CN110549291A - 一种气动涨紧式导引头 - Google Patents

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韩杨
李玉波
李玉柱
刘明宇
王德富
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Abstract

本发明公开了一种气动涨紧式导引头，包括导引头本体、前端模块外套和导引头橡胶外套，中间连杆包括快速充放气阀、中间连杆和尾部气袋，尾部气袋置于中间连杆后端，快速充放气阀安装在中间连杆前部；导引头橡胶外套套装在中间连杆后端，尾部气袋置于导引头橡胶外套内；前端模块外套通过螺纹安装在导引头本体前部。使用方法是：将组装好的导引头本体和导引头橡胶外套伸入待安装钢管，给尾部气袋充入高压气体，使导引头橡胶外套涨紧在待安装钢管上；开始穿管作业，完成穿管作业后，将尾部气袋内高压气体释放，取下导引头，进行下一根钢管的穿管作业。优点是：导引头锁紧力稳定，不易脱落，操作简单，效率高，成本低。

Description

一种气动涨紧式导引头
技术领域
本发明属于化工机械技术领域，具体涉及直管穿过两块相距较远的管板时用的导引头技术。
背景技术
大型换热器及管板类反应器管束组件多由上万根直管与两块管板焊接而成，直管需从一侧管板穿过内部支持板及折流板到达另一侧管板，盲穿行程达10余米。现有技术中，为降低穿管作业的难度，采用在钢管管端放置导引头的措施，要在每根钢管管端逐个放置导引头，引导穿管作业。现有导引头的不足是：在穿管过程中易脱落，胀紧力易受人为因素影响，拆卸时均需多次旋转，效率低，人员劳动强度大。需根据不同直径及壁厚钢管制作不同尺寸导引头，造成极大浪费。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种气动涨紧式导引头，通过在导引头上加装气压膨胀装置，增加导引头与钢管之间的摩擦力，使穿管过程中导引头不易脱落。
本发明的技术方案是：一种气动涨紧式导引头，包括导引头本体、前端模块外套和导引头橡胶外套，其特征在于：所述导引头本体包括快速充放气阀、中间连杆和尾部气袋，所述中间连杆是一根直杆，直杆前端成圆锥体形，直杆前部的圆锥体形后面的杆上设有螺纹，直杆中心开有贯通直杆的孔，一根充气管置于孔内，直杆后端面设有有一凹槽；所述尾部气袋是一个软橡胶袋，软橡胶袋后部形状与连接在中间连杆后端的导引头橡胶外套内腔形状相同，软橡胶袋前部形状与中间连杆后端面凹槽形状相同，软橡胶袋上带有充气口，软橡胶袋置于中间连杆后端；所述快速充放气阀安装在中间连杆孔内的充气管前端，充气管后端在中间连杆后端面凹槽底部与尾部气袋充气口密封连接；所述导引头橡胶外套是桶形橡胶套，桶形橡胶套的内径与中间连杆外径相配合，桶形橡胶套的外径小于待安装的钢管内径1mm～2mm，桶形橡胶套内壁从桶口下1/4桶壁高度处至桶底向桶壁外倾斜，倾斜角小于等于10度，导引头橡胶外套套装在中间连杆后端，尾部气袋后部置于导引头橡胶外套内；所述前端模块外套是阶梯形套，阶梯形套内孔孔径与中间连杆外径相配合，阶梯形套内孔壁上设有与中间连杆前部螺纹相配合的螺纹，阶梯套前部是圆台形套，后部是直套，圆台形套的外侧面的锥度与中间连杆前端圆锥体形外侧面的锥度相同，圆台形套底面直径与待安装的钢管外径相同，直套的外径与待安装的钢管内径间隙配合，能穿入待安装的钢管内，前端模块外套安装在导引头本体前部，位于中间连杆前端圆锥形后,前端模块外套前部圆台外侧面与中间连杆前端圆锥体形侧面光顺相接,前端模块外套内螺纹与中间连杆前部螺纹连接。
