CN111379917A - 一种用于天然气管道的施工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于天然气管道的施工设备，包括与管道固定连接的短法兰以及位于短法兰上方的壳体，所述短法兰和壳体内部形成连通的内腔，所述壳体和短法兰之间设有夹板阀，所述夹板阀关闭时将内腔与管道的连通切断，所述内腔中设有筒形的打孔刀，所述打孔刀可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，所述打孔刀上连接有转轴，所述转轴向上贯穿壳体顶部并与壳体顶部滑动密封配合，打孔刀与转轴的连接处设有回流腔，回流腔中设有回流叶片，打孔刀设有与回流腔连通的回流腔进口，转轴设有与回流腔连通的回流腔出口，转轴设有可与回流腔出口连通的收集盒。本发明旨在提供一种用于天然气管道的施工设备，便于对打孔过程中产生的碎屑进行收集和清理。

Description

一种用于天然气管道的施工设备

技术领域

本发明属于管道带压开孔领域，尤其涉及一种用于天然气管道的施工设备。

背景技术

为了减少停工的损失，在管道开孔领域，特别是天然气管道的施工作业中，往往采用带压开孔的方式进行施工作业。进行开孔时，利用打孔刀的切削刃在管臂上切屑出环形切口。切屑过程往往会产生大量的碎屑，这些碎屑和孔板掉到管道内部以后，易引起管道内的流体流动不畅、堵塞等问题，给以后的输送工作带来不少的问题，严重时可造成管线爆裂、停产。

目前也有如中国专利公开号CN205949905U，一种带压开孔工具，包括中心钻、固定在中心钻上的开孔刀、控制开孔刀旋转的动力机构，其特征在于：所述开孔刀圆周内壁上设有一环形磁铁，所述环形磁铁外径与开孔刀内径相适配，所述开孔刀上还设有用于固定环形磁铁的固定机构，将环形磁铁直接固定在开孔刀内壁上，直接把开孔刀磁化，开孔刀就能吸附切削时产生的铁屑。然而，经过磁化或者安装磁铁的刀具，只能对切割铁质管道产生的铁屑进行吸附，而随着目前复合材料管道的普及，这样的开孔工具则无法对切割复合材料管道产生的碎屑进行吸附，使用场景较为单一。同时，采用磁力吸附的铁屑，每次使用后都需要对刀具进行清洁，并且清洁时较难刮净铁屑，增加了操作人员的工作难度和劳动强度。

发明内容

为了克服现有技术中在对非铁质管道进行打孔作业时无法对碎屑进行收集的不足，本发明提供了一种用于天然气管道的施工设备，便于对打孔过程中产生的碎屑进行收集和清理。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于天然气管道的施工设备，包括与管道固定连接的短法兰以及位于短法兰上方的壳体，所述短法兰和壳体内部形成连通的内腔，所述壳体和短法兰之间设有夹板阀，所述夹板阀关闭时将内腔与管道的连通切断，所述内腔中设有筒形的打孔刀，所述打孔刀可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，所述打孔刀上连接有转轴，所述转轴向上贯穿壳体顶部并与壳体顶部滑动密封配合，所述打孔刀与转轴的连接处设有回流腔，所述回流腔中设有回流叶片，所述打孔刀设有与回流腔连通的回流腔进口，所述转轴设有与回流腔连通的回流腔出口，所述转轴设有可与回流腔出口连通的收集盒。打孔刀在转轴带动下高速回转，转轴也同步带动回流叶片转动。打孔刀在进行开孔的同时，回流叶片旋转使得内腔中的流体从打孔刀内部经过回流腔流入至收集盒中，通过收集盒将打孔过程产生的碎屑进行回收，之后流体从转轴侧面流出至打孔刀外部，回流叶片持续旋转从而带动流体循环流动，不断收集碎屑从而避免碎屑在管道内部堵塞，保证管道内流体流动通畅。碎屑通过收集盒回收，对于碎屑收集较为彻底，打孔作业完成后，可通过拆卸更换和清洗收集盒，降低清洁难度。

作为优选，所述转轴的外部设有滑套，所述滑套沿转轴的轴向滑动，所述收集盒与滑套固定连接，所述转轴上设有固定圈，所述固定圈和滑套之间设有弹簧，所述短法兰内壁靠近管道的一端设有对滑套限位的凸起，所述滑套与凸起接触从而带动收集盒与回流腔出口连通。当打孔刀移动至下方将要进行打孔时，滑套与短法兰内壁的凸起接触，收集盒与回流腔出口连通进行碎屑回收，因而在打孔刀下移过程中降低晃动量保证移动平稳，另外也便于在打孔过程中通过滑套与凸起限位从而对转轴下端进行定位，保证打孔过程稳定性。

