CN110454629B - 一种大型管道全自动连接锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型管道全自动连接锁紧装置，其包括大型管道以及锁紧连接装置，大型管道包括普通管道以及安装管道，安装管道用以安装锁紧连接装置，锁紧连接装置通过安装环与安装管道固定连接；锁紧连接装置包括安装环、轴向挡块、径向调位环、电动缸调姿架、电动缸支架、电动缸、径向移动杆、弧形压紧环、锁紧电机、锁紧电机支撑架、驱动锥齿轮、丝母、驱动丝杠、法兰顶块、滚珠、滚珠安装壳、滚珠压缩弹簧、滚珠挡片、锁紧环、绳索、复位弹簧、轴向限位块、限位块安装轴、卷筒支架、卷筒、卷筒大锥齿轮、卷筒小锥齿轮、卷筒驱动电机，本发明大型管道全自动连接锁紧装置方便了操作者对法兰式管道进行连接锁紧工作。

Description

一种大型管道全自动连接锁紧装置

技术领域

本发明属于连接锁紧装置技术领域，特别是涉及一种大型管道全自动连接锁紧装置。

背景技术

随着我国工业化进程的发展，各种工种机械化自动化程度不断加深，管道之间的连接方式朝着自动化发展的趋势日渐明确，快速锁紧连接装置的需求日渐增长，所以对管道间的快速自动锁紧问题不容忽视。

目前管道间的连接结构多为螺栓连接，螺栓连接固然牢靠，但是实际使用中应用螺栓进行管道间连接时及其费时费力，并且卸载时同样极不方便。原有的螺栓连接结构无法实现自动化，而且对操作人员的要求较高，螺栓安装之间的预紧力难以同时保证。所以，亟需一种可承受大载荷。锁紧与解锁快速的连接锁紧装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型管道全自动连接锁紧装置，以解决上述现有技术存在的问题，方便操作人员对大型管道进行锁紧或解锁工作。

本发明提供一种大型管道全自动连接锁紧装置，其包括大型管道以及锁紧连接装置，

所述大型管道包括普通管道以及安装管道，所述安装管道用于安装所述锁紧连接装置，所述锁紧连接装置通过安装环与所述安装管道固定连接，所述安装管道及其上的安装环均匀布置；

所述锁紧连接装置包括锁紧环、安装环、绳索、卷筒机构、径向移动杆、径向调位环、弧形压紧环、滚珠转动装置、电动缸、锁紧电机、驱动锥齿轮、驱动丝杠以及复位弹簧，所述安装环与所述安装管道固定连接，所述锁紧环和所述径向调位环分别套装在所述安装环上，所述径向调位环上安装有所述滚珠转动装置，所述径向移动杆的第一端与所述弧形压紧环连接，所述径向移动杆的第二端与所述锁紧环连接；

所述复位弹簧连接在所述轴向限位块与所述锁紧环之间，初始状态轴向限位块在复位弹簧的作用下收缩在锁紧环的安装凹槽内；

所述绳索的第一端套装在所述轴向限位块上，所述绳索的第二端连接所述卷筒机构并在所述卷筒机构的带动下收缩，在绳索的作用下轴向限位块会绕着限位安装轴转动；

所述电动缸以及锁紧电机固定在所述安装环上，所述电动缸用于带动径向调位环转动，径向调位环带动径向移动杆径向移动，径向移动杆带动弧形压紧环径向移动，使弧形压紧环压紧在安装管道上，所述锁紧电机借助于锁紧电机支撑架与所述驱动丝杠的第一端的螺母连接，所述驱动丝杠的第二端连接有法兰顶块，所述法兰顶块安装在所述锁紧环对应的凹槽内，所述轴向限位块通过限位块安装轴连接在所述锁紧环内的安装凹槽内；

锁紧电机能够带动驱动锥齿轮运转，驱动锥齿轮带动丝母转动，螺母带动驱动丝杠运转，使驱动丝杠及法兰顶块沿着轴向移动，从而使法兰顶块与安装管道上的法兰盘面产生预紧力，进而带动锁紧环整体轴向移动，使轴向限位块一侧紧贴普通管道法兰盘产生预紧力，完成锁紧工作。

各装置的工作原理如下所示：

在管道对接期间，初始状态下轴向限位块在复位弹簧的作用下收缩在锁紧环的安装凹槽内，将普通管道与安装管道对接，使连接锁紧机构包覆在管道之间的法兰盘上，此时卷筒机构开始收缩绳索，在绳索的作用下轴向限位块会绕着限位安装轴转动；

