一种可远程控制的管道带压开孔机

摘要

本发明公开了可远程控制的管道带压开孔机，包括主机身、切削给进装置、旋转驱动装置、进退驱动装置、液压控制装置和远程监控系统；第一丝杠与所述进退驱动装置驱动连接；驱动套筒与旋转驱动装置驱动连接；切削给进装置与第一丝杠配合且切削给进装置与驱动套筒配合；旋转驱动装置、进退驱动装置和切削给进装置均与液压控制装置控制连接；远程监控系统包括监控终端和可视探头；可视探头与液压控制装置连接，监控终端与液压控制装置连接。本发明既能手动操作，又实现了远距离操作开孔；实现了开孔机各主要部位运行参数的自动采集；在控制室内能接收到开孔机各主要部位运行参数，实现了远程安全监控，提高了设备及现场施工的安全性。

权利要求

1.一种可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，包括主机身、切削给进装置、旋转驱动装置、进退驱动装置、液压控制装置和远程监控系统；

所述主机身包括驱动套筒、第一丝杠、丝杠套和安装在驱动套筒中的主轴；

主轴上端的键置入驱动套筒内的长槽内，主轴能在驱动套筒内做旋转和直线运动；

丝杠套固定安装在所述主轴的上内孔；第一丝杠与丝杠套旋合，丝杠原位转动驱动丝杠套上下移动；

所述第一丝杠与所述进退驱动装置驱动连接；

所述驱动套筒与所述旋转驱动装置驱动连接；

所述切削给进装置与所述第一丝杠配合且所述切削给进装置与所述驱动套筒配合；

所述旋转驱动装置、所述进退驱动装置和所述切削给进装置均与所述液压控制装置控制连接；

所述远程监控系统包括监控终端和设置在主机身上的可视探头；所述可视探头与所述液压控制装置连接，所述监控终端与所述液压控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述液压控制装置包括液压控制柜、平衡油缸和液压管线；

液压控制柜内置双控液压阀和与所述双控液压阀相连的处理器；液压控制柜上设有动力液总进口和动力液总出口，分别通过液压管线与所述平衡油缸导通；

所述进退驱动装置、切削给进装置和旋转驱动装置分别与双控液压阀形成液压控制回路，所述处理器与双控液压阀电信号连接，所述处理器与所述远程监控系统电信号连接；所述可视探头与所述处理器连接，所述监控终端与所述处理器信号连接。

3.根据权利要求2所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，还包括主轴行程显示装置；

所述主轴行程显示装置包括链轮、传动杆、第二丝杠、凹型导轨和行走箭标；所述链轮与所述第一丝杠传动连接，所述链轮套在传动杆上并与所述传动杆相对固定连接；所述第二丝杠安装在所述凹型导轨上，第二丝杠上端与所述传动杆下端插接且第二丝杠随所述传动杆转；凹型导轨的上外平面上刻有与主轴行程相吻合的标尺，所述第二丝杠上套有与所述标尺相配合的行走箭标，所述行走箭标随第二丝杠的转动沿第二丝杠轴向移动。

4.根据权利要求2或3所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述进退驱动装置包括：上马达、上减速机和进退离合箱；上马达的输出轴与所述上减速机相连；

进退离合箱内置上控缸、进退齿轮、内连轴、第一复位弹簧、第一传动齿轮和传动轴；

所述第一复位弹簧套在所述内连轴外侧；

所述进退齿轮与所述上减速机的输出驱动连接；

所述传动轴与所述第一丝杠同轴固定连接；

所述上控缸连入控制进退驱动装置的液压控制回路；

上控缸与所述内连轴控制连接，使内连轴沿其轴向运动；内连轴与第一传动齿轮键连接；传动轴与所述内连轴凸凹配合，随内连轴轴向运动与所述内连轴脱开/结合。

5.根据权利要求2或3所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述切削给进装置包括中控缸、第二复位弹簧、第二传动齿轮、丝杠齿轮、上驱齿轮、内棘轴和双驱齿轮；

