CN113910594A - 一种稳定牵引的缩径设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定牵引的缩径设备及其使用方法，属于内衬塑料管道制造设备技术领域，包括机架、固定机构、牵引机构、缩径机构、钢管及内衬管，机架上设有用于固定钢管的固定机构，机架的一端设有用于牵引内衬管的牵引机构，机架的另一端部设有缩径机构，内衬管与缩径机构及钢管处于同一水平线上，钢管通过固定机构固定于机架上，内衬管在缩径机构和牵引机构的共同拉力作用下，在缩径机构中发生缩径变形，而后在牵引机构的作用下，将其内衬于钢管内，采用本发明的技术方案，可实现塑料管道快速衬入钢管，同时在内衬过程中保持内衬管尺寸，避免其快速回弹后与钢管产生摩擦，损伤管体，造成安全隐患。

Description

一种稳定牵引的缩径设备及其使用方法

技术领域

本发明属于内衬塑料管道制造设备技术领域，具体涉及一种稳定牵引的缩径设备及其使用方法。

背景技术

塑料管道耐酸、耐碱、耐腐蚀，是较为理想的特殊介质输送管道。但是塑料管道强度较低，耐压性能较差，为满足较高压力的介质输送需求。市场上通常会采用塑料管道内衬钢管这种方式，来增强管道的耐压性能。塑料管道内衬方式多样，其中，缩径衬入法由于操作方便，衬入效率高等优点，成为内衬操作的首选方式之一。

目前，市面上的缩径内衬方式较为粗暴，大多是通过缩径机缩径，再利于缩径机的推力，直接将塑料管顶入钢管内。该方式虽然效率很高，但是管道通过缩径机完成缩径之后，就失去了应力加持，管道迅速回弹，在衬入钢管的过程中不可避免的会与钢管壁产生较大摩擦，进而损伤塑料内衬管，留下安全隐患。因此，开发一种简便高效，可防止内衬管快速回弹，避免磨损的内衬设备就显得尤为重要。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种稳定牵引的缩径设备及其使用方法，可实现内衬管道快速衬入钢管，同时在内衬过程中保持内衬管尺寸，避免其快速回弹后与钢管产生摩擦，损伤管体，造成安全隐患。

本发明提供了一种稳定牵引的缩径设备，包括机架、固定机构、牵引机构、缩径机构、钢管及内衬管，所述机架上设有用于固定钢管的固定机构，所述机架的左右两侧分别设有缩径机构和用于牵引内衬管的牵引机构，所述内衬管与缩径机构及钢管处于同一水平线上，其特征在于所述缩径机构包括缩径机构机架、一组缩径带、一组缩径滚轮、一组第一电机及缩径机构电源，所述缩径机构机架靠近机架的一端上部开设有内衬管出口，其另一端上部对称开设有内衬管进口，所述内衬管进口和内衬管出口的上下前后分别对称设有能360°转动的缩径带，所述缩径带之间构成了内衬管的缩径通道，所述缩径通道的直径从入口段至出口端不断缩小，所述缩径带的两端分别安装有能使缩径带转动的缩径滚轮，所述缩径滚轮内安装有为其提供动力的第一电机；

所述牵引机构包括牵引机构机架、牵引夹具、钢索、收线滚轮、机械臂及限位器，所述牵引夹具设置于内衬管靠近内衬管出口的一端端口上，所述钢索的一端与牵引夹具固定连接，其另一端依次穿过固定机构和钢管的内部空间后，与收线滚轮连接，所述收线滚轮固定于牵引机构机架上，所述牵引机构机架上设有用于固定钢索的限位器，所述收线滚轮的一端部设有握柄，所述握柄与机械臂连接。

进一步地，所述内衬管进口和内衬管出口上下对称设有第一支撑杆，其前后对称设有第二支撑杆，所述第一支撑杆的两端和第二支撑杆的两端均设有用于固定缩径滚轮的固定件，所述固定件包括连接环和对称设置于连接环两端的固定杆，所述缩径滚轮通过转轴与固定杆转动连接，所述固定杆上开设有用于调节缩径通道直径大小的通槽，所述固定杆通过螺栓及与其匹配的螺母固定于支撑杆上。

