CN202283606U - 一种用于管线开孔的定位装置和开孔系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于管线(10)开孔的定位装置，该定位装置包括能够固定在所述管线(10)上的定位短节(30)，该定位短节(30)包括具有沿该定位短节(30)的中心轴线延伸的通孔(30a)的筒形壁，其中，所述定位短节(30)还包括固定在所述通孔(30a)的内表面上的主定位板(31)，该主定位板(31)的中心轴线与所述通孔(30a)的中心轴线共轴。本实用新型还公开了一种开孔系统。本实用新型通过在定位短节通孔内上设置主定位板，从而使得开孔刀具在该主定位板上形成孔，该孔能够在对管线进行开孔的过程中将开孔刀具限制在形成在主定位板上的孔内，保证了开孔位置的精确性。

Description

一种用于管线开孔的定位装置和开孔系统

技术领域

本实用新型涉及管线带压开孔领域，具体地，涉及一种管线开孔的定位装置和包括该定位装置的开孔系统。

背景技术

管线主要应用于运输流动的介质，如液体或气体。在工业应用中，有时需要在一条主管线上增加旁接支路，而增加旁接支路时首先要在主管线上开孔。

在主管线上进行开孔时分为不带压开孔和带压开孔两种。不带压开孔指的是停止输送介质时对管线进行开孔。而管线的带压开孔，是在输送介质的管线上不停止输送介质，不降低压力，不进行介质放空、吹扫，保证管线正常运行的情况下，对管线进行旁接支路作业。采用该工艺进行开孔碰接作业具有技术含量高、工期短、不影响生产、不产生介质泄漏、保护环境、安全、劳动强度低、工程费用少等优点。

管线的开孔又分为开垂直孔和开斜度孔两种。所谓垂直孔是指旁接支路的中心轴线且与待开孔管线的中心轴线垂直。图1中所示的是对管线进行垂直带压开孔时采用的带压开孔装置，该带压开孔装置主要包括固定在管线10上的定位短节30，和穿过该定位短节30对管线10进行切削加工的开孔刀具20。该开孔刀具20包括筒钻21和中心钻22，在对管线10进行带压开孔作业开始时，中心钻22起到定位的作用。

所谓斜度孔是指管线旁接支路的轴线与待开孔管线的轴线之间具有小于90度的夹角。有些管线在旁接支路时，该旁接支路的中心轴线需要与待开孔管线的中心轴线之间呈一定夹角。例如，现有火炬系统管线与旁接支路之间的夹角应当为斜45°，因为采取这种方式增加旁接支路后，可以减小旁接支路中的气体切入主管线时的流动阻力，保证整体火炬放空线内流动气体正常运行。

图2所示的是现有技术中，对管线进行斜度开孔时采用的带压开孔装置，定位短节30的中心轴线与管线10的中心轴线之间具有预定夹角。由于管线10表面为圆弧形，中心钻22与管线10的表面接触时容易发定位点跑位的现象，因此，使用图2中的带压开孔装置对管线10进行带压开孔时，中心钻21已经丧失了定位功能，而不能准确地确定开孔位置。并且，从图中可以看出，切削时，筒钻21一侧的切削刃首先与管线10的表面，从而使得筒钻21受力不均匀，并引起筒钻21的振动，从而更难以对开孔位置进行精确的定位。

因此，如何在管线开孔时(尤其是开斜度孔时)准确地对开孔位置进行定位成为本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管线的带压开孔装置，使用该带压开孔装置对管线进行开孔时能够准确地对开孔位置进行定位。

为了实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种用于管线开孔的定位装置，该定位装置包括能够固定在所述管线上的定位短节，该定位短节包括具有沿该定位短节的中心轴线延伸的通孔的筒形壁，其中，所述定位短节还包括固定在所述通孔的内表面上的主定位板，该主定位板的中心轴线与所述通孔的中心轴线共轴。

优选地，所述筒形壁具有连接端和能够固定在所述管线上的固定端，所述主定位板上朝向所述连接端的表面为垂直于该主定位板的中心轴线的平面，或者所述主定位板上朝向所述连接端的表面为曲面，该曲面与所述主定位板的中心轴线相交处的法线与所述主定位板的中心轴线重合。

