CN115388267B - 一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，包括钢环模块、扩张机构、支撑机构、电机模块以及输送机构，扩张机构、支撑机构以及电机模块分别固定在输送机构上，钢环模块包括一直径可调节的调节环，支撑机构包括撑杆，调节环固定安装在撑杆上，扩张机构包括转动轴、传动机构、丝杠、圆盘以及伸缩块，调节环与圆盘为同一圆心，沿圆盘的圆周方向上开设有安装槽，伸缩块活动安装在安装槽内，传动机构安装在圆盘内，丝杠的一端穿过圆盘连接伸缩块，另一端与传动机构连接，传动机构连接在转动轴上，电机模块包括电机，电机连接在转动轴上，本发明在低成本、兼容性好、安装简单、操作简便方面具有优势，可实现多工业场景的推广。
Description
技术领域
本发明属于工业管道技术领域，特别提出一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置。
背景技术
在我国庞大的工业输水、输气的管道运输系统中，软体管道起到越来越重要的作用，工业运输管道对接、弯曲等部位，经常会用到软体管道实现密封。但运输管道在输水过程中，当流体达到一定流速，对管壁将会产生指向截面几何中心的负压力。软体管道受到流体以及大气压强的施力，极其容易发生变形，管壁将会有被压缩向管道中心的趋势，并且根据流速的大小发生相应程度的变形，破坏了管道传输的连贯性，严重时可能导致管道发生阻塞甚至破裂。
目前为了防止在接缝处漏水漏气，通常需要人工进入软体管道内部并加装紧固钢圈，使得钢圈将软体管道压在外侧金属管道内壁。然而，该方法人工成本较高，工作环境恶劣，且并不适用于对于一些直径较小的管道。
因此本发明提供了一种在上述管道内部的局部截面安装环形钢圈的装置，其可以使软体管道紧密贴合在最外层的金属管道壁，并且承受一定的负压，在一定的流体流速下依旧保持稳定。
经对现有技术文献检索发现：
中国专利(申请号：202011517360.0)一种大口径管道胀管器。该专利主要提供一种大口径管道胀管器，其能够对管道破损的地方进行局部撑破，尤其适合对大口径管道进行撑破操作，可避免管道产生较大面积的损坏，便于后期维修，省时省力，还能大幅降低管道修复成本。但该机构将会对管道进行破坏性拆除，主要目的是将管道截断以方便后续维修和维护，并不适用于本文前述中所提到的使软体管道仅仅紧密贴合外侧金属管道的情况。
中国专利(申请号：202120617659.7)一种管道法兰撑开装置。该专利提供了一种管道法兰撑开装置，应用于工业管道法兰将阀门夹持较紧、连接处锈蚀和维护空间狭小等作业场景，可便捷的撑开阀门两端的管道，便于对阀门进行维护与更换。但该机构只是在维修人员更换阀门时短暂撑开管道，具有即时性，并且破坏了管道连接的整体性，并不适用于本文前述中所提到的维持管道运输流体过程中保持管道整体稳定的情况。
发明内容
本发明旨在提供一种能够将软体环形管道撑开并在运输流体过程中保持稳定的装置，该装置可以承受一定的负压，使得软体管道始终与外侧金属管道贴合。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：包括钢环模块、扩张机构、支撑机构、电机模块以及输送机构，所述扩张机构、支撑机构以及电机模块分别固定在输送机构上，所述钢环模块包括一直径可调节的调节环，所述支撑机构包括撑杆，所述调节环固定安装在撑杆上，所述扩张机构包括转动轴、传动机构、丝杠、圆盘以及伸缩块，所述调节环与圆盘为同一圆心，所述调节环的直径小于圆盘的直径，沿所述圆盘的圆周方向上开设有安装槽，所述伸缩块活动安装在安装槽内，所述传动机构安装在圆盘内，所述丝杠的一端穿过圆盘连接伸缩块，另一端与传动机构连接，所述传动机构连接在转动轴上，所述电机模块包括电机，所述电机连接在转动轴上，所述丝杠在传动机构与转动轴的机械传动下驱使伸缩块在安装槽内向外扩张或向内收缩，当伸缩块在安装槽内向外扩张时，所述伸缩块顶住调节环并带动调节环向外移动，所述调节环直径变大，当伸缩块向内收缩时，所述调节环随伸缩块一起向内收缩，所述调节环直径变小。
上述结构中：本申请通过设置有钢环模块、扩张机构、支撑机构、电机模块以及输送机构，扩张机构、支撑机构以及电机模块分别固定在输送机构上实现本装置的安装和固定，钢环模块包括一直径可调节的调节环，通过扩张机构中的丝杠在传动机构与转动轴的机械传动下驱使伸缩块在安装槽内向外扩张或向内收缩，将本装置放入软体管道内，电机正转，带动转动轴转动，转动轴带动传动机构转动，传动机构驱使丝杠带动伸缩块向外扩张，当伸缩块在安装槽内向外扩张时，伸缩块顶住调节环并带动调节环向外移动，调节环直径变大，实现将调节环顶起至软体管道上的指定位置，将变形的软体管道矫正并加固，在完成软体管道撑开后，控制电机反转，伸缩块向内收缩，调节环在软体外管的压力下随伸缩块一起向内收缩，调节环直径变小，其余机构即可退出软体管道，完成对软体管道的撑开和维修。
