一種用於帶壓輸送管道安裝支管的組合裝置的製作方法

2023-10-11 01:46:59 2

本發明涉及管道設備技術領域，具體涉及一種用於帶壓輸送管道安裝支管的組合裝置。

背景技術：

管道是大規模輸送的重要工具。輸送管道投入使用後，由於生產發展或用戶的增多，經常需要進行幹線管道延伸或在幹線管道上安裝新的分支管道。由於許多企業是連續生產 輸送管道一旦運行就不能停止，如城市自來水輸送管道、長距離石油輸送管道、煤氣管道等，分支管道的安裝與相貫部分焊割必須在帶壓運行下進行。大部分輸送的物質易燃易爆、易汙染環境或有毒，帶壓操作容易發生安全事故。目前大多採用管道封堵機械和工藝來完成不停輸帶壓開孔封堵作業。因此，研製一種安全、密封、切割效率高、工人勞動條件好且能切割各種管徑、厚度並能方便安裝支管的裝置是非常必要的。

機械切割方法切割質量好、精度高，但切割過程產生大量熱量，必須進行冷卻；普通電弧切割的電極損耗大，切割過程中需要換電極，造成燃氣洩漏，且不安全；等離子切割質量好、無汙染，使用惰性氣體及高壓水流可以隔離空氣，起到阻燃作用，但帶保護的等離子切割機價格較高，且切割時產生的高溫對周邊混有空氣的煤氣的安全性能仍存在隱患。

技術實現要素：

本發明的目的在於，針對現有技術的不足，提供一種安全可靠的用於帶壓輸送管道安裝支管的組合裝置。

本發明採用的技術方案是：一種用於帶壓輸送管道安裝支管的組合裝置，包括定位機構、支流控制機構和開孔加工機構，所述定位機構包括套筒組件，套筒組件與待開孔的主管道相適配，套筒組件密封包覆在待開孔的主管道外壁；所述套筒組件上設有外伸的筒型接口，筒型接口的一端與主管道的外壁連通，筒型接口的另一端與支流控制機構的一端密封連接，支流控制機構的另一端與開孔加工機構相連。

按上述方案，所述套筒組件包括上弧形蓋板和下弧形蓋板，上弧形蓋板與下弧形蓋板可連接為一個筒體；上弧形蓋板與下弧形蓋板分別壓緊主管道外壁面的上部和下部，所述筒型接口設於上弧形蓋板。

按上述方案，所述支流控制機構包括閥門法蘭、閥板和閥軸，閥門法蘭的一端與筒型接口相連，閥門法蘭的另一端通過連接件與開孔加工機構相連；所述閥板安設於閥門法蘭的內部，閥板的外緣面可完全與閥門法蘭的內壁貼合；閥板與閥軸相連，閥軸的一端穿出閥門法蘭的外壁。

按上述方案，所述閥板上開設有與閥軸相適配的插孔，插孔內開設有定位槽；所述閥軸的伸出端與設於閥門法蘭外壁的閥軸套相適配，閥軸套上設有定位孔；所述閥軸上至少設有兩個定位機構，其中一個定位機構與定位槽適配，另一個定位機構與定位孔相適配。

按上述方案，所述定位機構包括彈簧、滑塊，以及開設於閥軸上的盲孔，所述彈簧的一端固接於盲孔內，彈簧的另一端與滑塊相連，滑塊可在彈簧的彈力作用下沿盲孔向外滑動並部分伸出盲孔，與定位槽或定位孔相適配。

按上述方案，所述閥軸伸出端固接有轉動手柄。

按上述方案，所述開孔加工機構包括轉動外筒和與外部設備相連的水射流切割頭，轉動外筒的一端閉合，所述水射流切割頭密封安設於轉動外筒的閉合端面上。

按上述方案，沿轉動外筒閉合端面的徑向開設有滑槽，所述水射流切割頭可沿滑槽滑動。

按上述方案，水射流切割頭的尾部設有凸輪，凸輪的輪面完全覆蓋滑槽，且與轉動外筒的閉合端面貼合。

按上述方案，所述轉動外筒上設有輔助轉動的加力杆。

本發明的有益效果為：

1、採用定位機構對待加工管道的定位，採用支流控制機構對主管道的密封控制，採用開孔加工機構開孔加工，三種機構組合，可實現帶壓輸送管道的開孔，不會引起主管道內運輸的物料洩露，保證了操作的安全性和運輸的穩定性；

