CN112848251A - 一种管道胀接辅助器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道胀接辅助器，属于管道施工领域。其技术方案：顶靴、前连杆、后连杆和转轴组成平行四边形机构，顶靴设置在转轴的端部，前连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴，后连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴；转筒设置在转轴中间位置并采用螺纹连接；滑套设置在后连杆和转筒之间，滑套安装到转轴上并采用滑动连接；顶杆一端铰接到顶靴上，另一端铰接到滑套上；转轴安装到基座内，并采用转动连接；底座与基座连接，抱箍安装到底座上，抱箍与管道连接。本发明通过手动调节施工，操作方便；顶靴扩径过程中向管道一侧轴向顶进，对管道过渡段有增厚的效果，有利于管道连接强度。

Description

一种管道胀接辅助器

技术领域

本发明涉及管道施工领域，更具体地说，涉及热塑性管道扩径施工。

背景技术

聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚甲醛管等具有成本低、耐腐蚀、便于施工等优势，广泛应用于油气输送、城市燃气、自来水管网等领域。目前上述管道主要采用热熔对接的方式连接，即通过加热软化后将管道端部挤压在一起。该类型连接方式施工较为简单，但是因为聚合物材料本身特性的限制，热熔连接部位轴向强度较低；并且管道挤压部位留下凸出的环状残留，限制了清管器通过，造成管道难以进行清管施工。该类连接方式，连接部位凸出的环状残留，不利于在管道外层设置缠绕层。另外，由于管道两段夹具结构的限制，对于大口径的薄壁管道，难以采用热熔对接的方式连接。

柔性复合管道因其耐温优、柔韧性好、重量轻、成本低、抗腐蚀性和抗渗透能力突出，广泛应用于石油化工行业。该管道由内而外主要由内衬层、增强层和保护层组成。内衬层，也称之为传输层，通常由交联聚乙烯或者聚乙烯组成，具有抗小分子渗透性能；增强层由涤纶纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等纤维材质交错缠绕形成，硫化氢应力开裂风险较低，承压能力强；保护层由交联聚乙烯或者聚乙烯组成，耐温性能优良。

复合材料管道的连接方法通常有机械压紧方式和非机械压紧方式两大类。机械压紧方式的原理是把复合管的各层依靠机械作用压紧到接头件上，实现密封的同时实现轴向负载的传递。机械压紧连接，需要将一个金属管件的宝塔式接头插入复合管道内部；然后再管道外套一个金属套，通过拧紧金属套将管道压紧。但是，高压柔性复合材料管由于具有增强层，采用机械式压紧方式容易破坏增强层结构。尤其是针对于承压能力更高的、增强层为脆性较大复合材料的柔性复合管，增强层一旦破坏，将会造成负载的传递减弱，压力承受能力降低，容易发生泄漏事故。非机械压紧方式是采用分层连接的方式，将复合管道逐层连接。其中内衬层主要采用热熔对接的方式连接，即管道端部加热软化后挤压在一起实现连接效果。但是此类连接方式同样存在连接强度低、凸出的环状残留的问题。

基于上述技术背景，有相关学者提出了热塑性管道扩径连接方法：管道一端加热软化后进行扩径操作，然后套入待连接管道，通过电热丝等继续加热，实现两段管道的对接。这样的连接方式强度高，并且管内不存在凸出的环状残留，有利于管道清管作业。通过调研，目前管道扩径主要有以下专利技术。

专利CN204661780U公布了一种管道扩径装置，包括内管、扩管部、液氮供应装置、液氮收集装置和管道，液氮供应装置与内管的一端连接，所述的液氮收集装置与内管的另一端连接，扩管部设置在内管的两端之间，所述的扩管部包括金属管、翅片和绝缘体，翅片设置在金属管上，所述翅片之间的金属管外部设置绝缘体；内管包括软管和绝缘体，所述绝缘体设置在软管外部；内管与扩径部之间通过接头连接，所述的内管装入到管道内，当扩径部放置到管道内需扩径的部位，管道内充满水，启动液氮供应装置将液氮通过内管一端输入，经过内管、扩径部再经过内管流入到液氮收集装置。该方案需要对施工管段内充满水；需要将液氮通过内管输送到扩径部位，并通过内管输送到管道出口进行收集。因此不具备充水、排水条件的管道难以使用该方案。