作为本发明的进一步改进：所述输送机构包括前支撑板、后支撑板以及底板，所述前支撑板和后支撑板从前往后依次垂直固定在底板上，所述扩张机构和支撑机构分别安装在前支撑板上，所述电机模块安装在后支撑板上，
在扩张机构中，所述圆盘为扩张机构外壳，所述安装槽为滑块安装槽，所述伸缩块为滑块，所述传动机构包括深沟球轴承、小锥齿轮、大锥齿轮以及转动轴，所述扩张机构外壳上设置有滑块安装槽，所述滑块滑动安装在滑块安装槽内且与扩张机构外壳形成移动副，所述丝杠的一端螺纹连接滑块，另一端连接深沟球轴承且与小锥齿轮形成键配合，所述大锥齿轮固定安装在转动轴上且与转动轴形成键配合，所述小锥齿轮的一端穿过滑块安装槽连接在深沟球轴承上，另一端与大锥齿轮啮合连接，还包括平键，所述平键突出安装在转动轴上远离大锥齿轮的一端，
所述支撑机构还包括阻尼模块内支撑轴、阻尼模块弹簧垫片、阻尼模块弹簧、阻尼模块阻尼上外壳、阻尼模块阻尼下外壳、阻尼模块连接块，所述撑杆的下端通过螺栓固定在前支撑板上，所述阻尼模块连接块分别固定在前支撑板的两侧，所述阻尼模块阻尼下外壳转动连接在阻尼模块连接块上，所述阻尼模块阻尼上外壳固定连接在阻尼模块阻尼下外壳上，所述阻尼模块弹簧套设在阻尼模块阻尼上外壳上，所述阻尼模块内支撑轴包括相互垂直安装的两轴体，所述弹簧垫片套设在阻尼模块内支撑轴的下方轴体上，所述阻尼模块内支撑轴穿过阻尼模块弹簧固定连接在阻尼模块阻尼上外壳上，所述阻尼模块弹簧上方抵于阻尼模块弹簧垫片，下方抵于阻尼模块阻尼下外壳，
所述调节环为不锈钢环，所述钢环模块还包括滑轨和自锁机构，所述自锁机构包括自锁结构A和自锁结构B，所述不锈钢环上设置有缺口，所述自锁结构A和自锁结构B分别安装在缺口处，所述不锈钢环的内圈上设置有安装座，所述安装座上分别开设有通孔，所述阻尼模块内支撑轴的上方轴体插设在通孔内，所述滑轨位于不锈钢环的内圈侧壁上且沿自锁结构B处向自锁结构A的方向延伸，所述自锁结构A在滑轨上滑动设置，所述不锈钢环固定在撑杆上端，
所述电机模块还包括联轴器，所述电机固定在后支撑板上，所述联轴器的一端连接在电机的输出轴上，另一端依次穿过后支撑板和前支撑板卡接在转动轴的平键上。
上述结构中：扩张机构和支撑机构由螺栓螺母结构固定在输送机构的前支撑板上，电机模块由螺栓固定在输送机构的后支撑板之上，钢环模块由支撑机构提供阻尼支撑，并且由支撑机构的撑杆做辅助支撑；
扩张机构通过扩张机构外壳固定在输送机构的前支撑板上，其中，滑块可沿扩张机构外壳上对应的滑块安装槽直接从外侧推入安装，与扩张机构外壳形成移动副，同时又和丝杠形成螺纹配合，丝杠另一端通过深沟球轴承安装在扩张机构外壳内的轴孔中，与小锥齿轮形成键配合，小锥齿轮和大锥齿轮形成啮合配合在转动轴的带动下完成动力传输，大锥齿轮与转动轴形成键配合，完成动力传动；
支撑机构的模块均固结在输送机构，其中，撑杆通过螺栓固结在前支撑板上，阻尼连接块固定在前支撑板上，阻尼模块内支撑轴的阻尼模块内支撑轴的上方轴体将伸入不锈钢环的安装座上，对不锈钢环起到阻尼支撑的作用，同时撑杆顶起不锈钢环，整个支撑机构对不锈钢环进行有效支撑；
阻尼模块阻尼上外壳和阻尼模块阻尼下外壳由金属焊接，阻尼模块弹簧和阻尼模块弹簧垫片直接套在阻尼模块阻尼上外壳外部，阻尼模块弹簧由阻尼模块阻尼下外壳扩张部分和阻尼模块弹簧垫片夹持而保持稳定，阻尼模块内支撑轴的下方轴体伸入的阻尼模块阻尼上外壳中，沿阻尼模块阻尼上外壳的安装滑轨滑至底部，接着转动九十度，进入阻尼模块阻尼上外壳的限位滑轨，完成阻尼模块内支撑轴的安装，并实现阻尼模块的限位功能；
电机通过四个螺纹孔固定在输送机构的后支撑板上，其输出轴连接联轴器，联轴器连接转动轴，实现动力传送，为扩张机构的动力支持。
作为本发明的进一步改进：所述自锁结构A包括有第一固定座和支滑轴，所述第一固定座连接在不锈钢环的一缺口端部，所述第一固定座为凹型，所述支滑轴的两端分别连接在凹型第一固定座内的两侧壁上，所述自锁结构B包括第二固定座，所述第二固定座连接在不锈钢环的另一缺口端部，所述第二固定座上设置有卡槽。
作为本发明的进一步改进：所述自锁结构B还包括弧形板，所述第二固定座的内侧端面上设置有锁定孔，所述弧形板的一端通过锁定孔固定连接在第二固定座上且与不锈钢环之间形成一连通卡槽的通道。
