割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备

摘要

割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，包括底座、工作台、立架组件；包括设置在工作台上支撑防砂管的头部分度装置和尾部支撑装置；包括设置在立架组件一侧由油缸安装架、滚压驱动油缸、中部连接支撑件和压型轮依次连接构成的滚压机构，油缸安装架与立架组件的横向支架沿横向滑动连接；包括用于检测割缝位置的检测元件及使压型轮与防砂管上位于正上方位置的割缝对正的调位锁定机构；包括安装在工作台上的多组托管组件及设置在立架组件另一侧的压管组件；包括设在工作台和底座之间的纵向移位驱动机构。由本滚压成型设备处理后的割缝的两侧面靠近外端的部位呈圆弧收缩状，且割缝的外端尺寸能达到0.1-0.6mm，从而保证了割缝的成型质量。

权利要求

1.割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

包括底座、工作台、立架组件，工作台通过滑块与导轨的配合结构滑动支撑在底座的上方，立架组件由设置在工作台两侧的两竖向支架及与两竖向支架的上端部连接的横向支架构成，两竖向支架与底座固连；

包括设置在工作台上用于支撑防砂管的头部分度装置和尾部支撑装置，头部分度装置和尾部支撑装置分别安装在工作台上靠近两端的部位；

包括设置在立架组件一侧、实现割缝缩口的滚压机构，滚压机构由滚压驱动油缸、油缸安装架、中部连接支撑件和压型轮构成，压型轮的外轮廓面为圆弧面，油缸安装架通过横向设置的燕尾状导轨与燕尾状导槽的配合结构与横向支架滑动连接，滚压驱动油缸垂直设置、且与油缸安装架固定连接，中部连接支撑件设置在滚压驱动油缸的正下方、且其上端部与驱动油缸连接，压型轮设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在中部连接支撑件下端部的压型轮支撑轴与中部连接支撑件连接；

包括安装在油缸安装架上、用于检测割缝位置的检测元件及连接横向支架与油缸安装架、使压型轮与防砂管上位于正上方位置的割缝对正的调位锁定机构；

包括设置在头部分度装置和尾部支撑装置之间按间距设置的多组托管组件，每组托管组件由固定在工作台上的托管辊支架及通过托管辊轴支撑在托管辊支架上端部的托管辊构成，在托管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽；

包括设置在立架组件另一侧的压管组件，压管组件为上下可移动的活动式结构，其由压管辊驱动油缸、压管辊支架和压管辊构成，压管辊驱动油缸垂直设置、且与横向支架固定连接，压管辊支架设置在压管辊驱动油缸的正下方、且其上端部与压管辊驱动油缸的推杆连接，压管辊设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在压管辊支架下端部的压管辊支撑轴与压管辊支架连接；在压管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽；

包括设在工作台和底座之间能驱使工作台沿导轨运动的纵向移位驱动机构。

2.根据权利要求1所述的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

所述头部分度装置由头部支撑部分、分度传动部分及分度锁紧部分构成；所述头部支撑部分由固定在工作台上设有安装孔的头部支撑座、转动支撑在头部支撑座安装孔上、且沿轴向被限位的头部轴套及同轴固定在头部轴套端部的头部三爪卡盘构成；所述分度传动部分由相配合的蜗轮、蜗杆及与蜗杆驱动连接的伺服电机构成，所述蜗轮与头部轴套同轴固定连接；所述分度锁紧部件由套装在头部轴套上设有楔面的锁紧环、与锁紧环相配合的设有楔面的活动压块、设置在锁紧环与活动压块配合结构两侧的两端挡件及能顶压在活动压块上使锁紧环与活动压块形成楔形压紧的锁紧驱动油缸构成，其中设置在锁紧环外侧的端挡件与头部轴套固定连接。

3.根据权利要求1所述的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

所述尾部支撑装置由固定在工作台上设有安装孔的尾部支撑座、转动支撑在尾部支撑座安装孔上、且沿轴向被限位的尾部轴套及同轴固定在尾部轴套端部的尾部三爪卡盘构成。

4.根据权利要求1所述的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

所述中部连接支撑件为组件结构，其由与滚压驱动油缸的推杆连接的上连接块、支撑压型轮的下连接块及设置在两连接块之间的弹簧构成，弹簧的两端分别与上连接块的下端部及下连接块的上端部固定连接。

