CN116493641B - 一种自冷式油管加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油管加工技术领域，尤其涉及一种自冷式油管加工装置及加工方法。一种自冷式油管加工装置及加工方法，包括有操作台，操作台设置有控制终端，操作台固接有与控制终端电连接的液压推杆，液压推杆的伸缩端固接有连接板，连接板滑动连接有限位杆，限位杆固接有与控制终端电连接的伺服电机，伺服电机的输出轴花键连接有第一齿轮，第一齿轮转动连接有限位套筒，限位套筒固接有固定板，固定板固接有进液管，进液管转动连接有固定套筒，进液管与固定套筒连通。本发明通过自动检测钻杆与油管之间的阻力，当两者之间的阻力增加时，降低钻杆的下降速度，避免钻杆向下移动速度过快挤压油管迫使油管发生形变。

Description

一种自冷式油管加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及油管加工技术领域，尤其涉及一种自冷式油管加工装置及加工方法。

背景技术

油管是一种将原油和天然气从油层运输到地表的管道，油管在安装之前需要进行钻孔操作，便于安装各种传感器，使得传感器与油管内的石油或油气直接接触，用于实时检测油管内石油或油气的具体参数。

目前钻孔设备在钻孔时，会使钻杆逐渐靠近油管，通过不断施加的挤压力配合钻杆的转动进行钻孔，而钻杆与油管之间的挤压力无法掌握，对于不同的油管，两者挤压力过大会造成油管形成向内凸出的形变，挤压力过小则会导致钻杆的钻孔速度低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压力调节自冷式油管加工装置及加工方法。

本发明的技术方案是：一种自冷式油管加工装置，包括有操作台、液压推杆和连接板，操作台设置有控制终端，操作台固接有与控制终端电连接的液压推杆，液压推杆的伸缩端固接有连接板，连接板滑动连接有限位杆，限位杆固接有与控制终端电连接的伺服电机，伺服电机的输出轴花键连接有第一齿轮，第一齿轮转动连接有限位套筒，限位套筒固接有固定板，固定板固接有进液管，进液管转动连接有固定套筒，进液管与固定套筒连通，固定套筒固接有与第一齿轮啮合的第二齿轮，固定套筒设置有钻杆，钻杆设置有与固定套筒连通的冷却槽，向进液管内通入冷却水，冷却水经过固定套筒进入冷却槽对钻杆降温，固定套筒设置有用于固定钻杆的锁紧组件，伺服电机设置有用于调节钻杆挤压力的调节机构；

调节机构包括有气压套筒，气压套筒通过连接块固接于伺服电机，进液管与气压套筒限位滑动，气压套筒内滑动连接有推盘，推盘固接有与气压套筒滑动连接的滑动套筒，推盘和滑动套筒均与进液管滑动连接，滑动套筒与连接板固接，气压套筒转动连接有转动环，气压套筒设置有通气孔，气压套筒设置有排气槽，转动环设置有与排气槽配合的弧形槽，气压套筒设置有进气孔，气压套筒的进气孔内设置有单向阀，进液管设置有用于驱动转动环转动的驱动组件。

进一步的，锁紧组件包括有周向等间距分布的挤压块，周向等间距分布的挤压块均固接于固定套筒，挤压块为弹性块，周向等间距分布的挤压块螺纹配合有螺纹套。

进一步的，固定套筒设置有横杆，钻杆设置有与横杆配合的卡槽。

进一步的，气压套筒靠近排气槽的一侧设置有环形凹面，转动环靠近气压套筒的一侧设置有与气压套筒环形凹面配合的环形凸面。

进一步的，驱动组件包括有固定环，固定环固接于进液管，固定环与气压套筒之间固接有第一弹簧，固定环固接有L形板，L形板设置有限位框，限位框固接有转杆，转杆固接有手轮，转动环靠近限位框的一侧固接有U形杆，U形杆转动连接有与限位框滑动连接的固定杆。

进一步的，限位框靠近转杆的一侧为圆环，限位框远离转杆的一侧为矩形框。

进一步的，还包括有调整组件，调整组件设置于L形板，调整组件用于调节转动环的转动速度，调整组件包括有拉杆，拉杆滑动连接于L形板，拉杆与限位转杆配合，拉杆与L形板之间固接有第二弹簧，限位框与L形板转动连接。