上述结构中：自锁结构A的宽度略大于不锈钢环自身宽度，固结在不锈钢环的一侧缺口，其主要结构为和第一固定座和支滑轴，可与滑轨配合，做固定运动；自锁结构B固结于不锈钢环的另一侧缺口，其利用弧形板与不锈钢环的内圈构造了一个连通卡槽的槽，当自锁结构A的支滑轴沿滑轨运动至不锈钢环末端并进入该卡槽后，可以将其稳定固定，完成钢环模块的自锁，使钢环模块稳定固定在软体管道内侧。此外，自锁结构B提供了回收机制。当需要回收不锈钢环时，只需要拉动自锁结构B内侧的拉环使其脱离锁定孔，即可打开自锁机构，此时软体管道对不锈钢环的压力将会迫使不锈钢环按照扩张时的路径重新压缩。
作为本发明的进一步改进：所述滑块的两外侧壁上分别设置有滑槽，所述滑块安装槽的两内侧壁上分别设置有滑条，底面上开设有轴孔，所述滑块通过滑槽与滑条卡接在扩张机构外壳上，所述小锥齿轮的一端穿过轴孔连接在深沟球轴承上。
上述结构中：滑块的两外侧壁上分别设置有滑槽，滑块安装槽的两内侧壁上分别设置有滑条，安装时，滑块与扩张机构外壳相配合，组成移动副，方便滑块在滑块安装槽内扩张和收缩，滑块安装槽内壁开设有轴孔，方便小锥齿轮的一端穿过轴孔连接在深沟球轴承上。
作为本发明的进一步改进：所述滑块包括扇形头部和矩形身部，所述扇形头部固定连接在矩形身部上，所述扇形头部的半径与不锈钢环内壁的半径相适应，所述扇形头部的外侧弧面上粘有与扇形相匹配的橡胶软体，所述滑槽开设在矩形身部的两外侧壁上。
上述结构中：滑块的扇形头部设计为扇形结构，半径与不锈钢环内壁半径相适应，并且粘有扇形头部外形匹配的橡胶软体，以便更好与不锈钢环软接触并顶开不锈钢环。
作为本发明的进一步改进：所述撑杆为L状，其包括横杆和竖杆，所述横杆垂直连接在竖杆上，所述竖杆通过螺栓固定在前支撑板上，所述横杆固定连接在不锈钢环上。
上述结构中：撑杆为L状，其包括横杆和竖杆，通过竖杆进行其自身的固定，通过横杆实现不锈钢环的辅助支撑。
作为本发明的进一步改进：所述阻尼模块连接块上设置有活动孔，所述阻尼模块阻尼下外壳下方连接有固定环，所述固定环通过螺栓活动安装在活动孔中。
上述结构中：阻尼模块连接块上设置有活动孔，阻尼模块阻尼下外壳下方连接有固定环，通过螺栓依次穿过活动孔和固定环，实现阻尼模块连接块在阻尼模块阻尼下外壳上转动，方便配合不锈钢环进行阻尼支撑。
作为本发明的进一步改进：沿所述阻尼模块阻尼上外壳的长度方向开设有安装滑轨，所述安装滑轨的底部设置有限位滑轨，所述阻尼模块内支撑轴下方轴体的端部设置有与限位滑轨配合的限位部。
上述结构中：沿所述阻尼模块阻尼上外壳的长度方向开设有安装滑轨，底部设置有限位滑轨，阻尼模块内支撑轴下方轴体的端部设置有与限位滑轨配合的限位部，阻尼模块内支撑轴下方轴体伸入安装滑轨中，沿安装滑轨滑至底部，接着转动九十度，进入限位滑轨中，完成阻尼模块内支撑轴的安装，并实现阻尼模块的限位功能。
作为本发明的进一步改进：所述前支撑板和后支撑板上分别开设有通孔，所述联轴器分别穿过前支撑板和后支撑板上的通孔卡接在转动轴上的平键上。
上述结构中：前支撑板和后支撑板上分别开设有通孔，方便联轴器与转动轴的连接和固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明为软体管道提供了有效而稳定的固定方式，保证软体管道能够始终贴合金属管道内壁，不易发生变形而影响或者切断管道传输。
2.本发明设计了自锁机构以及回收机制，既能保障不锈钢环在工作时承受一定负压的状况下依旧保持稳定，也能实现在后续维修过程中可对不锈钢环进行拆除回收。
3.本发明设计了限位系统，使得在不锈钢环安装过程中稳定可靠，即便受到意外的轻微扰动，也能顺利完成安装过程。
4.本发明在低成本、兼容性好、安装简单、操作简便方面具有优势，可实现多工业场景的推广。
附图说明
图1为管道撑开装置的整体结构正视图。
图2为管道撑开装置的整体结构后视图。
图3为钢环模块外部示意图。
图4为扩张机构外部示意图。
图5为扩张机构内部示意图。
图6为扩张机构剖面示意图。
图7为支撑机构和输送机构示意图。
图8为支撑机构的阻尼模块爆炸示意图。
图9为电机模块示意图。
图10为管道撑开装置工作准备阶段示意图。
图11为管道撑开装置工作进行阶段示意图。
图12为管道撑开装置工作结束阶段示意图。
附图标记列表：
1、钢环模块；101、不锈钢环；102、滑轨；103、自锁结构A；104、自锁结构B；
2、扩张机构；201、扩张机构外壳；202、滑块；203、丝杠；204、深沟球轴承；205、小锥齿轮；206、大锥齿轮；207、转动轴；208、平键；