专利CN210919606U公布了一种螺旋管管端扩径的液压系统，包括机架、滑动连接于机架上的一对扩径模块、置于两扩径模块之间且与扩径模块配合使用的扩径斜块，其中扩径斜块通过油缸驱动，油缸上连接有油路管道，油路管道一端连接有油箱，油路管道包括低压大流量油路管道和高压小流量油路管道，低压大流量油路管道和高压小流量油路管道之间安装有切换油液流通路径的二位四通电磁换向阀和三位四通电磁阀；高压小流量油路管道上安装有可调式压力继电器。该技术方案采用两个独立液压输出单位，根据所需工作状态自动转换实现不同工作过程对工作压力、移动速度的不同需求，节省能力、提高效率，非工作状态、非压力输出油泵为空载状态，可减少电能的消耗，减低油泵的损耗。但是，该方案采用斜块作为执行机构，扩径行程有限；并且不能对管道圆周方向同时扩径，因此难以保证管道扩径后的圆整度。

专利CN204934380U公布了一种管端液压冷扩径机，包括：液压系统、支架、外胎、内胎、垂直导向块、支撑管、导向杆及位置传感器。液压系统安装在支架上，液压系统的活塞杆与内胎的后端固定连接。内胎的表面设置有多个环绕内胎分布的倾斜面，倾斜面上设置有T型槽。外胎的内侧设置有与T型槽相配合的T型块，T型块配合在T型槽内。支撑管固定在支架上，垂直导向块与支撑管前端T型槽相配合。垂直导向块与外胎固定连接。导向杆与活塞杆连接，位置传感器固定在支撑上。该方案采用T型槽相配合的斜块作为执行机构，扩径行程有限；并且不能对管道圆周方向同时扩径，因此难以保证管道扩径后的圆整度。

专利CN209903918U公布了一种管道补口热收缩套扩径装置，包括底座、支架、液压缸、压头、连接杆、提拉座和扩径模具；所述底座固定在水平地面上，在底座上固定安装扩径模具和支架；所述扩径模具主体部分为圆柱体结构；所述支架顶端设有横梁，在所述横梁上安装液压缸；所述液压缸呈倒置状态，在其伸缩臂下端安装压头；所述压头与扩径模具中心轴线重合；所述提拉座布置在压头下方，通过连接杆和压头连接，由压头、连接杆和提拉座组成一体式框架，在提拉座上设有与扩径模具外径尺寸匹配的中心孔。该技术方案通过轴向挤压的方式，将锥形扩径模具塞入交联聚乙烯管道，进行管道扩径。由于该技术方案结构的特殊性，只能对较短的一段管道进行扩径操作；并且待扩径管道轴向阻力过大时，管道容易发生屈曲而不能套入到锥形扩径模具。

综上所述，现有技术主要是对金属管道进行扩径操作，消除焊接部位应力；对热塑性塑料管扩径，采用锥形模具挤压的方式。相关现有技术，难以适应热塑性管的扩径施工。因此，发明一种针对热塑性塑料管的扩径方法和工具，具有现实意义和应用前景，相关技术具有较大应用价值。

发明内容

本发明的目的：提出一种针对热塑性塑料管的扩径工具，克服现有管道扩径技术扩径程度小、扩径后管道圆整度低、不适应长管道端部扩径等问题；解决现有热塑性管道热熔对接轴向强度低、连接部位存在凸出环状残留的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种管道胀接辅助器，包括顶靴、前连杆、后连杆、转轴、转筒、滑套、基座、底座、抱箍，其特征在于：顶靴、前连杆、后连杆和转轴组成平行四边形机构，顶靴设置在转轴的端部，前连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴，后连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴；转筒设置在转轴中间位置并采用螺纹连接；滑套设置在后连杆和转筒之间，滑套安装到转轴上并采用滑动连接；顶杆一端铰接到顶靴上，另一端铰接到滑套上；转轴安装到基座内，并采用转动连接；底座与基座连接，抱箍安装到底座上，抱箍与管道连接。

滑套与转轴之间采用花键连接；或者转轴设置纵向滑槽，滑套在对应位置设置销钉。

滑套和后连杆之间设置弹簧，所述弹簧为压缩弹簧，所述弹簧套在转轴上。

转筒和转轴之间连接螺纹设置为多线螺纹，所述多线螺纹为3~12线螺纹。

顶靴包括弧形板，所述弧形板的母线与转筒轴线平齐，弧形板靠近管道一侧的端部设置过渡段，所述过渡段为锥形或者圆弧形。

基座两端设置挡环，所述挡环为圆环形，挡环套在转轴上，挡环与转轴通过销钉固定。

还包括撬杆，转轴在安装顶靴的另一端设置圆孔，所述圆孔用于安装撬杆，所述撬杆与转轴活动连接并与转轴垂直。

还包括手轮，转筒外固定手轮，所述手轮为圆环形并带有中心肋条，所述中心肋条与转筒连接。

至少3个顶靴在转轴圆周方向中心对称布置。

本发明具有的有益效果是：（1）本发明通过手动调节施工，操作方便；（2）顶靴扩径过程中向管道一侧轴向顶进，对管道过渡段有增厚的效果，有利于管道连接强度；（3）通过手轮调节扩径大小，多尺寸可调，适应多种管径的扩径施工。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为本发明所述顶靴结构简图。

