一种用于大型压力钢管安装的内支撑装置的制作方法

本发明涉及压力钢管施工技术领域，更具体地说，涉及一种用于大型压力钢管安装的内支撑装置。

背景技术：

压力钢管在水电站中得到越来越多的应用，尤其抽水蓄能电站的输水系统，受地质条件影响往往大量的采用压力钢管衬砌。在水利施工过程中，压力钢管采用钢板卷制而成，运输过程中通过内部设置米字支撑和外部设置加强环进行加固，防止变形；在后续压力钢管外包混凝土浇筑施工过程中还需要内支撑的持续支撑，用于防止外包混凝土浇筑过程中使压力钢管变形；因此内支撑要有足够的结构强度、严格的平面度要求、一定的调节能力。

但是现有的内支撑装置存在较多的不足之处，如：

拆卸繁琐，现有的内支撑装置，其米字形的支撑臂大多是固定长度的，在内支撑装置的拆卸过程中，往往需要拆卸多个支撑臂后，才能将内支撑装置有压力钢管内取出；

调式费力，现有的采用丝杆与螺栓进行配合的内支撑机构，其在对压力钢管进行调圆时，需要人工转动螺栓，劳动强度较高，且对于壁厚较大的压力钢管调圆难度较大；

成本较高，现有的部分内支撑装置，采用千斤顶/液压缸作为支撑动力源，虽然便于调式，且能满足大壁厚压力钢管的支撑，当在内支撑装置拆卸前，为了保持支撑强度，不能将千斤顶/液压缸取下，需要占用大量的千斤顶/液压缸。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于大型压力钢管安装的内支撑装置，它可以实现内支撑装置的快速拆卸与调式，同时在内支撑装置安装完成后，无需占用千斤顶及液压缸，大大降低了成本。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种用于大型压力钢管安装的内支撑装置，包括液压系统与内支撑装置本体，所述内支撑装置本体包括壳体，所述壳体的外壁呈圆周分布设置有多个支撑臂，所述支撑臂的一端贯穿壳体的外壁，所述壳体内设置有驱动机构，所述支撑臂位于壳体内的一端与驱动机构连接，所述驱动机构用于调节支撑臂伸出壳体的长度，所述驱动机构包括第一双向螺杆，所述第一双向螺杆的两端贯穿壳体的内壁后固定连接有矩形块，所述第一双向螺杆与壳体转动连接，所述第一双向螺杆的外壁对称螺纹连接有两个螺纹套，所述螺纹套的外壁与支撑臂的对应处铰接有连接杆，所述连接杆的一端与支撑臂的端部铰接，每两个相邻的所述支撑臂外壁共同连接有支撑机构，所述支撑臂位于壳体外的端部设置有安装座，所述安装座的一端固定连接有支撑桩；所述液压系统包括plc控制器、液压站和多个液压缸，所述液压缸位于支撑桩内，所述液压缸的内部设置有位移传感器，所述液压缸的油路上设置有比例阀，所述液压缸上设置有压力变送器，所述位移传感器、比例阀均与plc控制器电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑桩包括空心壳，所述液压缸位于空心壳，所述空心壳的外壁开设有用于取出/放入液压缸的操作口，所述空心壳的端面贯穿设置有第一顶桩，所述第一顶桩的一端与液压缸的活动端相抵，所述空心壳的外壁设置有第一限位机构，所述第一顶桩的外壁均匀开设有多个配合槽，所述第一限位机构与配合槽相适配，所述第一顶桩的外壁设置有刻度条。

作为本发明的一种优选方案，所述第一限位机构包括与空心壳外壁铰接的操作板，所述操作板的一端固定连接有卡钩，所述空心壳的外壁贯穿设置有通孔，所述卡钩的一端穿过通孔后位于对应的配合槽内，所述空心壳的外壁固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与操作板的外壁固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述配合槽靠近液压缸一侧的内壁呈倾斜设置。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑桩包括空心壳，所述液压缸位于空心壳，所述空心壳的外壁开设有用于取出/放入液压缸的操作口，所述空心壳的内壁滑动连接有活动块，所述活动块的端面与液压缸的活动端相抵，所述活动块的外壁固定连接有第二顶桩，所述第二顶桩的一端贯穿空心壳的内壁，所述第二顶桩的外壁设置有第二限位机构，所述第二顶桩的外壁设置有刻度条。

