CN221289286U - 管道扩张器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种管道扩张器，包括壳体、卡盘和传动组件。传动组件包括锥形针、复位机构和间歇性扭矩传递机构。驱动器驱动锥形针沿管道扩张器的轴线朝向卡盘进给，使得锥形针推动卡盘的卡爪从收缩状态转换至扩张状态。复位机构构造成使锥形针沿管道扩张器的轴线远离卡盘而缩回，使得卡盘的卡爪从扩张状态转换至收缩状态。间歇性扭矩传递机构联接至驱动器的输出轴并且构造成：在驱动器的输出轴旋转一周的过程中，间歇性扭矩传递机构将输出轴的旋转产生的扭矩间歇性地传递至卡盘，从而驱动卡盘间歇性地旋转。

Description

管道扩张器

技术领域

本公开涉及用于管道领域的工具，具体涉及一种管道扩张器。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

在将一个管道与另一管道或者其他设备连接时，经常需要使用管道扩张器来扩张管道的内径。一种常见的管道扩张器包括由若干卡爪组成的卡盘。收缩状态下的卡爪共同限定渐缩的(例如截头圆锥形的)卡盘端部，卡盘端部可以伸入待扩张的管道中。随后，卡盘的各个卡爪可以径向向外扩张，由此扩大管道的内径。为了均匀地扩张管道，在每次扩张后，通常还需要使卡盘收缩并旋转预定角度(例如30°～60°)然后再次进行扩张，直到卡盘旋转360°为止。现有的此类管道扩张器中用于实现卡盘的扩张及旋转运动的机械结构往往较为复杂。

实用新型内容

本公开的一个目的在于提供一种结构简单紧凑的管道扩张器，减小管道扩张器的体积和重量。

本公开的另一目的在于以简单的机械结构实现管道扩张器的卡盘的扩张及旋转运动。

本公开的一个方面提供了一种管道扩张器。该管道扩张器包括壳体、卡盘和传动组件。卡盘包括多个卡爪，这些卡爪能够在收缩状态和扩张状态之间运动，在收缩状态下，多个卡爪彼此邻接并且共同限定渐缩的卡盘端部；在扩张状态下，多个卡爪径向向外扩张。传动组件构造成联接至驱动器的输出轴并且将驱动器的动力传递至卡盘，以驱动多个卡爪扩张以及卡盘绕管道扩张器的轴线旋转。传动组件包括锥形针、复位机构和间歇性扭矩传递机构。驱动器构造成驱动锥形针沿管道扩张器的轴线朝向卡盘进给，使得锥形针推动多个卡爪从收缩状态转换至扩张状态。复位机构构造成使锥形针沿管道扩张器的轴线远离卡盘而缩回，使得多个卡爪从扩张状态转换至收缩状态。间歇性扭矩传递机构联接至驱动器的输出轴并且构造成：在驱动器的输出轴旋转一周的过程中，间歇性扭矩传递机构将输出轴的旋转产生的扭矩间歇性地传递至卡盘，从而驱动卡盘间歇性地旋转。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构包括部分锥齿轮盘和锥齿轮套筒。部分锥齿轮盘联接至输出轴并且能够随输出轴一起旋转，部分锥齿轮盘包括预定角度的部分锥齿轮部。锥齿轮套筒沿管道扩张器的轴线布置，锥齿轮套筒的一个端部设置有绕管道扩张器的轴线延伸一周的锥齿轮部，锥齿轮套筒的锥齿轮部能够与部分锥齿轮盘的部分锥齿轮部相互啮合。当部分锥齿轮盘旋转至部分锥齿轮部与锥齿轮套筒的锥齿轮部相互啮合时，间歇性扭矩传递机构将输出轴的扭矩传递至卡盘以驱动卡盘旋转。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构包括拨盘和槽轮。拨盘具有圆弧形侧表面并且在拨盘的边缘处包括沿拨盘的轴线方向突出的销，拨盘联接至输出轴并且能够随输出轴一起旋转。槽轮包括沿周向方向均匀分布的多个叶片，每个叶片的侧表面构造为与拨盘的圆弧形侧表面相匹配的圆弧形形状，在每两个相邻的叶片之间限定有沿径向方向从槽轮的中心延伸至槽轮的边缘的槽，这些槽能够接纳拨盘的销并且与该销配合。当拨盘旋转使得销被接纳在槽轮的槽中的一个槽中时，拨盘带动槽轮旋转，间歇性扭矩传递机构将输出轴的扭矩传递至卡盘以驱动卡盘旋转；当拨盘的销不与槽轮的槽接合时，拨盘的旋转不驱动槽轮旋转。

在一些实施方式中，槽轮包括绕槽轮的轴线延伸一周的锥齿轮部。间歇性扭矩传递机构还包括锥齿轮套筒，锥齿轮套筒沿管道扩张器的轴线布置，锥齿轮套筒的一个端部设置有绕管道扩张器的轴线延伸一周的锥齿轮部，锥齿轮套筒的锥齿轮部能够与槽轮的锥齿轮部相互啮合以将扭矩传递至卡盘。

