CN114433431A - 一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，包括动力输出装置、支撑装置以及加热装置；所述支撑装置支承在管道的下方，用于保证管道转动的稳定性；所述动力输出装置通过带式传动机构与所述支撑装置上的支撑辊筒相连，通过所述动力输出装置够带动所述支撑辊筒旋转，从而依靠静摩擦力驱动设置在所述支撑辊筒上的管道绕自身轴线旋转，从而依靠管道自转产生的离心力实现液体涂料在所述管道内壁均匀涂装，同时通过所述烘干装置对涂料进行烘干，加快液体涂料的固化速度，从而实现一次涂装就能达到要求的毫米级厚度，不仅工作效率高，而且涂层致密性更好，大大优化了管道的涂装工艺。
Description
技术领域
本发明属于管道涂装设备技术领域，具体涉及一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置。
背景技术
石油钻采举升系统中的管道由于长期处于高温、高压、磨蚀以及原油介质浸泡的复杂恶劣环境中，极易发生腐蚀磨损并导致开裂穿孔等破坏现象，因此需对管道内壁进行涂层防护，常用的防护涂层主要以固体粉末涂料、高密度聚乙烯内衬为主，液体涂料由于受到涂装空间受限无法保证涂装均匀，厚涂易流挂，且需多道涂装等制约，无法在油田推广应用。
目前对于液体涂料在细长管道内壁的涂装多采用旋喷、灌涂、挤涂等方式，但受液体涂料流变性能的制约一次涂装厚度较低，涂装到要求的厚度往往需要多道涂装，工序复杂。对于回转涂装技术，国内已有单位进行相关应用研究。经对现有技术文献检索发现，适用于液体涂料的喷涂装置，多采用旋喷，中国实用新型专利号201920775882.7，该技术公开了一种卡托旋转喷涂治具，其主要通过高速旋转通过离心力使涂料从治具中甩出，但该种工具需依靠连接杆和定位环深入管件内部进行喷涂，受涂装设备和管道直径的制约，而且加工管段长度也受限，超出连接杆的部分很难再进行喷涂，另外，内壁喷涂后涂膜的厚度与涂料流变性有关，液体涂料在进行喷涂时，为保证涂装的厚度和均匀性，往往需要进行多次喷涂，不仅费工费时，而且多道涂装还不可避免的会带来的层间结合强度不高，致密性不够好等缺陷。
发明内容
本发明旨在开发一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，与现有的将工具伸进管道内进行喷涂作业的方式不同，本发明通过将一定量的液体涂料注入管道中，依靠管道沿自身轴线高速旋转产生的离心力来促进涂料的流平，实现一次成膜，从而解决现有技术中涂装效率低，涂层质量差的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：包括压紧机构、至少两个支撑装置和用于给管道升温加速涂料固化的加热装置；两个支撑装置设置在所述管道的下方，用于支撑管道，所述支撑装置包括支撑柱和设置在所述支撑柱上的滚动支撑面，所述滚动支撑面包括两个对称设置在管道两侧能自由旋转的支撑辊筒，两支撑辊筒的旋转轴线与管道的轴线平行，并且间距小于管道的外径，其中至少一个支撑装置的支撑滚筒为带动力的摩擦辊；所述压紧机构用于将抽气管压紧在摩擦辊上，提供摩擦辊驱动管道转动所需正压力；所述管道的端部还设有用于防止液体涂料外溢的保护套。
优选的，所述保护套包括端部开有注料孔的端盖，通过所述注料能将液态涂料注入所述管道中。
优选的，所述支撑柱为伸缩立柱，通过伸缩立柱调整支撑辊筒的高度从而能适应不同外径的管道，所述伸缩立柱上还设有顶紧螺栓，通过拧紧所述顶紧螺栓能够将伸缩立柱8调节好的高度进行锁死固定。
优选的，摩擦辊的动力为电机，所述电机通过带式传动机构与摩擦辊相连；所述带式传动机构包括设置在所述电机的输出轴上的主动轮、同轴设置在支撑辊筒一端的从动轮和张紧设置在两传动轮上的环形带。
优选的，所述压紧机构包括固定设置在所述加热装置上的压紧杆和设置在所述压紧杆自由端上的滚动压紧面，所述滚动压紧面包括两个对称设置在管道两侧能自由旋转的压紧辊筒，两压紧辊筒的旋转轴线与管道的轴线平行，并且间距小于管道的外径；所述压紧杆通过伸缩机构安装在管道上方。
优选的，还包括能方便所述管道的轴向运输的传送装置；所述传送装置包括若干竖直方向设置的液压缸和能自由转动设置在所述液压缸工作端顶部的传送滚轮，所述传送滚轮的转动轴线与管道的轴线垂直，通过液压缸升降能使得传送滚轮将管道抬起脱离支撑辊筒或者下放自由落在支撑辊筒上。
