CN114178858A - 一种薄壁管切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管道切割技术领域，尤其是一种薄壁管切割装置，包括：驱动装置、不完全环形板、若干短轴和若干安装板，所述短轴与所述安装板一一对应；所述不完全环形板上开设有多个导向槽，所述导向槽内可滑动的配合有导向管，所述安装板一侧固接导向杆，所述导向杆可滑动的配合在所述导向管内，所述导向杆上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧一端固接在所述安装板上，另一端固接在所述导向管上，所述导向管上固接有齿条；薄壁管切割装置通过驱动装置驱动多个刀片同时对管道外壁上不同的位置进行下刀，以提高管道在切割时外壁受力的均匀性，防止截面变形；通过砂轮对截面的外缘进行打磨即倒角，以便于不锈钢管道与管道接头进行安装。

Description

一种薄壁管切割装置
技术领域
本发明涉及管道切割技术领域，尤其涉及一种薄壁管切割装置。
背景技术
现有技术中常规石油管道多采用不锈钢薄壁管，因其韧性强、耐磨损、耐酸碱、外观良好及内壁光滑能够大大减少阻力等特点，可有效降低管道运输成本。石油管道在抢修时，其流程为采用探伤装置定位管道损伤处，再利用切割装置将损伤的管道切除，最后使用管道接头将切除部位连通即可。
不锈钢薄壁管壁厚处于0.6-1.2mm之间，其管壁较薄，在切除时多采用人工切割，具体为工人手持小型切割装置对管道进行切割。然而，由于不锈钢薄壁管刚性差的缺点，人工切割的方式在切割过程中切割刀仅对管道均部施压，管道受力不均匀，易出现变形、形位差及截面毛刺等问题，后续还得对进行矫正及去毛刺等工序，不仅会浪费大量的人力，还会延误管道抢修的时间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在管道切割易变形的缺点，而提出的一种薄壁管切割装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种薄壁管切割装置，包括：驱动装置、不完全环形板、若干短轴和若干安装板，所述短轴与所述安装板一一对应；
所述不完全环形板上开设有多个导向槽，所述导向槽内可滑动的配合有导向管，所述安装板一侧固接导向杆，所述导向杆可滑动的配合在所述导向管内，所述导向杆上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧一端固接在所述安装板上，另一端固接在所述导向管上，所述导向管上固接有齿条；若干所述短轴可转动的安装在所述不完全环形板上，若干所述短轴的轴线处于同一圆周上，所述短轴上固接有不完全齿轮，所述不完全齿轮与所述齿条相匹配；以及，
刀片，所述刀片上开设有安装槽，所述安装槽滑动配合有环形的砂轮，所述砂轮与所述安装槽内壁之间设有复位弹簧；还包括：
第一带轮、皮带、转轴和第二带轮，所述转轴可转动的安装在所述安装板上，所述转轴一端与刀片同轴线固接，另一端与所述第二带轮固接，所述第一带轮固接至所述短轴上，所述皮带配合连接在所述第一带轮及所述第二带轮上；
所述驱动装置与所述不完全环形板连接，以驱动所述不完全环形板转动的同时驱动所述短轴转动，所述安装板上设有张紧结构，以使所述皮带保持绷紧的状态。
优选的，所述驱动装置包括支架、第一不完全环形齿轮、行星齿轮和第二不完全环形齿轮，所述第一不完全环形齿轮固接至所述支架上，所述不完全环形板可转动连接在所述第一不完全环形齿轮上，所述第二不完全环形齿轮可转动的安装在所述不完全环形板上，所述行星齿轮固接至所述短轴上，所述行星齿轮、所述第一不完全环形齿轮及第二不完全环形齿轮三者相匹配，所述支架上固接有电机，所述电机的输出端上固接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述第二不完全环形齿轮相啮合。
优选的，所述张紧结构包括滑块、导向轮和压缩弹簧，所述安装板上开设有滑槽，所述滑块可滑动的配合在所述滑槽内，所述导向轮可转动的安装在所述滑块上，所述导向轮抵接在所述皮带上，所述压缩弹簧一端固接至所述滑槽内壁上，另一端固接在所述滑块上。
优选的，所述支架上设有夹具以对薄壁管进行夹持，所述夹具包括底座及至少两个夹板，所述底座一侧开设盲孔，所述盲孔内可拆卸的连接有连杆，所述连杆一端固接至所述支架上；