进一步的，拉杆设置有用于限位转杆的半圆环，半圆环靠近转杆的一侧喷涂有颗粒性涂料。

进一步的，一种自冷式油管加工装置所采用的加工方法，包括以下步骤：

S1:将钻杆插入固定套筒内，转动螺纹套带动挤压块相互靠近将钻杆固定；

S2:控制终端启动液压推杆，液压推杆的伸缩端带动连接板和其上的零件向下移动，伺服电机通过第一齿轮、第二齿轮和固定套筒带动钻杆转动对油管进行打孔；

S3:在钻杆对油管打孔时，冷却水通过冷却槽对钻杆降温，并将钻出的碎屑冲出；

S4:钻杆对油管的压力增加时，气压套筒内气体排出的速度减缓，推盘相对于气压套筒向下移动的速度降低，钻杆的下降速度降低；

S5:钻杆对油管钻孔完成后，控制终端将伺服电机关闭并停止通入冷却水，控制终端控制液压推杆的伸缩端带动钻杆复位。

有益效果为：本发明通过自动检测钻杆与油管之间的阻力，当两者之间的阻力增加时，降低钻杆的下降速度，避免钻杆向下移动速度过快挤压油管迫使油管发生形变，当两者之间的阻力减小时，增加钻杆的下降速度，保证钻杆与油管之间的压力处于最佳值，在提高钻孔效率的同时避免油管形变，对于不同材质的油管所需的压力不同，对易发生形变的油管钻孔的过程中，在油管所受压力增加时，快速降低钻杆的下降速度，对不易发生形变的油管钻孔的过程中，在油管所有压力增加时，缓慢降低钻杆的下降速度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明连接板和限位杆等零件的立体结构示意图。

图3为本发明锁紧组件的立体结构示意图。

图4为本发明伺服电机和气压套筒等零件的立体结构示意图。

图5为本发明调节机构的立体结构示意图。

图6为本发明气压套筒和转动环的立体结构爆炸图。

图7为本发明卡槽未调节的立体结构示意图。

图8为本发明转动环未转动的立体结构示意图。

图9为本发明转动环转动后的立体结构示意图。

图中零部件名称及序号：1-操作台，2-液压推杆，3-连接板，4-限位杆，5-伺服电机，6-第一齿轮，7-限位套筒，8-固定板，9-进液管，10-固定套筒，1001-横杆，11-第二齿轮，12-钻杆，1201-冷却槽，1202-卡槽，13-挤压块，14-螺纹套，15-气压套筒，1501-排气槽，16-推盘，17-滑动套筒，18-转动环，1801-弧形槽，19-固定环，20-第一弹簧，21-L形板，22-限位框，23-转杆，24-U形杆，25-固定杆，26-拉杆，27-第二弹簧。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

实施例1：一种自冷式油管加工装置，如图1-图3和图6所示，包括有操作台1，操作台1设置有控制终端，操作台1固接有与控制终端电连接的液压推杆2，液压推杆2的伸缩端固接有连接板3，连接板3的中部滑动连接有限位杆4，限位杆4的下端固接有与控制终端电连接的伺服电机5，伺服电机5的输出轴花键连接有第一齿轮6，第一齿轮6转动连接有限位套筒7，限位套筒7位于伺服电机5输出轴的外侧，限位套筒7上侧的右部固接有固定板8，固定板8的右侧固接有进液管9，进液管9用于输送冷却水，进液管9的下侧转动连接有固定套筒10，进液管9与固定套筒10连通，固定套筒10的外侧面固接有与第一齿轮6啮合的第二齿轮11，固定套筒10的下侧设置有钻杆12，固定套筒10设置有横杆1001，钻杆12的上表面设置有与横杆1001配合的卡槽1202，当横杆1001卡入卡槽1202内时，固定套筒10转动通过横杆1001带动钻杆12转动，钻杆12设置有与固定套筒10连通的冷却槽1201，使用时向进液管9内通入冷却水，冷却水经过固定套筒10进入冷却槽1201对钻杆12降温，保证钻杆12的正常工作，且由冷却槽1201下侧喷出的冷却水将钻出的碎屑冲走，固定套筒10设置有用于固定钻杆12的锁紧组件，伺服电机5设置有用于调节钻杆12挤压力的调节机构。

如图3-图5所示，锁紧组件包括有周向等间距分布的三个挤压块13，三个挤压块13均固接于固定套筒10的下侧面，挤压块13为弹性块，三个挤压块13螺纹配合有螺纹套14，螺纹套14下部的内径小于上部的内径，螺纹套14转动带动三个挤压块13相互靠近将钻杆12固定。