在一些实施方式中，锥齿轮套筒布置成相对于壳体在管道扩张器的轴线方向上固定。

在一些实施方式中，传动组件还包括推杆，推杆连接至锥形针或与锥形针一体形成，锥齿轮套筒围绕推杆布置。

在一些实施方式中，传动组件还包括与驱动器的输出轴联接的偏心轮，当输出轴驱动偏心轮旋转时，偏心轮周期性地推动推杆和锥形针沿管道扩张器的轴线朝向卡盘进给。

在一些实施方式中，传动组件还包括与驱动器的输出轴联接的凸轮，当输出轴驱动凸轮旋转时，凸轮周期性地推动推杆和锥形针沿管道扩张器的轴线朝向卡盘进给。

在一些实施方式中，推杆的远离锥形针的端部联接有滚轮，滚轮能够沿凸轮的侧表面滚动。

在一些实施方式中，复位机构包括复位弹簧，复位弹簧构造成将推杆沿管道扩张器的轴线远离卡盘偏置。

在一些实施方式中，推杆的远离锥形针的端部包括径向向外突出的环形突出部，复位弹簧的一端抵接环形突出部，复位弹簧的另一端抵接锥齿轮套筒。

在一些实施方式中，传动组件还包括离合环和转环，离合环和转环沿着管道扩张器的轴线围绕锥形针布置。离合环联接至锥齿轮套筒，使得扭矩能够在离合环与锥齿轮套筒之间传递。转环联接至卡盘，使得扭矩能够在转环与卡盘之间传递。离合环构造成能够沿管道扩张器的轴线移动，从而选择性地与转环接合或断开接合。当离合环与转环接合时，扭矩能够在离合环与转环之间传递；当离合环与转环断开接合时，扭矩不能在离合环与转环之间传递。

在一些实施方式中，离合环的面向转环的端部设置有端面齿，并且转环的面向离合环的端部设置有端面齿，离合环的端面齿和转环的端面齿能够相互啮合以在离合环与转环之间传递扭矩。当离合环旋转并且卡盘及转环被卡住而不能旋转时，离合环的端面齿和转环的端面齿相互作用，使得离合环远离转环移动而与转环断开接合。

在一些实施方式中，在离合环与转环之间布置有弹簧，该弹簧构造成将离合环沿管道扩张器的轴线朝向转环偏置。

在一些实施方式中，离合环的远离转环的相反端部设置有沿管道扩张器的轴线延伸的多个突出部，并且锥齿轮套筒的与设置有锥齿轮部的端部相反的端部设置有多个槽，离合环的多个突出部被接纳在锥齿轮套筒的多个槽中。

在一些实施方式中，转环的远离离合环的相反端部通过端面齿连接至卡盘。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构构造成在锥形针朝向卡盘进给时将扭矩传递至卡盘，并且在锥形针远离卡盘缩回时不将扭矩传递至卡盘。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构构造成：在锥形针推动多个卡爪从收缩状态转换至扩张状态之前，驱动卡盘绕管道扩张器的轴线旋转一角度。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构构造成：在驱动器的输出轴旋转一周的过程中，间歇性扭矩传递机构仅将输出轴的预定角度的旋转产生的扭矩传递至卡盘。

在一些实施方式中，间歇性扭矩传递机构构造成在驱动器的输出轴旋转一周的过程中驱动卡盘间歇性地旋转两次或更多次。

一方面，根据本公开的管道扩张器的传动组件将驱动器的输出轴的旋转运动转换成锥形针沿管道扩张器的轴线的往复运动。另一方面，根据本公开的管道扩张器的传动组件还将驱动器的输出轴产生的扭矩间歇性地传递至卡盘以驱动卡盘旋转。基于这两方面，本公开以简单的机械结构实现管道扩张器的卡盘的扩张及旋转运动，有利于减小管道扩张器的体积、重量和零件数目。

附图说明

以下将参照附图仅以示例方式描述本公开的实施方式。在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示，并且附图不一定按比例绘制。在附图中：

图1示出了根据本公开的第一实施方式的管道扩张器的分解立体图；

图2示出了图1中的管道扩张器的组装状态立体图，为清楚起见，管道扩张器的壳体的一部分及卡盘被移除；

图3示出了图1的管道扩张器在卡盘处于收缩状态下时的俯视图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图4示出了沿图3的管道扩张器的轴线A截取的纵向截面图；

图5示出了图1的管道扩张器在卡盘处于扩张状态下时的俯视图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图6示出了沿图5的管道扩张器的轴线A截取的纵向截面图；

图7示出了图1的管道扩张器的锥齿轮套筒的立体图；

图8示出了图1的管道扩张器的部分锥齿轮盘的立体图；

图9示出了图1的管道扩张器的离合环与转环断开啮合的状态的示意图；

图10示出了根据本公开的第二实施方式的管道扩张器在卡盘处于收缩状态下时的俯视图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图11示出了沿图10的管道扩张器的轴线A’截取的纵向截面图；

图12示出了图10的管道扩张器在卡盘处于扩张状态下时的俯视图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图13示出了沿图12的管道扩张器的轴线A’截取的纵向截面图；

