CN110434574B - 特种化工设备管束自动穿管专用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管束设备领域，公开了一种特种化工设备管束自动穿管专用装置，管束中部通过至少一个外表面具有啮合齿的格栅定位固定，管束末端通过法兰定位固定，该装置中，每套格栅支撑旋转机构中，基座上具有与格栅为同心圆的弧面凹槽，主动齿轮转动连接在弧面凹槽底部，且主动齿轮与格栅外表面的啮合齿之间啮合；旋转驱动机构中，旋转驱动组件固定在支撑架上，用于驱动主动轴旋转，各主动齿轮均套设固定在主动轴的外壁；送管伸缩机构位于管束的前端下方，其中的送管驱动组件固定在伸缩组件的顶端，用于驱动管束中当时与其有效接触的管道向格栅中移动，伸缩组件用于驱动送管驱动组件上下移动。本发明可以实现半自动穿管，人工参与较少，穿管效率得到很大的提高。

Description

特种化工设备管束自动穿管专用装置

技术领域

本发明涉及管束设备领域，特别涉及一种特种化工设备管束自动穿管专用装置。

背景技术

目前化工行业有很多种包含有管束的特种装备，无一例外，管束是这些装备中最核心的部件之一。然而目前化工装备管束穿管主要采用人工单独穿管方式，将单独管道依次穿过开好管孔的管板，工程量大，效率低下，质量无法保障。有U型管等焊接要求的管束，基本上采用的是单根穿管，单根焊接的方式，极大的影响生产效率。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种特种化工设备管束自动穿管专用装置，可以实现半自动穿管，人工参与较少，穿管效率得到很大的提高。

技术方案：本发明提供了一种特种化工设备管束自动穿管专用装置，管束中部通过至少一个外表面具有啮合齿的格栅定位固定，所述管束末端通过法兰定位固定，该装置包括至少一套且套数小于或等于所述格栅的数量的格栅支撑旋转机构，还包括旋转驱动机构以及至少一套送管伸缩机构；每套所述格栅支撑旋转机构中，基座上具有与所述格栅为同心圆的弧面凹槽，主动齿轮转动连接在所述弧面凹槽底部，且所述主动齿轮与所述格栅外表面的啮合齿之间啮合；所述旋转驱动机构中，旋转驱动组件固定在支撑架上，用于驱动主动轴旋转，各所述格栅支撑旋转机构中的各所述主动齿轮均套设固定在所述主动轴的外壁；所述送管伸缩机构位于所述管束的前端下方，其中的送管驱动组件固定在伸缩组件的顶端，所述送管驱动组件用于驱动所述管束中当时与其有效接触的管道向所述格栅中移动，所述伸缩组件用于驱动所述送管驱动组件上下移动。

优选地，所述旋转驱动组件构中，旋转驱动电机固定在所述支撑架上，所述旋转驱动电机的第一蜗杆输出轴与转动连接在所述支撑架上的第一蜗轮啮合，所述主动轴的一端与所述第一蜗轮啮合。旋转驱动电机通过第一蜗杆输出轴驱动第一蜗轮转动，第一蜗轮再驱动主动轴转动，进而主动轴驱动各主动齿轮转动，主动齿轮再驱动各格栅转动，进而格栅带动管束转动。

优选地，所述送管驱动组件中，所述送管驱动电机的第二蜗杆输出轴与第二蜗轮啮合，所述第二蜗轮与所述双向螺杆的一端啮合，所述双向螺杆的中部具有两段螺纹，每段螺纹分别与第一滚轮蜗轮和第二滚轮蜗轮啮合，所述第一滚轮蜗轮与第一滚轮啮合，所述第二滚轮蜗轮与第二滚轮啮合，所述第一滚轮和所述第二滚轮分别位于所述管束中当时与二者均有效接触的管道下方两侧。送管驱动电机通过其第二蜗杆输出轴驱动第二蜗轮旋转，第二蜗轮驱动双向螺杆旋转，双向螺杆再通过其中部两端螺纹驱动第一滚轮蜗轮和第二滚轮蜗轮同时顺时针旋转，第二滚轮蜗轮和第二滚轮蜗轮再分别驱动第一滚轮和第二滚轮同时顺时针旋转，第一滚轮和第二滚轮的旋转则会带动位于二者上方且与二者有效接触的管道前进。