作为优选，所述滑套设有滑套通孔，所述滑套与凸起脱离接触时所述滑套通孔与回流腔出口连通。这样，在滑套与凸起未接触时，滑套通孔与回流腔出口保持常通状态，便于打孔刀下方的流体经过回流腔流至打孔刀上方，降低打孔刀下移所受的阻力。

作为优选，所述转轴下端设有与回流叶片同轴布置的导流环，所述导流环的内侧面设有从回流腔进口向回流腔出口延伸的导流面。导流环可对流入回流腔中的流体进行导向引流，提高回流腔进口的负压，保证回流扇叶的工作效率。

作为优选，所述收集盒包括底座和过滤壳体，所述过滤壳体与底座可拆卸连接，所述底座和过滤壳体之间包围形成收集腔室。这样，过滤壳体和底座之间可以进行拆卸，方便打孔作业完成之后将收集盒拆卸进行清理或者更换。

作为优选，所述底座的内侧设有沿转轴轴向布置的定位圈，所述定位圈的内壁设有收集腔进孔，所述定位圈的内壁设有与收集腔进孔连通的环形槽，所述环形槽与回流腔出口对齐时所述回流腔与收集腔室连通。转轴在转动过程中，回流腔出口和环形槽始终保持在连通的状态，保证流体可实现连续循环流动。

作为优选，所述过滤壳体从定位圈顶部呈弧形延伸至底座的外侧边，所述底座的内表面设有收集槽。过滤壳体可将流体内的碎屑沿弧形的结构过渡至底座，便于利用流体流动过程将碎屑留在收集槽中，提高收集效果。

作为优选，所述滑套包括滑套本体以及与滑套本体同轴转动连接的接触套，所述短法兰内壁的凸起对接触套的下端接触限位。这样，接触套与短法兰内壁的凸起接触时，接触套可与短法兰保持相对固定，而滑套本体可随着转轴同步转动，实现对转轴下端打孔刀的定位，降低打孔刀摆动，提高打孔精度。

作为优选，所述接触套的下端向下延伸形成覆盖收集盒的导流罩体，所述导流罩体和收集盒之间设有回流通道，所述回流通道通向打孔刀和短法兰之间。导流罩体可将从回流腔流出的流体引导向打孔刀的外壁，防止打孔刀切屑过程中碎屑附着于打孔刀的表面，从而提高对于碎屑的收集率。

本发明的有益效果是：（1）在管道带压开孔的过程中，收集产生的碎屑，避免碎屑进入管道造成堵塞；（2）降低开孔过程中打孔刀的摆动和晃动，提高打孔刀的定位精度，有利于保证打孔位置准确和刀具寿命；（3）对于铁质管道和复合管道开孔产生的碎屑均可以进行收集，使用场景广泛，通用性较高；（4）碎屑的收集效率和效果较高，并且能方便的进行更换和清洗，降低操作人员的清洁难度；（5）带动内腔中的流体循环流动，将刀具在开孔切屑过程中的产生的热量带走，有利于提高散热效果。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明回流叶片的结构示意图；

图4是图2中A处的局部放大图；

图5是本发明的滑套与凸起接触时的结构示意图；

图6是图5中B处的局部放大图；

图7是本发明的打孔刀进行开孔切屑时的结构示意图；

图8是图7中C处的局部放大图。

图中：转轴1，壳体2，夹板阀3，短法兰4，凸起4a，管道5，滑套6，滑套通孔6a，滑套本体61，接触套62，导流罩体62a，打孔刀7，回流腔进口7a，收集盒8，环形槽8a，收集腔进孔8b，过滤壳体81，底座82，收集槽82a，定位圈83，回流叶片9，回流腔10，导流环11，回流腔出口11a，导流面11b，弹簧12，固定圈13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种用于天然气管道的施工设备，包括与管道5固定连接的短法兰4以及位于短法兰4上方的壳体2，壳体2和短法兰4之间设有夹板阀3。结合图2所示，短法兰4和壳体2内部设有内腔，当夹板阀3的阀门打开时，短法兰4和壳体2的内腔与管道5连通，夹板阀3关闭时将内腔与管道5的连通切断。内腔沿竖直方向设置，内腔中设有筒形的打孔刀7，打孔刀7上连接有转轴1，可带动打孔刀7可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转。转轴1向上贯穿壳体2顶部并与壳体2顶部滑动密封配合，壳体2顶部也对转轴1的上部进行定位。转轴1可通过外部的液力单元或者手动控制在内腔中的移动进给，转轴1的转动可通过液压马达带动实现回转切屑。