5.根据权利要求1所述的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

所述调位锁定机构包括对称设置在油缸安装架两侧的两调位油缸，两调位油缸均水平固定安装在横向支架上，两调位油缸的推杆端分别通过一连接杆与油缸安装架的两侧面连接。

6.根据权利要求1所述的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

所述纵向移位驱动机构包括纵向移位驱动油缸，纵向移位驱动油缸水平安装在底座上，纵向移位驱动油缸的推杆端与固定在工作台底面或一侧面的连接架相连接。

说明书

割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备

技术领域

[0001] 本发明涉及石油、天然气开采用割缝式防砂管的加工设备，特别涉及割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备。

背景技术

[0002] 割缝防砂管，也称割缝筛管，是一种用于石油或天然气开采中的实现油砂分离或气砂分离的管材结构。该种管材的特点是：根据实际的开采工况，在管材侧壁的一段和按间距设置的多段上布满割缝，割缝的横截面形状由外到内逐渐增大，比如常见的梯形截面状的割缝，上述截面形状的割缝一定程度上能起到防止割缝被砂粒堵塞的作用。在油气开采的过程中，带砂的石油或天然气经过防砂管上的割缝时，石油、天然气和少量小粒径的砂粒通过割缝进入到防砂管内，而大部分大粒径的砂粒被分离到防砂管外，实现大部分砂粒的筛除，使石油和天然气的含砂量达到标准。传统的在防砂管上制作割缝的方式主要有两种。一种是通过激光切割直接形成梯形截面的割缝，该种切割方式需要先进的数控设备辅助。
另一种通过数控铣床直接加工梯形截面的割缝。上述两种加工割缝的方式所加工的割缝的尺寸通常在1mm以上，对于更小尺寸的割缝，很难实现，另外，上述两种方式加工的割缝均为梯形截面的割缝，该种割缝防止砂粒阻塞的效果有待进一步提高，且当石油或天然气的开采对含砂率提出更高的要求时，由上述两种方式加工的割缝筛管也无法满足要求。

[0003] 目前，国外加工高性能割缝防砂管采用的生产方式为：先通过多头切缝机在防砂管的侧壁上切割直缝，然后通过滚压或挤压的方式对割缝外端部进行缩口处理，使割缝的两侧面靠近外端的部位呈圆弧收缩状。由该方式处理后的割缝的外端尺寸能达到0.1mm。该种方式加工的防砂管具有较高的防止砂粒堵塞的效果，且可大幅度降低石油或天然气中的含砂量，对石油或天然气的开采具有重要的意义。

[0004] 尽管，国外加工高性能的割缝防砂管已经有比较成熟的技术，但限于国外的技术封锁及在本领域中国内的技术水平较低，目前在石油或天然气开采用使用的割缝防砂管主要依赖国外进口，其成本比较昂贵，因此，为了降低石油和天然气的开采成本，自主研发割缝防砂管的生产设备对我国石油和天然气的开采非常必要。

发明内容

[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种保证割缝成型质量的割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备。

[0006] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

[0007] 割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，其特征在于：

[0008] 包括底座、工作台、立架组件，工作台通过滑块与导轨的配合结构滑动支撑在底座的上方，立架组件由设置在工作台两侧的两竖向支架及与两竖向支架的上端部连接的横向支架构成，两竖向支架与底座固连；

[0009] 包括设置在工作台上用于支撑防砂管的头部分度装置和尾部支撑装置，头部分度装置和尾部支撑装置分别安装在工作台上靠近两端的部位；

[0010] 包括设置在立架组件一侧、实现割缝缩口的滚压机构，滚压机构由滚压驱动油缸、油缸安装架、中部连接支撑件和压型轮构成，压型轮的外轮廓面为圆弧面，油缸安装架通过横向设置的燕尾状导轨与燕尾状导槽的配合结构与横向支架滑动连接，滚压驱动油缸垂直设置、且与油缸安装架固定连接，中部连接支撑件设置在滚压驱动油缸的正下方、且其上端部与驱动油缸连接，压型轮设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在中部连接支撑件下端部的压型轮支撑轴与中部连接支撑件连接；

[0011] 包括安装在油缸安装架上、用于检测割缝位置的检测元件及连接横向支架与油缸安装架、使压型轮与防砂管上位于正上方位置的割缝对正的调位锁定机构；

[0012] 包括设置在头部分度装置和尾部支撑装置之间按间距设置的多组托管组件，每组托管组件由固定在工作台上的托管辊支架及通过托管辊轴支撑在托管辊支架上端部的托管辊构成，在托管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽；