优选地，所述第一滚轮与所述第二滚轮之间的最小间距小于所述管束中任意一根管道的外径，且大于二者的中心间距。这样设计之后，第一滚轮和第二滚轮就能够一方面将管道输送出去，又能避免管道被二者卡住。

优选地，所述第一滚轮和所述第二滚轮均为圆台状滚轮。使用圆台状第一滚轮和第二滚轮同向转动的同时将两滚轮上的管道自动向前滚动传送，一方面自动化程度高，另一方面，转动前进的管道发生的挠度变形会更小，进一步提高穿管的整齐度。

优选地，所述伸缩组件中，伸缩主杆竖直固定在底座上，伸缩次杆嵌套连接在所述伸缩主杆上，所述锁紧阀设置在所述伸缩主杆上，用于将所述伸缩次杆与所述伸缩主杆锁紧固定。需要伸缩组件升高或降低送管驱动组件的位置时，拧开锁紧阀，将伸缩次杆上移或下移到其上的送管驱动组件所需的位置后，锁紧锁紧阀即可。

优选地，所述送管驱动电机固定在所述伸缩次杆的顶端，所述双向螺杆、第一滚轮蜗轮、第二滚轮蜗轮、所述第一滚轮以及所述第二滚轮均转动连接在所述伸缩次杆的顶端。

优选地，在所述弧面凹槽的两侧上沿处还分别设置有辅助转轮，各所述辅助转轮分别与所述基座转动连接且与所述主动齿轮位于同一平面内。辅助转轮的设置能够确保各格栅在转动时更加平稳。

优选地，所述主动齿轮位于所述弧面凹槽的最底端，两侧的所述辅助转轮在所述主动齿轮两侧对称分布。

优选地，所述主动轴与各所述主动齿轮套设固定的位置截面为梅花状。主动轴这样设计使得主动齿轮在与其组装时更加平滑，尤其是需要同时穿插五个主动齿轮时，梅花状的截面可以在满足带动各主动齿轮旋转的功能性前提下，有效的减小装置的复杂性，更加符合模数化理念；另一方面，其工作寿命远超过齿轮式主动轴，基本不会发生啮合齿断裂失效的情况，加强了装置的稳定性和可靠性。

有益效果：需要穿管时，送管驱动组件驱动当时与其接触的管道向格栅的管孔中前进，当将一根管道全部穿进所有格栅且端部穿过法兰上的管孔后，送管驱动组件停止驱动，然后通过伸缩组件将送管驱动组件上移或下移一个管道直径的间距，再以上述同样的方式将第二根管道穿入第一根管道下方的格栅管孔内，依次类推，当管束的一列管道全部穿插完毕之后，启动旋转驱动机构，旋转驱动组件驱动主动轴旋转，主动轴驱动各主动齿轮旋转，主动齿轮再驱动与其啮合的各格栅旋转，当格栅旋转到与刚刚穿插完毕的第一列管道相邻的第二列格栅通孔位置后，旋转驱动组件停止运行，此时，再通过上述相同的方式使用送管驱动组件依次输送第二列管道，当第二列管道全部输送到第二列格栅通孔之后，再通过上述相同的方式，使用旋转驱动组件驱动格栅旋转到第三个格栅通孔后停止。依次类推，直到格栅通孔全部被管道穿满后结束。

