CN1919512A

CN1919512A - 水下压力管道开孔机

Info

Publication number: CN1919512A
Application number: CN 200610112741
Authority: CN
Inventors: 喻重山; 房晓明; 张宏; 赵宏林; 喻开安; 潘东民; 曾鸣; 刘忠; 陈应华; 高峰; 马洪新; 薛建军
Original assignee: China University of Petroleum Beijing; China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Current assignee: China University of Petroleum Beijing; China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: CN100473484C

Abstract

本发明公开了一种水下压力管道开孔机，包括有：一壳体，壳体中央沿轴向设置有一主轴及主轴套筒，主轴和主轴套筒之间采用滑键连接，主轴顶部的中心设置有一丝母，配合该丝母，主轴的上部贯穿设置有一丝杠；壳体上部设置有一主传动箱，主传动箱内设置有一主驱动马达，主驱动马达与主轴套筒之间设置有至少有一组传动齿轮；主轴套筒的转动，经一丝杠驱动组件传动后使丝杠转动，丝杠的转速与主轴套筒的转速不同；壳体的侧部还设置有一标尺组件。本发明在能见度较差的水下进行开孔作业时，能够在开孔作业前，设定开孔机的进给深度；当开孔机工作时，开孔刀达到设定的开孔深度时，开孔机能够自动停止进给运动，满足了水下开孔作业的要求。

Description

水下压力管道开孔机

技术领域

本发明涉及管道开孔机，特别是涉及一种可设定开孔深度，达到设定的开孔深度后，自动停止钻进的水下管道开孔机。

背景技术

目前，管道开孔机的进给深度主要是通过带刻度的标尺杆或仪表进行指示，操作人员根据读取的指示值，判断管道开孔机的开孔深度。当开孔机达到了要求的开孔深度，操作人员需要操作管道开孔机，停止钻进。

传统的管道开孔机，在陆地上进行开孔时，还可以勉强使用，但在水下进行管道开孔作业时，由于水下能见度差，一般都无法直接观测到管道开孔机的开孔深度，造成使用上极其不方便，因此，需要一种达到设定的开孔深度，能够自动停止钻进的开孔机面世，以满足水下开孔作业的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作简便、可设定开孔深度、达到设定的开孔深度后自动停止钻进的水下管道开孔机。

为实现上述目的，本发明采取技术方案：一种水下压力管道开孔机，它包括有：一壳体，该壳体中央沿轴向设置有一主轴及主轴套筒，该主轴和主轴套筒之间采用滑键连接，主轴顶部的中心设置有一丝母，配合该丝母，所述主轴的上部贯穿设置有一丝杠；所述壳体上部设置有一主传动箱，该主传动箱内设置有一主驱动马达，该主驱动马达与主轴套筒之间设置有至少有一组传动齿轮；所述主轴套筒的转动，经一丝杠驱动组件传动后使所述丝杠转动，该丝杠的转速与该主轴套筒的转速不同；所述壳体的侧部还设置有一标尺组件。

在实际操作的时候，所述主驱动马达的输出轴上，滑动的设置有第一齿轮和第二齿轮；所述主轴套筒的外壁的上部，设置有第三齿轮和第四齿轮，该第三齿轮与第一齿轮相对应，该第四齿轮与第二齿轮相对应；通过第一齿轮和第二齿轮的滑动，可使第一齿轮与第三齿轮啮合传动或者第二齿轮与第四齿轮啮合传动。

上述的水下压力管道开孔机中，所述丝杠驱动组件包括有一与所述第三齿轮啮合连接的第五齿轮，该第五齿轮同轴设置有一第六齿轮；所述丝杠的轴上设置有一第七齿轮，该第七齿轮与第六齿轮啮合连接。所述第五齿轮与第六齿轮之间，设置有一离合器。具体来说，所述第五齿轮为滑动的设置在其轴上，该轴的一端延伸出所述主传动箱，并设置有一摇柄。另外，所述主传动箱内还设置有一快速驱动马达，该快速驱动马达的输出端设置有一第八齿轮，该第八齿轮位于第五齿轮的一侧，该第五齿轮向上滑动后可与第八齿轮啮合。