优选的，所述传送滚轮的外表面为向内凹陷的圆弧形，能够有效防止管道在轴向运输时发生侧滑。
优选的，所述加热装置为将管道包裹在内的烘干箱，所述烘干箱包括两端开口的箱体、设置在箱体两端开口上的隔热帘、设置在箱体内用于液体涂料进行加热烘干的电热器和设置在箱体外对温度进行控制的温度调节器；所述箱体的长度长于所述管道的长度，所述箱体底部开有供所述液压缸和伸缩立柱穿过的通孔，所述箱体沿着所述管道的轴线方向通过固定支架固定在地面上，从而将所述管道完全罩入其中。
优选的，所述箱体包括内外两层，内层为采用钢板制成的结构层，起到保证箱体结构强度的作用，外层为采用纳米二氧化硅材料制成的隔热层，起保温隔热保护作用；
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的这种管道内壁涂装装置无需再将喷枪深入管道内进行喷涂，只需将液体涂料注入管道中，然后依靠管道自转产生的离心力就能实现液体涂料在管道内壁的均匀涂装。
在结构方面：结构简单，有效简化了涂料装置的机械结构，解决了细长管道内部很难均匀涂装的问题。
在涂装工效和性能方面：一次涂装就能达到要求的毫米级厚度，不仅大大提高了工作效率，也避免了多道涂装带来的层间结合强度不高的问题，同时相比于其他涂装工艺，涂料固化后的致密性更好，基本上不会有盲孔、显孔、隐藏裂痕等缺陷，极大优化了现有的管道涂装工艺。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的整体剖面示意图；
图2为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的整体结构示意图；
图3为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的内部结构示意图；
图4为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的支承装置和夹紧机构的侧视图；
图5为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的端盖的结构示意图；
图6为本发明提供的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置的套筒的结构示意图。
图中，1-安装支架，2-电机，3-支座，4-端盖，5-管道，6-套筒，7-支撑辊筒，8-伸缩立柱，9-顶紧螺栓，10-传送滚轮，11-液压缸，12-箱体，13-固定支架，14-结构层，15-隔热层，16-前隔热帘，17-后隔热帘，18-电热器，19-温度调节器，20-注料孔，21-通气孔，22-主动轮，23-从动轮，24-环形带，25-压紧杆，26-压紧辊筒，27-摩擦辊，28-伸缩机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面以抽油管为例对本发明进行举例说明。
一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，包括：包括动力装置、用于支撑抽油管的支撑装置和用于给抽油管升温加速涂料固化的加热装置。具体的：
如图1至图4所示，在本实施例中，所述支撑装置有两个，每个支撑装置均包括一根垂直固定在地面或者地台上支撑柱和设置在所述支撑柱顶部的滚动支撑面，两个支撑装置的支撑柱之间存在一定间距，保证支承柱对抽油管5支撑的稳定性，两根支撑柱的高度相同，使放置在滚动支撑面上的抽油管保持水平；每个滚动支撑面包括两个对称设置在抽油管5两侧并能自由旋转的支撑辊筒7，两个支撑辊筒7的转动轴与抽油管5的轴线平行，并且间距小于抽油管5的外径，所述抽油管5则放置在每组滚动支撑面上相邻的两个支撑辊筒7之间。
作为一种优选实施例，所述支撑柱为采用伸缩杆制成的伸缩立柱8，所述伸缩立柱8外壁上还设有顶紧螺栓9，通过所述顶紧螺栓9能够将伸缩立柱8调节好的高度进行锁死固定，通过所述伸缩立柱8能够等对所述支撑辊筒7的高度进行微调，既能进一步保证抽油管5在工作时的水平度，还使得所述支撑装置能适用于各种不同直径的抽油管5，大大拓宽了本发明的适用范围。