进一步地，包括一组强化钢板，所述强化钢板的两端分别与其对应的连接环相连接，用于补强缩径带的强度。

进一步地，所述固定机构的数量为3个，分别固定于机架的两端及中部，所述固定机构为可调节的机械家具，所述固定机构包括固定底座、调节螺杆、一对半固定圈及摇杆，所述固定底座上对称设有半固定圈，其中两个半固定圈形成一个用于卡箍固定钢管的卡箍腔，所述固定底座上开设有与调节螺杆大小相匹配的调节螺杆通槽，所述调节螺杆设置于调节螺杆通槽内，所述调节螺杆的端部安装有摇杆。

进一步地，包括防护罩，所述防护罩设置在机架的头尾两端，且位于头尾两个固定机构上，所述防护罩一端与机架通过合页连接，其另一端采用卡扣的方式连接，所述防护罩上设有便于工作人员观察的观察口。

进一步地，所述机架由若干个机架单体组成，所述机架单体的个数由钢管的长度决定，其中机架单体之间通过锁扣连接。

进一步地，所述牵引夹具包括牵引头、牵引夹具外壳及牵引夹具内芯，所述牵引夹具内芯的一端部为锥形端部，其中锥形端部中心开设有用于牵引头固定的第一通孔，所述牵引夹具外壳为空心圆筒状，所述牵引夹具内芯的锥形端部设置于牵引夹具外壳内，其两者之间形成了用于设置内衬管的间隙，所述牵引夹具外壳的端部设有与第一通孔相匹配的第二通孔，所述牵引头上的螺栓穿过第一通孔和第二通孔，将内衬管固定，所述钢索与牵引头上的连接孔连接。

进一步地，包括无线拉力传感器和显示屏，所述牵引头与钢索之间的连接处设有无线拉力传感器，所述牵引机构机架上设有用于查看钢索拉力的显示屏，所述显示屏与机械臂电性连接。

进一步地，所述牵引机构包括第二电机及牵引机构电源，所述机械臂的各个关节内设有第二电机，所述牵引机构机架上设有牵引机构电源，所述第二电机与牵引机构电源电性连接。

本发明的另一个目的提供了一种稳定牵引的缩径设备的使用方法，包括具体如下步骤：

1）将钢管设置于机架上固定机构的卡箍腔内，然后通过旋转摇杆带动调节螺杆转动，调节螺杆带动两个半固定圈收紧，实现钢管的固定；

2）将内衬管的锥形端部设置于牵引夹具外壳和牵引夹具内芯之间形成的空隙，内衬管与牵引夹具内芯紧紧贴合，接着将牵引头上的螺栓拧入第一通孔和第二通孔内，即可实现内衬管与牵引夹具的装配；

3）将钢索的一端与牵引头上的连接孔连接，在牵引头与钢索的连接处安装无线拉力传感器，钢索的另一端穿过钢管的内部空间后与收线滚轮连接，其中在收线滚轮的前面将钢索通过限位器固定，收线滚轮端部的握柄与机械臂连接，将第二电机与牵引机构电源电性连接；

4）调节缩径机构中支撑杆与通槽之间的位置，使得缩径通道进口和缩径通道出口调节至所需的大小，将缩径滚轮中的第一电机与缩径机构电源电性连接；

5）打开牵引机构电源和缩径机构电源，机械臂转动，内衬管在缩径带和钢索共同拉力下通过缩径通道后，发生缩径变形，钢索拉动缩径变形后的内衬管向前移动，当内衬管的锥形端部完全牵引至钢管内时，停止机械臂的运行，此时穿衬于钢管内的内衬管紧紧地贴在钢管内壁上，即可实现将内衬管内衬与钢管内。

