兰上安装截止阀，截止阀的另一端和联箱下法兰71安装在一起，联箱的上法兰74连接底座下连接法兰12，在底座下连接法兰12上有密封槽口，用端面密封圈13可以起到密封作用。联箱上有压力表72和取样阀73，压力表72用于观测压力，取样阀73用于提取管道内流体的样本。底座上连接法兰11与连接筒的下连接法兰21连接，筒体22与连接筒的下连接法兰21和连接筒的上连接法兰23焊接在一起，筒体22上有用于水平放置的支脚24和用于吊运用的吊耳25，连接筒的上连接法兰23与顶座的连接法兰61连接在一起。底座中心开有通孔，在通孔下端开有两道槽口，分别放置下端口轴防尘圈103和下端口轴密封14，在通孔上端开一沉孔，沉孔端面开有压盖密封槽，放置压盖密封圈102，在沉孔四周开有螺纹孔，压盖101用螺栓固定在上端面螺纹孔上，在压盖中心孔上有两道槽口，别放置上端口轴防尘圈104和上端口轴密封15，底座中心在通孔内布置轴套16，在下端口轴密封14和轴套16间形成一个空腔，在上端口轴密封15和轴套16间形成另一个空腔，两个空腔通过轴套16上的两个通道联通，形成润滑油腔17，润滑油腔17通过底座上的开孔与外部润滑油加油口18连通。主轴41穿过底座下端口轴防尘圈103、下端口轴密封14进入轴套16内，轴套16外径与底座中心孔是过盈配合，轴套16内径与主轴41外径间隙配合，轴套16采用自润滑石墨铜套，在铜套两端的润滑油腔17可以和主轴41接触到，在主轴41旋转和直线运动时，起到增强润滑的作用。主轴41从轴套16穿出后经过压盖101上的上端口轴密封15和上端口轴防尘圈104穿出底座，进入连接筒内。主轴41采用不锈钢空心轴，主轴41进入连接筒的一端开有内螺纹，用驱动连接器42旋入其中，驱动连接器42中心为通孔花键槽结构，中间有推力轴承承载圆台。驱动连接器42的通孔花键槽与花键34配合，花键34由主轴电机31和主轴减速箱32通过联轴器33驱动，将主轴电机31的转动扭矩经过主轴减速箱32的放大后传递给主轴41。采用花键传递扭矩的目的是驱动连接器42沿花键34直线运动。伺服连接器54为双孔结构，一个孔内开用于传动的螺纹，另一个孔为阶梯状结构，内安装驱动连接器推力轴承43和深沟球轴承44，驱动连接器深沟球轴承44用卡簧56限位主轴41上。伺服连接器54由丝杠53驱动，可以直线运动。丝杠53用丝杠推力轴承55固定在底座和顶座上，其中上端从推力轴承55中穿出，穿出丝杠53的端部开有键槽孔，穿出丝杠53与减速机52输出孔键槽配合，减速机52的输入端连接伺服电机51。当伺服电机51旋转运动时，通过减速机52把伺服电机51力矩放大，输出给丝杠53，丝杠53推动伺服连接器54上的螺纹直线运动，进而推动伺服连接器54整体直线运动，从而带动主轴41直线运动。实现主轴41既可以直线运动，同时可以在花键34的驱动下旋转运动。主轴41的另一端与刀头连接器45用一字型平键40进行力矩传输，一字型平键40用螺栓固定在主轴端台螺栓孔内，刀头连接器45一端的有中心定位孔，与主轴41定位台配合，刀头连接器45有连接取芯刀头连接器46的外螺纹，刀头连接器45另一端的中心有内螺纹，用于安装中心钻47，中心钻47上有中心钻取芯板铁环48，可以将切割掉的管道芯板取出。刀头连接器45的四周开有螺纹孔，用螺钉连接到主轴端台螺纹孔上。不同取芯刀头连接器46，内螺纹尺寸一直，四周连接孔与取芯刀上连接孔配合，中心凸台作为与取芯刀定位用。

本发明主有效满足压力管道在带压抢修、加装装置（如压力表或阀门等）、分输改造等作业施工的要求，不泄压、不排空、不停输的情况下，完成带压抢修、加装装置、分输改造等作业施工，提供一种可以重复使用，安装简便，成本低，并且可以适用不同直径的压力管道，具有取出开孔芯板功能的压力管道带压开孔装置装置。本发明装置适用于原油、成品油、化工介质、天然气、市政管线等多种介质管线的正常维修改造和突发事故的抢修，是一种安全、环保、经济、高效的在压管线维抢修装置。

Claims (8)

1.一种压力管道带压开孔装置，在所述压力管道上焊接有短管，在短管上设有阀门，其特征在于：所述压力管道带压开孔装置包括驱动单元、顶座、伺服单元、连接筒、联箱、底座和主轴单元；

所述联箱、底座、连接筒、顶座依次通过法兰连接，主轴与设置在底座内的轴套相配合，主轴为带有内花键的中空结构，与驱动单元的花键轴相配合；花键轴通过联轴器与主轴电机相配合；

在连接筒的内部设有伺服连接器和与其相配合的丝杠，丝杠的两端分别与底座和顶座轴接配合，伺服连接器与主轴轴接连接同时通过伺服连接器上设置的螺纹孔与丝杠相配合；丝杠的一端伸至顶座内，并与设置在顶座外壁上的伺服电机相配合；

在主轴的下方设有刀头连接器，刀头连接器的内螺纹上螺接有中心钻，外螺纹上螺接有取芯刀头连接器，取芯刀头连接器与取芯刀通过螺栓连接；在中心钻上设有中心钻取芯板铁环。

2.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述底座包括中空的底座主体，在底座主体的两侧一体设置或焊接设有下连接法兰和上连接法兰；在底座主体内部设有与主轴相配合的轴套，在靠近上连接法兰的端部设有压盖；在底座主体上还设有润滑油加注口。

3.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述连接筒包括中空的筒体，在筒体的两侧一体或焊接有与顶座和底座相配合的法兰。

4.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述驱动单元包括顺次连接的主轴电机、主轴减速箱、联轴器和花键轴；花键轴与主轴滑接配合。

5.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述主轴单元包括主轴，螺接在主轴上端的驱动连接器，驱动连接器与伺服连接器相配合，在驱动连接器与伺服连接器之间还设有驱动连接器推力轴承和驱动连接器轴承；在主轴下端设有刀头连接器和取芯刀头连接器，在取芯刀头连接器中部螺接设有中心钻，在中心钻上设有中心钻取芯板铁环，在取芯刀头连接器上螺栓连接有取芯刀。

6.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述伺服单元包括设置在顶座外侧的带有减速机的伺服电机，通过伺服电机驱动的丝杠，丝杠两端分别与底座和顶座轴接配合；还包括伺服连接器，伺服连接器上设有与丝杠相配合的螺纹孔以及与主轴相配合的轴孔。

7.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述顶座包括连接筒体以及位于连接筒体两侧的与联箱相配合的连接法兰和固定主轴电机的主轴电机固定座。

8.根据权利要求1所述的压力管道带压开孔装置，其特征在于：所述联箱包括筒状主体，设置在主体两端的下法兰和上法兰，在筒体上还螺接设有压力表和取样阀。