上述的水下压力管道开孔机中，所述标尺组件包括有一设置在所述壳体侧面的标尺套，该标尺套内设置有一标尺杆，该标尺杆的顶部设置有一标尺定位块，该标尺定位块的两侧延伸出所述标尺套，标尺套对应标尺定位块延伸出的部分设置有滑槽；所述标尺套的外圆上设置有外螺纹，并配合套设有至少一个限位螺母，所述标尺套的外圆上还设置有刻度；所述标尺杆的下部通过一轴承与所述主轴连接。

上述的水下压力管道开孔机中，所述主传动箱的外壁上设置有一驱动第一齿轮和第二齿轮滑动，从而使第一齿轮与第三齿轮啮合传动或者第二齿轮与第四齿轮啮合传动的变速手柄。另外，所述主传动箱的外壁上设置有一驱动第五齿轮上下滑动的滑动开关。

上述的离合器为牙嵌式安全离合器。

本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：

1、本发明的进给深度通过侧标尺进行显示，避免了使用上标尺杆指示进给深度时，开孔机高度过高的不足。

2、本发明在能见度较差的水下进行开孔作业时，能够在开孔作业前，设定开孔机的进给深度；当开孔机工作时，开孔刀达到设定的开孔深度时，开孔机能够自动停止进给运动，满足了水下开孔作业的要求。

3、本发明中，当主轴进给力过大或主轴运动到两端的极限位置时，安全离合器能够自动打开，防止设备损坏。

4、本发明的液压系统的动力驱动回路和压力平衡回路采用单一泵源统一供油的方式，简化了系统，减少了水上和水下联接的油管数量。

5、本发明中，水下开孔机主轴的压力平衡采用了开孔机下端高压管道中的压力进行控制的方法，简化了液控换向阀的结构。

附图说明

图1为本发明的结构简化示意图

图2为本发明的结构剖视示意图

图3为本发明中标尺组件的结构示意图

图4为图3的A-A剖视图

图5为本发明使用过程中液压控制系统的工作原理示意图

具体实施方式

如图1、图2所示，为本发明所提供的一种水下压力管道开孔机，它包括有：

一壳体1，壳体1中央沿轴向设置有一主轴2及主轴套筒3，该主轴2和主轴套筒3之间采用滑键连接，主轴2顶部的中心设置有一丝母21，配合该丝母21，主轴2的上部贯穿设置有一丝杠22；

壳体1上部设置有一主传动箱11，该主传动箱内设置有一主驱动马达12，该主驱动马达12与主轴套筒3之间设置有至少有一组传动齿轮；

主轴套筒3的转动，经一丝杠驱动组件传动后使上述的丝杠22转动，并且该丝杠22的转速与该主轴套筒3的转速不同；

壳体1的侧部还设置有一标尺组件4。

在本发明中，上述主驱动马达12的输出轴上，滑动的设置有第一齿轮Z1和第二齿轮Z2；主轴套筒3的外壁的上部，设置有第三齿轮Z3和第四齿轮Z4，该第三齿轮Z3与第一齿轮Z1相对应，该第四齿轮Z4与第二齿轮Z2相对应；通过第一齿轮Z1和第二齿轮Z2的滑动，可使第一齿轮Z1与第三齿轮Z3啮合传动或者第二齿轮Z2与第四齿轮Z4啮合传动。

本发明中，上述的丝杠驱动组件包括有一与第三齿轮Z3啮合连接的第五齿轮Z5，该第五齿轮Z5同轴设置有一第六齿轮Z6；丝杠22的轴上设置有一第七齿轮Z7，该第七齿轮Z7与第六齿轮Z6啮合连接。为了避免传动力过大损坏设备，特别在第五齿轮Z5与第六齿轮Z6的传动轴上，设置有一离合器5；在本实施例中，该离合器5采用牙嵌式安全离合器，当然也可以使用其他种类的离合器，只要保证传动力过大时，离合器打开，切断传动力即可。

在本实施例中，上述第五齿轮Z5为滑动的设置在其轴6上，该轴6的一端延伸出主传动箱11，并设置有一摇柄61。另外，主传动箱11内还可以设置有一快速驱动马达13，快速驱动马达13的输出端设置有一第八齿轮Z8，该第八齿轮Z8位于第五齿轮Z5的一侧，第五齿轮Z5向上滑动后可与第八齿轮Z8啮合。