如图4-图6所示，调节机构包括有气压套筒15，气压套筒15通过连接块固接于伺服电机5的右侧，进液管9与气压套筒15的下侧限位滑动，气压套筒15内滑动连接有推盘16，推盘16的上表面固接有与气压套筒15滑动连接的滑动套筒17，推盘16和滑动套筒17均与进液管9滑动连接，滑动套筒17位于进液管9的外侧，滑动套筒17与连接板3的右端固接，气压套筒15外侧面的下部转动连接有转动环18，气压套筒15的上部设置有通气孔，气压套筒15通气孔用于平衡气压套筒15内推盘16上侧的压力，气压套筒15的下部设置有排气槽1501，转动环18设置有与排气槽1501配合的弧形槽1801，转动环18逆时针转动，弧形槽1801与排气槽1501连通，气压套筒15外侧面的下部设置有环形凹面，转动环18的内侧面侧设置有与气压套筒15环形凹面配合的环形凸面，用于增加转动环18与气压套筒15的接触面积，提升两者之间的密封性，气压套筒15下侧的左部设置有进气孔，气压套筒15的进气孔内设置有单向阀，外界气体通过进气孔进入气压套筒15内，气压套筒15内的气体无法通过进气孔排出，进液管9设置有用于驱动转动环18转动的驱动组件。

如图5和图7-图9所示，驱动组件包括有固定环19，固定环19固接于进液管9的下部，固定环19与气压套筒15之间固接有第一弹簧20，第一弹簧20位于进液管9的外侧，固定环19的右侧固接有L形板21，L形板21设置有限位框22，限位框22的右侧为圆环，限位框22的左侧为矩形框，限位框22的右侧固接有转杆23，转杆23的右端固接有手轮，转动环18的右侧固接有U形杆24，U形杆24转动连接有与限位框22滑动连接的固定杆25，限位框22向上移动带动固定杆25向后移动，固定杆25通过U形杆24带动转动环18逆时针转动。

当需要使用本钻孔装置对油管钻孔之前，将所需规格的钻杆12安装，操作人员将钻杆12的上端插入固定套筒10内，并使横杆1001卡入卡槽1202内，随后转动螺纹套14，螺纹套14带动三个挤压块13相互靠近将钻杆12固定，钻杆12安装完成，当需要使用本钻孔装置对油管钻孔时，操作人员首先将油管的打孔处与钻杆12上下对齐并将油管固定，随后控制终端启动液压推杆2，液压推杆2的伸缩端通过连接板3带动滑动套筒17向下移动，滑动套筒17带动推盘16向下移动，伺服电机5和气压套筒15受自身重力作用自然下落，当钻杆12与油管接触时，控制终端启动伺服电机5，伺服电机5的输出轴带动第一齿轮6转动，第一齿轮6带动第二齿轮11转动，第二齿轮11通过固定套筒10和横杆1001带动钻杆12转动，钻杆12不断对油管进行钻孔，在钻杆12转动的过程中，操作人员向进液管9内通入冷却水，冷却水通过固定套筒10进入冷却槽1201，对钻杆12降温，保证钻杆12正常工作，在钻杆12钻孔的过程中，由于钻杆12的下端受油管的阻力，因此，随着滑动套筒17继续向下移动，滑动套筒17通过推盘16挤压气压套筒15内的气体，气压套筒15进气孔内的单向阀关闭，转动环18将排气槽1501封堵，气压套筒15的环形凹面与转动环18的环形凸面接触，增加转动环18与气压套筒15的接触面积，提升两者之间的密封性，避免气压套筒15内气体泄露，气压套筒15内的气体无法排出，推盘16通过气压套筒15内的气体带动气压套筒15向下移动，第一弹簧20被压缩，气压套筒15带动转动环18向下移动，转动环18通过U形杆24带动固定杆25向下移动，固定杆25受限位框22的导向逐渐逆时针转动，弧形槽1801逐渐与排气槽1501连通，当弧形槽1801与排气槽1501连通后，固定杆25与限位框22的状态如图9所示，气压套筒15内的气体通过弧形槽1801与排气槽1501的连通处排出，滑动套筒17带动推盘16相对于气压套筒15向下移动，随着钻杆12不断钻孔，钻杆12逐渐下降，当钻杆12下降的速度与气压套筒15下降的速度相等时，弧形槽1801与排气槽1501连通处的连通面积不再变化，此时钻杆12下端所受的阻力恒定。