图14示出了图10的管道扩张器的拨盘的俯视立体图；

图15示出了图10的管道扩张器的槽轮的仰视立体图；

图16示出了根据本公开的第三实施方式的管道扩张器的立体图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图17示出了图16的管道扩张器在卡盘处于部分扩张状态下时的俯视图，为清楚起见，管道扩张器的上壳体被移除；

图18示出了沿图17的管道扩张器的轴线A”截取的纵向截面图。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。

在本公开的实施方式的描述中，所采用的与“上”、“下”相关的方位术语是以附图中所示出的视图的上、下位置来描述的。在实际应用中，本文中所使用的“上”、“下”的位置关系可以根据实际情况限定，这些关系是可以相互颠倒的。

首先结合图1至图9说明根据本公开的第一实施方式的管道扩张器1的结构及工作原理。

图1示出了根据本公开的第一实施方式的管道扩张器1的分解立体图。图2示出了管道扩张器1的组装状态立体图。图3示出了管道扩张器1在卡盘处于收缩状态下时的俯视图。图4示出了沿图3的管道扩张器1的轴线A截取的纵向截面图。图5示出了管道扩张器1在卡盘处于扩张状态下时的俯视图。图6示出了沿图5的管道扩张器1的轴线A截取的纵向截面图。为清楚起见，图2中管道扩张器1的壳体的一部分及卡盘被移除，图3和图5中管道扩张器1的上壳体被移除。

如图1至图6所示，管道扩张器1总体可包括壳体10、卡盘20和传动组件30。在本实施方式中，壳体10包括上壳体11和下壳体12。卡盘20可以包括安装环21和沿着安装环21的内周表面联接至安装环21的多个卡爪22(在本实施方式中为六个卡爪22)，每个卡爪具有相同的形状。在其他实施方式中，也可以采用与安装环21不同的结构来联接多个卡爪。壳体10还可以包括支承套筒13，支承套筒13设置在上壳体11与下壳体12之间并且支承安装环21。图1至图4示出了卡爪22的收缩状态，在该收缩状态下，各个卡爪22彼此邻接，从而共同限定圆柱形部段23和渐缩的卡盘端部24。如图4所示，在收缩状态下，各个卡爪22还共同限定了圆锥形的中空内部腔室25。每个卡爪22能够相对于安装环21径向向外移动至图5和图6所示的扩张状态。在扩张状态下，各个卡爪22彼此分离，使得圆柱形部段23和卡盘端部24径向向外扩张。此外，卡盘20整体能够绕管道扩张器1的轴线A旋转。传动组件30构造成将驱动器的动力传递至卡盘20以驱动卡爪22的扩张及卡盘20的旋转。

如图1至图6所示，传动组件30包括锥形针31。锥形针31可包括圆锥形部段311和圆柱形部段312。如图4所示，在卡爪22处于收缩状态时，锥形针31的圆锥形部段311被容置于卡爪22限定的中空内部腔室25中。锥形针31能够沿管道扩张器1的轴线A移动。参见图3至图6，当锥形针31朝向卡盘端部24进给时，锥形针31的圆锥形部段311均匀地推动各个卡爪22相对于安装环21径向向外移动；当锥形针31远离卡盘端部24缩回时，各个卡爪22能够复原至收缩状态。

在本实施方式中，通过与驱动器的输出轴(未示出)联接的偏心轮机构来周期性地推动锥形针31沿轴线A进给并驱动卡爪22扩张。驱动器例如可以为电动马达，另外，驱动器也可以包括减速器。参见图1至图6，传动组件30包括偏心轮32，偏心轮32包括一体成型的圆形的偏心轮盘321和轴322，偏心轮盘321的中心与轴322的旋转中心不重合。偏心轮32的轴322的两端分别通过上轴承331和下轴承332可旋转地支承在上壳体11和下壳体12中，并且轴322构造成联接至驱动器的输出轴。锥形针31的圆柱形部段312设置为中空的，并且在圆柱形部段312上设置有沿径向方向对准的一对销钉孔313。传动组件30还包括推杆34，推杆34的前端341设置有贯通的销钉孔342。如图4所示，在组装状态下，推杆34的前端341被接纳在锥形针31的中空的圆柱形部段312中，销钉35穿过锥形针31的圆柱形部段312上的销钉孔313以及推杆34上的销钉孔342以将推杆34连接至锥形针31。推杆34的后端343包括径向向外突出的环形突出部344。推杆34的后端343能够与偏心轮盘321的侧表面接合。在图3和图4所示的收缩状态下，偏心轮盘321的最凹点与推杆34的后端343接合。随着偏心轮盘321从该状态旋转至其最凸点与推杆34的后端343接合，偏心轮盘321推动推杆34及锥形针31沿轴线A朝向卡盘端部24进给，使得卡爪22径向向外扩张至图5和图6所示的扩张状态。在其他实施方式中，推杆34和锥形针31也可以形成为一体式部件。