作为本发明的一种优选方案，所述第二限位机构包括限位螺母，所述限位螺母与第二顶桩的外壁螺纹连接，所述限位螺母的外壁固定套接有第二手轮。

作为本发明的一种优选方案，所述安装座的端面固定连接有t型块，所述支撑臂的一端贯穿设置有t型槽，所述t型块位于t型槽内，所述支撑臂的一端与t型块和t型槽的对应处贯穿设置有螺栓。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑机构包括套壳，所述套壳的内部转动连接有第二双向螺杆，所述套壳的两端对称贯穿设置有两个支撑杆，所述支撑杆的端面开设有螺纹孔，所述第二双向螺杆的两端分别与对应的螺纹孔螺纹连接，所述第二双向螺杆的中部固定套接有蜗轮，所述套壳的内壁转动连接有转轴，所述转轴的外壁设置有蜗杆部，所述蜗杆部与蜗轮相互啮合，所述转轴的一端贯穿套壳的内壁后固定连接有第一手轮，所述支撑杆位于套壳外的一端固定连接有顶块，所述顶块的外壁与支撑臂的外壁贴合，所述顶块的外壁固定连接有卡块，所述支撑臂的外壁均匀开设有若干个卡槽，所述卡块位于对应的卡槽内。

作为本发明的一种优选方案，所述内支撑装置的支撑方法包括以下步骤：

步骤一：根据压力钢管的直径及内支撑装置本体的刚度及强度计算并确定所需支撑桩的数量n；

步骤二：利用t型块与t型槽的配合及螺栓将支撑桩安装在对应的支撑臂的端部，安装时确保每两个相邻的支撑桩之间的夹角相等；

步骤三：将内支撑装置本体置入压力钢管内后，通过矩形块转动第一双向螺杆，以利用第一双向螺杆与螺纹套的螺纹配合驱动两个螺纹套同时方向移动，以驱动支撑臂向壳体的外侧伸出，从而使第一顶桩/第二顶桩的端部接近压力钢管的内壁；

步骤四：通过plc控制器同时启动液压缸，以推动第一顶桩/第二顶桩向压力钢管的内壁方向同速移动，通过压力变送器反馈的压力数值判断第一顶桩/第二顶桩的端部是否与压力钢管的内壁接触，当第一顶桩/第二顶桩的端部与压力钢管的内壁接触时，停止对应的液压缸，直至所有第一顶桩/第二顶桩的端部均与压力钢管的内壁接触；

步骤五：plc控制器通过位移传感器确认各第一顶桩/第二顶桩伸出对应的空心壳的长度，并根据伸出长度的竖直由小至大对相应的液压缸由1、2、3-n依次排号；

步骤六：启动1号液压缸使其行程与2号液压缸保持一致；

步骤七：检测压力钢管的圆度是否达标，若圆度达标则通过第一限位机构/第二限位机构对第一顶桩/第二顶桩伸出空心壳的长度进行限位后，将液压缸由空心壳内取出，若圆度不达标则进行步骤八；

步骤八：通过plc控制器控制液压缸回缩至最小行程后，将内支撑装置本体转动180/n度后重复步骤四至步骤七。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑方法中支撑桩的数量n为偶数。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案在使用过程中，可通过转动第一双向螺杆驱动两个螺纹套同时反向移动，从而调节支撑臂伸出壳体的长度，以在对内支撑装置进行拆除时，使多个支撑桩同时与压力钢管的内壁脱离接触，从而便于对内支撑装置进行拆卸，同时可在安装过程中，调节内支撑装置本体的最小外径，以适用于不同直径的压力钢管，使用效果好。

(2)本方案在确定所需支撑桩的数量后，可利用t型块及t型槽的配合，使用螺栓在所需的支撑臂端部安装支撑桩，可对支撑桩进行充分的利用，减少支撑桩的采购数量，节约生产成本。

(3)本方案采用液压缸作为内支撑的动力源，可确保对压力钢管进行内支撑的强度，同时降低了工人的劳动强度，且在支撑桩对压力钢管的内支撑到位后，可拆下液压缸并保持对压力钢管的内支撑强度，从而将液压缸配合另一套内支撑装置本体进行使用，避免了液压缸的占用，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中壳体的内部结构示意图；