在钻杆12钻孔的过程中由于机械设备震动或环境等原因使得钻杆12所受的阻力并非恒定不变的，因此当钻杆12的阻力增加时需要减缓钻杆12的下降速度，避免钻杆12下降速度过快向下挤压油管，导致油管出现向内凸出的形变，而当阻力减小时需要增加钻杆12的下降速度，以保证最佳的钻孔效率，为此通过下述方式对钻杆12的速度进行调节，具体操作如下：当钻杆12所受的阻力增加时，第一弹簧20被进一步压缩，转动环18继续逆时针转动，弧形槽1801与排气槽1501的连通面积增加，气压套筒15内气体的排出速度增加，由于滑动套筒17需要通过推盘16推动气压套筒15内的气体带动气压套筒15向下移动，而气压套筒15内的气体排出速度增加，因此推盘16通过气压套筒15内的气体带动气压套筒15向下移动的速度减缓，因此钻杆12向下移动的速度降低，而当钻杆12所受的阻力减小时，气压套筒15内气体的排出速度降低，气压套筒15内的气体无法排出，导致气压套筒15相对于推盘16向下移动的速度降低，因此钻杆12向下移动速度增加，钻杆12对油管的压力增加，加快钻杆12钻孔的速度，综上所述，通过自动检测钻杆12与油管之间的阻力，当两者之间的阻力增加时，降低钻杆12的下降速度，避免钻杆12向下移动速度过快挤压油管迫使油管发生形变，当两者之间的阻力减小时，增加钻杆12的下降速度，保证钻杆12与油管之间的压力处于最佳值，在提高钻孔效率的同时避免油管形变。

当钻杆12将油管钻穿后，控制终端将伺服电机5关闭并停止向进液管9内通入冷却水，钻杆12不再受油管限位，第一弹簧20复位带动固定环19向下移动，固定环19通过L形板21带动限位框22向下移动，限位框22带动固定杆25顺时针转动，固定杆25通过U形杆24带动转动环18顺时针转动，当第一弹簧20复位后，固定杆25位于限位框22的上侧，弧形槽1801不再与排气槽1501连通，转动环18将排气槽1501封堵，而伺服电机5和气压套筒15受自身重力作用向下移动，气压套筒15进气孔内的单向阀打开，外界气体通过进气孔进入气压套筒15内，气压套筒15相对于推盘16向下移动并复位，随后控制终端控制液压推杆2的伸缩端带动连接板3和其上的零件向上移动，钻杆12从油管的钻孔中移出，当钻杆12复位后，控制终端将液压推杆2停止，本钻孔装置使用完成，操作人员将钻完孔的油管取下，当需要更换钻杆12时，操作人员反向转动螺纹套14，螺纹套14带动挤压块13相互远离并解除对钻杆12的限位，操作人员将钻杆12更换。

实施例2：在实施例1的基础之上，如图5和图7所示，还包括有调整组件，调整组件设置于L形板21，调整组件用于调节转动环18的转动速度，调整组件包括有拉杆26，拉杆26滑动连接于L形板21的右侧，拉杆26与L形板21之间固接有第二弹簧27，第二弹簧27位于拉杆26的外侧，限位框22的右侧与L形板21转动连接，拉杆26的上侧设置有用于限位转杆23的半圆环，半圆环靠近转杆23的一侧喷涂有颗粒性涂料，用于增加拉杆26与转杆23之间的摩擦力，便于固定转杆23。

对于不同材质的油管所需的压力不同，不同油管需要的钻孔速度不同，例如，易发生形变的油管，在油管所受压力增加时，需要快速降低钻杆12的下降速度，而不易发生形变的油管，在油管所有压力增加时，需缓慢降低钻杆12的下降速度，因此，对于不同的油管需要调节钻杆12下移速度的快慢（加速度），具体操作如下：对于易发生形变的油管，操作人员向下拉动拉杆26，第二弹簧27被压缩，拉杆26的半圆环解除对转杆23的限位，操作人员通过手轮转动转杆23，转杆23带动限位框22转动，使得限位框22相对于L形板21的偏转角度增加，在限位框22的偏转角度调节完成后，操作人员放开拉杆26，第二弹簧27复位带动拉杆26向上移动，当拉杆26的半圆环与转杆23接触后，转杆23被限位无法转动，限位框22的偏转角度保持不变，由于半圆环的内侧面喷涂有颗粒性涂料，增加了半圆环与转杆23的摩擦力，提高了对转杆23的固定效果，当限位框22的偏转角度增加并在后续钻孔过程中，限位框22相对于气压套筒15向上移动相同距离的情况下，转动环18逆时针转动的角度增加，而弧形槽1801和排气槽1501连通面积变大，同时钻杆12下降的速度降低的越快，钻杆12对油管的压力降低速度增加，防止易发生形变的油管发生形变，对于不易形变的油管，减小限位框22的偏转角度。