可见，本装置能够通过送管伸缩机构实现管道自动穿入格栅，通过旋转驱动机构实现格栅的自动旋转，这样，只需要人工将管道放在送管伸缩机构的送管驱动组件上，在伸缩组件需要升高或降低的高度，人工控制旋转驱动组件的旋转位置即可，人力消耗较少，有效提高穿管效率。

附图说明

图1为特种化工设备管束自动穿管专用装置与管束配合使用时的示意图；

图2为格栅支撑旋转机构的主视图；

图3为格栅支撑旋转机构的侧视图；

图4为旋转驱动机构的机构的主视图；

图5为主动轴、主动齿轮以及格栅之间的配合关系示意图；

图6为送管伸缩机构的主视图；

图7为送管伸缩机构的部分结构俯视图；

图8为穿管模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

本实施方式提供了一种特种化工设备管束自动穿管专用装置，如图1至8所示，管束1的中部通过四个外表面具有啮合齿的格栅2定位固定，末端通过法兰3定位固定，管束1上每一根管道101都需要依次穿过这四个格栅2和法兰3才能完成穿管，然后再完成焊接固定等工序。

本实施方式中的管束1穿管装置主要由四套格栅支撑旋转机构4、一套送管伸缩机构6以及一套旋转驱动机构5组成，一套格栅支撑旋转机构4分别位于一个格栅2的下方，每套格栅支撑旋转机构4均由基座401、主动齿轮403和两个辅助转轮404组成，基座401上具有与其上方的格栅2为同心圆的弧面凹槽402，主动齿轮403转动连接在弧面凹槽402的最底部，两个辅助转轮404在主动齿轮403两侧对称分布且转动连接在弧面凹槽402的两侧上沿，两个辅助转轮404与主动齿轮403位于同一平面内；主动齿轮403与其上方的格栅2外表面的啮合齿之间啮合，如图5。

旋转驱动机构5由支撑架501、旋转驱动组件和主动轴502组成，旋转驱动组件固定在支撑架501上，用于驱动主动轴502旋转，由旋转驱动电机503和第一蜗轮505组成，旋转驱动电机503固定在支撑架501上，第一蜗轮505转动连接在支撑架501上，旋转驱动电机503的第一蜗杆输出轴504与第一蜗轮505的下侧啮合，主动轴502的一端与第一蜗轮505的上侧啮合。四个主动齿轮403均套设固定在主动轴502的外壁，即主动轴502将四套格栅支撑旋转机构4通过四个主动齿轮403串联起来；主动轴502与第一蜗轮505啮合的一端为螺纹，其余部分或者仅与四个主动齿轮403嵌套的位置截面为五等分梅花状，如图5。

送管伸缩机构6位于管束1的前端下方，由送管驱动组件和伸缩组件组成，送管驱动组件用于驱动管束1中当时与其有效接触的管道101向格栅2的通孔内移动，伸缩组件用于驱动送管驱动组件上下移动。

送管驱动组件由送管驱动电机601、第二蜗轮603、双向螺杆604、第一滚轮蜗轮605、第二滚轮蜗轮606、圆台状第一滚轮607和圆台状第二滚轮608组成，送管驱动电机601的第二蜗杆输出轴602与第二蜗轮603啮合，第二蜗轮603与双向螺杆604的一端啮合，双向螺杆604的中部具有两段螺纹，每段螺纹分别与第一滚轮蜗轮605和第二滚轮蜗轮606的下侧啮合，第一滚轮蜗轮605的上侧与第一滚轮607的下侧啮合，第二滚轮蜗轮606的上侧与第二滚轮608的下侧啮合，第一滚轮607和第二滚轮608的上侧均与管束1中当时位于二者上方的管道101有效接触；第一滚轮607与第二滚轮608之间的最小间距小于管束1中任意一根管道101的外径，且大于二者的中心间距。

