CN116972264B - 一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，属于管道支撑技术领域，包括自定心内支撑组件、驱动组件、辅助挂设组件；其中，自定心内支撑组件包括基座，基座上可旋转地连接有中心轴杆，中心轴杆的一端连接有中心齿轮；沿中心齿轮的周向等间隔设置有三组带有齿牙的支撑臂，基座上设置有与支撑臂相对应的转轴，支撑臂与转轴可旋转连接；三组支撑臂通过齿牙能够与中心齿轮啮合；驱动组件用于驱动中心轴杆旋转；辅助挂设组件包括底板、侧板、顶板、丝杠、移动板等结构，用于辅助挂设，提高易操作性。本发明采用“旋转式自定心”思路，可实现压力钢管管口的支撑；同时还具有易于收纳、拆装、便携、易操作的优点。

Description

一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置

技术领域

本发明属于管道支撑技术领域，具体涉及一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置。

背景技术

水电站用的压力钢管采用钢板卷制而成，在施工运输过程中，钢管需要设置内支撑进行加固，防止管口变形，常见的内支撑结构形式为十字型或米字型支撑架结构。比如授权公告号为CN 205996399 U的专利公开了一种大口径钢管管端的支撑装置，其包括水平支杆和竖直支杆，竖直支杆由两段等长的分杆组成，水平支杆和两侧的分杆形成“十”字形形状。又比如授权公告号为CN 210050388U的专利所公布的一种便于拆装且简单、实用的压力钢管米字撑装置。又比如说申请公布号为CN 105253460 A的专利所公开的大型筒体用可调式多米字工装，包括筒体接触板、米字支撑结构及连接杆；连接杆将多个米字支撑结构连接成多米字结构，米字支撑结构与筒体之间装垫有筒体接触板。

依据相关检索发现上述的十字型结构或者米字型结构形式，有的不具备伸缩调节功能，只能定尺寸使用；有的具备伸缩调节功能，能够适合不同直径的管道；就以申请公布号为CN 105253460 A的专利中的米字支撑结构为例来说，米字支撑结构包括支撑杆Ⅰ、螺栓扣、支撑杆Ⅱ及芯盘；支撑杆Ⅰ与支撑杆Ⅱ通过螺栓扣连接成可调伸缩杆；其在使用时，通过调节螺栓扣将可调伸缩杆伸展开，实现筒体内壁的顶撑。上述的调节方式存在如下技术问题：

其一，由于米字支撑结构具有六根支撑杆，其在调节时，需要一一旋拧，导致调整时间过长，在拆卸时亦如此，拆装都比较费时费力；

其二，由于需要旋拧多个螺栓扣，支撑杆的调节长度很难保证伸缩量完全相同，这样就会使得米字工装与钢管不容易对心；若有的长，有的短，即米字工装与钢管轴线不同线设置，那么可能会导致支撑力度不同，就容易导致对钢管的圆度造成损伤。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置。本发明的目的之一是采用“旋转式自定心”思路，实现压力钢管管口的支撑；本发明的目的之二是在上述思路的基础上，如何方便的实现整个装置的收纳、拆装，以减少占用空间，达到便携、易操作的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本技术方案提出了一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，包括自定心内支撑组件，其中：

自定心内支撑组件包括基座，所述基座上可旋转地连接有中心轴杆，所述中心轴杆的一端连接有中心齿轮；沿所述中心齿轮的周向等间隔设置有三组带有齿牙的支撑臂，所述基座上设置有与所述支撑臂相对应的转轴，所述支撑臂与所述转轴可旋转连接；三组所述支撑臂通过所述齿牙能够与所述中心齿轮啮合；当旋转中心轴杆时，所述中心齿轮能够同时驱动三组支撑臂绕各自对应的转轴旋转，使得三组支撑臂收纳或打开。

优选的，还包括用于驱动中心轴杆旋转的驱动组件，该驱动组件包括驱动齿轮，所述驱动齿轮套设连接于中心轴杆上；所述驱动齿轮的上方啮合有齿条；所述基座的一侧固定连接有支撑座，所述齿条与所述支撑座滑动连接；所述支撑座侧壁螺纹连接有高强螺栓，所述高强螺栓与所述齿条可旋转连接；当旋拧高强螺栓时，所述高强螺栓能够带动所述齿条移动。