在滚珠转动装置的作用下，径向调位环与锁紧环保持一定的距离，而且可以相对转动，电动缸开始运转，带动径向调位环转动，径向调位环带动径向移动杆开始径向移动，径向移动杆带动弧形压紧环径向移动，使弧形压紧环压紧在管道之间的法兰贴合面上。

锁紧电机开始运转，锁紧电机带动驱动锥齿轮运转，驱动锥齿轮带动丝母转动，丝母转动的同时并不会沿着轴向移动，所以丝母可以带动驱动丝杠运转，使驱动丝杠及法兰顶块沿着轴向移动，使法兰顶块与安装管道上的法兰盘面产生预紧力，进而带动锁紧环整体轴向移动，使轴向限位块一侧紧贴普通管道法兰盘产生预紧力，完成锁紧工作。

优选地，所述电动缸借助于电动缸支架进行安装，所述电动缸支架连接有电动缸调姿架，所述锁紧电机借助于锁紧电机支撑架连接，所述螺母与所述锁紧电机支撑架连接，所述电动缸调姿架和所述锁紧电机支撑架分别与所述安装环固定连接。

优选地，所述卷筒机构包括卷筒、卷筒支架、卷筒大锥齿轮、卷筒小锥齿轮以及卷筒驱动电机，所述绳索的第二端卷装在所述卷筒上，所述卷筒与所述卷筒支架连接，所述卷筒支架与所述锁紧环固定连接，所述卷筒大锥齿轮与所述卷筒固定连接，所述卷筒小锥齿轮与所述卷筒驱动电机固定连接，所述卷筒驱动电机与所述卷筒支架固定连接。

优选地，所述锁紧环与所述安装环之间设置有固定滑轨，所述锁紧环与所述安装环能够轴向滑动，所述径向调位环在所述安装环上能够相对转动。

优选地，所述滚珠转动装置至少设置有3个，多个滚珠转动装置在所述径向调位环上均匀分布；

所述滚珠转动装置包括滚珠安装壳、滚珠压缩弹簧、滚珠挡片和滚珠，所述滚珠安装壳与所述径向调位环固定连接，所述滚珠与所述锁紧环在所述滚珠压缩弹簧的作用下一直保持紧贴。

优选地，所述径向移动杆两端均为圆柱形，所述径向移动杆的第一端与所述弧形压紧环能够相对转动，所述径向移动杆的第二端穿过所述径向调位环伸入弧形滑槽内，所述径向调位环转动能够带动所述径向移动杆发生径向位移。

优选地，所述轴向限位块安装在所述锁紧环的凹槽内，所述轴向限位块能够相对于锁紧环独自转动，所述轴向限位块在所述锁紧环上均匀分布。

优选地，所述绳索上设置有间隔距离相同的节点，节点卡设在所述轴向限位块上。

优选地，所述驱动丝杠的第一端为方形结构，所述驱动丝杠方形的第二端与所述法兰顶块固定连接，所述驱动丝杠能够带动所述法兰顶块轴向移动。

优选地，所述锁紧电机的数量至少设置有3个，多个锁紧电机在锁紧环的周向上均匀分布。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明大型管道全自动连接锁紧装置极大方便了实际使用者对大型管道的锁紧工作。本发明大型管道全自动连接锁紧装置结构简单，操作便捷，模块化设计结构，大型管道连接间的锁紧或解锁方便；本发明大型管道全自动连接锁紧装置安装在管道外侧，连接锁紧装置安装在安装管道上，方便了安装与维护。通过电动缸、锁紧电机及卷筒驱动电机可以在无人干预的情况下，快速地完成管道间锁紧或解锁功能，使用方便。本发明大型管道全自动连接锁紧装置克服了常规锁紧方式用螺栓连接时所需大量时间的问题，不用考虑螺栓锁紧时带来锁紧力不均匀的问题，通过电动缸、锁紧电机及卷筒驱动电机改变作用力的预紧方向，容易解锁。