伸缩组件由伸缩主杆609、伸缩次杆611、底座610和锁紧阀612组成，伸缩主杆609竖直固定在底座610上，其具有中空内腔，伸缩次杆611的底部插在伸缩主杆609的内腔内，锁紧阀612转动连接在伸缩主杆609的侧壁上，用于将所述伸缩次杆611与伸缩主杆609锁紧固定。上述送管驱动电机601固定在伸缩次杆611的顶端，双向螺杆604、第一滚轮蜗轮605、第二滚轮蜗轮606、第一滚轮607以及第二滚轮608均转动连接在伸缩次杆611的顶端。

在使用本管束1穿管装置进行穿管前，首先在四个格栅2下按照工程图纸要求的距离安装格栅支撑旋转机构4，然后将四个格栅2旋转至各各格栅2上的通孔一一对应同轴，即各格栅2位于相同角度吊装至其上，通过主动轴502将五个格栅支撑旋转机构4中的五个主动齿轮403串联起来，设备安装完毕。

需要穿管时，送管驱动电机601通过其第二蜗杆输出轴602驱动第二蜗轮603旋转，第二蜗轮603驱动双向螺杆604旋转，双向螺杆604再通过其中部两端螺纹驱动第一滚轮蜗轮605和第二滚轮蜗轮606同时顺时针旋转，第一滚轮蜗轮605和第二滚轮蜗轮606再分别驱动第一滚轮607和第二滚轮608同时顺时针旋转，第一滚轮607和第二滚轮608的旋转则会带动位于二者上方且与二者有效接触的管道101向格栅2方向前进。当将第一根管道101全部穿进所有格栅2且端部穿过法兰3上的管孔后，关闭送管驱动电机601，然后拧松锁紧阀612，将伸缩次杆611下移一个格栅2上管孔的直径距离，即送管驱动组件也会下移一个管孔直径的间距，再以上述同样的方式将第二根管道穿入第一根管道下方的格栅2管孔内，依次类推。

当管束1的一列管道101全部穿插完毕之后，启动旋转驱动电机503，旋转驱动电机503通过第一蜗杆输出轴504驱动第一蜗轮505转动，第一蜗轮505再驱动主动轴502转动，进而主动轴502驱动各主动齿轮403转动，主动齿轮403再驱动各格栅2转动，进而各格栅2共同带动管束1转动。当格栅2旋转到与刚刚穿插完毕的第一列管道相邻的第二列格栅通孔位置后，关闭旋转驱动电机503（若旋转超过了该位置，还可以将旋转驱动电机503反转以矫正位置），此时，再通过上述相同的方式使用送管驱动组件依次输送第二列管道，当第二列管道全部输送到第二列格栅通孔之后，再通过上述相同的方式，使用旋转驱动组件驱动各格栅2旋转到第三列格栅通孔后停止。依次类推，直到格栅2通孔全部被管道101穿满后结束。

由于管束1中有的管道101长度较长，甚至会超过20m，管道101在送管时会发生一定的自重变形，此时可以同时使用两个或三个送管伸缩机构6，减小其变形量，保证自动穿管的高效率性，而不是像现有的人工穿管需要工人现场进行人工调整。

为了防止每一列穿管相互影响，可以按照图8所示箭头的顺序穿管。格栅2上第一列管孔用编号1表示，第二列管孔用编号2表示，依次类推，箭头表示送管伸缩机构的伸缩方向，穿完一列管道后，旋转驱动机构通过格栅支撑旋转机构驱动格栅2以图中逆时针旋转箭头方向旋转，将第二列管孔旋转至竖直方向，送管伸缩机构位于第二列管孔正下方，此时要先通过伸缩组件将送管驱动组件上移到格栅的圆心位置，然后再按照箭头所示方向从圆心向格栅2边缘移动送管驱动组件，进行穿管，即穿管时除了第一列管孔是格栅2的直径上的所有管孔，其余列管孔均为格栅2的半径上的管孔，以避免穿管时已经穿管结束的管道对送管驱动组件有影响，影响正常穿管。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种特种化工设备管束自动穿管专用装置，管束（1）中部通过至少一个外表面具有啮合齿的格栅（2）定位固定，所述管束（1）末端通过法兰（3）定位固定，其特征在于，该装置包括至少一套且套数小于或等于所述格栅（2）的数量的格栅支撑旋转机构（4），还包括旋转驱动机构（5）以及至少一套送管伸缩机构（6）；