本发明所述、一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头橡胶外套开有贯通槽壁的竖槽，沿导引头橡胶外套圆周开有2～6个。
本发明所述、一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头橡胶外套的制作材料为中硬度丁腈橡胶。
本发明所述的一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头本体的中间连杆和前端模块外套的制作材料为金属材料或尼龙材料。
本发明所述的一种气动涨紧式导引头的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：
A、选择与待安装钢管内径匹配的前端模块外套和导引头橡胶外套，与导引头本体组装好，快速充放气阀与高压气源连接；
B、将待安装钢管管端内壁清理干净，将组装好的导引头本体和导引头橡胶外套伸入钢管，至前端模块外套的阶梯处与待安装钢管管端接靠；
C、将快速充放气阀与高压气源连接，使高压气充人尾部气袋，使尾部气袋膨胀至使导引头橡胶外套胀大至导引头橡胶外套涨紧在待安装钢管上；
D、开始穿管作业，在完成一根钢管的穿管作业后，打开快速充放气阀，将尾部气袋内高压气体释放，使导引头橡胶外套恢复原始状态，导引头橡胶外套与待安装钢管之间呈松弛状态，从已到位的待安装钢管内拔出导引头本体和导引头橡胶外套，进行下一根钢管的穿管作业；
E、重复上述步骤，直至全部钢管完成穿管作业。
本发明所述的一种气动涨紧式导引头的使用方法，其特征在于：所述高压气源的气压为0.1-1.14Mpa。
本发明的作用原理是：导引头由前端模块外套、引头本体和导引头橡胶外套组装构成，前端模块外套和导引头橡胶外套根据待安装钢管的尺寸选择，前端模块外套圆锥底面外径尺寸与待装钢管外径尺寸相同，在与待安装钢管装配时对待安装钢管前端起限位作用。导引头橡胶外套的外径小于待安装的钢管内径，方便导引头橡胶外套装入待安装钢管内。尾部气袋置于导引头橡胶外套的腔内，尾部气袋充气后膨胀，使尾部气袋的形状与中间连杆后端面凹槽和导引头橡胶外套内腔联合构成的形状完全贴合，尾部气袋的膨胀力使导引头橡胶外套向外胀大，外径增大，使导引头橡胶外套外径达到略大于钢管内径，这一胀紧力使导引头橡胶外套与待装钢管之间锁紧。同时，导引头橡胶外套内壁的向外倾斜的角度，使尾部气袋与导引头橡胶外套内壁之间有楔角配合，在受向前撞击时导引头本体向前运动，尾部气袋受到压缩尾部气袋膨胀力增大，进而增大了摩擦力，使尾部气袋与导引头橡胶外套之间具有自锁紧能力，可以防止导引头在脉动式撞击力下向前的窜动。
与现有导引头技术相比，本发明具有以下优点：
1、尾部气袋充气后的膨胀力使导引头橡胶外套向外胀大，外径增大，使导引头锁紧力稳定，胀紧机构作用力均布，导引头橡胶外套不易从待安装钢管脱落，且操作简单，能有效提高穿管效率，节省人力。
2、可通过更换或调整前端模块外套和导引头橡胶外套，改变导引头外径，以适应不同尺寸钢管的穿管作业，降低导引头成本。
3、导引头本体能适用于不同规格钢管的穿管作业，导引头本体自身不参加穿管作业的摩擦磨损，参加穿管作业摩擦磨损严重的件更换容易，更换成本低。
4、应用范围广。
附图说明
图1是本发明的气动涨紧式导引头三维结构示意图；
图2是本发明的气动涨紧式导引头三维结构爆炸图；
图3是导引头本体结构剖视示意图；
图4是本发明的气动涨紧式导引头结构主视示意图；
图5是图4的B向示意图；