3、支撑机构；301、撑杆；302、阻尼模块内支撑轴；303、阻尼模块弹簧垫片；304、阻尼模块弹簧；305、阻尼模块阻尼上外壳；306、阻尼模块阻尼下外壳；307、阻尼模块连接块；
4、电机模块；401、电机；402、联轴器；
5、输送机构；501、前支撑板；502、后支撑板；503、底板。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1-12所示：本发明提出了一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，包括钢环模块1、扩张机构2、支撑机构3、电机模块4以及输送机构5，所述扩张机构2、支撑机构3以及电机模块4分别固定在输送机构5上，所述钢环模块1包括一直径可调节的调节环，所述支撑机构3包括撑杆301，所述调节环固定安装在撑杆301上，所述扩张机构2包括转动轴207、传动机构、丝杠203、圆盘以及伸缩块，所述调节环与圆盘为同一圆心，所述调节环的直径小于圆盘的直径，沿所述圆盘的圆周方向上开设有安装槽，所述伸缩块活动安装在安装槽内，所述传动机构安装在圆盘内，所述丝杠203的一端穿过圆盘连接伸缩块，另一端与传动机构连接，所述传动机构连接在转动轴207上，所述电机模块4包括电机401，所述电机401连接在转动轴207上，所述丝杠203在传动机构与转动轴207的机械传动下驱使伸缩块在安装槽内向外扩张或向内收缩，当伸缩块在安装槽内向外扩张时，所述伸缩块顶住调节环并带动调节环向外移动，所述调节环直径变大，当伸缩块向内收缩时，所述调节环随伸缩块一起向内收缩，所述调节环直径变小。
本申请通过设置有钢环模块1、扩张机构2、支撑机构3、电机模块4以及输送机构5，扩张机构2、支撑机构3以及电机模块4分别固定在输送机构5上实现本装置的安装和固定，钢环模块1包括一直径可调节的调节环，通过扩张机构2中的丝杠203在传动机构与转动轴207的机械传动下驱使伸缩块在安装槽内向外扩张或向内收缩，将本装置放入软体管道内，电机401正转，带动转动轴207转动，转动轴207带动传动机构转动，传动机构驱使丝杠203带动伸缩块向外扩张，当伸缩块在安装槽内向外扩张时，伸缩块顶住调节环并带动调节环向外移动，调节环直径变大，实现将调节环顶起至软体管道上的指定位置，将变形的软体管道矫正并加固，在完成软体管道撑开后，控制电机401反转，伸缩块向内收缩，调节环在软体外管的压力下随伸缩块一起向内收缩，调节环直径变小，其余机构即可退出软体管道，完成对软体管道的撑开和维修。
在本实施例中：所述输送机构5包括前支撑板501、后支撑板502以及底板503，所述前支撑板501和后支撑板502从前往后依次垂直固定在底板503上，所述扩张机构2和支撑机构3分别安装在前支撑板501上，所述电机模块4安装在后支撑板502上，
在扩张机构2中，所述圆盘为扩张机构外壳201，所述安装槽为滑块安装槽，所述伸缩块为滑块202，所述传动机构包括深沟球轴承204、小锥齿轮205、大锥齿轮206以及转动轴207，所述扩张机构外壳201上设置有滑块安装槽，所述滑块202滑动安装在滑块安装槽内且与扩张机构外壳201形成移动副，所述丝杠203的一端螺纹连接滑块202，另一端连接深沟球轴承204且与小锥齿轮205形成键配合，所述大锥齿轮206固定安装在转动轴207上且与转动轴207形成键配合，所述小锥齿轮205的一端穿过滑块安装槽连接在深沟球轴承204上，另一端与大锥齿轮206啮合连接，还包括平键208，所述平键208突出安装在转动轴207上远离大锥齿轮206的一端，
所述支撑机构3还包括阻尼模块内支撑轴302、阻尼模块弹簧垫片303、阻尼模块弹簧304、阻尼模块阻尼上外壳305、阻尼模块阻尼下外壳306、阻尼模块连接块307，所述撑杆301的下端通过螺栓固定在前支撑板501上，所述阻尼模块连接块307分别固定在前支撑板501的两侧，所述阻尼模块阻尼下外壳306转动连接在阻尼模块连接块307上，所述阻尼模块阻尼上外壳305固定连接在阻尼模块阻尼下外壳306上，所述阻尼模块弹簧304套设在阻尼模块阻尼上外壳305上，所述阻尼模块内支撑轴302包括相互垂直安装的两轴体，所述弹簧垫片套设在阻尼模块内支撑轴302的下方轴体上，所述阻尼模块内支撑轴302穿过阻尼模块弹簧304固定连接在阻尼模块阻尼上外壳305上，所述阻尼模块弹簧304上方抵于阻尼模块弹簧垫片303，下方抵于阻尼模块阻尼下外壳306，