如图1至图6所示，传动组件30还包括复位弹簧36。复位弹簧36构造成将推杆34沿轴线A方向远离卡盘20偏置，以使推杆34及与推杆34相连接的锥形针31能够缩回。在本实施方式中，复位弹簧36的一端抵接推杆34的后端343的环形突出部344，另一端抵接相对于壳体10在轴向方向上固定的结构，以将推杆34及锥形针31朝向偏心轮32偏置。本实施方式中，传动组件30还包括锥齿轮套筒37。锥齿轮套筒37沿着管道扩张器1的轴线A围绕推杆34布置。如图1和图4所示，锥齿轮套筒37的外表面上设置有环形槽371，该环形槽371与设置在壳体10上的限位块111相配合，使得锥齿轮套筒37在壳体中能够绕轴线A旋转，但不能相对于壳体10沿轴线A移位。复位弹簧36的两端分别抵接推杆34的后端343的环形突出部344和锥齿轮套筒37的一部分，从而迫使推杆34的后端343抵接偏心轮盘321的侧表面。在其他实施方式中，也可以将复位弹簧36设置成抵接除锥齿轮套筒37之外的在轴向方向上固定的结构，或者可以设置用于使锥形针缩回的其他复位机构(比如磁吸式复位机构)来代替复位弹簧36。

在本实施方式中，通过锥齿轮机构间歇性地驱动卡盘20的旋转。如图1至图6所示，在偏心轮32的轴322上安装有用于与锥齿轮套筒37配合的部分锥齿轮盘38。图7示出了锥齿轮套筒37的立体图，图8示出了部分锥齿轮盘38的立体图。结合图4、图6和图7所示，锥齿轮套筒37的一个端部设置有绕轴线A延伸一周的锥齿轮部372，在锥齿轮套筒37的相反端部处设置有围绕筒壁布置的多个槽373。结合图4、图6和图8所示，部分锥齿轮盘38通过其上的孔381安装至偏心轮32的轴322并且能够随轴322一起旋转。在部分锥齿轮盘38的下表面设置有绕轴322的旋转轴线B延伸预定角度的部分锥齿轮部382，部分锥齿轮部382的绕旋转轴线B延伸的角度范围、齿数、模数等参数可以根据实际需要设置。在本实施方式中，部分锥齿轮部382的角度范围约为30°。随着偏心轮32的轴322的旋转，只有当部分锥齿轮盘38的部分锥齿轮部382与锥齿轮套筒37的锥齿轮部372相互啮合时，部分锥齿轮盘38才能驱动锥齿轮套筒37绕轴线A旋转。在本实施方式中，部分锥齿轮盘38可以安装成使得在轴线B方向上部分锥齿轮部382的一个侧边缘与偏心轮盘321的最凹点大致对准。

参见图1、图4和图6，传动组件还包括用于将锥齿轮套筒37的旋转扭矩传递至卡盘20的离合环39和转环41。离合环39和转环41沿着管道扩张器1的轴线A围绕锥形针31的圆柱形部段312布置。在离合环39与转环41之间可以布置有弹簧42，弹簧42构造成将离合环39沿轴线A方向朝向转环41偏置。离合环39的面向锥齿轮套筒37的端部设置有沿轴线A方向延伸的多个突出部391。在组装状态下，离合环39的突出部391被接纳在锥齿轮套筒37上的相应的槽373中，使得离合环39能够随锥齿轮套筒37一起旋转。离合环39的面向转环41的相反端部设置有端面齿392，相应地，转环41的面向离合环39的端部设置有端面齿411，离合环39的端面齿392与转环41的端面齿411可以相互啮合以将扭矩从离合环39传递至转环41并驱动转环41旋转。离合环39构造成能够沿轴线A小幅度移动以使离合环39的端面齿392与转环41的端面齿411相互啮合或断开啮合，同时离合环39与锥齿轮套筒37始终保持接合。如图1所示，转环41的面向卡盘20的端部设置有端面齿412。在组装状态下，转环41的端面齿412与卡盘20的卡爪22上的端面齿(未示出)始终保持啮合，使得转环41与卡爪22能够一起旋转。

在扩张管道时，如果卡爪22被管道卡住而无法旋转，离合环39能够及时断开与转环41的接合，从而避免继续强行驱动卡爪22旋转而对卡爪22或管道造成损坏。在图4和图6所示的正常的收缩状态和扩张状态下，弹簧42使离合环39与转环41保持接合。此时，扭矩可以在离合环39与转环41之间传递。图9示出了离合环39与转环41断开接合的状态的示意图。如图9所示，当待扩张的管道对卡爪22施加的摩擦扭矩大于传动组件30能够对卡爪22施加的最大驱动扭矩时，卡爪22被管道卡住而无法旋转，转环41相应停止旋转。此时，继续旋转的离合环39的端面齿392和固定的转环41的端面齿411相互作用使得离合环39克服弹簧42的拉力沿轴线A后退远离转环41，由此，离合环39与转环41断开接合。当卡爪22被卡住的状态被解除，离合环39可以在弹簧42的拉力作用下重新与转环41接合。在其他实施方式中，也可以采用除端面齿与弹簧之外的其他合适离合器结构来实现离合环和转环的选择性接合和分离。