如图1至图3所示，在本实施例中，所述动力装置通过安装支架1设置在支撑辊筒下方，包括动力输出装置和带式传动机构，所述动力输出装置通过带式传动机构与其中一个支撑辊筒7的转轴相连，通过所述动力输出装置能够带动所述支撑辊筒7旋转，从而使该支撑滚筒7成为带动力的摩擦辊27；具体的，所述动力输出装置为电机2，所述电机2通过支座3固定安装在安装支架1上，所述带式传动机构包括设置在所述电机2的输出轴上的主动轮22、同轴设置在所述摩擦辊27的转轴上的从动轮23和张紧设置在两传动轮上的环形带24。当所述摩擦辊27在电机2的驱动下绕自身轴线旋转时，放置在所述摩擦辊27工作面上的抽油管5也会在与所述摩擦辊27接触面间的静摩擦力的驱动下绕自身轴线旋转。相比于直接将电机2的输出轴与抽油管5同轴相连，这种摩擦驱动的方式不仅经向振动更小传动更加平稳，同时也能方便拆装，而且还具有过载保护的作用。
为保证所述摩擦辊27与所述抽油管5的接触面间能产生足够的静摩擦力，防止所述抽油管5在转动时打滑，所述抽油管5上方还设有至少一组压紧机构，所述压紧机构包括压紧杆25和滚动压紧面，所述压紧杆25通过伸缩机构28安装在所述烘干箱箱体12内部壁板上，所述伸缩机构28为伸缩气缸或压簧，用于给所述抽油管5提供恒定的压紧力；所述滚动压紧面设置在所述压紧杆25的自由端上，所述滚动压紧面包括两个对称设置在抽油管5两侧能自由旋转的压紧辊筒26，两压紧辊筒26的旋转轴线与抽油管5的轴线平行，并且间距小于抽油管5的外径；工作时，所述压紧辊筒26会在所述伸缩机构28提供的压紧力的作用下将所述抽油管5压紧在与所述摩擦辊27上，从而能给所述摩擦辊27驱动抽油管5转动提供足够的正压力，同时还能有效防止抽油管5在高速转动时从支撑装置上滑脱。
作为一种优选实施例，所述支撑辊筒7与所述压紧辊筒26的工作面均采用弹性防滑材料制成。
如图3至图6所示，所述抽油管5的一端设有外螺纹，另一端设有内螺纹，对应的，所述抽油管5的端部设有能防止液体涂料外溢的保护套，具体的：所述保护套包括套筒6和端盖4，所述套筒6上设有与所述抽油管5的一端的外螺纹相匹配的内螺纹，所述套筒6与所述抽油管5的一端螺纹连接，所述端盖4上设有与所述抽油管的另一端的内螺纹相匹配的外螺纹，所述端盖4与所述抽油管5的另一端螺纹连接，所述端盖4端部的中间位置开有注料孔20和通气孔21，通过注料孔20可将熟化好的液体涂料注入抽油管5内，通过所述透气孔21能够在注料时平衡所述抽油管5内部的气压。在本实施例中，所述液体涂料为一种流动性较好的液体环氧防腐涂料。
如图1至图3所示，本发明提供的这种抽油管内壁涂装装置还包括传送装置，所述传送装置包括若干组垂直设置在地面上的液压缸11和转动设置在所述液压缸11工作端顶部的传送滚轮10，所述传送滚轮10均沿着所述抽油管5的轴线方向设置在所述抽油管5的正下方，并且所述传送滚轮10的转动轴线与抽油管5的轴线垂直，通过下方的液压缸11能够实现所述传送滚轮10在垂直方向的上升下落，当液压缸11中的活塞杆升起时，所述传送滚轮10能够将所述抽油管5从支撑辊筒7上抬起，通过传送滚轮10从而能够更加方便的将所述抽油管5轴向送料到指定位置，当液压缸11中的活塞杆下落时，所述传送滚轮10则会将所述抽油管5下方放到支撑辊筒7上，从而方便所述抽油管5的轴向运输。进一步的，所述传送滚轮10的工作面为向内凹陷的圆弧形，能够有效防止抽油管5在轴向运输时向两侧滑脱。
如图1和图2所示，所述烘干箱用于对抽油管的内壁上的涂料进行烘干，加快涂料的固化速度。所述烘干箱包括箱体12、隔热帘、电热器18和温度调节器19；其中所述箱体12为两端开口的方形壳体，所述箱体12的长度长于所述抽油管5的长度，所述箱体12底部开有供所述活塞杆、伸缩立柱8以及环形带24穿过的通孔，所述箱体12沿着所述抽油管5的轴线方向通过固定支架13固定在地面上，并将所述抽油管5完全罩入其中，所述箱体12有内外两层，内层为采用钢板制成的结构层14，这种材料不仅价格便宜，耐热，而且还能够充分保证烘干箱的结构强度，外层为采用纳米二氧化硅材料制成的隔热层15，能够起到良好的隔热保温作用；所述电热器18设置在所述箱体12的内部壁板上，用于液体涂料进行加热烘干；所述温度调节器19设置在所述箱体12的外部壁板上，用于对烘干箱中的温度进行控制和调节；所述隔热帘包括前隔热帘16和后隔热帘17，所述前隔热帘16和所述后隔热帘17分别通过铰链活动设置在所述箱体12的前后两端，通过所述隔热帘既保证抽油管5的正常送料和下料，也避免了烘干箱中的热量散发过快。
需要补充的是，本发明提供的这种一种基于摩擦驱动的抽油管内壁涂装装置，不仅适用于对抽油管5的内壁进行涂装，还能对其他有涂装保护需求的细长管道进行涂装防护。
本发明提供的这种抽油管内壁涂装装置的具体工作流程如下：