优选地，所述定位装置还包括能够固定在所述管线上并位于所述定位短节内的定位筒，该定位筒的中心轴线与所述定位短节的所述通孔的中心轴线共轴。

优选地，该定位装置还包括辅助定位板，该辅助定位板固定设置在所述定位筒上并封闭所述定位筒。

优选地，所述辅助定位板上朝向所述连接端的表面为垂直于该辅助定位板的中心轴线的平面。

优选地，所述定位短节的所述通孔的中心轴线倾斜于所述管线的中心轴线。

作为本实用新型的另一个方面，提供一种用于管线的开孔系统，该开孔系统包括：

定位装置，该定位装置固定在所述管线的待割除区的外表面上；和

开孔装置，该开孔装置与所述定位装置连接，

其中，所述定位装置为本实用新型所提供的上述定位装置。

优选地，所述开孔装置包括具有中心钻和与该中心钻同轴设置的筒钻的开孔刀具，所述筒钻的长度大于所述主定位板的朝向所述固定端的表面与所述待割除区的外表面之间的最短距离。

优选地，所述中心钻的长度大于所述定位筒的长度。

优选地，所述筒形壁具有连接端和能够固定在所述管线上的固定端，所述开孔装置连接于所述筒形壁的连接端并将该连接端封闭。

优选地，所述筒钻的外径大于500mm。

优选地，所述筒钻的外径为500mm至1000mm。

本实用新型通过在定位短节通孔内上设置主定位板，从而使得开孔刀具在该主定位板上形成孔，该孔能够在对管线进行开孔的过程中将开孔刀具限制在形成在主定位板上的孔内，防止开孔刀具在管线的待割除区的表面产生滑移、错位等，从而保证了开孔位置的精确性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是现有技术中对管线进行垂直开孔时采用的开孔系统的示意图；

图2是现有技术中对管线进行斜度开孔时采用的开孔系统的示意图；

图3是本实用新型所述的定位装置的一种优选实施方式的示意图；

图4是本实用新型所述的定位装置的另一种优选实施方式的示意图；

图5是本实用新型所述的定位装置的再一种优选实施方式的示意图；和

图6是本实用新型所述的开孔系统的一种优选实施方式的示意图。

附图标记说明

10    管线          11    定位筒

12    辅助定位板    20    开孔刀具

21    筒钻          22    中心钻

30    定位短节      31    主定位板

30a   通孔

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

作为本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种用于管线10开孔的定位装置，如图3中所示，该定位装置包括能够固定在管线10上的定位短节30，该定位短节30包括具有沿该定位短节30的中心轴线延伸的通孔30a的筒形壁，其中，所述定位短节30还包括固定在通孔30a的内表面上的主定位板31，该主定位板31的中心轴线与通孔30a的中心轴线共轴。

当使用本实用新型所述的定位装置对管线10的待割除区进行开孔时，首先将定位短节30固定在管线10的待割除区的外表面上。并将开孔装置与定位短节30相连接。

开孔装置的开孔刀具20通过定位短节30一端的开口进入定位短节30的通孔30a中，并且开孔刀具20的切削刃首先切割位于通孔30a中的主定位板31，并在主定位板31上形成一个与开孔刀具的外径相同的孔。该孔能够限制开孔刀具的移动，当开孔刀具的切削刃与管线10的待割除区相接后，开孔刀具被限制在形成在主定位板31的孔中，从而在开孔刀具20的切削刃切削管线10待割除区金属时，限制开孔刀具上部的移动，避免因切削刃没有全部与待割除区金属相接触而引起的开孔刀具的振动所导致的开孔位置不精确。

可以通过多种形式来设置主定位板31，例如，可以分别加工定位短节30的筒形壁和主定位板31，然后将主定位板31焊接在定位短节30的通孔30a中。在这种情况中，主定位板31通常可以由金属材料制成，例如，可以是便于切削加工且焊接性能良好的低碳钢材料制成，还可以由铸铁、铝合金等造价低且易于加工的材料制成。当然，还可以使用粘结剂将加工好的非金属材料(如各种塑料)的主定位板31设置在定位短节30的筒形壁的内壁上。再如，可以通过铸造的方式将主定位板31和定位短节30的筒形壁一体形成。