与现有技术相比较，本发明的有益效果：

1）采用本发明的技术方案，可实现塑料管道快速衬入钢管，同时在内衬过程中保持内衬管尺寸，避免其快速回弹后与钢管产生摩擦，损伤管体，造成安全隐患；

2）本发明在整个缩径过程中持续给内衬管施加垂直方向的力，既保证了缩径效果，又能避免不必要的刮擦，达到了保护内衬管的目的；

3）本发明的设备具有操作方便、安全性高、稳定性高及效率高的特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中固定件与强化钢板的连接示意图；

图3为本发明中牵引夹具的结构示意图。

图中：1-机架；101-机架单体；102-操作台；2-钢管；3-内衬管；4-缩径机构机架；5-缩径带；6-缩径滚轮；7-缩径机构电源；8-牵引机构机架；9-牵引夹具；901-牵引头；902-牵引夹具外壳；903-牵引夹具内芯；10-钢索；11-收线滚轮；12-机械臂；13-限位器；1301-限位单元；14-牵引机构电源；15-第一支撑杆；16-第二支撑杆；17-固定件；1701-连接环；1702-固定杆；17021-通槽；18-强化钢板；19-固定底座；20-调节螺杆；21-半固定圈；22-摇杆；23-防护罩；24-观察口；25-无线拉力传感器；26-显示屏；27-可固定滑轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明所保护的范围不限于所述范围。

如图1-3所示，一种稳定牵引的缩径设备，包括机架1、固定机构、牵引机构、缩径机构、钢管2及内衬管3，机架1上设有用于固定钢管2的固定机构，机架1的左右两侧分别设有缩径机构和用于牵引内衬管3的牵引机构，钢管2通过固定机构固定于机架1上，内衬管3在缩径机构和牵引机构的共同拉力作用下，在缩径机构中发生缩径变形，而后在牵引机构的作用下，将其内衬于钢管2内。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，缩径机构包括缩径机构机架4、一组缩径带5、一组缩径滚轮6、缩径机构电源7及一组第一电机，缩径机构机架4靠近机架1一端部为内衬管出口，其另一端上部对称为内衬管进口，内衬管进口和内衬管出口的上下对称设有第一支撑杆15，其前后对称设有第二支撑杆16，第一支撑杆15的两端和第二支撑杆16的两端均设有缩径滚轮6，缩径滚轮6上套设有能够360°运转的缩径带5，本实施例中缩径带5的个数为4个，缩径带5之间形成了内衬管3的缩径通道，缩径通道的直径从入口段至出口端不断缩小。

缩径滚轮6与两支撑杆通过固定件17活动连接，固定件17包括连接环1701和对称设置于连接环1701两端的固定杆1702，缩径滚轮6通过转轴与固定杆1702转动连接，固定杆1702上开设有用于调节缩径通道直径大小的通槽17021，满足不同口径不同缩径量需求，固定杆1702通过螺栓及与其匹配的螺母固定于支撑杆上。

缩径机构还包括一组强化钢板18，强化钢板18的两端分别与其对应的连接环1701相连接，用于补强缩径带5的强度，用以支撑缩径带5，起辅助缩径作用；可防止缩径过程中，缩径带5被缩径产生的反作用力影响，向外侧移动，导致内衬管3在该位置发生回弹，缩径失败。

缩径滚轮6内安装有第一电机，缩径机构机架4的底板上安装有缩径机构电源7，其中第一电机与缩径机构电源7电性连接，本发明中第一电机的作用，第一，为缩径滚轮6提供动力；第二，在牵引力过大时起到制动作用，保证缩径过程稳定可靠；第一电机转动带动缩径滚轮6转动，缩径滚轮6转动带动缩径带5转动，缩径带5转动使得在缩径通道的内衬管3，在向前移动的同时边进行缩径变形。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，牵引机构包括牵引机构机架8、牵引夹具9、钢索10、收线滚轮11、机械臂12、限位器13、第二电机及牵引机构电源14，牵引夹具9设置于内衬管3靠近内衬管出口的一端端口上，钢索10的一端与牵引夹具9固定连接，其另一端依次穿过固定机构和钢管2的内部空间后，与收线滚轮11连接，收线滚轮11固定于牵引机构机架8上，牵引机构机架8上设有用于固定钢索10的限位器13，限位器13用以引导钢索10，同时起到缓冲作用，有利于保持牵引过程中牵引力的稳定，其中限位器13由若干个限位单元1301构成，本实施例中限位单元1301的个数为3个。