2、採用水射流切割法對管道進行開孔，高壓水噴頭具有很強的整流功能，噴射的切割水流具有良好的收束性，切割過程無汙染；若待開孔的主管道運輸物質不是飲用水，切割水流在切割頭的混砂腔內與磨料混合形成磨料射流，再通過「砂噴管」後噴射而出，提高了切割動能；

3、轉動圓筒的閉合端面上設有滑槽，水射流可沿設定的路徑對主管道進行切割，切割的管道碎片可經支流控制組件排出；水射流切割頭的尾部設有凸輪，凸輪完全覆蓋滑槽，可使水射流切割頭切割時噴射的水流不會發生洩漏；

4、開孔後定位機構和支流控制機構保留在主管道上，成為開孔後主管道的一部分，後續支管道直接與主管道相連即可，提高了支管道安裝的靈活性；

5、本發明結構簡單，操作安全，穩定性好，適用範圍廣。

附圖說明

圖1為本發明一個具體實施例的結構示意圖。

圖2為上弧形蓋板的結構示意圖。

圖3為下弧形蓋板的結構示意圖。

圖4為閥門法蘭的結構示意圖。

圖5為閥軸的結構示意圖。

圖6為閥板的結構示意圖。

圖7為加力杆的結構示意圖。

圖8為滑塊的結構示意圖。

圖9為彈簧的結構示意圖。

圖10為連接件的外觀圖。

圖11為連接件的剖面圖A-A。

圖12為轉動外筒的結構示意圖。

圖13為圖12的左視圖。

圖14為水射流切割頭的結構示意圖。

圖15為水射流切割頭與轉動圓筒的連接示意圖。

圖16為圖15的左視圖。

圖17為支流控制機構的裝配圖。

圖18為水射流切割頭的切割路徑示意圖。

其中：1、主管道；2、下弧形蓋板；3、上弧形蓋板；3.1、筒型接口；4、轉動外筒；4.1、滑槽；5、加力杆；6、連接件；7、閥門法蘭；7.1、閥軸套；7.2、定位孔；8、閥軸；8.1、彈簧；8.2、滑塊；8.3、盲孔；8.4、端板；9、轉動手柄；10、閥板；10.1、插孔；10.2、定位槽；11、水射流切割頭；11.1、進水孔。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步地描述。

如圖1所示的一種用於帶壓輸送管道安裝支管的組合裝置，包括定位機構、支流控制機構和開孔加工機構，所述定位機構包括套筒組件，套筒組件與待開孔的主管道1相適配，套筒組件密封包覆在待開孔的主管道1外壁；所述套筒組件上設有外伸的筒型接口3.1，筒型接口3.1的一端與主管道1的外壁連通（筒型接口3.1位於主管道1的開孔處），筒型接口3.1的另一端與支流控制機構的一端密封連接，支流控制機構的另一端與開孔加工機構相連。

套筒組件包括上弧形蓋板3和下弧形蓋板2，上弧形蓋板3與下弧形蓋板2可連接為一個筒體；上弧形蓋板3與下弧形蓋板2分別壓緊主管道1外壁面的上部和下部，並通過螺栓連接；所述筒型接口3.1設於上弧形蓋板3。