通常，定位短节30的筒形壁具有连接端和能够固定在管线10上的固定端。在进行开孔作业时，定位短节30的固定端可以固定在管线10上，而连接端可以连接其他装置，如开孔装置。

通常，开孔装置的开孔刀具20具有中心钻22和与该中心钻22同轴设置的筒钻21。从而使得在对管线10的待割除区进行切削的过程中，筒钻21的筒壁支撑在形成在主定位板31上的孔中，减小了因筒钻21的切削刃不能全部接触待割除区金属造成筒钻21振动而导致的筒钻21的中心轴线偏离定位短节30的通孔30a的中心轴线，使得开孔位置更精确。

优选地，主定位板31的朝向所述连接端的表面为垂直于该主定位板31的中心轴线的平面。筒钻21对主定位板31进行切削时，筒钻21的切削刃全部接触主定位板31，从而使得筒钻21上受力均匀，不会产生振动，有利于开孔刀具的定位。

例如，可以通过磨削、铣削以及车削等多种机械加工的方式将主定位板31的至少一个表面加工成平面，也可以使得通过铸造形成的主定位板31的至少一个表面为平面。在将主定位板31设置如通孔30a中时，使得该平面朝向定位短节30的连接端即可。在加工过程中，对主定位板31的表面质量并没有特殊的要求，只要使得主定位板上朝向定位短节30的连接端的表面为大致的平面即可。

此外，主定位板31上朝向所述连接端的表面还可以为曲面，该曲面与主定位板31的中心轴线相交处的法线与主定位板31的中心轴线重合。筒钻21对主定位板31进行切削时，筒钻21的切削刃也能够全部接触主定位板31从而使得筒钻21上受力均匀，不会产生振动，有利于开孔刀具的定位。可以通过铸造或其他机械加工的方式获得表面为曲面的主定位板31。

可以在定位短节30的通孔30a中设置一个主定位板31，也可以在通孔30a中间隔地设置多个主定位板31，当然，优选地，可在定位短节30的通孔30a中设置两个主定位板31，如图4中所示。图4中所示的两个主定位板31可以按照上述任意一种方式形成在定位短节30的筒形壁的通孔中。当在通孔30a中设置两个主定位板31时，该两个主定位板31上均能够由筒钻21切削而形成的孔，从而使得筒钻21能够支撑在形成在两个主定位板31中的两个孔中，两个孔的轴线重合，且与定位短节30的通孔30a的轴线重合，因此，能够更好地引导筒钻沿定位短节30的轴线向前移动，使得开孔装置的定位更加精确。

优选地，所述定位装置还包括能够固定在管线10上并位于定位短节30内的定位筒11，该定位筒11的中心轴线与定位短节30的通孔30a的中心轴线共轴。在对管线10进行开孔时，中心钻22在主定位板31上钻孔穿过该主定位板31，并进入到固定于定位短节30内的定位筒11的内部通道，且在定位筒11的引导下到达管线10的待割除区的表面。筒钻21对管线10进行钻孔的过程中，定位筒11的筒壁可以限制中心钻22的移动，中心钻22在管线10上钻孔后可以对整个开孔刀具20起到定位的作用。随着中心钻22的前进，筒钻21切削主定位板31，并在主定位板31上形成开孔。因此，在对管线10进行开孔的过程中，开孔刀具20分别受到定位筒11的限制作用，以及主定位板31的限制作用，从而使得在管线10上所开的孔的位置更加精确。

优选地，定位筒11的内径应当略大于中心钻的外径，例如，定位筒11的内径为中心钻外径的1.1至1.5倍。

设置定位筒11的优势还在于，在对管线10开孔结束后，定位筒11套在中心钻22上，在将开孔刀具20取出的过程中，可以将定位筒11以及连在定位筒11一端的割除金属一起带出定位短节30的通孔30a。