牵引夹具9包括牵引头901、牵引夹具外壳902及牵引夹具内芯903，牵引夹具内芯903的一端部为锥形端部，其中锥形端部中心开设有用于牵引头901固定的第一通孔，牵引夹具外壳902为空心圆筒状，牵引夹具内芯903的锥形端部设置于牵引夹具外壳902内，其两者之间形成了用于设置内衬管3的间隙，牵引夹具外壳902的端部设有与第一通孔相匹配的第二通孔，牵引头901上的螺栓穿过第一通孔和第二通孔，将内衬管3固定，钢索10与牵引头901上的连接孔连接。

收线滚轮11的一端部设有握柄，握柄与机械臂12，本发明中机械臂12的各个关节内设有第二电机，牵引机构机架8上设有牵引机构电源14，第二电机与牵引机构电源14电性连接。

牵引机构还包括无线拉力传感器25和显示屏26，牵引头901与钢索10之间的连接处设有无线拉力传感器25，牵引机构机架8上设有用于查看钢索拉力的显示屏26，显示屏26与机械臂12电性连接。

机械臂12设置运动轨迹为绕收线滚轮11进行圆周运动，用于收线，提供牵引力，通过机械臂12的外接显示屏26可以查看拉力大小，同时，在显示屏26上还可以设置预定拉力，当实际拉力大于或者小于该数值时，机械臂12会自主通过调整转动收线滚轮11的速度进行自主调节，通过该方式，可以维持牵引力在一个较小范围内波动，实现稳定牵引。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，固定机构为可调节的机械家具，固定机构包括固定底座19、调节螺杆20、一对半固定圈21及摇杆22，固定底座19上对称设有半固定圈21，其中两个半固定圈21形成一个用于卡箍固定钢管2的卡箍腔，固定底座19上开设有与调节螺杆20大小相匹配的调节螺杆通槽，调节螺杆20设置于调节螺杆通内，调节螺杆20的端部安装有摇杆22，可通过转动摇杆22的方式固定或者放松钢管2。

固定机构还包括防护罩23，防护罩23设置在机架1的头尾两端的固定机构上，分别对应内衬过程中，钢管2入口和出口，可避免钢索10在牵引过程中意外脱落，伤害附近操作人员。防护罩23主体为钢结构，两边各设有一个观察口24，观察口24采用加厚透明亚克力板做防护。为方便钢管2的吊入和吊出，防护罩23一端采用合页方式与机架1连接，另一端采用卡扣方式与机架1连接，可实现180°开合。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，机架1由若干个机架单体101组成，机架单体101的个数由钢管2的长度决定，其中机架单体101之间通过锁扣连接，机架1靠近限位器13的一端设有操作台102，操作台102用于暂时堆放操作工具和配件，操作台102与机架1通过锁扣连接。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，机架1的底部与缩径机构机架4的底部及牵引机构机架8的底部均设置可固定滑轮27，方便移动和固定。

本发明的一种稳定牵引的缩径设备，机架1为钢结构，防护罩

本分发明另外提出了一种稳定牵引的缩径设备的使用方法，包括如下步骤：

1）将钢管2设置于机架1上固定机构的卡箍腔内，然后通过旋转摇杆22带动调节螺杆20转动，调节螺杆20带动两个半固定圈21收紧，实现钢管2的固定；

2）将内衬管3的锥形端部设置于牵引夹具外壳902和牵引夹具内芯903之间形成的空隙，内衬管3与牵引夹具内芯903紧紧贴合，接着将牵引头901上的螺栓拧入第一通孔和第二通孔内，即可实现内衬管3与牵引夹具9的装配；