所述第二复位弹簧套在所述内棘轴外侧；

所述上驱齿轮与所述驱动套筒同轴固定连接，且所述上驱齿轮与所述双驱齿轮啮合；

所述丝杠齿轮与所述第一丝杠同轴固定连接，且所述丝杠齿轮与第二传动齿轮啮合；

所述内棘轴与所述第二传动齿轮同轴固定连接，且所述内棘轴与双驱齿轮的上端斜棘齿连接；

所述中控缸与内棘轴控制连接，使内棘轴沿其轴向运动；

所述中控缸连入控制切削给进装置的液压控制回路。

6.根据权利要求2或3所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述旋转驱动装置包括：下马达、下减速机和下驱动箱；所述下马达的输出轴与所述下减速机连接；

下驱动箱内置主驱齿轮、中间齿轮、中间轴和大齿轮，所述主驱齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述中间轴套接且与所述大齿轮啮合；

主驱齿轮与驱动套筒键连接，大齿轮的上端与下减速机的输出轴键连接；

所述下马达为液压马达，所述液压马达连入控制所述旋转驱动装置的液压控制回路。

7.根据权利要求2所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述主机身上还设有导通所述主机身内部与所述主机身外部的导压孔。

8.根据权利要求7所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述导压孔通过液压控制柜与所述平衡油缸导通。

9.根据权利要求8所述的可远程控制的管道带压开孔机，其特征在于，所述导压孔至少为两个，所述主机身的两端至少各设置一个导压孔。

说明书

一种可远程控制的管道带压开孔机

技术领域

[0001] 本发明涉及石油、天然气及成品油等集输管道的维护、抢修、改造领域，具体涉及一种进行集输管道不停输带压作业的管道带压开孔机。

背景技术

[0002] 近年来随着清洁能源消费持续攀升，天然气管道的建设规模迅速增大，输送管道规格朝着大口径、高压力方向发展，输送管道使用材质向高强度材料发展，同时要求带压开孔设备不断提高安全性和开孔效率，才能满足今后不断增长的管道改造和维护工作量。

[0003] 目前现有的一种管道带压开孔机(专利号：201210126399.9)，采用上置式同心轴驱动和进给，两个低速大扭距叶片马达直接驱动，不足之处包括：①主轴输出功率小，切削时两个马达难匹配且操作繁琐；②两个马达需要专门定制，价格昂贵；③开孔操作为手动，无法进行远距离控制；④开孔机运行参数不能自动采集，无法进行安全监控。

[0004] 有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种管道带压开孔机，实现远程安全监控，提高设备及现场施工的安全性。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

[0007] 一种可远程控制的管道带压开孔机，包括主机身、切削给进装置、旋转驱动装置、进退驱动装置、液压控制装置和远程监控系统；

[0008] 所述主机身包括驱动套筒、第一丝杠、丝杠套和安装在驱动套筒中的主轴；

[0009] 主轴上端的键置入驱动套筒内的长槽内，主轴在驱动套筒内能做旋转和直线运动；

[0010] 丝杠套固定安装在所述主轴的上内孔；第一丝杠与丝杠套旋合，丝杠原位转动驱动丝杠套上下移动；

[0011] 所述第一丝杠与所述进退驱动装置驱动连接；

[0012] 所述驱动套筒与所述旋转驱动装置驱动连接；

[0013] 所述切削给进装置与所述第一丝杠配合且所述切削给进装置与所述驱动套筒配合；

[0014] 所述旋转驱动装置、所述进退驱动装置和所述切削给进装置均与所述液压控制装置控制连接；

[0015] 所述远程监控系统包括监控终端和设置在主机身上的可视探头；所述可视探头与所述液压控制装置连接，所述监控终端与所述液压控制装置连接。

[0016] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述液压控制装置包括液压控制柜、平衡油缸和液压管线；