所述调节环为不锈钢环101，所述钢环模块1还包括滑轨102和自锁机构，所述自锁机构包括自锁结构A103和自锁结构B104，所述不锈钢环101上设置有缺口，所述自锁结构A103和自锁结构B104分别安装在缺口处，所述不锈钢环101的内圈上设置有安装座，所述安装座上分别开设有通孔，所述阻尼模块内支撑轴302的上方轴体插设在通孔内，所述滑轨102位于不锈钢环101的内圈侧壁上且沿自锁结构B104处向自锁结构A103的方向延伸，所述自锁结构A103在滑轨102上滑动设置，所述不锈钢环101固定在撑杆301上端，
所述电机模块4还包括联轴器402，所述电机401固定在后支撑板502上，所述联轴器402的一端连接在电机401的输出轴上，另一端依次穿过后支撑板502和前支撑板501卡接在转动轴207的平键208上。
钢环模块1由不锈钢环101、滑轨102以及自锁机构组成，自锁机构又分为自锁结构A103、自锁结构B104两个子结构，上述三个机构或结构中，滑轨102与自锁机构分别与不锈钢环101固结。其中，所述不锈钢环101为一壁厚较薄，宽度较大的不完整圆环，其形状为一存在缺口的圆，可实现不锈钢环101的压缩与扩张。不锈钢环101一侧缺口处的内壁固结有滑轨102，在本设备运行过程中，不锈钢环101的另一处缺口将会沿着该滑轨102运动，以实现不锈钢环101的压缩与扩张。以垂直于该不完整圆轴心的视图为正视图，并将缺口置于视图底面，则该圆环的两肩分别固结一个安装座，用于与前述的支撑机构3中阻尼器相配合，为钢环模块1提供基本支撑。另外，在不锈钢环101的两个截断缺口处，分别固结了本模块中所述的自锁机构的A、B两个子结构。其中，自锁结构A103的宽度略大于不锈钢环101自身宽度，其主要结构为一支滑轴，可与滑轨102配合，做固定运动；自锁结构B104固结于不锈钢环101的另一侧缺口，自锁结构B104构造了一个卡槽，当自锁结构A103的支滑轴沿滑轨102运动至不锈钢环101末端并进入该卡槽后，可以将其稳定固定，完成钢环模块1的自锁，使钢环模块1稳定固定在软体管道内侧。此外，自锁结构B104提供了回收机制。当需要回收不锈钢环101时，只需要拉动自锁结构B104内侧的拉环，即可打开该自锁机构，此时软体管道对不锈钢环101的压力将会迫使不锈钢环101按照扩张时的路径重新压缩，实现不锈钢环101回收。
所述扩张机构2在工作时置于不锈钢环101内侧，用于撑开钢环模块1至自锁程度，使其能够稳定贴合于软体管道内壁不脱落。所述扩张机构2包括扩张机构外壳201、丝杠203滑块202模块、锥齿轮传动模块。其中，扩张机构外壳201外形为一高度较大的圆盘，在其中设置有滑条以及轴孔，用于固定滑块202和供小锥齿轮205穿过实现连接，并为整个扩张机构2提供支撑，丝杠203滑块202模块由丝杠203以及滑块202组成，在扩张机构外壳201表面等间距分布3例，与常见丝杠203滑块202结构相同，主要作用为将丝杠203的定轴转动转化为滑块202的直线运动，三个滑块202同步运动，在工作时将与不锈钢环101直接接触，实现撑开效果。滑块202开有通孔并攻有螺纹，与丝杠203可以稳定配合；其身体两侧开有滑槽，与上述扩张机构外壳201内滑条相配合，组成移动副，锥齿轮传动模块由一个大锥齿轮206和三个小锥齿轮205组成，大锥齿轮206通过深沟球轴承204，稳定固定在扩张机构2相应位置，与三个小锥齿轮205形成啮合配合。三个小锥齿轮205分别与上述的三个丝杠203末端通过销轴与花键相连接，将大锥齿轮206的运动传动至丝杠203，再转化为滑块202的直线运动，以顶开钢环模块1。
所述支撑机构3固定与输送机构5之上，用于支撑钢环模块1，在本设备工作过程中为不锈钢环101提供稳定的唯一支撑，并且使不锈钢环101在受到轻微扰动的情况下仍然保持稳定。所述支撑机构3由撑杆301以及阻尼模块组成，该阻尼模块以及撑杆301各有两套，对称分布于输送机构5的两侧。其中，阻尼模块包括阻尼模块内支撑轴302、阻尼模块弹簧垫片303、阻尼模块弹簧304、阻尼模块阻尼上外壳305、阻尼模块阻尼下外壳306以及阻尼模块连接块307。阻尼模块内支撑轴302的两端轴体相互垂直，一端嵌入阻尼模块阻尼外壳内部，形成移动副和转动副，另一端外伸，与前述不锈钢环101安装座上的通孔相配合，实现对不锈钢环101的支撑；阻尼模块弹簧304套于阻尼模块阻尼外壳外侧，通过阻尼模块弹簧垫片303与阻尼模块内支撑轴302的上方轴体相接触，实现阻尼模块内支撑轴302的直线阻尼移动。另外，阻尼模块阻尼外壳被分为上下两部分，并且设计了简易的限位系统，以便阻尼模块支撑内轴的初始安装和工作时的定量移动；阻尼外壳与阻尼模块连接块307形成转动副，并且设置了角度限位，而整个阻尼模块通过阻尼模块连接块307与输送机构5连接。所述撑杆301固结于输送机构5上，辅助阻尼模块对不锈钢环101进行支撑。