所述底座上可滑动的配合有承重板，所述承重板上安装有多个轴承座，所述夹板两侧固接有螺母座，所述螺母座内螺接有双向螺杆，所述双向螺杆底端螺可转动的连接在所述轴承座内。
优选的，所述底座设有传动装置，以驱动所述承重板与所述底座之间发生相对滑动，所述传动结构包括步进电机、滚珠丝杠和滚珠螺母，所述步进电机固接在所述底座上，所述滚珠丝杠同轴线固接在所述步进电机的输出端上，所述滚珠螺母固接在所述承重板上，所述滚珠螺母与所述滚珠丝杠相配合。
本发明提出的一种薄壁管切割装置，有益效果在于：该薄壁管切割装置通过驱动装置驱动多个刀片同时对管道外壁上不同的位置进行下刀，以提高管道在切割时外壁受力的均匀性，防止截面变形；通过砂轮对截面的外缘进行打磨即倒角，以便于不锈钢管道与管道接头进行安装。
附图说明
图1为本发明提出的一种薄壁管切割装置的结构示意图。
图2为本发明提出的一种薄壁管切割装置的侧视图。
图3为本发明提出的一种薄壁管切割装置的A-A剖面图。
图4为本发明提出的一种薄壁管切割装置的C处放大图。
图5为本发明提出的一种薄壁管切割装置的切割机构的结构示意图。
图6为本发明提出的一种薄壁管切割装置的D处放大图。
图7为本发明提出的一种薄壁管切割装置的下刀机构的结构示意图。
图8为本发明提出的一种薄壁管切割装置的下刀机构的后视图。
图9为本发明提出的一种薄壁管切割装置的刀片的主视图。
图10为本发明提出的一种薄壁管切割装置的B-B剖视图。
图中：底座1、支架2、第一不完全环形齿轮3、不完全环形板4、行星齿轮5、第二不完全环形齿轮6、短轴7、导向槽8、导向管9、导向杆10、安装板11、缓冲弹簧12、齿条13、不完全齿轮14、第一带轮15、皮带16、转轴17、第二带轮18、刀片19、砂轮20、安装槽21、复位弹簧22、滑槽23、滑块24、导向轮25、压缩弹簧26、步进电机27、滚珠丝杠28、承重板29、滚珠螺母30、双向螺杆31、夹板32、螺母座33、电机34、主动齿轮35、轴承座36、连杆37。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种薄壁管切割装置，其主要由切割机构和夹持机构两部分组成，其中：
夹持机构包括夹具和传动装置；
夹具用于对管道进行夹持，其包括承重板29、双向螺杆31、夹板32、螺母座33、电机34、主动齿轮35和轴承座36，将四个轴承座36对称安装在承重板29上，每个轴承座36内安装一个双向螺杆31，每个双向螺杆31上间隔螺接两个螺母座33，双向螺杆31能够在螺母座33内转动，每个螺母座33距双向螺杆31中点的距离相等，两个V形的夹板32上下对称含焊接在螺母座33上，在管道位于两个夹板32之间时，驱动双向螺杆31在轴承座36内转动，双向螺杆31与螺母座33配合进行丝杆运动，令两个夹板32的间距改变，从而对管道进行夹持，管道的轴线垂直于切割机构。
传动装置包括步进底座1、步进电机27、滚珠丝杠28和滚珠螺母30，承重板29放置在底座1上，两者能够发生相对滑动，步进电机27安装在底座1上，起固定作用；滚珠丝杠28同轴线固接在步进电机27输出端上，滚珠螺母30固定在承重板29上，步进电机27驱动滚珠丝杠28转动，滚珠丝杠28与滚珠螺母30相配合，带动承重板29在底座上滑动，切割机构安装在底座1上，底座1与承重板29发生相对位移，会改变切割机构与管道的相对位置，从而对切割机构的切割部位进行定位。
如图4-8，切割机构由下刀机构和驱动装置两部分组成，其中：
驱动装置包括支架2、第一不完全环形齿轮3、不完全环形板4、行星齿轮5、第二不完全环形齿轮6和短轴7，支架2上焊接有连杆37，连杆37依靠摩擦力连接在底座1上的盲孔内，起到对支架2进行固定的作用，第一不完全环形齿轮3、不完全环形板4及第二不完全环形齿轮6三者同轴线设置，第一不完全环形齿轮3和第二不完全环形齿轮6呈同心圆分布，并且两者均可转动的安装在不完全环形板4上，第一不完全环形齿轮3固定在支架2上，第一不完全环形齿轮3、不完全环形板4及第二不完全环形齿轮6三者缺口的弧度相等，管道可通过缺口装入不完全环形板4内。