附图说明

图1为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置的结构示意图；

图2为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中锁紧连接装置的结构示意图；

图3为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中锁紧连接装置的爆炸图；

图4为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中滚珠转动装置的结构示意图；

图5为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中卷筒的结构放大示意图；

图6为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中锁紧电机的结构放大示意图；以及

图7为本发明的大型管道全自动连接锁紧装置中电动缸的结构放大示意图。

其中部分附图说明如下：

100-普通管道，200-锁紧连接装置，30-安装管道，1-锁紧环，2-卷筒驱动电机，3-卷筒支架，4-绳索，5-滚珠转动装置，6-安装环，7-径向调位环，8-轴向挡块，9-电动缸，10-锁紧电机，11-驱动丝杠，12-法兰顶块，13-径向移动杆，14-弧形压紧环，15-轴向限位块，16-复位弹簧，17-限位块安装轴，18-卷筒，19-卷筒小锥齿轮，20-卷筒大锥齿轮，21-锁紧电机支撑架，22-丝母，23-驱动锥齿轮，24-电动缸支架，51-滚珠，52-滚珠挡片，53-滚珠安装壳，54-滚珠压缩弹簧。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明的目的是提供一种大型管道全自动连接锁紧装置，以解决上述现有技术存在的问题，方便操作人员对大型管道进行锁紧或解锁工作。

本发明提供一种大型管道全自动连接锁紧装置，其包括大型管道以及锁紧连接装置200。

大型管道包括普通管道100以及安装管道30，安装管道30用于安装锁紧连接装置200，锁紧连接装置200通过安装环6与安装管道30固定连接，安装管道30及其上的安装环6均匀布置。

锁紧连接装置200包括锁紧环1、安装环6、绳索4、卷筒机构、径向移动杆13、径向调位环7、弧形压紧环14、滚珠转动装置、电动缸9、锁紧电机10、驱动锥齿轮23、驱动丝杠11以及复位弹簧，安装环6与安装管道30固定连接，锁紧环1和径向调位环7分别套装在安装环6上，径向调位环7上安装有滚珠转动装置，径向移动杆13的第一端与弧形压紧环14连接，径向移动杆13的第二端与锁紧环1连接。

电动缸9以及锁紧电机10固定在安装环6上，锁紧电机10的输出轴连接驱动锥齿轮23，驱动锥齿轮23连接有丝母，锁紧电机10借助于锁紧电机支撑架21与驱动丝杠11的第一端的螺母连接，驱动丝杠11的第二端连接有法兰顶块12，法兰顶块12安装在锁紧环1对应的凹槽内，轴向限位块15通过限位块安装轴连接在锁紧环1内的安装凹槽内，绳索4的第一端套装在轴向限位块15上，绳索4的第二端连接卷筒机构并在卷筒机构的带动下收缩，复位弹簧连接在轴向限位块15与锁紧环1之间。

在锁紧时，轴向限位块15的一侧与普通管道100的法兰盘贴合，法兰顶块12的一侧与安装管道30的法兰盘贴合。

优选地，电动缸9借助于电动缸支架24进行安装，电动缸支架24连接有电动缸调姿架，锁紧电机10借助于锁紧电机支撑架21连接，螺母与锁紧电机支撑架21连接，电动缸调姿架和锁紧电机支撑架21分别与安装环6固定连接。

优选地，卷筒机构包括卷筒、卷筒支架3、卷筒大锥齿轮20、卷筒小锥齿轮19以及卷筒驱动电机2，绳索4的第二端卷装在卷筒上，卷筒与卷筒支架3连接，卷筒支架3与锁紧环1固定连接，卷筒大锥齿轮20与卷筒固定连接，卷筒小锥齿轮19与卷筒驱动电机固定连接，卷筒驱动电机与卷筒支架固定连接。

优选地，锁紧环1与安装环6之间设置有固定滑轨，锁紧环1与安装环6能够轴向滑动，径向调位环在安装环6上能够相对转动。

优选地，滚珠转动装置至少设置有3个，多个滚珠转动装置在径向调位环上均匀分布；

滚珠转动装置包括滚珠安装壳53、滚珠压缩弹簧54、滚珠挡片52和滚珠51，滚珠安装壳53与径向调位环固定连接，滚珠51与锁紧环1在滚珠压缩弹簧54的作用下一直保持紧贴。

优选地，径向移动杆13两端均为圆柱形，径向移动杆13的第一端与弧形压紧环14能够相对转动，径向移动杆13的第二端穿过径向调位环伸入弧形滑槽内，径向调位环转动能够带动径向移动杆13发生径向位移。