3）将钢索10的一端与牵引头901上的连接孔连接，在牵引头901与钢索10的连接处安装无线拉力传感器25，钢索10的另一端穿过钢管2的内部空间后与收线滚轮11连接，其中在收线滚轮11的前面将钢索10通过限位器13固定，收线滚轮11端部的握柄与机械臂12连接，将第二电机与牵引机构电源14电性连接；

4）调节缩径机构中支撑杆与通槽17021之间的位置，使得缩径通道进口和缩径通道出口调节至所需的大小，将缩径滚轮中的第一电机与缩径机构电源7电性连接；

5）打开牵引机构电源14和缩径机构电源7，机械臂12转动，内衬管3在缩径带5和钢索10共同拉力下通过缩径通道后，发生缩径变形，钢索10拉动缩径变形后的内衬管3向前移动，当内衬管3的锥形端部完全牵引至钢管2内时，停止机械臂12的运行，此时穿衬于钢管2内的内衬管3紧紧地贴在钢管2内壁上，即可实现将内衬管3内衬与钢管2内。

Claims (10)

1.一种稳定牵引的缩径设备，包括机架（1）、固定机构、牵引机构、缩径机构、钢管（2）及内衬管（3），所述机架（1）上设有用于固定钢管（2）的固定机构，所述机架（1）的左右两侧分别设有缩径机构和用于牵引内衬管（3）的牵引机构，所述内衬管（3）与缩径机构及钢管（2）处于同一水平线上，其特征在于所述缩径机构包括缩径机构机架（4）、一组缩径带（5）、一组缩径滚轮（6）、一组第一电机及缩径机构电源（7），所述缩径机构机架（4）靠近机架（1）的一端上部开设有内衬管出口，其另一端上部对称开设有内衬管进口，所述内衬管进口和内衬管出口的上下前后分别对称设有能360°转动的缩径带（5），所述缩径带（5）之间构成了内衬管（3）的缩径通道，所述缩径通道的直径从入口段至出口端不断缩小，所述缩径带（5）的两端分别安装有能使缩径带（5）转动的缩径滚轮（6），所述缩径滚轮（6）内安装有为其提供动力的第一电机；

所述牵引机构包括牵引机构机架（8）、牵引夹具（9）、钢索（10）、收线滚轮（11）、机械臂（12）及限位器（13），所述牵引夹具（9）设置于内衬管（3）靠近内衬管出口的一端端口上，所述钢索（10）的一端与牵引夹具（9）固定连接，其另一端依次穿过固定机构和钢管（2）的内部空间后，与收线滚轮（11）连接，所述收线滚轮（11）固定于牵引机构机架（8）上，所述牵引机构机架（8）上设有用于固定钢索（10）的限位器（13），所述收线滚轮（11）的一端部设有握柄，所述握柄与机械臂（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于所述内衬管进口和内衬管出口上下对称设有第一支撑杆（15），其前后对称设有第二支撑杆（16），所述第一支撑杆（15）的两端和第二支撑杆（16）的两端均设有用于固定缩径滚轮（6）的固定件（17），所述固定件（17）包括连接环（1701）和对称设置于连接环（1701）两端的固定杆（1702），所述缩径滚轮（6）通过转轴与固定杆（1702）转动连接，所述固定杆（1702）上开设有用于调节缩径通道直径大小的通槽（17021），所述固定杆（1702）通过螺栓及与其匹配的螺母固定于支撑杆上。

3.根据权利要求2所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于包括一组强化钢板（18），所述强化钢板（18）的两端分别与其对应的连接环（1701）相连接，用于补强缩径带（5）的强度。

4.根据权利要求1所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于所述固定机构的数量为3个，分别固定于机架（1）的两端及中部，所述固定机构为可调节的机械家具，所述固定机构包括固定底座（19）、调节螺杆（20）、一对半固定圈（21）及摇杆（22），所述固定底座（19）上对称设有半固定圈（21），其中两个半固定圈（21）形成一个用于卡箍固定钢管（2）的卡箍腔，所述固定底座（19）上开设有与调节螺杆（20）大小相匹配的调节螺杆通槽，所述调节螺杆（20）设置于调节螺杆通槽内，所述调节螺杆（20）的端部安装有摇杆（22）。