每套所述格栅支撑旋转机构（4）中，基座（401）上具有与所述格栅（2）为同心圆的弧面凹槽（402），主动齿轮（403）转动连接在所述弧面凹槽（402）底部，且所述主动齿轮（403）与所述格栅（2）外表面的啮合齿之间啮合；所述旋转驱动机构（5）中，旋转驱动组件固定在支撑架（501）上，用于驱动主动轴（502）旋转，各所述格栅支撑旋转机构（4）中的各所述主动齿轮（403）均套设固定在所述主动轴（502）的外壁；

所述送管伸缩机构（6）位于所述管束（1）的前端下方，其中的送管驱动组件固定在伸缩组件的顶端，所述送管驱动组件用于驱动所述管束（1）中当时与其有效接触的管道（101）向所述格栅（2）中移动，所述伸缩组件用于驱动所述送管驱动组件上下移动；

所述送管驱动组件中，用于驱动所述管束（1）中当时与其有效接触的管道（101）向所述格栅（2）中移动的第一滚轮（607）和第二滚轮（608）均为圆台状滚轮；

所述送管驱动组件中，送管驱动电机（601）的第二蜗杆输出轴（602）与第二蜗轮（603）啮合，所述第二蜗轮（603）与双向螺杆（604）的一端啮合，所述双向螺杆（604）的中部具有两段螺纹，每段螺纹分别与第一滚轮蜗轮（605）和第二滚轮蜗轮（606）啮合，所述第一滚轮蜗轮（605）与第一滚轮（607）啮合，所述第二滚轮蜗轮（606）与第二滚轮（608）啮合，所述第一滚轮（607）和所述第二滚轮（608）分别位于所述管束（1）中当时与二者均有效接触的管道（101）下方两侧。

2.根据权利要求1所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述旋转驱动组件中，旋转驱动电机（503）固定在所述支撑架（501）上，所述旋转驱动电机（503）的第一蜗杆输出轴（504）与转动连接在所述支撑架（501）上的第一蜗轮（505）啮合，所述主动轴（502）的一端与所述第一蜗轮（505）啮合。

3.根据权利要求1所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述第一滚轮（607）与所述第二滚轮（608）之间的最小间距小于所述管束（1）中任意一根管道（101）的外径。

4.根据权利要求1所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述伸缩组件中，伸缩主杆（609）竖直固定在底座（610）上，伸缩次杆（611）嵌套连接在所述伸缩主杆（609）上，锁紧阀（612）设置在所述伸缩主杆（609）上，用于将所述伸缩次杆（611）与所述伸缩主杆（609）锁紧固定。

5.根据权利要求4所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述送管驱动电机（601）固定在所述伸缩次杆（611）的顶端，所述双向螺杆（604）、第一滚轮蜗轮（605）、第二滚轮蜗轮（606）、所述第一滚轮（607）以及所述第二滚轮（608）均转动连接在所述伸缩次杆（611）的顶端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，在所述弧面凹槽（402）的两侧上沿处还分别设置有辅助转轮（404），各所述辅助转轮（404）分别与所述基座（401）转动连接且与所述主动齿轮（403）位于同一平面内。

7.根据权利要求6所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述主动齿轮位于所述弧面凹槽（402）的最底端，两侧的所述辅助转轮（404）在所述主动齿轮（403）两侧对称分布。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的特种化工设备管束自动穿管专用装置，其特征在于，所述主动轴（502）与各所述主动齿轮（403）套设固定的位置截面为梅花状。

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