返回参照图3和图4，在初始位置，偏心轮盘321的最凹点与推杆34的后端343接合，卡爪22处于收缩状态，部分锥齿轮盘38的部分锥齿轮部382布置成即将与锥齿轮套筒37的锥齿轮部372啮合。随着偏心轮32和部分锥齿轮盘38的旋转，部分锥齿轮盘38的部分锥齿轮部382开始与锥齿轮套筒37的锥齿轮部372啮合，锥齿轮套筒37旋转并通过离合环39、转环41带动卡盘20旋转预定角度。同时，偏心轮盘321与推杆34的接合点开始逐渐从偏心轮盘321的最凹点向偏心轮盘321的最凸点过渡，偏心轮盘321逐渐推动推杆34及锥形针31克服复位弹簧36的弹力朝向卡盘20进给，卡爪22开始扩张。随后，偏心轮32和部分锥齿轮盘38继续旋转，部分锥齿轮盘38的部分锥齿轮部382与锥齿轮套筒37的锥齿轮部372脱离接合，锥齿轮套筒37、离合环39、转环41及卡盘20相应停止旋转。随后，参见图5和图6，偏心轮32和部分锥齿轮盘38继续旋转至偏心轮盘321的最凸点与推杆34接合，推杆34及锥形针31被完全顶出，使得卡爪22径向向外扩张至扩张状态。接下来，偏心轮32和部分锥齿轮盘38继续旋转，使得偏心轮盘321与推杆34的接合点从偏心轮盘321的最凸点朝向偏心轮盘321的最凹点过渡，推杆34及锥形针31在复位弹簧36的偏置下朝向偏心轮盘321缩回，卡爪22逐渐恢复至收缩状态。在该复位过程中，部分锥齿轮盘38的部分锥齿轮部382与锥齿轮套筒37的锥齿轮部372始终脱离，卡盘20不发生旋转。

随后，重复上述过程，直到卡盘20旋转360°为止，以便均匀地扩大管道的内径。

在上述实施方式中，彼此配合的锥齿轮套筒37和部分锥齿轮盘38构成间歇性地驱动卡盘20旋转的间歇性扭矩传递装置。优选地，在上述实施方式中，在锥形针31刚开始沿轴线A进给时使卡盘20旋转，而在锥形针31轴向进给的后期以及锥形针31缩回时卡盘20均不旋转。由此，可以使卡盘20在卡爪22基本处于收缩状态时先旋转预定角度，随后再进行扩张。使卡爪22在基本处于收缩状态下时旋转可以有利地避免待扩张的管道的摩擦力阻碍卡爪22的旋转。

本公开还包括对根据前述第一实施方式的管道扩张器1的进一步变型。

图10至图15示出了根据本公开的第二实施方式的管道扩张器1’，其中，图10示出了管道扩张器1’在卡盘处于收缩状态下时的俯视图；图11示出了沿图10的管道扩张器1’的轴线A’截取的纵向截面图；图12示出了管道扩张器1’在卡盘处于扩张状态下时的俯视图；图13示出了沿图12的管道扩张器1’的轴线A’截取的纵向截面图；图14示出了管道扩张器1’的拨盘38’的俯视立体图；图15示出了管道扩张器1’的槽轮43’的仰视立体图。为清楚起见，图10和图12中管道扩张器1’的上壳体11’被移除。

第二实施方式与前述第一实施方式的主要区别在于，管道扩张器1’通过拨盘38’和槽轮43’的组合来代替前述管道扩张器1的部分锥齿轮盘38，以形成间歇性地驱动卡盘20’旋转的间歇性扭矩传递装置。

如图11、图13和图14所示，拨盘38’大体呈圆环形，拨盘38’通过其上的孔381’安装至偏心轮32’的轴322’并且能够随轴322’一起旋转。如图14所示，在拨盘38’的边缘处设置有沿拨盘38’的轴线B’方向突出的销382’，并且拨盘38’包括圆弧形侧表面383’。如图10、图12和图15所示，槽轮43’包括沿周向方向均匀分布的多个叶片。在本实施方式中，槽轮43’呈四叶草形并且包括沿周向方向均匀分布的四个叶片431a’、431b’、431c’、431d’。每个叶片的侧表面构造为与拨盘38’的圆弧形侧表面383’相匹配的圆弧形形状。在每两个相邻的叶片之间分别限定了沿径向方向从槽轮43’的中心延伸至槽轮43’的边缘的槽432a’、432b’、432c’、432d’，这些槽可以接纳拨盘38’的销382’并与销382’配合。当拨盘38’的销382’被接纳在槽432a’、432b’、432c’、432d’中的任一个槽中时，拨盘38’可以带动槽轮43’一起旋转。槽轮43’的下端部设置有绕槽轮43’的轴线延伸一周的锥齿轮部433’，在组装状态下，槽轮43’的锥齿轮部433’与锥齿轮套筒37’的锥齿轮部372’相互啮合。