优选的，还包括与所述支撑座可拆卸连接的辅助挂设组件，所述辅助挂设组件包括底板，所述底板能够与所述支撑座可拆卸连接；所述底板的一侧固定连接有侧板，所述侧板的顶部连接有顶板，所述顶板与所述底板之间可旋转地连接有丝杠，所述丝杠上连接有丝母，所述丝母固定连接有移动板，所述顶板与所述底板之间还连接有导向杆，所述移动板与所述导向杆滑动连接；所述移动板的一端底部连接有弹簧，所述弹簧的底端连接有定位板。

优选的，所述支撑座的顶部开设有滑槽，所述底板的底部固定连接有底导轨；所述侧板的侧壁固定连接有侧导轨；所述侧导轨以及所述底导轨分别能够与所述滑槽适配滑动插接。

优选的，所述滑槽为燕尾槽或者“T”型槽。

优选的，所述支撑臂包括第一弧形体以及与第一弧形体相连的第二弧形体，所述第一弧形体沿周向设置有若干所述的齿牙；所述转轴与所述第一弧形体相连；所述第一弧形体呈半圆状；所述第二弧形体呈月牙状；所述第二弧形体弯折处形成有向内凹陷的容纳腔；当三组支撑臂呈收纳状态时，第一弧形体能够容纳设置在相邻支撑臂的容纳腔中。

优选的，所述支撑臂上开设有若干组减重孔。

优选的，所述齿条的侧壁固定连接有连接块，所述高强螺栓的一端与所述连接块可旋转连接。

优选的，所述丝杠靠近底段的位置套设连接有手轮。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明中采用的自定心内支撑组件，其采用“旋转式自定心”思路，通过一个中心齿轮可同时驱动三组支撑臂绕各自的转轴旋转，从而实现打开或收纳，这样的设计方式，保证了三组支撑臂的同步调整，伸缩量保证一致，这样，当支撑臂顶靠在压力钢管内壁时，中心齿轮的轴线必定与压力钢管的轴线共线，达到同轴线自定心目的；本设计思路，结构简单，操作方便，可有效解决现有技术中存在的调整费时费力且不容易对心的难题。

2.支撑臂采用第一弧形体与第二弧形体的结构形式，第一弧形与第二弧形体均为弧状结构体，并且形成有向内凹陷的容纳腔；在容纳腔的对立侧形成有较长的弧度，这样，支撑臂在展开时，具有较大的变径空间，适用范围更广；支撑臂在收纳时，由于容纳腔的设置，使得三组支撑臂之间能够环环压合，缩至更小的范围，收纳后占用的空间会很小，达到可收纳、便携的目的。

3.驱动组件采用“驱动齿轮+齿条+高强螺栓”的结构形式，只需要采用工具（手枪钻或者扳手）旋拧高强螺栓即可实现齿条的移动，进而实现驱动齿轮的旋转，结构简单、操作方便，可快速实现支撑臂的收纳和展开。

4.辅助挂设组件采用可拆卸连接的方式，使其具备快速拆装功能；辅助挂设组件与支撑座的连接形式具有两种，一种是“竖连”，在刚开始要顶撑时，使得整个装置具备临时挂设的功能，无需人工一直双手举托，减轻劳动强度；另一种是“横连”，“横连”为收纳时的状态，可以减小整个装置的高度，无需占用过多高程空间，为实现便携目的而服务。

5.辅助挂设组件中移动板、弹簧、定位板形成的可调式伸缩结构，可以保证在支撑臂展开自定心支撑压力钢管内壁时，辅助挂设组件能够进行高程的微调整，预留出操作空间，防止二者相互负面干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明立体结构示意图（工作状态）。

图2是本发明另一角度下的立体结构示意图（工作状态）。

图3是图1中本发明结构主视图。

图4是本发明立体结构示意图（收纳状态）。

图5是本发明中辅助挂设组件的结构示意图。

图6是本发明中支撑臂结构示意图。

图7是本发明中驱动组件局部结构示意图。

图8是本发明在使用状态下与压力钢管的配合结构示意图。

图9是图8中本发明与压力钢管配合时的结构侧视图。

附图标记说明:

1、基座；2、中心轴杆；3、中心齿轮；4、支撑臂；41、第一弧形体；42、第二弧形体；43、容纳腔；44、减重孔；5、转轴；6、支撑座；61、耳座；7、驱动齿轮；8、齿条；9、高强螺栓；91、连接块；10、端板；11、底板；12、丝杠；13、手轮；14、移动板；15、定位板；16、弹簧；17、导向杆；18、侧板；19、顶板；20、侧导轨；21、滑槽；22、底导轨；23、压力钢管。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例一

