CN111425683A - 一种管道带压开孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道带压开孔装置，包括与管道固定连接的连接法兰、位于连接法兰上方的壳体及位于连接法兰和壳体之间的夹板阀，连接法兰和壳体内部形成连通的内腔，内腔中设有刀具，刀具可在内腔中上下移动及绕自身轴线回转，刀具上设有转轴，转轴向上贯穿壳体顶部并与壳体顶部滑动密封配合，转轴下端设有回流腔，回流腔内设有在转轴回转时对回流腔加压的扇叶，转轴上设有滑动连接的滑套，滑套上设有与回流腔保持常通的收集盒以及与回流腔保持常断的封堵囊，连接法兰内壁下端设有作用于滑套的限位环，限位环作用于滑套时将封堵囊与回流腔连通并将收集盒与回流腔切断。本发明旨在对打孔过程中产生的碎屑进行收集，保证顺利实现管道的封堵。

Description

一种管道带压开孔装置

技术领域

本发明属于管道带压开孔领域，尤其涉及一种管道带压开孔装置。

背景技术

现今大多数的不停输带压开孔设备其开孔和封堵装置不为一体，在进行开孔封堵作业时，操作过程复杂；完成开孔作业时，需取出开孔设备，更换封堵设备，浪费了大量的时间。另外，传统的带压封堵工艺，在完成对一段管道维修时，需对管道两端同时进行开孔和封堵，并需要安装旁管连接两端，实现旁管分流，这样两处开孔，一方面加大了对原有管道的损害，另一方面两处开孔和封堵所需作业设备多，增加了作业成本，加大操作难度。

为了提高作业效率，如中国专利公开号CN106907543A，公开了一种带压开孔封堵分流设备，主要包括密封连接机构、封堵机构和开孔装置，所述密封连接结构包括下阀体、上阀体和密封箱体，所述下阀体与上阀体均分别与待修管道的外壁相适配，上阀体与下阀体螺栓连接，待修管道沿轴线方向夹紧在上阀体与下阀体之间；所述密封箱体的下端与上阀体连通；所述封堵机构设于密封箱体的内部，开孔装置的驱动端可伸入密封箱体，对待修管道开孔。该设备可在开孔之后完成对于管道的局部封堵，然而在实际开孔过程中，由于刀具与管壁切屑会产生较多碎屑，开孔之后对气囊内冲压使气囊膨胀时，气囊容易与之前产生的碎屑接触，从而导致气囊表面划伤甚至气囊破损，无法顺利完成封堵。

发明内容

为了克服现有技术中开孔产生碎屑容易导致设备受损、封堵失败的不足，本发明提供了一种管道带压开孔装置，对打孔过程中产生的碎屑进行收集，保证顺利实现管道的封堵。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种管道带压开孔装置，包括与管道固定连接的连接法兰、位于连接法兰上方的壳体以及位于连接法兰和壳体之间的夹板阀，所述连接法兰和壳体内部形成连通的内腔，所述内腔中设有筒形的刀具，所述刀具可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，所述刀具上连接有转轴，所述转轴向上贯穿壳体顶部并与壳体顶部滑动密封配合，所述转轴的下端设有回流腔，所述回流腔内设有在转轴回转时对回流腔加压的扇叶，所述转轴上设有滑动连接的滑套，所述滑套上设有与回流腔保持常通的收集盒以及与回流腔保持常断的封堵囊，所述连接法兰内壁下端设有作用于滑套的限位环，所述限位环作用于滑套时将封堵囊与回流腔连通并将收集盒与回流腔切断。筒形的刀具在转轴带动下高速回转，同时转轴也带动扇叶转动，扇叶旋转在内腔中产生负压，将流体抽至回流腔并送入至收集盒中。刀具在进行开孔的同时，扇叶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。当打孔完成后，转轴继续下移，使得封堵囊进入到管道中，限位环作用于滑套移动使得封堵囊与回流腔连通，扇叶转动对封堵囊加压使得封堵囊在管道内膨胀，从而完成对于管道的封堵。