图3为图2中a处的放大图；

图4为本发明的局部结构示意图；

图5为图4中b处的放大图；

图6为本发明一个实施例中的支撑桩的结构示意图；

图7为本发明另一个实施例中的支撑桩的结构示意图。

图中标号说明：

1、壳体；2、支撑臂；3、第一双向螺杆；4、矩形块；5、螺纹套；6、连接杆；7、支撑机构；8、套壳；9、第二双向螺杆；10、蜗轮；11、转轴；12、蜗杆部；13、第一手轮；14、支撑杆；15、螺纹孔；16、顶块；17、卡块；18、卡槽；19、安装座；20、t型块；21、t型槽；22、螺栓；23、支撑桩；24、空心壳；25、操作口；26、液压缸；27、第一顶桩；28、配合槽；29、操作板；30、卡钩；31、通孔；32、弹簧；33、活动块；34、第二顶桩；35、限位螺母；36、第二手轮；37、刻度条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-7，一种用于大型压力钢管安装的内支撑装置，包括液压系统与内支撑装置本体，内支撑装置本体包括壳体1，壳体1的外壁呈圆周分布设置有多个支撑臂2，支撑臂2的一端贯穿壳体1的外壁，壳体1内设置有驱动机构，支撑臂2位于壳体1内的一端与驱动机构连接，驱动机构用于调节支撑臂2伸出壳体1的长度，驱动机构包括第一双向螺杆3，第一双向螺杆3的两端贯穿壳体1的内壁后固定连接有矩形块4，第一双向螺杆3与壳体1转动连接，第一双向螺杆3的外壁对称螺纹连接有两个螺纹套5，螺纹套5的外壁与支撑臂2的对应处铰接有连接杆6，连接杆6的一端与支撑臂2的端部铰接，每两个相邻的支撑臂2外壁共同连接有支撑机构7，支撑臂2位于壳体1外的端部设置有安装座19，安装座19的一端固定连接有支撑桩23；液压系统包括plc控制器、液压站和多个液压缸26，液压缸26位于支撑桩23内，液压缸26的内部设置有位移传感器，液压缸26的油路上设置有比例阀，液压缸26上设置有压力变送器，位移传感器、比例阀均与plc控制器电性连接。

本实施例中，通过转动第一双向螺杆3，可利用第一双向螺杆3与两个螺纹套5的螺纹配合，驱动两个螺纹套5同时反向移动，从而通过连接杆6带动支撑臂2移动，以调节支撑臂2伸出壳体1的长度，因此在对内支撑装置进行拆卸时，只需转动第一双向螺杆3，便可使支撑桩23的端部均与压力钢管的内壁脱离接触，从而便于直接将内支撑装置由压力钢管内取出，操作简单快捷，使用效果好。

具体结合图6，本实施例中，支撑桩23包括空心壳24，液压缸26位于空心壳24，空心壳24的外壁开设有用于取出/放入液压缸26的操作口25，空心壳24的端面贯穿设置有第一顶桩27，第一顶桩27的一端与液压缸26的活动端相抵，空心壳24的外壁设置有第一限位机构，第一顶桩27的外壁均匀开设有多个配合槽28，第一限位机构与配合槽28相适配，第一顶桩27的外壁设置有刻度条37。

通过操作口25的设置，便于将液压缸26放入空心壳24内，或由空心壳24内取出，通过第一限位机构与配合槽28的相互配合，当内支撑装置本体对压力钢管的支撑到位后，即可将液压缸26由空心壳24内取出，此时在第一限位机构与配合槽28的作用下，第一顶桩27将无法缩入空心壳24内，从而保持对压力钢管的支撑，刻度条37的设置，便于现场人员直观的了解到第一顶桩27伸出空心壳24的长度。

进一步的，第一限位机构包括与空心壳24外壁铰接的操作板29，操作板29的一端固定连接有卡钩30，空心壳24的外壁贯穿设置有通孔31，卡钩30的一端穿过通孔31后位于对应的配合槽28内，空心壳24的外壁固定连接有弹簧32，弹簧32的一端与操作板29的外壁固定连接。

利用卡钩30与配合槽28的配合，可防止取下液压缸26后，第一顶桩27缩入空心壳24内，当需要将第一顶桩27收入空心壳24内时，只需按下操作板29，使卡钩30脱离配合槽28即可。

更进一步的，配合槽28靠近液压缸26一侧的内壁呈倾斜设置。

倾斜的内壁，在液压缸26将第一顶桩27顶出空心壳24时，可使卡钩30沿斜面滑出配合槽28，并在弹簧32的作用下，卡入下一个配合槽28内。

具体的，第二限位机构包括限位螺母35，限位螺母35与第二顶桩34的外壁螺纹连接，限位螺母35的外壁固定套接有第二手轮36。

使用时，通过第二手轮36转动限位螺母35，使限位螺母35的端面与空心壳24的端面相抵，即可对第二顶桩34进行限位，防止第二顶桩34缩入空心壳24内，且强度较高，即使面对大壁厚的压力钢管，仍可保证良好的支撑强度。

具体结合图2、3，安装座19的端面固定连接有t型块20，支撑臂2的一端贯穿设置有t型槽21，t型块20位于t型槽21内，支撑臂2的一端与t型块20和t型槽21的对应处贯穿设置有螺栓22。