图中：1.管道；2.抱箍；3.前连杆；4.顶靴；5.后连杆；6.弹簧；7.顶杆；8.滑套；9.转筒；10.手轮；11.挡环；12.基座；13.转轴；14.撬杆；15.底座。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合附图对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

顶靴4、前连杆3、后连杆5和转轴13组成平行四边形机构，顶靴4设置在转轴13的端部，前连杆3一端铰接到顶靴4另一端铰接到转轴13，后连杆5一端铰接到顶靴4另一端铰接到转轴13；转筒9设置在转轴13中间位置并采用螺纹连接；滑套8设置在后连杆5和转筒9之间，滑套8安装到转轴13上，滑套8可以沿着转轴13轴向滑动；顶杆7一端铰接到顶靴4上，另一端铰接到滑套8上；转轴13安装到基座12内，并采用转动连接；底座15与基座12连接，抱箍2安装到底座15上，抱箍2与管道1连接。

滑套8与转轴13之间采用花键连接；或者转轴13设置纵向滑槽，滑套8在对应位置设置销钉，以实现滑套8和转轴13之间周向固定。

滑套8和后连杆5之间设置弹簧6，所述弹簧6为压缩弹簧6，所述弹簧6套在转轴13上。

为方便转筒9轴向旋进，将转筒9和转轴13之间连接螺纹设置为多线螺纹，所述多线螺纹为3~12线螺纹。

顶靴4包括弧形板，所述弧形板的母线与转筒9轴线平齐，弧形板靠近管道1一侧的端部设置过渡段，所述过渡段为锥形或者圆弧形。通过所述顶靴4的特殊结构，管道1扩径后大端和小端之间存在光滑过渡段，防止热塑性管道1破损。

基座12两端设置挡环11，所述挡环11为圆环形，挡环11套在转轴13上，挡环11与转轴13通过销钉固定。这样，转轴13与基座12之间实现周向转动、轴向固定。

抱箍2为分体式圆环结构，抱箍2用以固定管道1。

转轴13在安装顶靴4的另一端设置圆孔，所述圆孔用于安装撬杆14，所述撬杆14与转轴13活动连接并与转轴13垂直。

还包括手轮10，所述手轮10用以转动转筒9，通过转筒9转动调节转筒9轴向位置；转筒9外固定手轮10，所述手轮10为圆环形并带有中心肋条，所述中心肋条与转筒9连接。

至少3个顶靴4在转轴13圆周方向中心对称布置，多个顶靴4同时张开和收拢，对管道多个部位同时扩径操作。

本发明的原理是：顶靴4、前连杆3、后连杆5和转轴13组成平行四边形机构，通过转动手轮10实现顶靴4的张开和收拢，对管道1的特定位置进行扩径操作；完成一次扩径操作后，通过撬杆14调整顶靴4相对于管道1的周向位置，进行下一次顶管施工。

Claims (9)

1.一种管道胀接辅助器，包括顶靴、前连杆、后连杆、转轴、转筒、滑套、基座、底座、抱箍，其特征在于：顶靴、前连杆、后连杆和转轴组成平行四边形机构，顶靴设置在转轴的端部，前连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴，后连杆一端铰接到顶靴另一端铰接到转轴；转筒设置在转轴中间位置并采用螺纹连接；滑套设置在后连杆和转筒之间，滑套安装到转轴上并采用滑动连接；顶杆一端铰接到顶靴上，另一端铰接到滑套上；转轴安装到基座内，并采用转动连接；底座与基座连接，抱箍安装到底座上，抱箍与管道连接。

2.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：滑套与转轴之间采用花键连接；或者转轴设置纵向滑槽，滑套在对应位置设置销钉。

3.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：滑套和后连杆之间设置弹簧，所述弹簧为压缩弹簧，所述弹簧套在转轴上。

4.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：转筒和转轴之间连接螺纹设置为多线螺纹，所述多线螺纹为3~12线螺纹。

5.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：顶靴包括弧形板，所述弧形板的母线与转筒轴线平齐，弧形板靠近管道一侧的端部设置过渡段，所述过渡段为锥形或者圆弧形。

6.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：基座两端设置挡环，所述挡环为圆环形，挡环套在转轴上，挡环与转轴通过销钉固定。

7.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，还包括撬杆，其特征在于：转轴在安装顶靴的另一端设置圆孔，所述圆孔用于安装撬杆，所述撬杆与转轴活动连接并与转轴垂直。

8.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，还包括手轮，其特征在于：转筒外固定手轮，所述手轮为圆环形并带有中心肋条，所述中心肋条与转筒连接。

9.根据权利要求1所述一种管道胀接辅助器，其特征在于：至少3个顶靴在转轴圆周方向中心对称布置。

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