[0017] 液压控制柜内置双控液压阀和与所述双控液压阀相连的处理器；液压控制柜上设有动力液总进口和动力液总出口，分别通过液压管线与所述平衡油缸导通；

[0018] 所述进退驱动装置、切削给进装置和旋转驱动装置分别与双控液压阀形成液压控制回路，所述处理器与双控液压阀电信号连接，所述处理器与所述远程监控系统电信号连接；所述可视探头与所述处理器连接，所述监控终端与所述处理器信号连接。

[0019] 上述可远程控制的管道带压开孔机，还包括主轴行程显示装置；

[0020] 所述主轴行程显示装置包括链轮、传动杆、第二丝杠、凹型导轨和行走箭标；所述链轮与所述第一丝杠传动连接，所述链轮套在传动杆上并与所述传动杆相对固定连接；所述第二丝杠安装在所述凹型导轨上，第二丝杠上端与所述传动杆下端插接且第二丝杠随所述传动杆转；凹型导轨的上外平面上刻有与主轴行程相吻合标尺，所述第二丝杠上套有与所述标尺相配合的行走箭标，所述行走箭标随第二丝杠的转动沿第二丝杠轴向移动。

[0021] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述进退驱动装置包括：上马达、上减速机和进退离合箱；上马达的输出轴与所述上减速机相连；

[0022] 进退离合箱内置上控缸、进退齿轮、内连轴、第一复位弹簧、第一传动齿轮和传动轴；

[0023] 所述第一复位弹簧套在所述内连轴外侧；

[0024] 所述进退齿轮与所述上减速机的输出驱动连接；

[0025] 所述传动轴与所述第一丝杠同轴固定连接；

[0026] 所述上控缸连入控制进退驱动装置的液压控制回路；

[0027] 上控缸与所述内连轴控制连接，使内连轴沿其轴向运动；内连轴与第一传动齿轮键连接；传动轴与所述内连轴凸凹配合，随内连轴轴向运动与所述内连轴脱开/结合。

[0028] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述切削给进装置包括中控缸、第二复位弹簧、第二传动齿轮、丝杠齿轮、上驱齿轮、内棘轴和双驱齿轮；

[0029] 所述第二复位弹簧套在所述内棘轴外侧；

[0030] 所述上驱齿轮与所述驱动套筒同轴固定连接，且所述上驱齿轮与所述双驱齿轮啮合；

[0031] 所述丝杠齿轮与所述第一丝杠同轴固定连接，且所述丝杠齿轮与第二传动齿轮啮合；

[0032] 所述内棘轴与所述第二传动齿轮同轴固定连接，且所述内棘轴与双驱齿轮的上端斜棘齿连接；

[0033] 所述中控缸与内棘轴控制连接，使内棘轴沿其轴向运动；

[0034] 所述中控缸连入控制切削给进装置的液压控制回路。

[0035] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述旋转驱动装置包括：

[0036] 下马达、下减速机和下驱动箱；所述下马达的输出轴与所述下减速机连接；

[0037] 下驱动箱内置主驱齿轮、中间齿轮、中间轴和大齿轮，所述主驱齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述中间轴套接且与所述大齿轮啮合；

[0038] 主驱齿轮与驱动套筒键连接，大齿轮的上端与下减速机的输出轴键连接；

[0039] 所述下马达为液压马达，所述液压马达连入控制所述旋转驱动装置的液压控制回路。

[0040] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述主机身上还设有导通所述主机身内部与所述主机身外部的导压孔。