所述电机模块4用于为设备提供必要动力，实现设备正常运转。所述电机模块4包括电机401和联轴器402。所述电机401通过螺栓螺母结构稳定固定在输送结构上，电机401轴通过联轴器402与前述扩张机构2中的大锥齿轮206连接，将电机401的转动传动至扩张机构2。
所述输送机构5用于支撑其余结构，将设备以及不锈钢环101运输至指定位置，并且在工作完毕后，将除去钢环模块1的其余机构退出软体管道。所述输送机构5由前支撑板501、后支撑板502、底板503和输送小车组成。输送小车为设备的运动模块，与控制终端连接，实现设备的定向移动。底板503与输送小车固结，并连接前支撑板501和后支撑板502，提供了小车与其余机构的连接接口，前支撑板501用于支撑扩张机构2以及支撑机构3，后支撑板502用于支撑电机模块4。
图9为工作准备阶段，扩张机构2的滑块202处于收缩状态，不锈钢环101由支撑机构3支撑，整个装置由输送小车运送到指定位置。
图10为机构的工作进行阶段，电机401做正向定轴转动，使得扩张机构2中的转动轴207带动大锥齿轮206以及小锥齿轮205转动，从而带动丝杆，最后通过丝杆与滑块202的螺纹配合，使得滑块202可以沿扩张机构2的滑轨102向外移动，将不锈钢环101顶起至指定位置。
图11为机构的工作退出阶段，在将不锈钢环101顶到目标位置后，电机401反转使得扩张机构2的滑块202收回，从而配合小车，将除不锈钢环101外的其余结构由输送机构5运送离开工作位置，工作结束。
在本实施例中：所述自锁结构A103包括有第一固定座和支滑轴，所述第一固定座连接在不锈钢环101的一缺口端部，所述第一固定座为凹型，所述支滑轴的两端分别连接在凹型第一固定座内的两侧壁上，所述自锁结构B104包括第二固定座，所述第二固定座连接在不锈钢环101的另一缺口端部，所述第二固定座上设置有卡槽。所述自锁结构B104还包括弧形板，所述第二固定座的内侧端面上设置有锁定孔，所述弧形板的一端通过锁定孔固定连接在第二固定座上且与不锈钢环101之间形成一连通卡槽的通道。
自锁结构A103的宽度略大于不锈钢环101自身宽度，固结在不锈钢环101的一侧缺口，其主要结构为和第一固定座和支滑轴，可与滑轨102配合，做固定运动；自锁结构B104固结于不锈钢环101的另一侧缺口，其利用弧形板与不锈钢环101的内圈构造了一个连通卡槽的槽，当自锁结构A103的支滑轴沿滑轨102运动至不锈钢环101末端并进入该卡槽后，可以将其稳定固定，完成钢环模块1的自锁，使钢环模块1稳定固定在软体管道内侧。此外，自锁结构B104提供了回收机制。当需要回收不锈钢环101时，只需要拉动自锁结构B104内侧的拉环使其脱离锁定孔，即可打开自锁机构，此时软体管道对不锈钢环101的压力将会迫使不锈钢环101按照扩张时的路径重新压缩。
在本实施例中：所述滑块202的两外侧壁上分别设置有滑槽，所述滑块安装槽的两内侧壁上分别设置有滑条，底面上开设有轴孔，所述滑块202通过滑槽与滑条卡接在扩张机构外壳201上，所述小锥齿轮205的一端穿过轴孔连接在深沟球轴承204上。滑块202的两外侧壁上分别设置有滑槽，滑块安装槽的两内侧壁上分别设置有滑条，安装时，滑块202与扩张机构外壳201相配合，组成移动副，方便滑块202在滑块安装槽内扩张和收缩，滑块安装槽内壁开设有轴孔，方便小锥齿轮205的一端穿过轴孔连接在深沟球轴承204上。
在本实施例中：所述滑块202包括扇形头部和矩形身部，所述扇形头部固定连接在矩形身部上，所述扇形头部的半径与不锈钢环101内壁的半径相适应，所述扇形头部的外侧弧面上粘有与扇形相匹配的橡胶软体，所述滑槽开设在矩形身部的两外侧壁上。滑块202的扇形头部设计为扇形结构，半径与不锈钢环101内壁半径相适应，并且粘有扇形头部外形匹配的橡胶软体，以便更好与不锈钢环101软接触并顶开不锈钢环101。
在本实施例中：所述撑杆301为L状，其包括横杆和竖杆，所述横杆垂直连接在竖杆上，所述竖杆通过螺栓固定在前支撑板501上，所述横杆固定连接在不锈钢环101上。撑杆301为L状，其包括横杆和竖杆，通过竖杆进行其自身的固定，通过横杆实现不锈钢环101的辅助支撑。