5.根据权利要求4所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于包括防护罩（23），所述防护罩（23）设置在机架（1）的头尾两端，且位于头尾两个固定机构上，所述防护罩（23）一端与机架（1）通过合页连接，其另一端采用卡扣的方式连接，所述防护罩（23）上设有便于工作人员观察的观察口（24）。

6.根据权利要求4或5所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于所述机架（1）由若干个机架单体（101）组成，所述机架单体（101）的个数由钢管（2）的长度决定，其中机架单体（101）之间通过锁扣连接。

7.根据权利要求1所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于所述牵引夹具（9）包括牵引头（901）、牵引夹具外壳（902）及牵引夹具内芯（903），所述牵引夹具内芯（903）的一端部为锥形端部，其中锥形端部中心开设有用于牵引头（901）固定的第一通孔，所述牵引夹具外壳（902）为空心圆筒状，所述牵引夹具内芯（903）的锥形端部设置于牵引夹具外壳（902）内，其两者之间形成了用于设置内衬管（3）的间隙，所述牵引夹具外壳（902）的端部设有与第一通孔相匹配的第二通孔，所述牵引头（901）上的螺栓穿过第一通孔和第二通孔，将内衬管（3）固定，所述钢索（10）与牵引头（901）上的连接孔连接。

8.根据权利要求7所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于包括无线拉力传感器（25）和显示屏（26），所述牵引头（901）与钢索（10）之间的连接处设有无线拉力传感器（25），所述牵引机构机架（8）上设有用于查看钢索拉力的显示屏（26），所述显示屏（26）与机械臂（12）电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种稳定牵引的缩径设备，其特征在于所述牵引机构包括第二电机及牵引机构电源（14），所述机械臂（12）的各个关节内设有第二电机，所述牵引机构机架（8）上设有牵引机构电源（14），所述第二电机与牵引机构电源（14）电性连接。

10.一种如权利要求1所述的稳定牵引的缩径设备的使用方法，其特征在于包括具体如下步骤：

1）将钢管（2）设置于机架（1）上固定机构的卡箍腔内，然后通过旋转摇杆（22）带动调节螺杆（20）转动，调节螺杆（20）带动两个半固定圈（21）收紧，实现钢管（2）的固定；

2）将内衬管（3）的锥形端部设置于牵引夹具外壳（902）和牵引夹具内芯（903）之间形成的空隙，内衬管（3）与牵引夹具内芯（903）紧紧贴合，接着将牵引头（901）上的螺栓拧入第一通孔和第二通孔内，即可实现内衬管（3）与牵引夹具（9）的装配；

3）将钢索（10）的一端与牵引头（901）上的连接孔连接，在牵引头（901）与钢索（10）的连接处安装无线拉力传感器（25），钢索（10）的另一端穿过钢管（2）的内部空间后与收线滚轮（11）连接，其中在收线滚轮（11）的前面将钢索（10）通过限位器（13）固定，收线滚轮（11）端部的握柄与机械臂（12）连接，将第二电机与牵引机构电源（14）电性连接；

4）调节缩径机构中支撑杆与通槽（17021）之间的位置，使得缩径通道进口和缩径通道出口调节至所需的大小，将缩径滚轮中的第一电机与缩径机构电源（7）电性连接；

5）打开牵引机构电源（14）和缩径机构电源（7），机械臂（12）转动，内衬管（3）在缩径带（5）和钢索（10）共同拉力下通过缩径通道后，发生缩径变形，钢索（10）拉动缩径变形后的内衬管（3）向前移动，当内衬管（3）的锥形端部完全牵引至钢管（2）内时，停止机械臂（12）的运行，此时穿衬于钢管（2）内的内衬管（3）紧紧地贴在钢管（2）内壁上，即可实现将内衬管（3）内衬与钢管（2）内。

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