配合图1、图3、图4所示，本发明中的标尺组件4包括有一设置在壳体1侧面的标尺套41，标尺套41内设置有一标尺杆42，标尺杆42的顶部设置有一标尺定位块43，标尺定位块43的两侧延伸出标尺套41，标尺套41对应标尺定位块延伸出的部分设置有滑槽44；标尺套41的外圆上设置有外螺纹，并配合套设有至少一个限位螺母45，在本实施例中，限位螺母45的数量为两个，可以将两个限位螺母45相互拧紧，从而防止其位置改变，另外，标尺套41的外圆上还设置有刻度46；标尺杆42的下部通过一轴承47与主轴2连接，这样就使得标尺杆42能随主轴2上下移动，但是不会随主轴2旋转。

上述实施例中，主传动箱11的外壁上设置有一驱动第五齿轮Z5上下滑动的转换手柄(图中未显示)。

本发明在使用的时候，根据需求不同，其操作也不相同，具体介绍如下：

1、主轴回转运动(配合图1所示)

主驱动马达12经高速级齿轮Z1、齿轮Z3(或经低速级齿轮Z2、齿轮Z4)，带动主轴套筒3转动，通过滑键带动主轴2转动，主轴下端安装上开孔刀具，可实现开孔刀的主切削旋转运动。另外，主传动箱11上还可以设有一变速手柄(图中未显示)，搬动手柄上提齿轮组Z1和Z2，从而使齿轮Z2与齿轮Z4啮合，可以实现主轴高速到低速的转换。

2、主轴的工作进给运动(配合图1所示)

主驱动马达12经齿轮Z1、齿轮Z3(或齿轮Z2、齿轮Z4)，带动主轴套筒3使主轴2转动。同时主轴套筒3上的齿轮Z3带动齿轮Z5转动，通过离合器5，经齿轮Z6、齿轮Z7，使丝杠22转动。通过主轴上的丝母21与丝杠22间产生的差速运动，实现主轴的低速工作进给运动；当进给力过大时，离合器5打开，可防止设备损坏。

3、主轴的快进、快退运动(配合图1所示)

停止主驱动马达12的转动，搬动工作进给与快速进给的转换手柄，上提齿轮Z5，使得齿轮Z3与齿轮Z5断开啮合，同时齿轮Z5与齿轮Z8啮合，启动快速驱动马达13，快速驱动马达13带动轴上的齿轮Z8转动，经齿轮Z5、离合器5、齿轮Z6、齿轮Z7带动丝杠22转动，从而实现主轴2的快进、快退运动。如果主轴2的快进、快退运动到上下极限位置，造成传动力过大，这时离合器5打开，保护设备不被损坏。

4、主轴位置的手动调节(配合图1所示)

搬动转换手柄，使齿轮Z5处在齿轮Z3和齿轮Z8中间的空挡位置，这样就可以转动手轮61，手动调整主轴2的进给位置。

5、进给深度的指示和设定

标尺定位块43通过螺钉与侧标尺杆42相联接(配合图3图4所示)，标尺套41的内孔大于标尺杆42的外圆，并且在标尺套41的前后加工了两个大于标尺定位块43的滑槽44。标尺定位块43和标尺杆42随主轴2一起，在标尺套41内上下移动，通过标尺套41上的刻度46，指示出主轴2上下移动的位置。标尺套41外圆上带有螺纹，通过旋转限位螺母45(以本实施例的两个为例)，可以调整限位螺母45的上下位置。在开孔作业前，可以根据开孔的深度设定限位螺母45的位置，开孔深度设定后，将两个限位螺母45相互拧紧，可以防止限位螺母45位置改变。开孔作业时，标尺定位块43和侧标尺杆42一起随主轴2向下移动，当达到设定的开孔深度时，侧标尺定位块43碰到固定在侧标尺套41上的限位螺母45，通过限位螺母45的限位，打开主传动箱11内的离合器5(见图1)，停止主轴2的进给运动。

在使用过程中的液压控制系统的工作原理如下：

图中，711为液压动力源，712为高压软管，713为快换接头，714为背压阀，12为主驱动马达，13为快速驱动马达，717为节流阀，718为单向减压阀，719为多路换向阀，720为减压阀，721为压力表，722为液控换向阀，723为开孔机主轴上腔。

液压动力源711为水下开孔机提供液压动力，通过两根高压软管712将液压动力传到水下。

水下液压控制部分可以安装在开孔机壳体上，通过两联三位四通多路换向阀719分别控制主驱动马达12和快速驱动马达13的运转，多路换向阀719能够保证两个液压马达不会同时转动，防止了误操作。