优选地，轴向限位块15安装在锁紧环1的凹槽内，轴向限位块15能够相对于锁紧环1独自转动，轴向限位块15在锁紧环1上均匀分布。

优选地，绳索4上设置有间隔距离相同的节点，节点卡设在轴向限位块上。

优选地，驱动丝杠11的第一端为方形结构，驱动丝杠方形的第二端与法兰顶块12固定连接，驱动丝杠11能够带动法兰顶块12轴向移动。

优选地，锁紧电机10的数量至少设置有3个，多个锁紧电机10在锁紧环1的周向上均匀分布。

本发明大型管道全自动连接锁紧装置方便了操作者对法兰式管道进行连接锁紧工作。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-7所示，本实施例大型管道连接锁紧装置包括大型管道以及锁紧连接装置200，大型管道包括普通管道100以及安装管道30，安装管道30用以安装锁紧连接装置200，锁紧连接装置200通过安装环6与安装管道30固定连接。

锁紧连接装置200包括安装环6、轴向挡块8、径向调位环7、电动缸支架24、电动缸9、径向移动杆13、弧形压紧环14、锁紧电机10、锁紧电机支撑架21、驱动锥齿轮23、丝母22、驱动丝杠11、法兰顶块12、滚珠51、滚珠安装壳53、滚珠压缩弹簧54、滚珠挡片52、锁紧环1、绳索4、复位弹簧16、轴向限位块15、限位块安装轴17、卷筒支架3、卷筒18、卷筒大锥齿轮20、卷筒小锥齿轮19以及卷筒驱动电机2，安装环6与安装管道30固连，电动缸9与电动缸支架24固连，锁紧电机10与锁紧电机支撑架21固连，锁紧环1和径向调位环7分别套装在安装环6上，滚珠安装壳53与径向调位环7固连，滚珠51、滚珠压缩弹簧54和滚珠挡片52分别安装在滚珠安装壳53内，径向移动杆13一端与弧形压紧环14联结，径向移动杆13一端与锁紧环1联结，丝母22与锁紧电机支撑架21联结，驱动丝杠11与丝母22螺纹配合，驱动丝杠11一端与法兰顶块12联结，法兰顶块12安装在锁紧环1对应的凹槽内。

轴向限位块15通过限位块安装轴17联结在锁紧环1内的安装凹槽内，绳索4套装在轴向限位块15上，绳索4一端卷装在卷筒18上，卷筒18与卷筒支架3连接，卷筒支架3与锁紧环1固连，卷筒大锥齿轮20与卷筒18固连，卷筒小锥齿轮19与卷筒驱动电机2固连，卷筒驱动电机2与卷筒支架3固定连接，复位弹簧16连接在轴向限位块15与锁紧环1安装凹槽之间。

本实施例大型管道全自动连接锁紧装置的使用过程如下：

在管道对接期间，初始状态轴向限位块15在复位弹簧16的作用下收缩在锁紧环1的安装凹槽内，先要将普通管道100与安装管道30大致对接，使锁紧连接装置200包络在管道之间的法兰盘上，此时卷筒驱动电机2开始运转，卷筒小锥齿轮19开始转动，将力传动到卷筒大锥齿轮20上，卷筒大锥齿轮20开始带动卷筒18转动，卷筒18开始收缩绳索4，在绳索4的作用下轴向限位块15会绕着限位块安装轴17转动，此时轴向限位块15的径向最低点远低于法兰盘的外圆处。

在滚珠转动装置的作用下，径向调位环7与锁紧环1保持着一定的距离，电动缸9开始运转，带动径向调位环7转动，径向调位环7带动径向移动杆13开始径向移动，径向移动杆13可以带动弧形压紧环14径向移动，使弧形压紧环14压紧在管道之间的法兰贴合面上。

锁紧电机10开始运转，锁紧电机10带动驱动锥齿轮23运转，驱动锥齿轮23带动丝母22转动，丝母22外部一侧具有与驱动锥齿轮23啮合的锥齿，内部具有与驱动丝杠11相配合的螺纹，另外，丝母22安装在锁紧电机支撑架21上，丝母22转动的同时因为锁紧电机支撑架21的限制不会轴向移动，但是丝母22可以带动驱动丝杠11运转，使驱动丝杠11及法兰顶块12沿着轴向移动，从而使法兰顶块12与安装管道30上的法兰盘面产生预紧力，下一步可带动锁紧环1整体轴向移动，使轴向限位块15一侧紧贴普通管道100法兰盘产生预紧力，完成锁紧工作。需要解锁时，首先将锁紧电机10反转，使法兰顶块12与安装管道30法兰面不再贴合，再反向运行电动缸9，使弧形压紧环14不再与法兰接触，再反转卷筒驱动电机2使轴向限位块15在复位弹簧16的作用下复位，解锁工作完成。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“径向”、“轴向”、“法兰面”、“法兰贴合面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：其包括大型管道以及锁紧连接装置，