如图10和图11所示，在初始位置，偏心轮盘321’的最凹点与推杆34’的后端343’接合，卡爪22’处于收缩状态，槽轮43’的一个叶片431a’的圆弧形侧表面与拨盘38’的圆弧形侧表面383’接合，并且拨盘38’的销382’即将进入槽轮43’上的一个槽432a’。随着偏心轮32’及拨盘38’的旋转，拨盘38’的销382’开始进入槽轮43’上的槽432a’中并与槽432a’配合，由此带动槽轮43’旋转。同时，偏心轮盘321’与推杆34’的接合点开始逐渐从偏心轮盘321’的最凹点向偏心轮盘321’的最凸点过渡，偏心轮盘321’逐渐推动推杆34’及锥形针31’克服复位弹簧36’的弹力并朝向卡盘20’进给，卡爪22’开始扩张。随后，偏心轮32’继续旋转，当槽轮43’旋转90°使得相邻的另一叶片431b’的圆弧形侧表面与拨盘38’的圆弧形侧表面383’接合后，销382’将离开槽轮43’上的槽432a’。旋转的槽轮43’通过彼此啮合的锥齿轮部433’、锥齿轮部372’驱动锥齿轮套筒37’绕轴线A’旋转，进而通过离合环39’、转环41’带动卡盘20’旋转预定角度。接下来，如图12和图13所示，由于拨盘38’的销382’离开槽轮43’上的槽432a’，槽轮43’的叶片431b’的圆弧形侧表面与拨盘38’的圆弧形侧表面383’接合，因此拨盘38’的旋转不再带动槽轮43’一起旋转，卡盘20’相应地不再旋转。另一方面，偏心轮32’继续旋转至偏心轮盘321’的最凸点与推杆34’接合，推杆34’及锥形针31’被完全顶出，使得卡爪22’径向向外扩张至扩张状态。接下来，偏心轮32’及拨盘38’继续旋转，使得偏心轮盘321’与推杆34’的接合点从偏心轮盘321’的最凸点朝向偏心轮盘321’的最凹点过渡，推杆34’及锥形针31’在复位弹簧36’的偏置下朝向偏心轮盘321’缩回，卡爪22’逐渐恢复至收缩状态。在该复位过程中，拨盘38’上的销382’不与槽轮43’上的任何槽接合，因此卡盘20’不发生旋转。

随后，拨盘38’的下一圈旋转将使销382’与槽轮43’的槽432b’配合，以此类推。重复上述过程直到卡盘20’旋转360°为止，以便均匀地扩大管道的内径。

在类似的实施方式中，槽轮43’可以设置有不同数目的叶片和槽，并且相邻两个槽之间的角度可以根据实际需要设置。

第二实施方式的其他方面可以与第一实施方式相同或类似，此处不再赘述。

图16至图18示出了根据本公开的第三实施方式的管道扩张器1”，其中，图16示出了管道扩张器1”的立体图；图17示出了管道扩张器1”在卡盘处于部分扩张状态下时的俯视图；图18示出了沿图17的管道扩张器1”的轴线A”截取的纵向截面图。为清楚起见，图16和图17中管道扩张器1”的上壳体11”被移除。

第三实施方式与前述第二实施方式的主要区别在于，管道扩张器1”采用联接至驱动器的输出轴的凸轮32”替代管道扩张器1’中的偏心轮盘321’以周期性地驱动锥形针31”的轴向进给运动。

如图16至图18所示，推杆34”的后端343”通过销轴44”与滚轮45”相联接，滚轮45”能够围绕销轴44”旋转。复位弹簧36”将推杆34”朝向凸轮32”偏置，使得滚轮45”的侧表面抵接凸轮32”的侧表面。随着驱动器驱动凸轮32”旋转，滚轮45”沿着凸轮32”的侧表面滚动。当凸轮32”与滚轮45”的接合点从凸轮32”的最凹点逐渐过渡至凸轮32”的最凸点时，凸轮32”推动推杆34”以及与推杆34”连接的锥形针31”沿轴线A”方向朝向卡盘20”进给，进而推动卡爪22”扩张。当凸轮32”继续旋转以使得凸轮32”与滚轮45”的接合点从凸轮32”的最凸点逐渐过渡至凸轮32”的最凹点时，复位弹簧36”迫使推杆34”及锥形针31”沿轴线A”方向朝向凸轮32”缩回，卡爪22”恢复至收缩状态。

第三实施方式的其他方面可以与第一实施方式及第二实施方式相同或类似，此处不再赘述。

本公开提供了一种结构简单紧凑的管道扩张器。一方面，根据本公开的管道扩张器可通过凸轮、偏心轮或类似装置将驱动器的输出轴的旋转运动转换为锥形针的周期性的轴向往复运动，从而实现卡爪的扩张和收缩。另一方面，根据本公开的管道扩张器通过间歇性扭矩传递装置将驱动器的输出轴的持续旋转间歇性地传递至卡盘。也就是说，在驱动器的输出轴旋转一周的过程中，只有其中一部分角度的旋转产生的扭矩能够传递至卡盘以驱动卡盘旋转。基于这两方面，根据本公开的管道扩张器能够以单个驱动器和简单紧凑的传动组件同时实现卡盘的扩张运动和旋转运动。

优选地，间歇性扭矩传递装置可以设置成仅在锥形针向前进给时将扭矩传递至卡盘，使得卡盘先在卡爪基本处于收缩状态下时旋转随后再扩张，由此可以有效地避免管道对卡盘端部的摩擦作用阻碍卡盘旋转，并且有利于实现对管道的均匀扩张。然而，本公开不限于此，例如可以通过调整凸轮或偏心轮与间歇性扭矩传递装置之间的相对角度来按需调整使卡盘旋转的时机。