实施例3：在实施例2的基础之上，一种自冷式油管加工装置及加工方法，包括以下步骤：

S1:将钻杆12插入固定套筒10内，转动螺纹套14带动挤压块13相互靠近将钻杆12固定；

S2:控制终端启动液压推杆2，液压推杆2的伸缩端带动连接板3和其上的零件向下移动，伺服电机5通过第一齿轮6、第二齿轮11和固定套筒10带动钻杆12转动对油管进行打孔；

S3:在钻杆12对油管打孔时，冷却水通过冷却槽1201对钻杆12降温，并将钻出的碎屑冲出；

S4:钻杆12对油管的压力增加时，气压套筒15内气体排出的速度减缓，推盘16相对于气压套筒15向下移动的速度降低，钻杆12的下降速度降低；

S5:钻杆12对油管钻孔完成后，控制终端将伺服电机5关闭并停止通入冷却水，控制终端控制液压推杆2的伸缩端带动钻杆12复位。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种自冷式油管加工装置，包括有操作台（1），操作台（1）设置有控制终端，操作台（1）固接有与控制终端电连接的液压推杆（2），液压推杆（2）的伸缩端固接有连接板（3），连接板（3）滑动连接有限位杆（4），限位杆（4）固接有与控制终端电连接的伺服电机（5），其特征在于：伺服电机（5）的输出轴花键连接有第一齿轮（6），第一齿轮（6）转动连接有限位套筒（7），限位套筒（7）固接有固定板（8），固定板（8）固接有进液管（9），进液管（9）转动连接有固定套筒（10），进液管（9）与固定套筒（10）连通，固定套筒（10）固接有与第一齿轮（6）啮合的第二齿轮（11），固定套筒（10）设置有钻杆（12），钻杆（12）设置有与固定套筒（10）连通的冷却槽（1201），向进液管（9）内通入冷却水，冷却水经过固定套筒（10）进入冷却槽（1201）对钻杆（12）降温，固定套筒（10）设置有用于固定钻杆（12）的锁紧组件，伺服电机（5）设置有用于调节钻杆（12）挤压力的调节机构；

调节机构包括有气压套筒（15），气压套筒（15）通过连接块固接于伺服电机（5），进液管（9）与气压套筒（15）限位滑动，气压套筒（15）内滑动连接有推盘（16），推盘（16）固接有与气压套筒（15）滑动连接的滑动套筒（17），推盘（16）和滑动套筒（17）均与进液管（9）滑动连接，滑动套筒（17）与连接板（3）固接，气压套筒（15）转动连接有转动环（18），气压套筒（15）设置有通气孔，气压套筒（15）设置有排气槽（1501），转动环（18）设置有与排气槽（1501）配合的弧形槽（1801），气压套筒（15）设置有进气孔，气压套筒（15）的进气孔内设置有单向阀，进液管（9）设置有用于驱动转动环（18）转动的驱动组件。

2.如权利要求1所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：锁紧组件包括有周向等间距分布的挤压块（13），周向等间距分布的挤压块（13）均固接于固定套筒（10），挤压块（13）为弹性块，周向等间距分布的挤压块（13）螺纹配合有螺纹套（14）。

3.如权利要求1所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：固定套筒（10）设置有横杆（1001），钻杆（12）设置有与横杆（1001）配合的卡槽（1202）。

4.如权利要求3所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：气压套筒（15）靠近排气槽（1501）的一侧设置有环形凹面，转动环（18）靠近气压套筒（15）的一侧设置有与气压套筒（15）环形凹面配合的环形凸面。

5.如权利要求4所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：驱动组件包括有固定环（19），固定环（19）固接于进液管（9），固定环（19）与气压套筒（15）之间固接有第一弹簧（20），固定环（19）固接有L形板（21），L形板（21）设置有限位框（22），限位框（22）固接有转杆（23），转杆（23）固接有手轮，转动环（18）靠近限位框（22）的一侧固接有U形杆（24），U形杆（24）转动连接有与限位框（22）滑动连接的固定杆（25）。

6.如权利要求5所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：限位框（22）靠近转杆（23）的一侧为圆环，限位框（22）远离转杆（23）的一侧为矩形框。

7.如权利要求6所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：还包括有调整组件，调整组件设置于L形板（21），调整组件用于调节转动环（18）的转动速度，调整组件包括有拉杆（26），拉杆（26）滑动连接于L形板（21），拉杆（26）与限位转杆（23）配合，拉杆（26）与L形板（21）之间固接有第二弹簧（27），限位框（22）与L形板（21）转动连接。

8.如权利要求7所述的一种自冷式油管加工装置，其特征在于：拉杆（26）设置有用于限位转杆（23）的半圆环，半圆环靠近转杆（23）的一侧喷涂有颗粒性涂料。