大型管道对接装置及方法与流程

1.本发明涉及管道施工领域，尤其涉及一种大型管道对接装置以及方法。


背景技术：

2.在常规施工中，会遇到大型管道对接安装的难题，现有技术在安装时，由于大型管道重量重，无法以人工进行施工操作，而是用吊车将待装管摆放在已装管一端，而后用两根钢丝绳分别在两管道外径系一个外圈，再从外圈锁接点上引出的钢丝绳分别系在手拉葫芦两端，而后手拉葫芦动作缩小两锁接点间距，迫使待装管与已装管实现对口，进而采用法兰连接或者直接插接固定。
3.如上的安装方法存在对接不准的问题，由于在钢丝绳在承受对拉力的同时，给与管道本身外围的力不是均匀的，容易导致偏斜，一旦发声偏斜，便会使得两个管口呈小角度较差，则需要其他的辅助设备或者人工进行托对对接口，这无疑增大的施工难度。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存着的不足之处，本发明提供了一种大型管道对接装置以及方法，解决了现有的技术大型管道对接安装时容易产生偏差的问题。
5.第一方面，本发明公开了一种大型管道对接装置，包括：第一管道；用于对接至该第一管道的第二管道；沿该第二管道轴线设置并位于该第二管道内的导轨，设该导轨上靠近该第二管道对接端的一端为导轨前端、另一端为导轨后端；滑动套设于该导轨上用于导向该第一管道和该第二管道对接的膨胀节，该膨胀节呈圆环状，该膨胀节靠近该导轨前端的一侧形成有第一导向面、靠近该导轨后端的一侧形成有第二导向面，该第一导向面和第二导向面均为斜面、且相交于该膨胀节的外边缘；固定于该导轨后端并用于推动该膨胀节向该导轨前端移动的驱动机构；固定于该第一管道与该第二管道对接处的法兰。
6.本发明大型管道对接装置进一步改进在于，该膨胀节包括沿该导轨周向间隔布设的多个膨胀单元，该膨胀单元包括沿该导轨轴向布设的连杆机构、固定于该连杆机构的膨胀块，该膨胀块靠近该导轨前端的一侧形成有第一导向单元、靠近该导轨后端的一侧形成有第二导向单元，多个该膨胀块的第一导向单元共同形成该第一导向面，多个该膨胀块的第二导向单元共同形成该第二导向面，该导轨的前端固定有用于阻止该膨胀块向前移动的限位板，该限位板沿该导轨的径向延伸出该导轨。
7.本发明大型管道对接装置进一步改进在于，该连杆机构包括相互平行设置的滑柱和基座、以及相互平行设置的第一连杆和第二连杆，该第一连杆的第一端转动连接于该滑柱的前端、第二端转动连接于该基座的前端，该第二连杆的第一端转动连接于该滑柱、第二端转动连接于该基座的后端，该滑柱沿导轨轴向贴于该导轨上，该膨胀块固定于该基座上。
8.本发明大型管道对接装置进一步改进在于，该导轨呈柱状，且该导轨表面沿周向间隔设置有供多个该滑柱一一对应滑设的多道导槽，该导槽沿该导轨的轴线方向延伸。
9.本发明大型管道对接装置进一步改进在于，多个该膨胀单元分为第一膨胀组和第
二膨胀组，该第一膨胀组中膨胀单元的膨胀块小于该第二膨胀组中膨胀单元的膨胀块，该驱动机构包括用于推动该第一膨胀组中膨胀单元的第一驱动件和用于推动该第二膨胀组中膨胀单元的第二驱动件。
10.第二方面，本发明还提供了一种大型管道对接方法，包括如下步骤：
11.安装完成第一管道；
12.相对该第一管道放置第二管道，并使该第二管道与该第一管道之间留有小于膨胀节宽度的间隙；
13.于该导轨上套设膨胀节，该膨胀节呈圆环状，设该导轨上靠近该第二管道对接端的一端为导轨前端、另一端为导轨后端，该膨胀节靠近该导轨前端的一侧形成有第一导向面、靠近该导轨后端的一侧形成有第二导向面，该第一导向面和第二导向面均为斜面、且相交于该膨胀节的外边缘；
14.将套设有该膨胀节的该导轨沿第二管道的轴向安装于该第二管道内；
15.于该导轨后端固定驱动机构；
16.通过该驱动机构推动该膨胀节向该导轨前端移动，直至该膨胀节靠近该间隙；
17.膨胀该膨胀节，使该第一导向面与该第一管道的管口抵顶；
18.将该第二管道向该第一管道方向移动，直至该第一管道与该第二管道均顶紧该膨胀节；
19.对该第一管道和该第二管道进行预固定，回缩该膨胀节，取出该膨胀节和导轨；
20.于该第一管道与该第二管道对接处固定法兰。
21.本发明大型管道对接方法进一步改进在于，该膨胀节包括沿该导轨周向间隔布设的多个膨胀单元，该膨胀单元包括沿该导轨轴向布设的连杆机构、固定于该连杆机构的膨胀块，该膨胀块靠近该导轨前端的一侧形成有第一导向单元、靠近该导轨后端的一侧形成有第二导向单元，多个该膨胀块的第一导向单元共同形成该第一导向面，多个该膨胀块的第二导向单元共同形成该第二导向面，该轨道的前端固定有限位板，该限位板沿该导轨的径向延伸出该导轨；
22.在于该第二管道内并沿该第二管道轴线安装导轨时，将该导轨移动至该限位板位于该第一管道的管口位置；
23.在通过该驱动机构推动该膨胀节向该导轨前端移动时，通过该驱动机构推动该连杆机构向该导轨前端移动，直至该膨胀块的触碰到该限位板；