作为优选，所述转轴包括轴体以及与轴体下端固定的连接部，所述刀具与连接部的下端固定连接，所述回流腔设置于连接部中，所述连接部的底端设有所述扇叶，所述刀具的中心设有与回流腔连通的回流腔进口，所述连接部的侧面设有与回流腔连通的回流腔出口。通过连接部将扇叶与轴体分离，便于对扇叶进行单独成型加工，降低制造难度。扇叶固定在回流腔进口，转轴转动时带动扇叶将流体压入至回流腔中，便于流体通过回流腔出口流动至封堵囊或者收集盒中。

作为优选，所述滑套包括滑套本体以及与滑套本体保持固定的导向限位板，所述内腔的侧壁设有沿竖直方向布置的导向筋，所述导向限位板的边缘设有与导向筋滑动配合的缺口，所述限位环与导向限位板接触后推动滑套相对转轴上移。导向限位板可随转轴同步上下移动，对转轴下端进行定位，同时通过导向筋与导向限位板配合定位，使得收集盒、封堵囊和导向限位板沿周向保持相对固定，提高转轴的转动精度，减小开孔过程中刀具的晃动，提高开孔精度。

作为优选，所述转轴上设有固定圈，所述固定圈和滑套之间设有弹簧。弹簧作用于滑套下移，将收集盒与回流腔保持在常通状态，提高碎屑的收集率。

作为优选，所述导向限位板上设有若干通孔。这样，刀具和转轴在上移和下移过程中，内腔中的流体经过通孔从导向限位板的一侧流向另一侧，从而导向限位板的移动阻力，便于刀具快速移动至管道外壁，提高作业效率。

作为优选，所述连接部在回流腔的底部设有向内收缩的开口，所述开口对滑套的下端进行限位。通过开口可在回流腔内形成较大液压，通过回流腔出口进入到收集盒中时压力急剧减小有利于形成涡流，从而便于碎屑沉降。

作为优选，所述连接部的侧面设有对称布置的所述回流腔出口，所述滑套的内壁设有收集盒环形槽和封堵囊环形槽，所述收集盒与收集盒环形槽连通，所述封堵囊与封堵囊环形槽连通。这样，转轴在转动过程中，回流腔出口与收集盒环形槽或者回流腔与封堵囊环形槽始终保持在连通的状态，保证流体可持续地流向收集盒或封堵囊中。

作为优选，所述收集盒包括与滑套固定连接的底座以及与底座可拆卸连接的收集壳体，所述收集壳体与底座之间包围形成收集腔，所述收集腔内设有与收集壳体贴合的过滤层。收集壳体与底座之间可以拆卸，方便打孔作业完成之后将收集盒拆卸进行清理或者更换。

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）在开孔完成之后，可通过转轴回转对封堵囊加压实现对于管道的封堵，无需再设置其他外部管路，有利于简化操作；（3）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；（4）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；（5）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。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明扇叶与转轴的结构示意图；

图3是图1中A处的局部放大示意图；

图4是图1中N-M处的剖视图；

图5是本发明的导向限位板与限位环刚接触时的结构示意图；

图6是本发明的导向限位板与限位环作用后弹簧受压时的结构示意图；

图7是图6中B处的局部放大示意图；

图8是本发明的封堵囊膨胀后的结构示意图。

图中：刀具1，回流腔进口1a，收集盒2，收集壳体21，过滤层22，底座23，壳体3，滑套4，封堵囊环形槽4a，收集盒环形槽4b，导向限位板41，通孔41a，缺口41b，滑套本体42，弹簧5，固定圈6，转轴7，回流腔7a，连接部7b，回流腔出口7c，轴体71，开口72，封堵囊8，夹板阀9，法兰10，限位环10a，扇叶11，管道12，导向筋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，一种管道带压开孔装置，包括与管道12固定连接的连接法兰10和位于连接法兰10上方的壳体3，法兰10和壳体3之间设有夹板阀9。连接法兰10和壳体3内部设有内腔，当夹板阀9的阀门打开时，法兰10和壳体3的内腔与管道12连通，夹板阀9关闭时将内腔与管道12的连通切断。内腔沿竖直方向设置，内腔中设有筒形的刀具1，刀具1的下端为切屑刃，刀具1上端连接有转轴7。转轴7可带动刀具1可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，当刀具1随转轴7回转时，切屑刃的回转轨迹为圆形。转轴7向上贯穿壳体3顶部并与壳体3顶部滑动密封配合，壳体3顶部也对转轴7的上部进行定位。转轴7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7的转动可通过液压马达带动实现回转切屑。