不完全环形板4上周布四个短轴7，短轴7贯穿不完全环形板4并能够进行转动，行星齿轮5固定在短轴7上，行星齿轮5同时啮合在第一不完全环形齿轮3和第二不完全环形齿轮6上，在支架2安装有两个电机34，两个电机34的间距大于任意一个缺口的弧长，电机34上安装有主动齿轮35，主动齿轮35啮合在第二不完全环形齿轮6上，在电机34转动时，电机34会带动主动齿轮35转动，主动齿轮35驱动第二不完全环形齿轮6转动，第二不完全环形齿轮6转动带动行星齿轮5转动，行星齿轮5在自转的同时还会沿着第一不完全环形齿轮3进行公转，行星齿轮5自转带动短轴7转动，行星齿轮5带动不完全环形板4转动，下刀机构安装在不完全环形板4上，不完全环形板4转动带动下刀机构转动，短轴7转动驱动下刀机构进行切割工作。
下刀机构的数量与短轴7的数量相等，其包括导向管9、导向杆10、安装板11、缓冲弹簧12、齿条13、不完全齿轮14、第一带轮15、皮带16、转轴17和第二带轮18和刀片19，在不完全环形板4开设有多组导向槽8，每组导向槽8由两个凹槽组成，均匀分布在短轴7两侧，导向管9配合在导向槽8内，齿条13焊接在导向管9靠近短轴7的一侧上，不完全齿轮14固定在短轴7上，能够与齿条13啮合，导向杆10安装在安装板11上，导向杆10装入导向管9内，缓冲弹簧12套设在导向杆10上，一端与导向管9连接，另一端与安装板11连接，转轴17贯穿安装板11并能够进行转动，转轴17一端与刀片19连接，另一端与第二带轮18连接，短轴7上同样安装有第一带轮15，第二带轮18与第一带轮15两者间通过皮带16联动，在不完全环形板4转动时会带着刀片19公转，刀片19公转过程中会在管道外壁上留下压痕；
短轴7转动至不完全齿轮14与齿条13啮合后，不完全齿轮14与齿条13配合，使得导向管9在导向槽8滑动，其工作过程如下：
不完全齿轮14与一侧的齿条13啮合，令导向管9向靠近管道滑动时，导向管9令缓冲弹簧12压缩，缓冲弹簧12对安装板11的压力逐渐增大，刀片19对管道的压力也会逐渐增加，压痕的深度也会逐渐增加直至贯穿管壁；
不完全齿轮14与齿条13脱离，缓冲弹簧12弹力释放带动导向管9复位；
当导向管9与另一侧的齿条13啮合，令导向管9远离管道，导向管9带动导向杆10远离管道，导向杆10带动安装板11远离管道，安装板11上的刀片19也会远离管道，进行回刀。
如图9-10，刀片19上设置有对管道截面打磨的去毛刺结构，去毛刺结构包括砂轮20和复位弹簧22，刀片19的端面上开设有环形的安装槽21，砂轮20外形与安装槽21形状相匹配，砂轮20对应装入安装槽21内，复位弹簧22安装在安装槽21与砂轮20之间，用于对砂轮20进行弹性支撑及复位。刀片19在转动过程中，砂轮20会随之转动，刀片19切割纸贯穿管道管壁后，砂轮20的外圈会与截面的外圆相接触，对截面的外缘进行打磨即倒角，以便于不锈钢管道与管道接头进行安装。
工作原理：
该不锈钢薄壁管切割装置的切割机构固定在支架2上，夹具固定在底座1上，支架2通过连杆37可拆卸的连接在底座1上，夹具采取双向螺杆31驱动两个夹板32夹住不锈钢薄壁管，将切割机构固定在管道上。
然后启动步进电机27驱动滚珠丝杠28，珠丝杠28与滚珠螺母30配合进行丝杠运动，调节切割机构在管道上的位置，以对切割机构进行定位。
接着，启动电机34，电机34带动主动齿轮35转动，主动齿轮35驱动第二不完全环形齿轮6转动，第二不完全环形齿轮6转动带动行星齿轮5转动，行星齿轮5在自转的同时还会沿着第一不完全环形齿轮3进行公转，行星齿轮5自转带动短轴7转动，行星齿轮5带动不完全环形板4转动，下刀机构安装在不完全环形板4上，不完全环形板4转动带动下刀机构转动，短轴7转动驱动下刀机构进行切割工作；
在不完全环形板4转动时会带着刀片19公转，刀片19公转过程中会在管道外壁上留下压痕，以对确定管道的切割位置，防止刀片19打滑；
短轴7转动至不完全齿轮14与齿条13啮合后，不完全齿轮14与齿条13配合，使得导向管9在导向槽8滑动，其工作过程如下：
不完全齿轮14与一侧的齿条13啮合，令导向管9向靠近管道滑动时，导向管9令缓冲弹簧12压缩，缓冲弹簧12对安装板11的压力逐渐增大，刀片19对管道的压力也会逐渐增加，压痕的深度也会逐渐增加直至贯穿管壁；
不完全齿轮14与齿条13脱离，缓冲弹簧12弹力释放带动导向管9复位；
当导向管9与另一侧的齿条13啮合，令导向管9远离管道，导向管9带动导向杆10远离管道，导向杆10带动安装板11远离管道，安装板11上的刀片19也会远离管道，进行回刀。