[0013] 包括设置在立架组件另一侧的压管组件，压管组件为上下可移动的活动式结构，其由压管辊驱动油缸、压管辊支架和压管辊构成，压管辊驱动油缸垂直设置、且与横向支架固定连接，压管辊支架设置在压管辊驱动油缸的正下方、且其上端部与压管辊驱动油缸的推杆连接，压管辊设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在压管辊支架下端部的压管辊支撑轴与压管辊支架连接；在压管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽；

[0014] 包括设在工作台和底座之间能驱使工作台沿导轨运动的纵向移位驱动机构。

[0015] 本发明还可以采用的技术方案为：

[0016] 所述头部分度装置由头部支撑部分、分度传动部分及分度锁紧部分构成；所述头部支撑部分由固定在工作台上设有安装孔的头部支撑座、转动支撑在头部支撑座安装孔上、且沿轴向被限位的头部轴套及同轴固定在头部轴套端部的头部三爪卡盘构成；所述分度传动部分由相配合的蜗轮、蜗杆及与蜗杆驱动连接的伺服电机构成，所述蜗轮与头部轴套同轴固定连接；所述分度锁紧部件由套装在头部轴套上设有楔面的锁紧环、与锁紧环相配合的设有楔面的活动压块、设置在锁紧环与活动压块配合结构两侧的端挡件及能顶压在活动压块上使锁紧环与活动压块形成楔形压紧的锁紧驱动油缸构成，其中设置在锁紧环外侧的端挡件与头部轴套固定连接。

[0017] 所述尾部支撑装置由固定在工作台上设有安装孔的尾部支撑座、转动支撑在尾部支撑座安装孔上、且沿轴向被限位的尾部轴套及同轴固定在尾部轴套端部的尾部三爪卡盘构成。

[0018] 所述中部连接支撑件为组件结构，其由与滚压驱动油缸的推杆连接的上连接块、支撑压型轮的下连接块及设置在两连接块之间的弹簧构成，弹簧的两端分别与上连接块的下端部及下连接块的上端部固定连接。

[0019] 所述调位锁定机构包括对称设置在油缸安装架两侧的两调位油缸，两调位油缸均水平固定安装在横向支架上，两调位油缸的推杆端分别通过一连接杆与油缸安装架的两侧面连接。

[0020] 所述纵向移位驱动机构包括纵向移位驱动油缸，纵向移位驱动油缸水平安装在底座上，纵向移位驱动油缸的推杆端与固定在工作台底面或一侧面的连接架相连接。

[0021] 本发明具有的优点和积极效果是：

[0022] 本滚压成型设备通过驱动防砂管沿纵向运动及滚压机构的下行运动的配合，使压型轮对从其正下方经过的割缝进行滚压，这样，可对割缝的两侧边施加向内的挤压力，使割缝的两侧边靠近外端的部位发生由外到内逐渐减小的塑性形变，从而使割缝的外端形成缩口。由本滚压成型设备处理后的割缝的两侧面靠近外端的部位呈圆弧收缩状，且割缝的外端尺寸能达到0.1-0.6mm，因此保证了割缝的成型质量。

附图说明

[0023] 图1是本发明的结构示意图；

[0024] 图2是图1的A向视图；

[0025] 图3是图2的B处局部放大图。

[0026] 图中：1、底座；2、工作台；3、立架组件；3-1、竖向支架；3-2、横向支架；4、头部分度装置；4-1、头部支撑座；4-2、头部轴套；4-3、头部三爪卡盘；4-4、蜗轮；4-5、蜗杆；4-6、伺服电机；4-7、锁紧环；4-8、活动压块；4-9、端挡件；4-10、锁紧驱动油缸；5、尾部支撑装置；5-1、尾部支撑座；5-2、尾部轴套；5-3、尾部三爪卡盘；6、滚压机构；6-1、油缸安装架；6-2、滚压驱动油缸；6-3、中部连接支撑件；6-3-1、上连接块；6-3-2、下连接块；6-3-3、弹簧；6-4、压型轮；6-5、压型轮支撑轴；7、检测元件；8、调位锁定机构；8-1、调位油缸；8-2、连接杆；9、托管组件；9-1、托管辊支架；9-2、托管辊轴；9-3、托管辊；10、压管组件；10-1、压管辊驱动油缸；10-2、压管辊支架；10-3、压管辊；10-4、压管辊支撑轴；11、纵向移位驱动机构；11-1、纵向移位驱动油缸；11-2、连接架；1’、防砂管；1’-1、割缝。