支流控制機構包括閥門法蘭7、閥板10和閥軸8，閥門法蘭7的一端通過螺栓與筒型接口3.1相連，閥門法蘭7的另一端通過連接件6與開孔加工機構相連，連接件6為上下貫通的筒型結構；閥板10安設在閥門法蘭7的內部，閥板10的外緣面可完全與閥門法蘭7的內壁貼合（閥板10可完全封閉閥門法蘭7的內部通道）；閥板10與閥軸8相連，閥軸8的一端穿出閥門法蘭7的外壁，閥軸8伸出端設有端板8.4，端板8.4固接有轉動手柄9，撥動轉動手柄9時，閥軸8轉動並帶動閥板10翻轉，實現閥門法蘭7的開啟或關閉；閥板10的板面中心線可與閥門法蘭7的中心線重合，閥軸8的軸線與閥門法蘭7的中心線垂直。優選地，閥板10上開設有與閥軸8相適配的插孔10.1，插孔10.1內開設有定位槽10.2，定位槽10.2與設於閥軸8上的定位機構相適配。優選地，所述定位機構包括彈簧8.1、滑塊8.2，以及開設於閥軸8上的盲孔8.3，所述彈簧8.1的一端固接於盲孔8.3內，彈簧8.1的另一端與滑塊8.2相連，滑塊8.2可在彈簧8.1的彈力作用下沿盲孔8.3向外滑動並部分伸出盲孔8.3，與定位槽10.2相適配。本實施例中，閥軸8的伸出端與設於閥門法蘭外壁的閥軸套7.1相適配，閥軸套7.1上設有定位孔7.2；所述閥軸8上至少設有兩個定位機構，其中一個定位機構的滑塊8.2與定位槽10.2適配，另一個定位機構的滑塊8.2與定位孔7.2相適配。

本發明中，開孔加工機構包括轉動外筒4和與外部設備相連的水射流切割頭11（水射流切割頭11的進水孔11.1與外部設備相連），轉動外筒4的一端閉合，所述水射流切割頭11密封安設於轉動外筒4的閉合端面上；沿轉動外筒4閉合端面的徑向開設有滑槽4.1，所述水射流切割頭11可沿滑槽4.1滑動；為了保證切割時所述組合裝置的密封性能，在水射流切割頭11的端部設有凸輪，凸輪的輪面與轉動外筒4的閉合端面貼合；凸輪的輪面尺寸由滑槽4.1決定，保證水射流切割頭11在滑槽4.1中移動至任何位置，凸輪的輪面均可完全覆蓋轉動外筒4的滑槽4.1；使凸輪與轉動外筒4形成密封結構，可以保證管道切割過程中，水射流切割頭11噴射的水流不會發生洩露。所述轉動外筒4的外壁與連接件6的內壁螺紋連接，所述螺紋為矩形螺紋（實現密封，防止在切割過程中內部水流從連接件6與轉動外筒4的連接處洩露）。優選地，轉動外筒4上設有輔助轉動的加力杆5。

為了保證所述組合裝置的密封性能，在每個組件的邊緣部分均設置密封膠圈。

本發明採用水射流切割法對管道進行開孔，該方法採用超高壓發生器將水增壓至500～600MPa，再通過直徑約0.2 mm的噴嘴（也即水射流切割頭11）射出，可產生一股流速達800～1000 m／s的超音速切割水流，實現管道切割。高壓水噴頭具有很強的整流功能，噴射的切割水流具有良好的收束性，切割過程無汙染。若待開孔的主管道運輸物質不是飲用水，切割水流在切割頭的混砂腔內與磨料混合形成磨料射流，再通過「砂噴管」後噴射而出；因混入了磨料，可增加數倍的切割動能，此時的磨料水射流幾乎可切割任何物質。

本實施例中主管道1的直徑為500mm~1400mm之間，待安裝的支管直徑為300mm~1000mm之間。利用本發明進行管道開孔的具體過程為：

1、根據待開孔的主管道1的規格及開孔尺寸製作所述組合裝置的各結構組件；

2、分別組合安裝定位機構、支流控制機構和開孔加工機構，並將水泵增壓器和水泵連接水射流切割頭11的尾部；

3、轉動閥軸8，使閥板10翻轉至使水流可通過閥門法蘭7的空間最大；

4、開啟水射流切割頭11，在加力杆5的作用下使水射流切割頭11按圖17所示1→2→3→4→2→5→1→4→3→5的路徑進行切割，保證切割下來的管壁在水流的衝擊下可以順利地運動到連接件6的空腔中，以便取出，防止堵塞管道；

5、開孔結束後，手動關閉閥板10，取下開孔加工機構，保留開孔定位機構和支流控制機構；後續的支流管道直接連接在閥門法蘭7的尾部。

組合裝置中各部分均通過閥門法蘭7連接，通過調節閥門法蘭7的尺寸，可以滿足不同尺寸支管的安裝要求。本裝置設計參考的工況是城市自來水輸送管道，設計的主幹管道的直徑在500mm到1400mm之間，需安裝支管的直徑在300mm到1000mm之間；管道內輸送的介質可以是油氣等。

以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。