当在高压管道上进行开孔作业时，开孔机钻通管道后，管道内的高压气体(或液体)进入到开孔机主轴的下腔，并通过联接管线进入到液控换向阀722的右端，推动液控换向阀722换向，使液压系统中的高压油经减压阀720，按照设定的平衡压力自动进入到开孔机主轴上腔723处，平衡了开孔机主轴下端管道内的液体压力产生的作用力，减少了高压管道上带压开孔作业时，开孔机主轴上的进给力。

液控换向阀722右端设有隔离腔，保证管道内的高压气体(或液体)不会进入开孔机的液压系统中。

当开孔机钻完孔后，通过快速驱动马达13带动主轴快速向上移动，使主轴复位。开孔机主轴上腔723处的高压油，经液控换向阀722，从减压阀720的泄油孔返回油箱。

通过调节减压阀720出口压力，可以设定开孔机的平衡压力，满足不同压力管道上进行开孔作业的需要。

通过节流阀717，可以调节快速驱动马达13的转速，控制主轴快进快退的移动速度。单向减压阀718能够调节快速驱动马达13的进口压力。

开孔机液压系统的动力驱动回路和压力平衡回路采用单一泵源统一供油的方式，简化了系统，减少了水上和水下联接的油管数量。

Claims

1、一种水下压力管道开孔机，其特征在于，它包括有：

一壳体，该壳体中央沿轴向设置有一主轴及主轴套筒，该主轴和主轴套筒之间采用滑键连接，主轴顶部的中心设置有一丝母，配合该丝母，所述主轴的上部贯穿设置有一丝杠；

所述壳体上部设置有一主传动箱，该主传动箱内设置有一主驱动马达，该主驱动马达与主轴套筒之间设置有至少有一组传动齿轮；

所述主轴套筒的转动，经一丝杠驱动组件传动后使所述丝杠转动，该丝杠的转速与该主轴套筒的转速不同；

所述壳体的侧部还设置有一标尺组件。

2、根据权利要求1所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述主驱动马达的输出轴上，滑动的设置有第一齿轮和第二齿轮；所述主轴套筒的外壁的上部，设置有第三齿轮和第四齿轮，该第三齿轮与第一齿轮相对应，该第四齿轮与第二齿轮相对应；通过第一齿轮和第二齿轮的滑动，可使第一齿轮与第三齿轮啮合传动或者第二齿轮与第四齿轮啮合传动。

3、根据权利要求2所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述丝杠驱动组件包括有一与所述第三齿轮啮合连接的第五齿轮，该第五齿轮同轴设置有一第六齿轮；所述丝杠的轴上设置有一第七齿轮，该第七齿轮与第六齿轮啮合连接。

4、根据权利要求3所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述第五齿轮与第六齿轮之间，设置有一离合器。

5、根据权利要求4所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述第五齿轮为滑动的设置在其轴上，该轴的一端延伸出所述主传动箱，并设置有一摇柄。

6、根据权利要求5所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述主传动箱内还设置有一快速驱动马达，该快速驱动马达的输出端设置有一第八齿轮，该第八齿轮位于第五齿轮的一侧，该第五齿轮向上滑动后可与第八齿轮啮合。

7、根据权利要求1至6任一权利要求所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述标尺组件包括有一设置在所述壳体侧面的标尺套，该标尺套内设置有一标尺杆，该标尺杆的顶部设置有一标尺定位块，该标尺定位块的两侧延伸出所述标尺套，标尺套对应标尺定位块延伸出的部分设置有滑槽；所述标尺套的外圆上设置有外螺纹，并配合套设有至少一个限位螺母，所述标尺套的外圆上还设置有刻度；所述标尺杆的下部通过一轴承与所述主轴连接。

8、根据权利要求2至6任一权利要求所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述主传动箱的外壁上设置有一驱动第一齿轮和第二齿轮滑动，从而使第一齿轮与第三齿轮啮合传动或者第二齿轮与第四齿轮啮合传动的变速手柄。

9、根据权利要求5或6所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述主传动箱的外壁上设置有一驱动第五齿轮上下滑动的滑动开关。

10、根据权利要求4或5或6所述的水下压力管道开孔机，其特征在于：所述离合器为牙嵌式安全离合器。