如图1-图9所示，针对背景技术部分提出的第一个技术问题，本实施例提出了一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，包括自定心内支撑组件，其中：

自定心内支撑组件包括基座1，基座1可为矩形或圆形结构，为了减轻重量以及适用于圆管内部，在本实施例中，基座1采用带有扇形孔的圆形镂空结构；基座1上可旋转地连接有中心轴杆2，中心轴杆2通过轴承部件与基座1相连，中心轴杆2可自由旋转；中心轴杆2的一端连接有中心齿轮3，中心齿轮3与中心轴杆2采用键连接的方式。

沿中心齿轮3的周向等间隔设置有三组带有齿牙的支撑臂4，齿牙设置在支撑臂4的侧壁周向，形成半齿轮状样式；基座1上设置有与支撑臂4相对应的转轴5，转轴5与基座1之间固定焊接；支撑臂4与转轴5可旋转连接，转轴5与支撑臂4之间可采用深沟球轴承连接，转轴5设置在支撑臂4靠近齿牙的一端；三组支撑臂4通过齿牙能够与中心齿轮3啮合，三组支撑臂4围绕形成有中心区域，中心齿轮3就设置在中心区域内；当旋转中心轴杆2时，中心齿轮3能够同时驱动三组支撑臂4绕各自对应的转轴5旋转，使得三组支撑臂4收纳或打开。

需要说明的是，在中心轴杆2的一端连接有端板10，可用于辅助旋转或手提。

上面提及的支撑臂4可采用如下结构形式：

支撑臂4包括第一弧形体41以及与第一弧形体41相连的第二弧形体42，第一弧形体41沿周向设置有若干所述的齿牙；转轴5与第一弧形体41相连；第一弧形体41呈半圆状；第二弧形体42呈月牙状；第二弧形体42弯折处形成有向内凹陷的容纳腔43；当三组支撑臂4呈收纳状态时，第一弧形体41能够容纳设置在相邻支撑臂4的容纳腔43中。

作为一种更优的设计：支撑臂4上开设有若干组减重孔44，以减轻整体重量。

支撑臂4采用上述形式可带来如下好处：

支撑臂4采用第一弧形体41与第二弧形体42的结构形式，第一弧形与第二弧形体42均为弧状结构体，并且形成有向内凹陷的容纳腔43；在容纳腔43的对立侧形成有较长的弧度，这样，支撑臂4在展开时，具有较大的变径空间，适用范围更广；支撑臂4在收纳时，由于容纳腔43的设置，使得三组支撑臂4之间能够环环压合，缩至更小的范围，收纳后占用的空间会很小，达到可收纳、便携的目的。

工作原理：

在使用时，将支撑臂4放置在压力钢管23的管口处，旋转中心轴杆2，可带动中心齿轮3旋转，中心齿轮3转动时，可同时驱动三组支撑臂4绕转轴5旋转，这样，支撑臂4就会同步展开，支撑臂4的另一端顶撑在压力钢管23的内壁，形成“三点式”自定心支撑，可防止管口处出现变形。

应用成效：

采用“旋转式自定心”思路，通过一个中心齿轮3可同时驱动三组支撑臂4绕各自的转轴5旋转，从而实现打开或收纳，这样的设计方式，保证了三组支撑臂4的同步调整，伸缩量保证一致，这样，当支撑臂4顶靠在压力钢管23内壁时，中心齿轮3的轴线必定与压力钢管23的轴线共线，达到同轴线自定心目的；本设计思路，结构简单，操作方便，可有效解决现有技术中存在的调整费时费力且不容易对心的难题。

实施例二

继续参考附图1-附图9，在实施例一的基础上，为了更好的驱动中心齿轮3的旋转，方便使用者操作，实施例一中的装置还包括用于驱动中心轴杆2旋转的驱动组件，该驱动组件包括驱动齿轮7，驱动齿轮7套设连接于中心轴杆2上，驱动齿轮7与中心轴杆2也采用键连接；驱动齿轮7的上方啮合有齿条8；基座1的一侧固定连接有支撑座6，齿条8与支撑座6滑动连接，齿条8与支撑座6之间的滑动方式可采用“燕尾槽+燕尾凸隼”的结构形式，支撑座6的底部设置有燕尾槽，齿条8的顶部具有燕尾凸隼，燕尾凸隼能够与燕尾槽适配滑动连接；支撑座6侧壁螺纹连接有高强螺栓9，为了方便操作，预留出旋拧操作空间，高强螺栓9设置在齿条8的一侧，支撑座6底部固定焊接有耳座61，耳座61开设有螺纹孔，高强螺栓9螺纹连接于耳座61上；高强螺栓9与齿条8可旋转连接；当旋拧高强螺栓9时，高强螺栓9能够带动齿条8移动。