具体实施方式

[0027] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0028] 请参阅图1和2，一种割缝式防砂管上割缝缩口处理用滚压成型设备，由以下几部分构成：

[0029] 包括底座1、工作台2、立架组件3，工作台通过滑块与导轨的配合结构滑动支撑在底座的上方，立架组件由设置在工作台两侧的两竖向支架3-1及与两竖向支架的上端部连接的横向支架3-2构成，两竖向支架与底座固连。

[0030] 包括设置在工作台上用于支撑防砂管的头部分度装置4和尾部支撑装置5，头部分度装置和尾部支撑装置分别安装在工作台上靠近两端的部位。上述头部分度装置可驱动防砂管按照设定的分度旋转一定的角度，将防砂管上待缩口处理的割缝转动到正上方位置；尾部支撑装置为随动装置，其与头部分度装置相配合，一起带动防砂管旋转。

[0031] 包括设置在立架组件一侧、实现割缝缩口的滚压机构6。滚压机构由油缸安装架6-1、滚压驱动油缸6-2、中部连接支撑件6-3和压型轮6-4构成，压型轮的外轮廓面为圆弧面，在油缸安装架与横向支架相靠近的侧面上设有数条横向布置的燕尾状导轨，在横向支架的对应侧面上设有相配合的数条燕尾状导槽，油缸安装架通过燕尾状导轨与燕尾状导槽的配合结构与横向支架滑动连接。滚压驱动油缸垂直设置、且与油缸安装架固定连接。中部连接支撑件设置在滚压驱动油缸的正下方、且其上端部与驱动油缸连接。压型轮设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在中部连接支撑件下端部的压型轮支撑轴6-5与中部连接支撑件连接。

[0032] 包括安装在油缸安装架上、用于检测割缝位置的检测元件7及连接横向支架与油缸安装架、使压型轮与防砂管上位于正上方位置的割缝对正的调位锁定机构8。具体的，通过检测元件来测定割缝的位置，当待缩口处理的割缝随防砂管转动到正上方位置时，调位锁定机构首先沿横向调整压型轮的位置，将压型轮调整到位于割缝的正上方对正位置，然后将压型轮锁定在该位置，以便进行后续的压型处理；

[0033] 包括设置在头部分度装置和尾部支撑装置之间按间距设置的多组托管组件9。托管组件的数量依据实际加工管材的长度来确定，管材较长时，可适当增加托管组件的数量，反之，可适当减少。每组托管组件由固定在工作台上的托管辊支架9-1及通过托管辊轴9-2支撑在托管辊支架上端部的托管辊9-3构成，在托管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽。

[0034] 包括设置在立架组件另一侧的压管组件10，压管组件为上下可移动的活动式结构，其由压管辊驱动油缸10-1、压管辊支架10-2和压管辊10-3构成，压管辊驱动油缸垂直设置、且与横向支架固定连接，压管辊支架设置在压管辊驱动油缸的正下方、且其上端部与压管辊驱动油缸的推杆连接，压管辊设置在待处理防砂管的上方、且通过安装在压管辊支架下端部的压管辊支撑轴10-4与压管辊支架连接。在压管辊的外侧面上设有与防砂管的外表面相接触的V形定位槽。

[0035] 包括设在工作台和底座之间能驱使工作台沿导轨运动的纵向移位驱动机构11。

[0036] 上述结构中，所述头部分度装置由头部支撑部分、分度传动部分及分度锁紧部分构成。所述头部支撑部分由固定在工作台上设有安装孔的头部支撑座4-1、转动支撑在头部支撑座安装孔上、沿轴向被限位的头部轴套4-2及同轴固定在头部轴套端部的头部三爪卡盘4-3构成。所述分度传动部分由相配合的蜗轮4-4、蜗杆4-5及与蜗杆驱动连接的伺服电机4-6构成，所述蜗轮与头部轴套同轴固定连接。所述分度锁紧部件由套装在头部轴套上的设有楔面的锁紧环4-7、与锁紧环相配合的设有楔面的活动压块4-8、设置在锁紧环与活动压块配合结构两侧的两端挡件4-9及能顶压在活动压块上使锁紧环与活动压块形成楔形压紧的锁紧驱动油缸4-10构成，其中设置在锁紧环外侧的端挡件与头部轴套固定连接，这样，当锁紧驱动油缸顶压在活动压块时，活动压块与锁紧环通过相配合的楔面压紧，从而使锁紧环压紧其外侧的端挡件，这样就锁紧了头部轴套，继而实现了整个头部分度装置的锁紧。上述设置在锁紧环外侧的端挡件可采用双挡环组合结构，两挡环与头部轴套的端部均通过螺纹连接，两挡环再通过螺钉连接；上述设置在活动压块外侧的端挡件可靠紧在设置于头部支撑座安装孔内的台阶面上。