在确定所需支撑桩23的数量后，可利用t型块20及t型槽21的配合，使用螺栓22在所需的支撑臂2端部安装支撑桩23，可对支撑桩23进行充分的利用，减少支撑桩23的采购数量，节约生产成本。

具体结合图4，支撑机构7包括套壳8，套壳8的内部转动连接有第二双向螺杆9，套壳8的两端对称贯穿设置有两个支撑杆14，支撑杆14的端面开设有螺纹孔15，第二双向螺杆9的两端分别与对应的螺纹孔15螺纹连接，第二双向螺杆9的中部固定套接有蜗轮10，套壳8的内壁转动连接有转轴11，转轴11的外壁设置有蜗杆部12，蜗杆部12与蜗轮10相互啮合，转轴11的一端贯穿套壳8的内壁后固定连接有第一手轮13，支撑杆14位于套壳8外的一端固定连接有顶块16，顶块16的外壁与支撑臂2的外壁贴合，顶块16的外壁固定连接有卡块17，支撑臂2的外壁均匀开设有若干个卡槽18，卡块17位于对应的卡槽18内。

通过第一手轮13转动蜗杆部12，可利用蜗杆部12与蜗轮10的配合，驱动第二双向螺杆9转动，即可利用第二双向螺杆9与螺纹孔15的配合，调节支撑杆14伸出套壳8的长度，从而实现对支撑机构7的长度调节，从而在支撑臂2伸出壳体1任意长度时，始终能对相邻的支撑臂2之间起到良好的支撑作用。

具体的，内支撑装置的支撑方法包括以下步骤：

步骤一：根据压力钢管的直径及内支撑装置本体的刚度及强度计算并确定所需支撑桩23的数量n；

步骤二：利用t型块20与t型槽21的配合及螺栓22将支撑桩23安装在对应的支撑臂2的端部，安装时确保每两个相邻的支撑桩23之间的夹角相等；

步骤三：将内支撑装置本体置入压力钢管内后，通过矩形块4转动第一双向螺杆3，以利用第一双向螺杆3与螺纹套5的螺纹配合驱动两个螺纹套5同时方向移动，以驱动支撑臂2向壳体1的外侧伸出，从而使第一顶桩27/第二顶桩34的端部接近压力钢管的内壁；

步骤四：通过plc控制器同时启动液压缸26，以推动第一顶桩27/第二顶桩34向压力钢管的内壁方向同速移动，通过压力变送器反馈的压力数值判断第一顶桩27/第二顶桩34的端部是否与压力钢管的内壁接触，当第一顶桩27/第二顶桩34的端部与压力钢管的内壁接触时，停止对应的液压缸26，直至所有第一顶桩27/第二顶桩34的端部均与压力钢管的内壁接触；

步骤五：plc控制器通过位移传感器确认各第一顶桩27/第二顶桩34伸出对应的空心壳24的长度，并根据伸出长度的竖直由小至大对相应的液压缸26由1、2、3-n依次排号；

步骤六：启动1号液压缸26使其行程与2号液压缸26保持一致；

步骤七：检测压力钢管的圆度是否达标，若圆度达标则通过第一限位机构/第二限位机构对第一顶桩27/第二顶桩34伸出空心壳24的长度进行限位后，将液压缸26由空心壳24内取出，若圆度不达标则进行步骤八；

步骤八：通过plc控制器控制液压缸26回缩至最小行程后，将内支撑装置本体转动180/n度后重复步骤四至步骤七,通过转动内支撑装置本体，可在二次调圆时，使支撑桩23与压力钢管的内壁于不同点位上进行接触，从而更好的进行调圆。

进一步的，支撑方法中支撑桩23的数量n为偶数，总数为偶数的支撑桩23在等夹角安装后，可确保多个支撑桩23呈中心对称结构，从而使支撑臂2的受力更加均匀。

实施例2：

具体结合图7，本实施例与实施例1的不同之处在于：

支撑桩23包括空心壳24，液压缸26位于空心壳24，空心壳24的外壁开设有用于取出/放入液压缸26的操作口25，空心壳24的内壁滑动连接有活动块33，活动块33的端面与液压缸26的活动端相抵，活动块33的外壁固定连接有第二顶桩34，第二顶桩34的一端贯穿空心壳24的内壁，第二顶桩34的外壁设置有第二限位机构，第二顶桩34的外壁设置有刻度条37。

当第二顶桩34对压力钢管的支撑到位后，可利用第二限位机构对第二顶桩34伸出空心壳24的长度进行限位，从而避免拆下液压缸26后，第二顶桩34缩入空心壳24内，以保持对压力管道的内支撑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。