[0041] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述导压孔通过液压控制柜与所述平衡油缸导通。

[0042] 上述可远程控制的管道带压开孔机，所述导压孔至少为两个，所述主机身的两端至少各设置一个导压孔。

[0043] 采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

[0044] 1、既能手动操作，又实现了远距离操作开孔；

[0045] 2、实现了开孔机各主要部位运行参数的自动采集；

[0046] 3、在控制室内能接收到开孔机各主要部位运行参数，实现了远程安全监控，提高了设备及现场施工的安全性。

附图说明

[0047] 图1是本发明可远程控制的管道带压开孔机的半剖面结构示意图。

[0048] 图2是本发明可远程控制的管道带压开孔机的俯视图。

[0049] 图3是图1中A部分的放大结构示意图。

[0050] 图4是图1中B部分的放大结构示意图。

[0051] 图5是图2中C部分的放大结构示意图。

[0052] 上述附图中，1、上马达；2、上减速机；3、进退齿轮；4、进退离合箱；5、上控缸；6、内连轴；7、第一复位弹簧；71、第二复位弹簧；8、第一传动齿轮；81、第二传动齿轮；9、传动轴；12、传动链轮；13、丝杠齿轮；14、上驱齿轮；15、内棘轮；16、双驱齿轮；19、第一丝杠；22、驱动套筒；23、丝杠套；24、主轴；25、传动杆；26、凹型导轨；261、标尺；262、行走箭标；263、第二丝杠；27、液压控制柜；27-1、动力液入口；27-2、动力液回口；27-3、双控液压阀；29、锁套销；
30、下驱动箱；31、主驱齿轮；33、观察孔；34、下马达；35、下减速机；36、连接座；37、中间齿轮；38、中间轴；39、大齿轮；40、机架；41、平衡油缸；42、液压管线；45、中控缸；46、监控终端；
47、传输线；48、下控缸；49、可视探头；49-1、可视信号线。

[0053] 上述附图中，液压控制柜27上34-1、45-1、1-1、5-1、48-1分别与34-2、45-2、1-2、5-2、48-2一一对应，分别与不在液压控制柜上相同标号的液压接口形成不同的液压回路；27-
1和27-2分别为液压控制柜27的动力液入口和动力液回口。

具体实施方式

[0054] 下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

[0055] 图1为本发明的开孔机放置于机架40上结构示意图。

[0056] 如图1-图5所示，本发明提供了一种可远程控制的管道带压开孔机，包括主机身、切削给进装置、旋转驱动装置、进退驱动装置、液压控制装置和远程监控系统；所述主机身包括驱动套筒22、第一丝杠19、丝杠套23和安装在驱动套筒22中的主轴24；主轴24上端的键置入驱动套筒22内的长槽内，主轴24在驱动套筒22内能做旋转和直线运动；丝杠套23固定安装在所述主轴24的上内孔；第一丝杠19与丝杠套23合，丝杠原位转动驱动丝杠套23上下移动；所述第一丝杠19与所述进退驱动装置驱动连接；所述驱动套筒22与所述旋转驱动装置驱动连接；所述切削给进装置与所述第一丝杠19配合且所述切削给进装置与所述驱动套筒22配合；所述旋转驱动装置、所述进退驱动装置和所述切削给进装置均与所述液压控制装置控制连接；所述远程监控系统包括监控终端46和设置在主机身上的可视探头49；所述可视探头49通过可视信号线49-1与所述液压控制装置连接，所述监控终端46与所述液压控制装置连接。

[0057] 液压控制装置包括液压控制柜27、平衡油缸41和液压管线42；液压控制柜27内置双控液压阀27-3和与所述双控液压阀27-3相连的处理器(图中未示出)；液压控制柜27上设有动力液总进口和动力液总出口，分别通过液压管线42与所述平衡油缸41导通；所述进退驱动装置、切削给进装置和旋转驱动装置分别与双控液压阀27-3形成液压控制回路，所述处理器与双控液压阀27-3电信号连接，所述处理器与所述远程监控系统电信号连接；所述可视探头49与所述处理器连接，所述监控终端46与所述处理器信号连接。