结合图2所示，转轴7的下端设有回流腔7a，回流腔7a内设有在转轴7回转时对回流腔7a加压的扇叶11。转轴7包括轴体71以及与轴体71下端固定的连接部7b，刀具1与连接部7b的下端固定连接，回流腔7a设置于连接部7b中，扇叶11设置于连接部7b的底端，刀具1的中心设有与回流腔7a连通的回流腔进口1a，连接部7b的侧面设有与回流腔7a连通的回流腔出口7c。本实施例中，扇叶11与转轴7采用独立分件，扇叶11成型之后通过如螺丝、焊接等方式与转轴7的下端进行固定连接，转轴7转动时直接带动扇叶11转动，从而降低扇叶11的加工难度。

结合图1、图3所示，转轴7上设有滑动连接的滑套4，滑套4上设有收集盒2和封堵囊8。滑套4包括滑套本体42以及与滑套本体42保持固定的导向限位板41，收集盒2和封堵囊8均设置在滑套本体42的外侧，两者对沿转轴7轴向对称布置。如图4所示，内腔的侧壁设有沿竖直方向布置的导向筋13，导向限位板41的边缘设有与导向筋13滑动配合的缺口41b，两者安装之后，导向筋13可对导向限位板41周向进行限位，避免导向限位板41发生转动。在实际应用中，根据滑套本体42与转轴7之间的相对转速，还可在两者之间采用滑动或滚动轴承配合，同时增加密封圈从而防止流体循环过程中向外泄漏。连接部7b在回流腔7a的底部设有向内收缩的开口72，开口72对滑套4的下端进行限位。如图4所示，导向限位板41上设有若干通孔41a，以减小流阻而便于在内腔中移动。

如图1，转轴7上设有固定圈6，固定圈6和滑套4之间设有弹簧5，连接法兰10内壁下端设有作用于滑套4的限位环10a。如图5所示，当滑套4未与限位环10a接触时，滑套4由于弹簧5作用下移，连接部7b的下端由于开口72向外扩展，滑套4被开口72的外侧壁限位，此时收集盒2与回流腔7a保持常通状态，封堵囊8与回流腔7a保持常断状态。如图6所示，当限位环10a与滑套4接触，带动滑套4相对转轴7上移后，封堵囊8与回流腔7a连通，收集盒2与回流腔7a切断。限位环10a与导向限位板41接触配合，从而切换收集盒2和封堵囊8的连通状态。

结合图3和图7所示，连接部7b的侧面设有对称布置的回流腔出口7c，滑套4的内壁设有收集盒环形槽4b和封堵囊环形槽4a，收集盒2与收集盒环形槽4b连通，封堵囊8与封堵囊环形槽4a连通。收集盒2包括与滑套4固定连接的底座23以及与底座23可拆卸连接的收集壳体21，收集壳体21与底座23之间包围形成收集腔，收集腔内设有与收集壳体21贴合的过滤层22。

在实际运行过程中，如图1所示，需要先将法兰10与管道12进行焊接固定，之后将夹板阀9和壳体3安装在法兰10上，刀具1位于法兰10和壳体3之间形成的内腔中，检验法兰10与管道12的密封性能，在内腔中注入与管道12中相同的流体并保持与管道12同等的压力。刀具1位于管道12打孔位置的上方，通过外部的液力单元或者手动推动刀具1，可使得刀具1在内腔中向下移动。此时如图3所示，弹簧5处于自然状态，回流腔7a与收集盒2保持在常通状态。当刀具1逐渐靠近管道12时，外部的液压马达通过转轴7带动刀具1高速转动，对管道12外壁进行开孔，此时扇叶11与刀具1保持同步回转，因而在刀具1内部产生负压，切屑过程产生的碎屑由于负压被抽入回流腔7a中，之后进入到收集盒2中回收。如图5所示，开孔完成之后，转轴7带动刀具1继续下移，直至滑套4上端的导向限位板41与限位环10a接触相抵，如图6、图7所示，限位环10a向上作用于导向限位板41，使得导向限位板41连同滑套4向固定圈6滑动，弹簧5收到压缩，滑套4将封堵囊8与回流腔7a连通、收集盒2与回流腔7a切断。如图8所示，此时扇叶11产生的流体压力注入封堵囊8，封堵囊8膨胀将管道12进行封堵。由于封堵囊8内外均为流体，扇叶11产生的压力只需克服封堵囊8弹性膨胀所需的压力即可，相比于现有技术通过充气使封堵囊8膨胀的方法不仅要克服封堵囊8弹性膨胀而且还要克服排开外界流体的压力，因而对于压力要求得以大大降低。在管道12修理任务工作完成之后，可以反向转动转轴7，使得扇叶11将封堵囊8中的流体抽出，封堵囊8缩小恢复至原来较小的尺寸。为了防止扇叶11反转产生的正压力作用于刀具1内的管道壁废料，可在刀具1内设置现有技术中的弹性倒钩，在切割完成时将管道壁废料钩住于刀具1内，但依然要保持有足够的空隙以便于流体进出刀具1内部。之后转轴7连通刀具1上移至夹板阀9上方后，将夹板阀9关闭，从而完成开孔的作业。