在本实施例中：所述阻尼模块连接块307上设置有活动孔，所述阻尼模块阻尼下外壳306下方连接有固定环，所述固定环通过螺栓活动安装在活动孔中。阻尼模块连接块307上设置有活动孔，阻尼模块阻尼下外壳306下方连接有固定环，通过螺栓依次穿过活动孔和固定环，实现阻尼模块连接块307在阻尼模块阻尼下外壳306上转动，方便配合不锈钢环101进行阻尼支撑。
在本实施例中：沿所述阻尼模块阻尼上外壳305的长度方向开设有安装滑轨，所述安装滑轨的底部设置有限位滑轨，所述阻尼模块内支撑轴302下方轴体的端部设置有与限位滑轨配合的限位部。沿所述阻尼模块阻尼上外壳305的长度方向开设有安装滑轨，底部设置有限位滑轨，阻尼模块内支撑轴302下方轴体的端部设置有与限位滑轨配合的限位部，阻尼模块内支撑轴302下方轴体伸入安装滑轨中，沿安装滑轨滑至底部，接着转动九十度，进入限位滑轨中，完成阻尼模块内支撑轴302的安装，并实现阻尼模块的限位功能。
在本实施例中：所述前支撑板501和后支撑板502上分别开设有通孔，所述联轴器402分别穿过前支撑板501和后支撑板502上的通孔卡接在转动轴207上的平键208上。前支撑板501和后支撑板502上分别开设有通孔，方便联轴器402与转动轴207的连接和固定。
1.本发明为软体管道提供了有效而稳定的固定方式，保证软体管道能够始终贴合金属管道内壁，不易发生变形而影响或者切断管道传输。
2.本发明设计了自锁机构以及回收机制，既能保障不锈钢环101在工作时承受一定负压的状况下依旧保持稳定，也能实现在后续维修过程中可对不锈钢环101进行拆除回收。
3.本发明设计了限位系统，使得在不锈钢环101安装过程中稳定可靠，即便受到意外的轻微扰动，也能顺利完成安装过程。
4.本发明在低成本、兼容性好、安装简单、操作简便方面具有优势，可实现多工业场景的推广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：包括钢环模块(1)、扩张机构(2)、支撑机构(3)、电机模块(4)以及输送机构(5)，所述扩张机构(2)、支撑机构(3)以及电机模块(4)分别固定在输送机构(5)上，所述钢环模块(1)包括一直径可调节的调节环，所述支撑机构(3)包括撑杆(301)，所述调节环固定安装在撑杆(301)上，所述扩张机构(2)包括转动轴(207)、传动机构、丝杠(203)、圆盘以及伸缩块，所述调节环与圆盘为同一圆心，所述调节环的直径大于圆盘的直径，沿所述圆盘的圆周方向上开设有安装槽，所述伸缩块活动安装在安装槽内，所述传动机构安装在圆盘内，所述丝杠(203)的一端穿过圆盘连接伸缩块，另一端与传动机构连接，所述传动机构连接在转动轴(207)上，所述电机模块(4)包括电机(401)，所述电机(401)连接在转动轴(207)上，所述丝杠(203)在传动机构与转动轴(207)的机械传动下驱使伸缩块在安装槽内向外扩张或向内收缩，当伸缩块在安装槽内向外扩张时，所述伸缩块顶住调节环并带动调节环向外移动，所述调节环直径变大，当伸缩块向内收缩时，所述调节环随伸缩块一起向内收缩，所述调节环直径变小；
所述输送机构(5)包括前支撑板(501)、后支撑板(502)以及底板(503)，所述前支撑板(501)和后支撑板(502)从前往后依次垂直固定在底板(503)上，所述扩张机构(2)和支撑机构(3)分别安装在前支撑板(501)上，所述电机模块(4)安装在后支撑板(502)上，
在扩张机构(2)中，所述圆盘为扩张机构外壳(201)，所述安装槽为滑块安装槽，所述伸缩块为滑块(202)，所述传动机构包括深沟球轴承(204)、小锥齿轮(205)、大锥齿轮(206)以及转动轴(207)，所述扩张机构外壳(201)上设置有滑块安装槽，所述滑块(202)滑动安装在滑块安装槽内且与扩张机构外壳(201)形成移动副，所述丝杠(203)的一端螺纹连接滑块(202)，另一端连接深沟球轴承(204)且与小锥齿轮(205)形成键配合，所述大锥齿轮(206)固定安装在转动轴(207)上且与转动轴(207)形成键配合，所述小锥齿轮(205)的一端穿过滑块安装槽连接在深沟球轴承(204)上，另一端与大锥齿轮(206)啮合连接，还包括平键(208)，所述平键(208)突出安装在转动轴(207)上远离大锥齿轮(206)的一端，