[0058] 如图1、图2和图5所示，本发明的可远程控制的管道带压开孔机，还包括主轴行程显示装置；所述主轴行程显示装置包括链轮、传动杆25、第二丝杠263、凹型导轨26和行走箭标262；所述链轮与所述第一丝杠19传动连接(在本实施例中，该链轮通过链条和套接在所述第一丝杠19上的传动链轮12实现转动的传递)，所述链轮套在传动杆25上并与所述传动杆25相对固定连接；所述第二丝杠263安装在所述凹型导轨26上，第二丝杠263上端与所述传动杆25下端插接且第二丝杠263随所述传动杆25转动；凹型导轨26的上外平面上刻有与主轴24行程相吻合标尺261，所述第二丝杠263上套有与所述标尺261相配合的行走箭标262，所述行走箭标262随第二丝杠263的转动沿第二丝杠263轴向移动。

[0059] 如图1和图4所示，旋转驱动装置包括：下马达34、下减速机35和下驱动箱30；下马达34和下减速机35通过连接座36与主机身外壳相对固定。所述下马达34的输出轴与所述下减速机35连接；下驱动箱30内置主驱齿轮31、中间齿轮37、中间轴38和大齿轮39，所述主驱齿轮31与所述中间齿轮37啮合，所述中间齿轮37与所述中间轴38套接且与所述大齿轮39啮合；主驱齿轮31与驱动套筒22键连接，大齿轮39的上端与下减速机35的输出轴键连接；所述下马达34为液压马达，所述液压马达连入控制所述旋转驱动装置的液压控制回路。

[0060] 旋转驱动装置的工作过程如下：下马达34转动，通过下减速机35、大齿轮39、中间齿轮37使主驱齿轮31带动驱动套筒22、主轴24缓慢转动，当主轴24上一侧的标尺与观察孔33对中时，下马达34停止运行，通过下控缸48的控制锁套销29塞入驱动套筒22下端侧孔内，实现主轴24的旋转定位。

[0061] 如图1和图3所示，进退驱动装置包括：上马达1、上减速机和进退离合箱4；上马达1的输出轴与所述上减速机相连；进退离合箱4内置上控缸5、进退齿轮3、内连轴6、第一复位弹簧7、第一传动齿轮8和传动轴9；所述第一复位弹簧7套在所述内连轴6外侧；所述进退齿轮3与所述上减速机的输出驱动连接；所述传动轴9与所述第一丝杠19同轴固定连接；所述上控缸5连入控制进退驱动装置的液压控制回路；上控缸5与所述内连轴6控制连接，使内连轴6沿其轴向运动；内连轴6与第一传动齿轮8键连接；传动轴9与所述内连轴6凸凹配合，随内连轴6轴向运动与所述内连轴6脱开/结合。

[0062] 如图1和图3所示，切削给进装置包括中控缸、第二复位弹簧71、第二传动齿轮81、丝杠齿轮13、上驱齿轮14、内棘轴15和双驱齿轮16；所述第二复位弹簧71套在所述内棘轴15外侧；所述上驱齿轮14与所述驱动套筒22同轴固定连接，且所述上驱齿轮14与所述双驱齿轮16啮合；所述丝杠齿轮13与所述第一丝杠19同轴固定连接，且所述丝杠齿轮13与第二传动齿轮81啮合；所述内棘轴15与所述第二传动齿轮81同轴固定连接，且所述内棘轴15与双驱齿轮16的上端斜棘齿连接；所述中控缸45与内棘轴15控制连接，使内棘轴15沿内棘轴15的轴向运动；所述中控缸45连入控制切削给进装置的液压控制回路。

[0063] 主轴24进退动作时，下马达34低速转动，通过下减速机35、大齿轮39、中间齿轮37使主驱齿轮31带动驱动套筒22、主轴24缓慢转动，当主轴24上一侧的标尺与观察孔33对中时，下马达34停止运行，锁套销29塞入驱动套筒22下端侧孔内，使主轴24不发生旋转运动；内棘轴15上行与双驱齿轮16脱开，切断了驱动套筒22与第一丝杠19的关联；内连轴6下行与传动轴9连接，上马达1通过上减速机2、进退齿轮3、第一传动齿轮8、传动轴9驱动第一丝杠
19作旋转运动；因此上马达1的正或反运转，使主轴24沿着驱动套筒22的内槽作上、下直线运动；主轴24的运行速度由上马达1转速来决定，实现了无级变速。