打孔刀7与转轴1的连接处设有回流腔10，回流腔10中设有回流叶片9。如图3所示，本实施例中，回流叶片9与转轴1采用独立分件，回流叶片9成型之后通过如螺丝等方式与转轴1的下端进行固定连接，转轴1转动时直接带动回流叶片9转动，从而降低回流叶片9的加工难度。打孔刀7设有与回流腔10连通的回流腔进口7a，回流腔进口7a位于打孔刀7顶部的中心位置，回流叶片9正向转动时，流体从回流叶片9的中心位置进入到回流腔10中。如图4所示，转轴1还包括一个导流环11，导流环11设置在转轴1的下端，回流腔10中设有与回流叶片9同轴布置的导流环11，本实施例中为了回流腔出口11a的加工方便，因而将回流腔出口11a设置在导流环11的侧面，回流腔出口11a与回流腔10连通，导流环11的内侧面设有从回流腔进口7a向回流腔出口11a延伸的导流面11b。导流面11b与回流叶片9之间形成回流腔10的通道，流体从回流叶片9的中心经过压缩从回流叶片9的边缘向四周排出。

如图4所示，转轴1设有可与回流腔出口11a连通的收集盒8。转轴1的外部设有滑套6，滑套6沿转轴1的轴向滑动，收集盒8与滑套6固定连接，转轴1上设有固定圈13，固定圈13和滑套6之间设有弹簧12，短法兰4内壁靠近管道5的一端设有对滑套6限位的凸起4a。弹簧12的上端作用于固定圈13，弹簧12的下端作用于滑套6，如图5、图6所示，滑套6与凸起4a接触时滑套6相对转轴1上移，弹簧12受到压缩，固定圈13和滑套6之间距离减小，如图7、图8所示，滑套6从而带动收集盒8与回流腔出口11a连通。

滑套6设有滑套通孔6a，滑套通孔6a位于收集盒8的上方，滑套6与凸起4a脱离接触时，弹簧12复原推动滑套6相对转轴1下移，如图4所示，滑套通孔6a与回流腔出口11a连通。滑套6包括滑套本体61以及与滑套本体61同轴转动连接的接触套62，短法兰4内壁的凸起4a对接触套62的下端接触限位。实际应用中，根据滑套本体61与接触套62之间的相对转速，可在两者之间采用滑动或滚动轴承配合，还可以增加密封圈从而防止流体循环过程中向外泄漏。接触套62的下端向下延伸形成覆盖收集盒8的导流罩体62a，导流罩体62a和收集盒8之间设有回流通道，回流通道通向打孔刀7和短法兰4之间，通过回流通道的流体可不断冲洗打孔刀7外表面，从而避免碎屑在打孔刀7上附着。

如图4所示，收集盒8呈环形套设在转轴1上，收集盒8包括底座82和过滤壳体81，过滤壳体81与底座82可拆卸连接，底座82和过滤壳体81之间包围形成收集腔室。过滤壳体81上设有密集的孔洞，孔洞具有较小的尺寸，使得流体顺利通过而将碎屑保留在收集盒8中。底座82的内侧设有沿转轴1轴向布置的定位圈83，定位圈83的内壁设有收集腔进孔8b，定位圈83的内壁设有与收集腔进孔8b连通的环形槽8a，环形槽8a与回流腔出口11a对齐时，回流腔10与收集腔室连通。过滤壳体81从定位圈83顶部呈弧形延伸至底座82的外侧边，底座82的内表面设有收集槽82a。