图6是图4的A-A向示意图
附图中，1、导引头本体；2、前端模块外套；3、导引头橡胶外套；1-1、快速充放气阀；1-2、中间连杆；1-3、尾部气袋。
具体实施方式
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。
一种气动涨紧式导引头，包括导引头本体1、前端模块外套2和导引头橡胶外套3，其特征在于：所述导引头本体1包括快速充放气阀1-1、中间连杆1-2和尾部气袋1-3，所述中间连杆1-2是一根直杆，直杆前端成圆锥体形，直杆前部的圆锥体形后面的杆上设有螺纹，直杆中心开有贯通直杆的孔，一根充气管置于孔内，直杆后端面设有有一凹槽；所述尾部气袋1-3是一个软橡胶袋，软橡胶袋后部形状与连接在中间连杆1-2后端的导引头橡胶外套3内腔形状相同，软橡胶袋前部形状与中间连杆1-2后端面凹槽形状相同，软橡胶袋上带有充气口，软橡胶袋置于中间连杆1-2后端,中间连杆1-2的制作材料为金属材料或尼龙材料；所述快速充放气阀1-1安装在中间连杆1-2孔内的充气管前端，充气管后端在中间连杆1-2后端面凹槽底部与尾部气袋1-3充气口密封连接；所述导引头橡胶外套3是桶形橡胶套，桶形橡胶套的内径与中间连杆1-2外径相配合，桶形橡胶套的外径小于待安装的钢管内径1mm～2mm，桶形橡胶套内壁从桶口下1/4桶壁高度处至桶底向桶壁外倾斜，倾斜角小于等于10度，导引头橡胶外套3开有贯通槽壁的竖槽，沿导引头橡胶外套3圆周开有2～6个,导引头橡胶外套3套装在中间连杆1-2后端，尾部气袋1-3后部置于导引头橡胶外套3内,导引头橡胶外套3的制作材料为中硬度丁腈橡胶；所述前端模块外套2是阶梯形套，阶梯形套内孔孔径与中间连杆1-2外径相配合，阶梯形套内孔壁上设有与中间连杆1-2前部螺纹相配合的螺纹，阶梯套前部是圆台形套，后部是直套，圆台形套的外侧面的锥度与中间连杆1-2前端圆锥体形外侧面的锥度相同，圆台形套底面直径与待安装的钢管外径相同，直套的外径与待安装的钢管内径间隙配合，能穿入待安装的钢管内，前端模块外套2安装在导引头本体1前部，位于中间连杆1-2前端圆锥形后,前端模块外套2前部圆台外侧面与中间连杆1-2前端圆锥体形侧面光顺相接,前端模块外套2内螺纹与中间连杆12前部螺纹连接,前端模块外套2的制作材料为金属材料或尼龙材料。
气动涨紧式导引头的使用方法包括以下步骤：
A、选择与待安装钢管内径匹配的前端模块外套2和导引头橡胶外套3，与导引头本体1组装好，快速充放气阀1-1与高压气源连接，高压气源的气压为0.1-1.14Mpa；
B、将待安装钢管管端内壁清理干净，将组装好的导引头本体1和导引头橡胶外套3伸入待安装钢管，至前端模块外套2的阶梯处与待安装钢管管端接靠；
C、将快速充放气阀与高压气源连接，使高压气充人尾部气袋，使尾部气袋1-3膨胀至使导引头橡胶外套3胀大至导引头橡胶外套3涨紧在待安装钢管上；
D、开始穿管作业，在完成一根钢管的穿管作业后，打开快速充放气阀1-1，将尾部气袋1-3内高压气体释放，使导引头橡胶外套3恢复原始状态，导引头橡胶外套3与待安装钢管之间呈松弛状态，从已到位的待安装钢管内拔出导引头本体1和导引头橡胶外套3，进行下一根钢管的穿管作业；
E、重复上述步骤，直至全部钢管完成穿管作业。

Claims (6)