所述大型管道包括普通管道以及安装管道，所述安装管道用于安装所述锁紧连接装置，所述锁紧连接装置通过安装环与所述安装管道固定连接，所述安装管道及其上的安装环均匀布置；

所述锁紧连接装置包括锁紧环、安装环、绳索、卷筒机构、径向移动杆、径向调位环、弧形压紧环、滚珠转动装置、电动缸、锁紧电机、驱动锥齿轮、驱动丝杠以及复位弹簧，所述安装环与所述安装管道固定连接，所述锁紧环和所述径向调位环分别套装在所述安装环上，所述径向调位环上安装有所述滚珠转动装置，所述径向移动杆的第一端与所述弧形压紧环连接，所述径向移动杆的第二端与所述锁紧环连接；

所述复位弹簧连接在轴向限位块与所述锁紧环之间，初始状态轴向限位块在复位弹簧的作用下收缩在锁紧环的安装凹槽内；

所述绳索的第一端套装在所述轴向限位块上，所述绳索的第二端连接所述卷筒机构并在所述卷筒机构的带动下收缩，在绳索的作用下轴向限位块会绕着限位安装轴转动；

所述电动缸以及锁紧电机固定在所述安装环上，所述电动缸用于带动径向调位环转动，径向调位环带动径向移动杆径向移动，径向移动杆带动弧形压紧环径向移动，使弧形压紧环压紧在安装管道上，所述锁紧电机借助于锁紧电机支撑架与所述驱动丝杠的第一端的螺母连接，所述驱动丝杠的第二端连接有法兰顶块，所述法兰顶块安装在所述锁紧环对应的凹槽内，所述轴向限位块通过限位块安装轴连接在所述锁紧环内的安装凹槽内；

锁紧电机能够带动驱动锥齿轮运转，驱动锥齿轮带动丝母转动，螺母带动驱动丝杠运转，使驱动丝杠及法兰顶块沿着轴向移动，从而使法兰顶块与安装管道上的法兰盘面产生预紧力，进而带动锁紧环整体轴向移动，使轴向限位块一侧紧贴普通管道法兰盘产生预紧力，完成锁紧工作。

2.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述电动缸借助于电动缸支架进行安装，所述电动缸支架连接有电动缸调姿架，所述锁紧电机借助于锁紧电机支撑架连接，所述螺母与所述锁紧电机支撑架连接，所述电动缸调姿架和所述锁紧电机支撑架分别与所述安装环固定连接。

3.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述卷筒机构包括卷筒、卷筒支架、卷筒大锥齿轮、卷筒小锥齿轮以及卷筒驱动电机，所述绳索的第二端卷装在所述卷筒上，所述卷筒与所述卷筒支架连接，所述卷筒支架与所述锁紧环固定连接，所述卷筒大锥齿轮与所述卷筒固定连接，所述卷筒小锥齿轮与所述卷筒驱动电机固定连接，所述卷筒驱动电机与所述卷筒支架固定连接。

4.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述锁紧环与所述安装环之间设置有固定滑轨，所述锁紧环与所述安装环能够轴向滑动，所述径向调位环在所述安装环上能够相对转动。

5.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述滚珠转动装置至少设置有3个，多个滚珠转动装置在所述径向调位环上均匀分布；

所述滚珠转动装置包括滚珠安装壳、滚珠压缩弹簧、滚珠挡片和滚珠，所述滚珠安装壳与所述径向调位环固定连接，所述滚珠与所述锁紧环在所述滚珠压缩弹簧的作用下一直保持紧贴。

6.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述径向移动杆两端均为圆柱形，所述径向移动杆的第一端与所述弧形压紧环能够相对转动，所述径向移动杆的第二端穿过所述径向调位环伸入弧形滑槽内，所述径向调位环转动能够带动所述径向移动杆发生径向位移。

7.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述轴向限位块安装在所述锁紧环的凹槽内，所述轴向限位块能够相对于锁紧环独自转动，所述轴向限位块在所述锁紧环上均匀分布。

8.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述绳索上设置有间隔距离相同的节点，节点卡设在所述轴向限位块上。

9.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述驱动丝杠的第一端为方形结构，所述驱动丝杠方形的第二端与所述法兰顶块固定连接，所述驱动丝杠能够带动所述法兰顶块轴向移动。

10.根据权利要求1所述的大型管道全自动连接锁紧装置，其特征在于：所述锁紧电机的数量至少设置有3个，多个锁紧电机在锁紧环的周向上均匀分布。

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