在实际使用过程中，如图2所示，需要先将短法兰4与管道5进行焊接固定，之后将夹板阀3和壳体2安装在短法兰4上，打孔刀7位于短法兰4和壳体2之间形成的内腔中，检查短法兰4与管道5之间的密封性，并且在内腔中注入与管道5中相同的流体并保持与管道5同等的压力。打孔刀7位于管道5打孔位置的上方，通过外部的液力单元或者手动推动打孔刀7，可使得打孔刀7在内腔中向下移动。此时如图4所示，弹簧12处于非压缩状态，回流腔10与滑套通孔6a保持常通，在打孔刀7下移的过程中，打孔刀7下方的流体经过回流腔10后直接从滑套通孔6a排出，流体不经过收集盒8，同时能有效降低打孔刀7位移过程所受到的液阻，以便于打孔刀7顺利向下移动。打孔刀7靠近管道5外壁时，外部的液压马达通过转轴1带动打孔刀7高速转动，当接触套62的下端与短法兰4内壁的凸起4a接触而被限位，打孔刀7随着转轴1同步下降。接触套62和滑套本体61相对转轴1轴向上移，与固定圈13的间距减小，弹簧12受到压缩变形，直至回流腔出口11a与收集盒8连通，打孔刀7开始对管道5侧壁进行开孔切屑。此时回流叶片9回转作用在打孔刀7内部产生的负压，产生的碎屑由于负压被抽入回流腔10，之后进入到收集盒8中回收。需要注意的是，环形槽8a沿轴向应具有较大的宽度，至少应大于管壁的厚度，保证在开孔切屑过程中，回流腔出口11a与收集盒8始终保持在连通状态，产生的碎屑能完全被抽入至收集盒8中。当开孔完成时，通过转轴1带动打孔刀7向上移动并停止转动，接触套62与凸起4a分离，滑套6由于弹簧12弹力作用而下移，使得回流腔10与收集盒8不再连通。当滑套6移动到位后，回流腔10与滑套通孔6a连通，打孔刀7移动至夹板阀3上方后，可将夹板阀3关闭，完成开孔的作业。

Claims (9)

1.一种用于天然气管道的施工设备，包括与管道固定连接的短法兰（4）以及位于短法兰（4）上方的壳体（2），所述短法兰（4）和壳体（2）内部形成连通的内腔，所述壳体（2）和短法兰（4）之间设有夹板阀（3），所述夹板阀（3）关闭时将内腔与管道的连通切断，所述内腔中设有筒形的打孔刀（7），所述打孔刀（7）可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，其特征是，所述打孔刀（7）上连接有转轴（1），所述转轴（1）向上贯穿壳体（2）顶部并与壳体（2）顶部滑动密封配合，所述打孔刀（7）与转轴（1）的连接处设有回流腔（10），所述回流腔（10）中设有回流叶片（9），所述打孔刀（7）设有与回流腔（10）连通的回流腔进口（7a），所述转轴（1）设有与回流腔（10）连通的回流腔出口（11a），所述转轴（1）设有可与回流腔出口（11a）连通的收集盒（8）。

2.根据权利要求1所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述转轴（1）的外部设有滑套（6），所述滑套（6）沿转轴（1）的轴向滑动，所述收集盒（8）与滑套（6）固定连接，所述转轴（1）上设有固定圈（13），所述固定圈（13）和滑套（6）之间设有弹簧（12），所述短法兰（4）内壁靠近管道的一端设有对滑套（6）限位的凸起（4a），所述滑套（6）与凸起（4a）接触从而带动收集盒（8）与回流腔出口（11a）连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述滑套（6）设有滑套通孔（6a），所述滑套（6）与凸起（4a）脱离接触时所述滑套通孔（6a）与回流腔出口（11a）连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述转轴（1）下端设有与回流叶片（9）同轴布置的导流环（11），所述导流环（11）的内侧面设有从回流腔进口（7a）向回流腔出口（11a）延伸的导流面（11b）。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述收集盒（8）包括底座（82）和过滤壳体（81），所述过滤壳体（81）与底座（82）可拆卸连接，所述底座（82）和过滤壳体（81）之间包围形成收集腔室。

6.根据权利要求5所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述底座（82）的内侧设有沿转轴（1）轴向布置的定位圈（83），所述定位圈（83）的内壁设有收集腔进孔（8b），所述定位圈（83）的内壁设有与收集腔进孔（8b）连通的环形槽（8a），所述环形槽（8a）与回流腔出口（11a）对齐时所述回流腔（10）与收集腔室连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述过滤壳体（81）从定位圈（83）顶部呈弧形延伸至底座（82）的外侧边，所述底座（82）的内表面设有收集槽（82a）。

8.根据权利要求2所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述滑套（6）包括滑套本体（61）以及与滑套本体（61）同轴转动连接的接触套（62），所述短法兰（4）内壁的凸起（4a）对接触套（62）的下端接触限位。

9.根据权利要求8所述的一种用于天然气管道的施工设备，其特征是，所述接触套（62）的下端向下延伸形成覆盖收集盒（8）的导流罩体（62a），所述导流罩体（62a）和收集盒（8）之间设有回流通道，所述回流通道通向打孔刀（7）和短法兰（4）之间。

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