通常，定位筒11可以通过焊接的方式固定在管线10的待割除区的表面上，或者定位筒11还可以通过粘结剂粘结在管线10的待割除区的表面上。

优选地，本实用新型中所述的定位装置还可以包括辅助定位板12，该辅助定位板12固定设置在定位筒11上并封闭定位筒11，如图5中所示。在开孔的过程中，中心钻22在辅助定位板12上钻孔，该孔的孔径与中心钻的外径大致相同，因此，能够更好地限制中心钻的移动。并且，此时开孔装置的筒钻21和中心钻22分别受到主定位板31上的孔和辅助定位板12上的孔的限制，使得筒钻21和中心钻22共同沿定位短节30的轴线向前移动，从而使得开孔装置的定位更加精确。

对辅助定位板12的具体尺寸没有要求，只要能够将定位筒11封闭，并能够使设置有辅助定位板12的定位筒11位于定位短节30的通孔30a的内部即可。

同理，辅助定位板12可以通过焊接、粘结等方式固定设置在定位筒11的一端。

可以采用与主定位板31相同的材料制造定位筒11和辅助定位板12。

优选地，辅助定位板12上朝向定位短节30的连接端的表面可以为垂直于该辅助定位板12的中心轴线的平面。优选地，辅助定位板12朝向定位短节30的连接端的表面为平面，从而避免了中心钻与辅助定位板12接触时发生偏移、滑动等现象。可以采用与获得主定位板31上的平面相同的方法来获得辅助定位板12上的平面。

在将上述定位装置固定在管线10的待割除区上时，定位短节30的通孔30a的中心轴线既可以垂直于管线10的中心轴线，也可以倾斜于管线10的中心轴线。本实用新型所述的定位装置更适用在管线10上开斜度孔的情况，因此，优选地，定位短节30的通孔30a的中心轴线倾斜于管线10的中心轴线。

如图6中所示，作为本实用新型的另一个方面，提供一种用于管线10的开孔系统，该开孔系统包括：

定位装置，该定位装置固定在所述管线10的待割除区的外表面上；和

开孔装置，该开孔装置与所述定位装置连接，

其中，所述定位装置为本实用新型所提供的上述的定位装置。

上文中已经对使用本实用新型所提供的上述的定位装置对管线10进行开孔时的具体过程做了详细的描述，下文中将不再详细描述对管线10进行开孔时的开孔过程，而是将详细描述开孔装置与定位装置之间的相互关系。

通常，所述开孔装置包括具有中心钻22和与该中心钻22同轴设置的筒钻21的开孔刀具20，筒钻21的长度优选地大于主定位板31的朝向所述固定端的表面与所述待割除区的外表面之间的最短距离。从而使得在对管线10的待割除区进行切削的过程中，筒钻21的筒壁支撑在形成在主定位板31上的孔中，减小了因筒钻21的切削刃不能全部接触待割除区金属造成筒钻21振动而导致的筒钻21的中心轴线偏离定位短节的通孔30a的中心轴线，使得开孔位置更精确。

优选地，定位筒11的内径应当略大于中心钻的外径，例如，定位筒11的内径为中心钻外径的1.1至1.5倍。并且，优选地中心钻，22的长度大于定位筒11的长度，因此，定位筒11不会对筒钻21产生干涉。

本实用新型中所述的开孔系统既可以用于管线10的不带压开孔，也可以用于管线10的带压开孔。

在进行带压开孔时，为防止管线10内流动的介质泄露到外界，带压开孔需要在封闭的环境中进行。进行带压开孔时，需要将开孔装置与定位短节30相连接，以将定位短节30的内部空间与外界隔闭。

进行带压开孔时用到的开孔装置可以为带压开孔器，常用的带压开孔器通常包括壳体和开孔刀具20两部分。开孔刀具20位于壳体内。

如图3至图6中所示，定位短节30上通常设置有法兰。而常用的带压开孔器的外壳上也相应地设置有法兰。开孔时，将带压开孔器的壳体的法兰与定位短节30的法兰固定连接，从而使开孔刀具20位于定位短节30和壳体形成的密闭空间内。将带压开孔器的壳体的法兰与定位短节30的法兰固定连接后即可运行开孔刀具20。