关于齿条8与高强螺栓9之间的连接方式，可采用如下形式：

齿条8的侧壁固定连接有连接块，高强螺栓9的一端与连接块可旋转连接。高强螺栓9旋转时，连接块不随转，置于可旋转连接方式，可选用常规的结构形式，比如在连接块上开设孔洞，高强螺栓9一端贯穿高孔洞，孔洞的直径大于高强螺栓9的直径；高强螺栓9选用六角头螺杆带孔螺栓，在高强螺栓9端部穿入开口销限位即可。

应用成效：

驱动组件采用“驱动齿轮7+齿条8+高强螺栓9”的结构形式，只需要采用工具（手枪钻或者扳手或其它工具）旋拧高强螺栓9即可实现齿条8的移动，进而实现驱动齿轮7的旋转，结构简单、操作方便，可快速实现支撑臂4的收纳和展开，符合实际使用需求。

实施例三

上述实施例二中，在进行驱动时，由于支撑臂4刚开始伸入压力钢管23管口处时，四处无支撑，因此需要一人或多人托举，一人配合旋拧，比较费时费力，用工较多；基于此，从易于操作的角度考虑，做了如下优化：

本实施例提出了一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，在实施例二的基础上，还包括与支撑座6可拆卸连接的辅助挂设组件，辅助挂设组件包括底板11，底板11能够与支撑座6可拆卸连接；底板11的一侧固定连接有侧板18，侧板18的顶部连接有顶板19，侧板18、顶板19以及底板11形成“匚”字形结构；顶板19与底板11之间可旋转地连接有丝杠12，丝杠12上连接有丝母，丝母固定连接有移动板14，顶板19与底板11之间还连接有导向杆17，移动板14与导向杆17滑动连接，移动板14上开设有直径略大于导向杆17的滑孔，供导向杆17自由穿过；移动板14的一端底部连接有弹簧16，弹簧16的底端连接有定位板15，移动板14、弹簧16以及定位板15之间形成可调的伸缩式结构。

关于上述的底板11与支撑座6可拆卸方式，选用如下结构：

支撑座6的顶部开设有滑槽21，底板11的底部固定连接有底导轨22；侧板18的侧壁固定连接有侧导轨20；侧导轨20以及底导轨22分别能够与滑槽21适配滑动插接。

这样就可以实现两个目的，其一，可拆卸；其二，可进行竖向、横向两种不同姿势的切换连接。

需要注意的是，在本实施例中，滑槽21为燕尾槽或者“T”型槽。

为了方便确定移动板14的位置，在侧板18上可设置有刻度值，可快读读取移动板14距离中心轴杆2轴线的距离。

为了方便操作，丝杠12靠近底段的位置套设连接有手轮13。

工作原理：

使用状态（工作状态）：

当需要支撑时，将辅助挂设组件中的底导轨22与支撑座6滑动插设连接；辅助挂设组件为竖向状态；此时，依据待支撑的压力钢管23内径大小，旋拧手轮13，粗调移动板14的位置，移动板14与中心轴杆2轴线之间的距离大约为待支撑的压力钢管23内径，不用特别精准；然后将定位板15卡设在压力钢管23的顶端外壁处；此时整个装置有了支撑，只需要人工略微用手把持即可，不用费特别大的力气，减轻劳动强度；然后，旋拧高强螺栓9，带动齿条8移动，齿条8移动带动中心轴杆2旋转，进而带动中心齿轮3旋转，中心齿轮3转动时，可同时驱动三组支撑臂4绕转轴5旋转，这样，支撑臂4就会同步展开，支撑臂4的另一端顶撑在压力钢管23的内壁，形成“三点式”自定心支撑，可防止管口处出现变形；在支撑臂4自定心支撑过程中，即中心轴杆2轴线与压力钢管23轴线共线的动态调整过程中，由于弹簧16的存在，能够进行高程的微调整，可预留出操作空间，防止二者相互负面干涉，这样就可以自动调整，最终实现中心轴杆轴线与压力钢管轴线共线目的，整个过程无需人为干预，省时省力。