工作时，需要先通过液压缸11将传送滚轮10升起至高于所述支撑辊筒7的高度，通过伸缩机构28升高压紧辊筒26的高度，然后将抽油管5放置在传送滚轮10上，通过所述传送滚轮10将所述抽油管5运送至烘干箱中，然后降下传送滚轮10和所述压紧辊筒26的高度，通过所述支撑辊筒7来对所述抽油管5进行支撑，并通过所述压紧辊筒26将所述抽油管5压紧在支撑辊筒7上，然后辅以水平仪对所述支撑柱的高度进行微调使所述抽油管5与地面保持水平，然后将所述抽油管5的一端通过套筒6套住，另一端盖上端盖4，然后根据该型号抽油管5的长度、内径以及所需要涂装的厚度，将一定量的液体涂料通过所述端盖4上的注料孔20注入到所述抽油管5中，随后打开电机2，通过摩擦辊27与抽油管5间的静摩擦力驱动所述抽油管5沿自身中心轴高速旋转，依靠抽油管5自转产生的离心力使液体涂料在所述抽油管的内壁均匀涂装，同时通过电热器18对其进行烘干，加快液体涂料的固化速度，从而实现一次涂装就能达到要求的毫米级厚度，不仅工作效率高，而且涂装质量好，避免了多道涂装带来的层间结合强度不高的问题和涂料固化后出现盲孔、显孔、隐藏裂痕等致密性问题，大大优化了抽油管的涂装工艺。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：包括压紧机构、至少两个支撑装置和用于给管道升温加速涂料固化的加热装置；
两个支撑装置设置在所述管道的下方，用于支撑管道，所述支撑装置包括支撑柱和设置在所述支撑柱上的滚动支撑面，所述滚动支撑面包括两个对称设置在管道两侧能自由旋转的支撑辊筒，两支撑辊筒的旋转轴线与管道的轴线平行，并且间距小于管道的外径，其中至少一个支撑装置的支撑滚筒为带动力的摩擦辊；
所述压紧机构用于将抽气管压紧在摩擦辊上，提供摩擦辊驱动管道转动所需正压力；
所述管道的端部还设有用于防止液体涂料外溢的保护套。
2.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述保护套包括端部开有注料孔的端盖，通过所述注料孔能将液态涂料注入所述管道中。
3.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述支撑柱为伸缩立柱，通过伸缩立柱调整支撑辊筒的高度从而适应不同外径的管道。
4.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述摩擦辊的动力为电机，所述电机通过带式传动机构与摩擦辊相连。
5.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述压紧机构包括固定设置在所述加热装置上的压紧杆和设置在所述压紧杆自由端上的滚动压紧面，所述滚动压紧面包括两个对称设置在管道两侧能自由旋转的压紧辊筒，两压紧辊筒的旋转轴线与管道的轴线平行，并且间距小于管道的外径。
6.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述压紧杆通过伸缩机构安装在管道上方。
7.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：还包括能方便所述管道的轴向运输的传送装置；所述传送装置包括若干竖直方向设置的液压缸和能自由转动设置在所述液压缸工作端顶部的传送滚轮，所述传送滚轮的转动轴线与管道的轴线垂直，通过液压缸升降能使得传送滚轮将管道抬起脱离支撑辊筒或者下放自由落在支撑辊筒上。
8.如权利要求7所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述传送滚轮的工作面设置为防止管道向两侧滑脱的内凹弧形。
9.如权利要求1所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述加热装置为沿着管道的轴线设置并将管道包裹在内的烘干箱，所述烘干箱包括两端开口的箱体、活动设置在箱体两端开口上的隔热帘、设置在箱体内用于液体涂料进行加热烘干的电热器和设置在箱体外用于对温度进行控制的温度调节器。
10.如权利要求9所述的一种基于摩擦驱动的管道内壁涂装装置，其特征在于：所述箱体包括内外两层，内层为采用钢板制成的结构层，外层为采用纳米二氧化硅材料制成的隔热层。
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