本公开的各实施方式中描述的间歇性扭矩传递装置包括彼此配合的整圈锥齿轮部和部分锥齿轮部或者彼此配合的拨盘和槽轮，但本公开不限于此，也可以设想其他类似原理的间歇性扭矩传递装置。

此外，本公开的上述实施方式描述了在驱动器的输出轴旋转一周的过程中仅驱动卡盘旋转一次，然而应当理解，根据本公开的间歇性扭矩传递装置也可以构造成在驱动器的输出轴旋转一周的过程中驱动卡盘间歇性地旋转两次或更多次。例如，上述第一实施方式中的部分锥齿轮盘38可以设置两个或更多个沿周向方向间隔开的部分锥齿轮部382，或者上述第二实施方式中的拨盘38’可以设置两个或更多个沿周向方向间隔开的销382’。由此，管道扩张器可以构造成在锥形针推动卡爪扩张管道的过程中使卡盘旋转一个小角度，而在卡爪不扩张管道时使卡盘进一步旋转一定角度。换言之，可以减小在扩张管道阶段中卡盘的旋转角度，并在非扩张管道阶段补偿卡盘的旋转角度，以达到每次扩张管道完成后预期的卡盘旋转角度。这可以在保证卡盘旋转够预期角度的同时有利地防止管道的摩擦力阻碍卡盘的旋转，进而降低驱动器的功耗，并且可以防止或减轻卡爪和管道的磨损。

在此，已详细描述了根据本公开的管道扩张器的示例性实施方式，但是应该理解的是，本公开并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本公开的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本公开进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本公开的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (20)

1.一种管道扩张器，包括：

壳体；

卡盘，所述卡盘包括多个卡爪，所述多个卡爪能够在收缩状态和扩张状态之间运动，在所述收缩状态下，所述多个卡爪彼此邻接并且共同限定渐缩的卡盘端部；在所述扩张状态下，所述多个卡爪径向向外扩张；

传动组件，所述传动组件构造成联接至驱动器的输出轴并且将所述驱动器的动力传递至所述卡盘，以驱动所述多个卡爪扩张以及所述卡盘绕所述管道扩张器的轴线旋转，

其特征在于，所述传动组件包括：

锥形针，所述驱动器构造成驱动所述锥形针沿所述管道扩张器的轴线朝向所述卡盘进给，使得所述锥形针推动所述多个卡爪从所述收缩状态转换至所述扩张状态；

复位机构，所述复位机构构造成使所述锥形针沿所述管道扩张器的轴线远离所述卡盘而缩回，使得所述多个卡爪从所述扩张状态转换至所述收缩状态；以及

间歇性扭矩传递机构，所述间歇性扭矩传递机构联接至所述驱动器的所述输出轴并且构造成：在所述驱动器的所述输出轴旋转一周的过程中，所述间歇性扭矩传递机构将所述输出轴的旋转产生的扭矩间歇性地传递至所述卡盘，从而驱动所述卡盘间歇性地旋转。

2.根据权利要求1所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构包括部分锥齿轮盘和锥齿轮套筒，

所述部分锥齿轮盘联接至所述输出轴并且能够随所述输出轴一起旋转，所述部分锥齿轮盘包括预定角度的部分锥齿轮部；

所述锥齿轮套筒沿所述管道扩张器的轴线布置，所述锥齿轮套筒的一个端部设置有绕所述管道扩张器的轴线延伸一周的锥齿轮部，所述锥齿轮套筒的所述锥齿轮部能够与所述部分锥齿轮盘的所述部分锥齿轮部相互啮合；

当所述部分锥齿轮盘旋转至所述部分锥齿轮部与所述锥齿轮套筒的所述锥齿轮部相互啮合时，所述间歇性扭矩传递机构将所述输出轴的扭矩传递至所述卡盘以驱动所述卡盘旋转。

3.根据权利要求1所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构包括拨盘和槽轮，

所述拨盘具有圆弧形侧表面并且在所述拨盘的边缘处包括沿所述拨盘的轴线方向突出的销，所述拨盘联接至所述输出轴并且能够随所述输出轴一起旋转；

所述槽轮包括沿周向方向均匀分布的多个叶片，每个叶片的侧表面构造为与所述拨盘的所述圆弧形侧表面相匹配的圆弧形形状，在每两个相邻的叶片之间限定有沿径向方向从所述槽轮的中心延伸至所述槽轮的边缘的槽，所述槽能够接纳所述拨盘的所述销并且与所述销配合；

当所述拨盘旋转使得所述销被接纳在所述槽轮的所述槽中的一个槽中时，所述拨盘带动所述槽轮旋转，所述间歇性扭矩传递机构将所述输出轴的扭矩传递至所述卡盘以驱动所述卡盘旋转；当所述拨盘的所述销不与所述槽轮的所述槽接合时，所述拨盘的旋转不驱动所述槽轮旋转。