1.一种气动涨紧式导引头，包括导引头本体(1)、前端模块外套(2)和导引头橡胶外套(3)，其特征在于：所述导引头本体(1)包括快速充放气阀(1-1)、中间连杆(1-2)和尾部气袋(1-3)，所述中间连杆(1-2)是一根直杆，直杆前端成圆锥体形，直杆前部的圆锥体形后面的杆上设有螺纹，直杆中心开有贯通直杆的孔，一根充气管置于孔内，直杆后端面设有有一凹槽；所述尾部气袋(1-3)是一个软橡胶袋，软橡胶袋后部形状与连接在中间连杆(1-2)后端的导引头橡胶外套(3)内腔形状相同，软橡胶袋前部形状与中间连杆(1-2)后端面凹槽形状相同，软橡胶袋上带有充气口，软橡胶袋置于中间连杆(1-2)后端；所述快速充放气阀(1-1)安装在中间连杆(1-2)孔内的充气管前端，充气管后端在中间连杆(1-2)后端面凹槽底部与尾部气袋(1-3)充气口密封连接；所述导引头橡胶外套(3)是桶形橡胶套，桶形橡胶套的内径与中间连杆(1-2)外径相配合，桶形橡胶套的外径小于待安装的钢管内径1mm～2mm，桶形橡胶套内壁从桶口下1/4桶壁高度处至桶底向桶壁外倾斜，倾斜角小于等于10度，导引头橡胶外套(3)套装在中间连杆(1-2)后端，尾部气袋(1-3)后部置于导引头橡胶外套(3)内；所述前端模块外套(2)是阶梯形套，阶梯形套内孔孔径与中间连杆(1-2)外径相配合，阶梯形套内孔壁上设有与中间连杆(1-2)前部螺纹相配合的螺纹，阶梯套前部是圆台形套，后部是直套，圆台形套的外侧面的锥度与中间连杆(1-2)前端圆锥体形外侧面的锥度相同，圆台形套底面直径与待安装的钢管外径相同，直套的外径与待安装的钢管内径间隙配合，能穿入待安装的钢管内，前端模块外套(2)安装在导引头本体(1)前部，位于中间连杆(1-2)前端圆锥形后,前端模块外套(2)前部圆台外侧面与中间连杆(1-2)前端圆锥体形侧面光顺相接,前端模块外套(2)内螺纹与中间连杆(12)前部螺纹连接。
2.如权利要求1所述、一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头橡胶外套(3)开有贯通槽壁的竖槽，沿导引头橡胶外套(3)圆周开有2～6个。
3.如权利要求2所述、一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头橡胶外套(3)的制作材料为中硬度丁腈橡胶。
4.如权利要求1所述的一种气动涨紧式导引头，其特征在于：所述导引头本体(1)的中间连杆(1-2)和前端模块外套(2)的制作材料为金属材料或尼龙材料。
5.权利要求1所述的一种气动涨紧式导引头的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：
A、选择与待安装钢管内径匹配的前端模块外套(2)和导引头橡胶外套(3)，与导引头本体(1)组装好，快速充放气阀(1-1)与高压气源连接；
B、将待安装钢管管端内壁清理干净，将组装好的导引头本体(1)和导引头橡胶外套(3)伸入钢管，至前端模块外套(2)的阶梯处与待安装钢管管端接靠；
C、将快速充放气阀与高压气源连接，使高压气充人尾部气袋，使尾部气袋(1-3)膨胀至使导引头橡胶外套(3)胀大至导引头橡胶外套(3)涨紧在待安装钢管上；
D、开始穿管作业，在完成一根钢管的穿管作业后，打开快速充放气阀(1-1)，将尾部气袋(1-3)内高压气体释放，使导引头橡胶外套(3)恢复原始状态，导引头橡胶外套(3)与待安装钢管之间呈松弛状态，从已到位的待安装钢管内拔出导引头本体(1)和导引头橡胶外套(3)，进行下一根钢管的穿管作业；
E、重复上述步骤，直至全部钢管完成穿管作业。
6.如权利要求5所述的一种气动涨紧式导引头的使用方法，其特征在于：所述高压气源的气压为0.1-1.14 Mpa。
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