当不使用需要收纳时，将将辅助挂设组件拆下，然后将侧导轨20与滑槽21插接，即可将整体高程降下来；同时反向旋转高强螺栓9，将支撑臂4反向旋转，实现收纳，达到减小占用空间、便携的目的。

通过以上描述，可以看出：

辅助挂设组件采用可拆卸连接的方式，使其具备快速拆装功能；辅助挂设组件与支撑座6的连接形式具有两种，一种是“竖连”，在刚开始要顶撑时，使得整个装置具备临时挂设的功能，无需人工一直双手举托，减轻劳动强度；另一种是“横连”，“横连”为收纳时的状态，可以减小整个装置的高度，无需占用过多高程空间，为实现便携目的而服务。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，包括自定心内支撑组件，其特征在于：

自定心内支撑组件包括基座（1），所述基座（1）上可旋转地连接有中心轴杆（2），所述中心轴杆（2）的一端连接有中心齿轮（3）；沿所述中心齿轮（3）的周向等间隔设置有三组带有齿牙的支撑臂（4），所述基座（1）上设置有与所述支撑臂（4）相对应的转轴（5），所述支撑臂（4）与所述转轴（5）可旋转连接；三组所述支撑臂（4）通过所述齿牙能够与所述中心齿轮（3）啮合；当旋转中心轴杆（2）时，所述中心齿轮（3）能够同时驱动三组支撑臂（4）绕各自对应的转轴（5）旋转，使得三组支撑臂（4）收纳或打开；

所述支撑臂（4）包括第一弧形体（41）以及与第一弧形体（41）相连的第二弧形体（42），所述第一弧形体（41）沿周向设置有若干所述的齿牙；所述转轴（5）与所述第一弧形体（41）相连；所述第一弧形体（41）呈半圆状；所述第二弧形体（42）呈月牙状；所述第二弧形体（42）弯折处形成有向内凹陷的容纳腔（43）；当三组支撑臂（4）呈收纳状态时，第一弧形体（41）能够容纳设置在相邻支撑臂（4）的容纳腔（43）中；

还包括用于驱动中心轴杆（2）旋转的驱动组件，该驱动组件包括驱动齿轮（7），所述驱动齿轮（7）套设连接于中心轴杆（2）上；所述驱动齿轮（7）的上方啮合有齿条（8）；所述基座（1）的一侧固定连接有支撑座（6），所述齿条（8）与所述支撑座（6）滑动连接；所述支撑座（6）侧壁螺纹连接有高强螺栓（9），所述高强螺栓（9）与所述齿条（8）可旋转连接；当旋拧高强螺栓（9）时，所述高强螺栓（9）能够带动所述齿条（8）移动；

还包括与所述支撑座（6）可拆卸连接的辅助挂设组件，所述辅助挂设组件包括底板（11），所述底板（11）能够与所述支撑座（6）可拆卸连接；所述底板（11）的一侧固定连接有侧板（18），所述侧板（18）的顶部连接有顶板（19），所述顶板（19）与所述底板（11）之间可旋转地连接有丝杠（12），所述丝杠（12）上连接有丝母，所述丝母固定连接有移动板（14），所述顶板（19）与所述底板（11）之间还连接有导向杆（17），所述移动板（14）与所述导向杆（17）滑动连接；所述移动板（14）的一端底部连接有弹簧（16），所述弹簧（16）的底端连接有定位板（15）；

所述支撑座（6）的顶部开设有滑槽（21），所述底板（11）的底部固定连接有底导轨；所述侧板（18）的侧壁固定连接有侧导轨；所述侧导轨以及所述底导轨分别能够与所述滑槽（21）适配滑动插接。

2.根据权利要求1所述的一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，其特征在于，所述滑槽（21）为燕尾槽或者“T”型槽。

3.根据权利要求1所述的一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，其特征在于，所述支撑臂（4）上开设有若干组减重孔（44）。

4.根据权利要求2所述的一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，其特征在于，所述齿条（8）的侧壁固定连接有连接块（91），所述高强螺栓（9）的一端与所述连接块（91）可旋转连接。

5.根据权利要求3所述的一种水电站压力钢管管口内支撑防变形装置，其特征在于，所述丝杠（12）靠近底段的位置套设连接有手轮（13）。