4.根据权利要求3所述的管道扩张器，其特征在于，

所述槽轮包括绕所述槽轮的轴线延伸一周的锥齿轮部；

所述间歇性扭矩传递机构还包括锥齿轮套筒，所述锥齿轮套筒沿所述管道扩张器的轴线布置，所述锥齿轮套筒的一个端部设置有绕所述管道扩张器的轴线延伸一周的锥齿轮部，所述锥齿轮套筒的锥齿轮部能够与所述槽轮的锥齿轮部相互啮合以将扭矩传递至所述卡盘。

5.根据权利要求2或4所述的管道扩张器，其特征在于，所述锥齿轮套筒布置成相对于所述壳体在所述管道扩张器的轴线方向上固定。

6.根据权利要求5所述的管道扩张器，其特征在于，所述传动组件还包括推杆，所述推杆连接至所述锥形针或与所述锥形针一体形成，所述锥齿轮套筒围绕所述推杆布置。

7.根据权利要求6所述的管道扩张器，其特征在于，所述传动组件还包括与所述驱动器的所述输出轴联接的偏心轮，当所述输出轴驱动所述偏心轮旋转时，所述偏心轮周期性地推动所述推杆和所述锥形针沿所述管道扩张器的轴线朝向所述卡盘进给。

8.根据权利要求6所述的管道扩张器，其特征在于，所述传动组件还包括与所述驱动器的所述输出轴联接的凸轮，当所述输出轴驱动所述凸轮旋转时，所述凸轮周期性地推动所述推杆和所述锥形针沿所述管道扩张器的轴线朝向所述卡盘进给。

9.根据权利要求8所述的管道扩张器，其特征在于，所述推杆的远离所述锥形针的端部联接有滚轮，所述滚轮能够沿所述凸轮的侧表面滚动。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的管道扩张器，其特征在于，所述复位机构包括复位弹簧，所述复位弹簧构造成将所述推杆沿所述管道扩张器的轴线远离所述卡盘偏置。

11.根据权利要求10所述的管道扩张器，其特征在于，所述推杆的远离所述锥形针的端部包括径向向外突出的环形突出部，所述复位弹簧的一端抵接所述环形突出部，所述复位弹簧的另一端抵接所述锥齿轮套筒。

12.根据权利要求5所述的管道扩张器，其特征在于，所述传动组件还包括离合环和转环，所述离合环和所述转环沿着所述管道扩张器的轴线围绕所述锥形针布置，

所述离合环联接至所述锥齿轮套筒，使得扭矩能够在所述离合环与所述锥齿轮套筒之间传递；

所述转环联接至所述卡盘，使得扭矩能够在所述转环与所述卡盘之间传递；

所述离合环构造成能够沿所述管道扩张器的轴线移动，从而选择性地与所述转环接合或断开接合，当所述离合环与所述转环接合时，扭矩能够在所述离合环与所述转环之间传递；当所述离合环与所述转环断开接合时，扭矩不能在所述离合环与所述转环之间传递。

13.根据权利要求12所述的管道扩张器，其特征在于，所述离合环的面向所述转环的端部设置有端面齿，并且所述转环的面向所述离合环的端部设置有端面齿，所述离合环的端面齿和所述转环的端面齿能够相互啮合以在所述离合环与所述转环之间传递扭矩；

当所述离合环旋转并且所述卡盘及所述转环被卡住而不能旋转时，所述离合环的端面齿和所述转环的端面齿相互作用，使得所述离合环远离所述转环移动而与所述转环断开接合。

14.根据权利要求13所述的管道扩张器，其特征在于，在所述离合环与所述转环之间布置有弹簧，所述弹簧构造成将所述离合环沿所述管道扩张器的轴线朝向所述转环偏置。

15.根据权利要求13所述的管道扩张器，其特征在于，所述离合环的远离所述转环的相反端部设置有沿所述管道扩张器的轴线延伸的多个突出部，并且所述锥齿轮套筒的与设置有所述锥齿轮部的端部相反的端部设置有多个槽，所述离合环的所述多个突出部被接纳在所述锥齿轮套筒的所述多个槽中。

16.根据权利要求13所述的管道扩张器，其特征在于，所述转环的远离所述离合环的相反端部通过端面齿连接至所述卡盘。

17.根据权利要求1至4中的任一项所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构构造成在所述锥形针朝向所述卡盘进给时将扭矩传递至所述卡盘，并且在所述锥形针远离所述卡盘缩回时不将扭矩传递至所述卡盘。

18.根据权利要求17所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构构造成：在所述锥形针推动所述多个卡爪从所述收缩状态转换至所述扩张状态之前，驱动所述卡盘绕所述管道扩张器的轴线旋转一角度。

19.根据权利要求1至4中的任一项所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构构造成：在所述驱动器的所述输出轴旋转一周的过程中，所述间歇性扭矩传递机构仅将所述输出轴的预定角度的旋转产生的扭矩传递至所述卡盘。

20.根据权利要求1至4中的任一项所述的管道扩张器，其特征在于，所述间歇性扭矩传递机构构造成在所述驱动器的所述输出轴旋转一周的过程中驱动所述卡盘间歇性地旋转两次或更多次。