所述支撑机构(3)还包括阻尼模块内支撑轴(302)、阻尼模块弹簧垫片(303)、阻尼模块弹簧(304)、阻尼模块阻尼上外壳(305)、阻尼模块阻尼下外壳(306)、阻尼模块连接块(307)，所述撑杆(301)的下端通过螺栓固定在前支撑板(501)上，所述阻尼模块连接块(307)分别固定在前支撑板(501)的两侧，所述阻尼模块阻尼下外壳(306)转动连接在阻尼模块连接块(307)上，所述阻尼模块阻尼上外壳(305)固定连接在阻尼模块阻尼下外壳(306)上，所述阻尼模块弹簧(304)套设在阻尼模块阻尼上外壳(305)上，所述阻尼模块内支撑轴(302)包括相互垂直安装的两轴体，所述弹簧垫片套设在阻尼模块内支撑轴(302)的下方轴体上，所述阻尼模块内支撑轴(302)穿过阻尼模块弹簧(304)固定连接在阻尼模块阻尼上外壳(305)上，所述阻尼模块弹簧(304)上方抵于阻尼模块弹簧垫片(303)，下方抵于阻尼模块阻尼下外壳(306)，
所述调节环为不锈钢环(101)，所述钢环模块(1)还包括滑轨(102)和自锁机构，所述自锁机构包括自锁结构A(103)和自锁结构B(104)，所述不锈钢环(101)上设置有缺口，所述自锁结构A(103)和自锁结构B(104)分别安装在缺口处，所述不锈钢环(101)的内圈上设置有安装座，所述安装座上分别开设有通孔，所述阻尼模块内支撑轴(302)的上方轴体插设在通孔内，所述滑轨(102)位于不锈钢环(101)的内圈侧壁上且沿自锁结构B(104)处向自锁结构A(103)的方向延伸，所述自锁结构A(103)在滑轨(102)上滑动设置，所述不锈钢环(101)固定在撑杆(301)上端，
所述电机模块(4)还包括联轴器(402)，所述电机(401)固定在后支撑板(502)上，所述联轴器(402)的一端连接在电机(401)的输出轴上，另一端依次穿过后支撑板(502)和前支撑板(501)卡接在转动轴(207)的平键(208)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述自锁结构A(103)包括有第一固定座和支滑轴，所述第一固定座连接在不锈钢环(101)的一缺口端部，所述第一固定座为凹型，所述支滑轴的两端分别连接在凹型第一固定座内的两侧壁上，所述自锁结构B(104)包括第二固定座，所述第二固定座连接在不锈钢环(101)的另一缺口端部，所述第二固定座上设置有卡槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述自锁结构B(104)还包括弧形板，所述第二固定座的内侧端面上设置有锁定孔，所述弧形板的一端通过锁定孔固定连接在第二固定座上且与不锈钢环(101)之间形成一连通卡槽的通道。
4.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述滑块(202)的两外侧壁上分别设置有滑槽，所述滑块安装槽的两内侧壁上分别设置有滑条，底面上开设有轴孔，所述滑块(202)通过滑槽与滑条卡接在扩张机构外壳(201)上，所述小锥齿轮(205)的一端穿过轴孔连接在深沟球轴承(204)上。
5.根据权利要求4所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述滑块(202)包括扇形头部和矩形身部，所述扇形头部固定连接在矩形身部上，所述扇形头部的半径与不锈钢环(101)内壁的半径相适应，所述扇形头部的外侧弧面上粘有与扇形相匹配的橡胶软体，所述滑槽开设在矩形身部的两外侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述撑杆(301)为L状，其包括横杆和竖杆，所述横杆垂直连接在竖杆上，所述竖杆通过螺栓固定在前支撑板(501)上，所述横杆固定连接在不锈钢环(101)上。
7.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述阻尼模块连接块(307)上设置有活动孔，所述阻尼模块阻尼下外壳(306)下方连接有固定环，所述固定环通过螺栓活动安装在活动孔中。
8.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：沿所述阻尼模块阻尼上外壳(305)的长度方向开设有安装滑轨，所述安装滑轨的底部设置有限位滑轨，所述阻尼模块内支撑轴(302)下方轴体的端部设置有与限位滑轨配合的限位部。
9.根据权利要求1所述的一种用于管道密封及保持稳定的管道撑开装置，其特征在于：所述前支撑板(501)和后支撑板(502)上分别开设有通孔，所述联轴器(402)分别穿过前支撑板(501)和后支撑板(502)上的通孔卡接在转动轴(207)上的平键(208)上。
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