刀片19上设置有对管道截面打磨的去毛刺结构，刀片19在转动过程中，砂轮20会随之转动，刀片19切割纸贯穿管道管壁后，砂轮20的外圈会与截面的外圆相接触，对截面的外缘进行打磨即倒角，以便于不锈钢管道与管道接头进行安装。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种薄壁管切割装置，其特征在于，包括：驱动装置、不完全环形板(4)、若干短轴(7)和若干安装板(11)，所述短轴(7)与所述安装板(11)一一对应；
所述不完全环形板(4)上开设有多个导向槽(8)，所述导向槽(8)内可滑动的配合有导向管(9)，所述安装板(11)一侧固接导向杆(10)，所述导向杆(10)可滑动的配合在所述导向管(9)内，所述导向杆(10)上套设有缓冲弹簧(12)，所述缓冲弹簧(12)一端固接在所述安装板(11)上，另一端固接在所述导向管(9)上，所述导向管(9)上固接有齿条(13)；若干所述短轴(7)可转动的安装在所述不完全环形板(4)上，若干所述短轴(7)的轴线处于同一圆周上，所述短轴(7)上固接有不完全齿轮(14)，所述不完全齿轮(14)与所述齿条(13)相匹配；以及，
刀片(19)，所述刀片(19)上开设有安装槽(21)，所述安装槽(21)滑动配合有环形的砂轮(20)，所述砂轮(20)与所述安装槽(21)内壁之间设有复位弹簧(22)；还包括：
第一带轮(15)、皮带(16)、转轴(17)和第二带轮(18)，所述转轴(17)可转动的安装在所述安装板(11)上，所述转轴(17)一端与刀片(19)同轴线固接，另一端与所述第二带轮(18)固接，所述第一带轮(15)固接至所述短轴(7)上，所述皮带(16)配合连接在所述第一带轮(15)及所述第二带轮(18)上；
所述驱动装置与所述不完全环形板(4)连接，以驱动所述不完全环形板(4)转动的同时驱动所述短轴(7)转动，所述安装板(11)上设有张紧结构，以使所述皮带(16)保持绷紧的状态。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁管切割装置，其特征在于，所述驱动装置包括支架(2)、第一不完全环形齿轮(3)、行星齿轮(5)和第二不完全环形齿轮(6)，所述第一不完全环形齿轮(3)固接至所述支架(2)上，所述不完全环形板(4)可转动连接在所述第一不完全环形齿轮(3)上，所述第二不完全环形齿轮(6)可转动的安装在所述不完全环形板(4)上，所述行星齿轮(5)固接至所述短轴(7)上，所述行星齿轮(5)、所述第一不完全环形齿轮(3)及第二不完全环形齿轮(6)三者相匹配，所述支架(2)上固接有电机(34)，所述电机(34)的输出端上固接有主动齿轮(35)，所述主动齿轮(35)与所述第二不完全环形齿轮(6)相啮合。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁管切割装置，其特征在于，所述张紧结构包括滑块(24)、导向轮(25)和压缩弹簧(26)，所述安装板(11)上开设有滑槽(23)，所述滑块(24)可滑动的配合在所述滑槽(23)内，所述导向轮(25)可转动的安装在所述滑块(24)上，所述导向轮(25)抵接在所述皮带(16)上，所述压缩弹簧(26)一端固接至所述滑槽(23)内壁上，另一端固接在所述滑块(24)上。
4.根据权利要求2所述的一种薄壁管切割装置，其特征在于，所述支架(2)上设有夹具以对薄壁管进行夹持，所述夹具包括底座(1)及至少两个夹板(32)，所述底座(1)一侧开设盲孔，所述盲孔内可拆卸的连接有连杆(37)，所述连杆(37)一端固接至所述支架(2)上；
所述底座(1)上可滑动的配合有承重板(29)，所述承重板(29)上安装有多个轴承座(36)，所述夹板(32)两侧固接有螺母座(33)，所述螺母座(33)内螺接有双向螺杆(31)，所述双向螺杆(31)底端螺可转动的连接在所述轴承座(36)内。
5.根据权利要求4所述的一种薄壁管切割装置，其特征在于，所述底座(1)设有传动装置，以驱动所述承重板(29)与所述底座(1)之间发生相对滑动，所述传动结构包括步进电机(27)、滚珠丝杠(28)和滚珠螺母(30)，所述步进电机(27)固接在所述底座(1)上，所述滚珠丝杠(28)同轴线固接在所述步进电机(27)的输出端上，所述滚珠螺母(30)固接在所述承重板(29)上，所述滚珠螺母(30)与所述滚珠丝杠(28)相配合。
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