[0064] 主轴24切削动作时，内连轴6上行与传动轴9脱开，切断上马达1、上减速机2与第一丝杠19的关联；内棘轴15下行与双驱齿轮16接合，使驱动套筒22能驱动第一丝杠19转动；上驱齿轮14与双驱齿轮16啮合，双驱齿轮16带动第二传动齿轮81，第二传动齿轮81与丝杠齿轮13啮合，丝杠齿轮13、第一丝杠19与驱动套筒22、主轴24的转动方向一致；上驱齿轮14与丝杠齿轮13的直径(齿数)不同，两齿轮的转速不同，形成主轴24进给切削动作。

[0065] 本发明能够通过液压控制柜27内置的多个双控液压阀27-3，对上马达1、下马达34和上控缸5、中控缸45、下控缸48进行有序控制，实现开孔作业。具体步骤为：①起下刀具，控制下马达34旋转速度，当主轴24上一侧的标尺与观察孔33对中时，下马达34停止运行，锁套销29在下控缸48推动塞入驱动套筒22下端侧孔内，使主轴24不发生旋转运动；中控缸45的下腔通过液压管道45-2进液，推动内棘轴15上行与双驱齿轮16脱开，切断驱动套筒22与第一丝杠19的关联；上控缸5的上腔通过液压管道45-2进液，推动内连轴6下行与传动轴9连接；经上进出口1-1给上马达1供动力液，马达开始顺时(正)旋转驱动通过上减速机2、进退齿轮3、第一传动齿轮8、传动轴9驱动第一丝杠19旋转，主轴24沿着驱动套筒22的内槽向上直线运动；经上进出口1-2给上马达1供动力液，马达开始逆时(反)旋转驱动通过上减速机2、进退齿轮3、第一传动齿轮8、传动轴9驱动第一丝杠19旋转，主轴24沿着驱动套筒22的内槽向下直线运动。②开孔，内连轴6在上控缸5拉动上行与传动轴9脱开，切断上马达1与第一丝杠19的关联；锁套销29在下控缸48作用下拉出，驱动套筒22在下马达34驱动下，使主轴24进行旋转运动；中控缸45推动内棘轴15下行与双驱齿轮16接合，上驱齿轮14驱动丝杠齿轮
13、第一丝杠19转动，形成主轴24进给，进行开孔。在主轴行程显示装置的传动杆25的驱动下、第二丝杠263带动行走箭标262上、下移动，始终显示主轴24进出行程位置。

[0066] 主机身上还设有导通所述主机身内部与所述主机身外部的导压孔。所述导压孔通过液压控制柜与所述平衡油缸导通。导压孔至少为两个，所述主机身的两端至少各设置一个导压孔。如此，通过液压控制柜对开孔机主机身内部的压力进行调节，使机体内主轴压力与管道内压力处于平衡状态，降低浮力等不利因素在开孔过程中对开孔精度产生影响，从而提高开孔的能力，降低开孔所需功率。

[0067] 监控终端46(本实施例中为计算机)通过传输线47无线传输的方式将指令传递给液压控制柜27内置的处理器，对可视探头49、上马达1、下马达34和上控缸5、中控缸45、下控缸48等进行有序控制，实现开孔作业远程控制。采用上述技术方案后，本发明既能手动操作，又实现了远距离操作开孔；实现了开孔机各主要部位运行参数的自动采集；在控制室内能接收到开孔机各主要部位运行参数，实现了远程安全监控，提高了设备及现场施工的安全性。

[0068] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。