[0037] 上述结构中，所述尾部支撑装置由固定在工作台上设有安装孔的尾部支撑座5-1、转动支撑在尾部支撑座安装孔上、沿轴向被限位的尾部轴套5-2及同轴固定在尾部轴套端部的尾部三爪卡盘5-3构成。

[0038] 上述结构中，所述中部连接支撑件优选为具有弹性调节功能的组件结构，具体为：由与滚压驱动油缸的推杆连接的上连接块6-3-1、支撑压型轮的下连接块6-3-2及设置在两连接块之间的弹簧6-3-3构成，弹簧的两端分别与上连接块的下端部及下连接块的上端部固定连接。中部连接支撑件采用上述组合结构，在滚压驱动油缸的下行距离一定的情况下，可根据管壁的高低不平，通过弹簧的形变，自动调节压型轮对割缝的滚压力，从而达到较稳定的缩口处理效果。

[0039] 上述结构中，所述调位锁定机构优选采用双油缸配合机构，具体为；包括对称设置在油缸安装架两侧的两调位油缸8-1，两调位油缸均水平固定安装在横向支架上，两调位油缸的推杆端分别通过一连接杆8-2与油缸安装架的两侧面连接。此外，调位锁定机构也可采用由伺服电机驱动的丝杠螺母配合结构，丝杠螺母配合结构一方面可完成位置的调整，另一方面也可实现调整到位后的位置锁定。

[0040] 上述结构中，所述纵向移位驱动机构优选采用油压驱动结构，具体的：包括纵向移位驱动油缸11-1，纵向移位驱动油缸水平安装在底座上，纵向移位驱动油缸的推杆端与固定在工作台底面或一侧面的连接架11-2相连接。此外，纵向移位驱动机构也可采用由伺服电机驱动的丝杠螺母配合结构等常见的能实现直线运动的驱动结构。

[0041] 采用本滚压成型设备对防砂管上的割缝进行滚压缩口处理过程为：

[0042] 1)首先将待加工的防砂管1’穿装在头部分度装置和尾部支撑装置上，并锁紧头部三爪卡盘和尾部三爪卡盘；

[0043] 2)然后启动头部分度装置上的伺服电机，伺服电机通过蜗杆蜗轮的配合结构带动防砂管转动，当油缸安装架上的检测元件检测到其中一角度位置上割缝1’-1转动到位于正上方的位置时，伺服电机停止运转，同步的，头部分度装置上的锁紧油缸下行，锁紧油缸顶压活动压块，使活动压与锁紧环楔紧，从而将分度轴套锁紧；

[0044] 3)然后压管组件中的压管辊驱动油缸带动压管辊下行，使压管辊压紧在防砂管的上半部；

[0045] 4)然后纵向移位驱动油缸带动工作台、头部分度装置、尾部支撑装置和防砂管同步纵向移动，在防砂管纵向移动的过程中，滚压驱动油缸以一定的时间间隔，重复下行和上行动作，每完成一个下行和上行动作，就完成同一角度位置上的一条割缝的缩口处理。具体的，滚压驱动油缸下行同步带动压型轮下行，压型轮与位于其正下方的割缝的一端相接触，并以一定的压力作用在割缝上，对割缝的两侧边施加向内的挤压力，使割缝的两侧边发生由外端到内端逐渐减小的塑性形变，从而使割缝的外端形成缩口；当防砂管移至使上述割缝的另一端与压型轮相接触的位置时，滚压驱动油缸上行，使压型轮抬起，从而完成了一条割缝缩口处理的整个动作；

[0046] 5)当位于同一角度位置的、沿着防砂管的轴向布置的所有割缝均完成缩口处理后，纵向移位驱动油缸反向动作，带动工作台、头部分度装置、尾部支撑装置和防砂管反向移动复位；

[0047] 6)当防砂管反向移动复位后，继而重复上述2-5的工作步骤，对防砂管上其他的角度位置的割缝依次完成缩口处理。