带压开孔时所用到的带压开孔器可以是任意本领域技术人员所公知的带压开孔器。例如，可以是KKJ型开孔机，只要能够在对管线进行开孔的过程中，使开孔刀具30在密闭的空间内进行开孔作业即可。

本实用新型中所述的定位装置以及开孔系统尤其适用于在大管径长距离管线上开设孔径大于500mm的孔。随着对管线10运输能力要求的提高，现有技术中已经发展出了大管径长距离管线。所谓大管径长距离管线是指，管径为800mm至2000mm、长度为大于100m的管线。在这种大管径、长距离的管线上进行旁接支路时，开孔的孔径通常也较大，例如大于500mm。所开孔的孔径越大，筒钻的直径越大，在对管线10的待割除区进行切割时，同时接触所述待割除区的切削刃部分越少，引起开孔刀具20的振动越大。当管线10上的开孔大于500mm时，筒钻21的外径也相应地大于500mm。

在使用本实用新型所述的开孔系统对大管径、长距离的管线10上开设孔径大于500mm的开孔时，定位装置能够对开孔装置的开孔刀具起到更好的限制和引导作用，从而使开孔的位置更加精确。通常，使用本实用新型所述的开孔系统，可在大管径长距离的管线10的待割除区的外表面上获得孔径为500mm至1000mm的开孔的。相应地，筒钻21的外径为500mm至1000mm。

本实用新型通过在定位短节通孔内上设置主定位板，从而使得开孔刀具在该主定位板上形成孔，该孔能够在对管线进行开孔的过程中将开孔刀具限制在形成在主定位板上的孔内，防止开孔刀具在管线的待割除区的表面产生滑移、错位等，从而保证了开孔位置的精确性。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于管线(10)开孔的定位装置，该定位装置包括能够固定在所述管线(10)上的定位短节(30)，该定位短节(30)包括具有沿该定位短节(30)的中心轴线延伸的通孔(30a)的筒形壁，其特征在于，所述定位短节(30)还包括固定在所述通孔(30a)的内表面上的主定位板(31)，该主定位板(31)的中心轴线与所述通孔(30a)的中心轴线共轴。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述筒形壁具有连接端和能够固定在所述管线(10)上的固定端，所述主定位板(31)的朝向所述连接端的表面为垂直于该主定位板(31)的中心轴线的平面，或者所述主定位板(31)的朝向所述连接端的表面为曲面，该曲面和所述主定位板(31)的中心轴线相交处的法线与所述主定位板(31)的中心轴线重合。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括能够固定在所述管线(10)上并位于所述定位短节(30)内的定位筒(11)，该定位筒(11)的中心轴线与所述定位短节(30)的所述通孔(30a)的中心轴线共轴。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，该定位装置还包括辅助定位板(12)，该辅助定位板(12)固定设置在所述定位筒(11)上并封闭所述定位筒(11)。

5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述辅助定位板(12)上朝向所述连接端的表面为垂直于该辅助定位板的中心轴线的平面。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的定位装置，其特征在于，所述定位短节(30)的所述通孔(30a)的中心轴线倾斜于所述管线(10)的中心轴线。

7.一种用于管线(10)的开孔系统，该开孔系统包括：

定位装置，该定位装置固定在所述管线(10)的待割除区的外表面上；和

开孔装置，该开孔装置与所述定位装置连接，

其特征在于，所述定位装置为权利要求1-6中任意一项所述的定位装置。

8.根据权利要求7所述的开孔系统，其特征在于，所述开孔装置包括具有中心钻(22)和与该中心钻(22)同轴设置的筒钻(21)的开孔刀具(20)，所述筒钻(21)的长度大于所述主定位板(31)的朝向所述固定端的表面与所述待割除区的外表面之间的最短距离。

9.根据权利要求7所述的开孔系统，其特征在于，所述中心钻(22)的长度大于所述定位筒(11)的长度。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的开孔系统，其特征在于，所述开孔装置连接于所述筒形壁的连接端并将该连接端封闭。

11.根据权利要求8或9项所述的开孔系统，其特征在于，所述筒钻(21)的外径大于500mm。

12.根据权利要求11所述的开孔系统，其特征在于，所述筒钻(21)的外径为500mm至1000mm。

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