Claims (8)

1.一种管道带压开孔装置，包括与管道固定连接的连接法兰（10）、位于连接法兰（10）上方的壳体（3）以及位于连接法兰（10）和壳体（3）之间的夹板阀（9），所述连接法兰（10）和壳体（3）内部形成连通的内腔，所述内腔中设有筒形的刀具（1），所述刀具（1）可在内腔中上下移动以及绕自身轴线回转，其特征是，所述刀具（1）上连接有转轴（7），所述转轴（7）向上贯穿壳体（3）顶部并与壳体（3）顶部滑动密封配合，所述转轴（7）的下端设有回流腔（7a），所述回流腔（7a）内设有在转轴（7）回转时对回流腔（7a）加压的扇叶（11），所述转轴（7）上设有滑动连接的滑套（4），所述滑套（4）上设有与回流腔（7a）保持常通的收集盒（2）以及与回流腔（7a）保持常断的封堵囊（8），所述连接法兰（10）内壁下端设有作用于滑套（4）的限位环（10a），所述限位环（10a）作用于滑套（4）时将封堵囊（8）与回流腔（7a）连通并将收集盒（2）与回流腔（7a）切断。

2.根据权利要求1所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述转轴（7）包括轴体（71）以及与轴体（71）下端固定的连接部（7b），所述刀具（1）与连接部（7b）的下端固定连接，所述回流腔（7a）设置于连接部（7b）中，所述连接部（7b）的底端设有所述扇叶（11），所述刀具（1）的中心设有与回流腔（7a）连通的回流腔进口（1a），所述连接部（7b）的侧面设有与回流腔（7a）连通的回流腔出口（7c）。

3.根据权利要求1或2所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述滑套（4）包括滑套本体（42）以及与滑套本体（42）保持固定的导向限位板（41），所述内腔的侧壁设有沿竖直方向布置的导向筋（13），所述导向限位板（41）的边缘设有与导向筋（13）滑动配合的缺口（41b），所述限位环（10a）与导向限位板（41）接触后推动滑套（4）相对转轴（7）上移。

4.根据权利要求3所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述转轴（7）上设有固定圈（6），所述固定圈（6）和滑套（4）之间设有弹簧（5）。

5.根据权利要求3所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述导向限位板（41）上设有若干通孔（41a）。

6.根据权利要求1或2所述的一种管道带压开孔·封堵装置，其特征是，所述连接部（7b）在回流腔（7a）的底部设有向内收缩的开口（72），所述开口（72）对滑套（4）的下端进行限位。

7.根据权利要求5所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述连接部（7b）的侧面设有对称布置的所述回流腔（7a）出口，所述滑套（4）的内壁设有收集盒环形槽（4b）和封堵囊环形槽（4a），所述收集盒（2）与收集盒环形槽（4b）连通，所述封堵囊（8）与封堵囊环形槽（4a）连通。

8.根据权利要求1或2所述的一种管道带压开孔装置，其特征是，所述收集盒（2）包括与滑套（4）固定连接的底座（23）以及与底座（23）可拆卸连接的收集壳体（21），所述收集壳体（21）与底座（23）之间包围形成收集腔，所述收集腔内设有与收集壳体（21）贴合的过滤层（22）。

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