24.在膨胀该膨胀节时，通过该驱动机构继续推动该膨胀节发生形变，从而使该连杆机构顶起该膨胀块，直至所有该第一导向单元均抵顶至该第一管道的管口处。本发明大型管道对接方法进一步改进在于，多个该膨胀单元分为第一膨胀组和第二膨胀组，该第一膨胀组中膨胀单元的膨胀块小于该第二膨胀组中膨胀单元的膨胀块，该驱动机构包括用于推动该第一膨胀组中膨胀单元的第一驱动件和用于推动该第二膨胀组中膨胀单元的第二驱动件；
25.在通过该驱动机构推动该膨胀节向该导轨前端移动时，通过该第一驱动件推动该第一膨胀组中的全部该膨胀单元移动；
26.通过该第二驱动件推动该第二膨胀组中的全部该膨胀单元移动，并同时将该第二管道向该第一管道的方向移动。
27.本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明通过在待对接的两根管道之间设置同轴心的膨胀节，对管道起到了导向作用，从而解决了现有的技术大型管道对接安装时容易产生偏差的问题。本对接装置采用两组膨胀节的分步骤导入，确保形成精准的环形导向面，并且将第二次膨胀的步骤与第二管道的位移推送实现联动，加快安装进度以及对接的精准度；膨胀节本身可拆卸安装，作为最终对接管道固定结构的一部分，实现无间断的安装作业；所有的运行步骤均可实现自动化，plc控制，降低了安装难度以及安装风险。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明的大型管道对接装置的使用示意图。
30.图2为本发明的大型管道对接装置的膨胀节膨胀于第一管道与第二管道之间的间隙处示意图。
31.图3为本发明的大型管道对接装置的导轨横截面结构示意图。
32.图4为本发明的大型管道对接装置的导轨纵截面结构示意图。
33.图5为本发明的大型管道对接装置的第一膨胀组件和第二膨胀组件分布示意图。
34.图6为本发明的大型管道对接装置的第一膨胀组件和第二膨胀组件膨胀后示意图。
具体实施方式
35.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。
36.如图1、图2和图4所示，本发明提供了大型管道对接装置，包括：
37.第一管道1；用于对接至该第一管道1的第二管道2；沿该第二管道2 轴线设置并位于该第二管道2内的导轨33，设该导轨33上靠近该第二管道2对接端的一端为导轨33前端、另一端为导轨33后端；滑动套设于该导轨33上用于导向该第一管道1和该第二管道2对接的膨胀节3，该膨胀节3呈圆环状，该膨胀节3靠近该导轨33前端的一侧形成有第一导向面、靠近该导轨33后端的一侧形成有第二导向面，该第一导向面和第二导向面均为斜面、且相交于该膨胀节3的外边缘；固定于该导轨33后端并用于推动该膨胀节3向该导轨33前端移动的驱动机构；固定于该第一管道1 与该第二管道2对接处的法兰。本对接装置的膨胀节3膨胀完成后，第一导向面和第二导向面形成了相对两侧设置两个闭合的导向圆环面，圆环面为两侧的第一管道1和第二管道2对接时提供了导向作用。本实施例中，该驱动机构可采用气缸或直线滑轨。第二导向面的面积要大于第一导向面，且第二导向面的倾斜角度小于第一导向面的倾斜角度，其目的是为了第一导向面能够快速与第一管道1对接，因为第一管道1
本身是固定结构，而导轨33的轴线与第一管道1的轴线共线，所以两者基本上没有误差，只要推送到位即可贴合。第二导向面要预留出较大的面积，是为了提高第二导向面与第二管道2管口的对接精度，给与更多可调整的空间。本装置是通过膨胀块6的膨胀状态下自身的结构来实现管道对接时的导向以及预固定，然后进行法兰连接或者焊接。
38.优选的，该膨胀节3包括沿该导轨33周向间隔布设的多个膨胀单元，该膨胀单元包括沿该导轨33轴向布设的连杆机构、固定于该连杆机构的膨胀块6，该膨胀块6靠近该导轨33前端的一侧形成有第一导向单元、靠近该导轨33后端的一侧形成有第二导向单元，多个该膨胀块6的第一导向单元共同形成该第一导向面，多个该膨胀块6的第二导向单元共同形成该第二导向面，该导轨33的前端固定有用于阻止该膨胀块6向前移动的限位板34，该限位板34沿该导轨33的径向延伸出该导轨33。限位板34 使得膨胀块6不能够再继续向前移动，而是在连杆机构的形变作用下沿导轨33的径向向外进行移动，从而达到机械式膨胀的效果。
39.本实施例中的该膨胀节3的结构为纯机械连杆结构，该结构使管道对接的精度更高，结构也更加稳定，但其使用操作过程更加繁琐，在本发明的另一实施例中，该膨胀节3采用气囊形式，使用时，在导轨33上围上一圈气囊，当到达特定位置后，冲入气体，气囊膨胀，嵌入在两个管道之间的缝隙中，但是气囊本身结构不稳定，经过挤压之后，精度有偏差。
40.进一步地，如图4所示，还可以将膨胀块6本身作为管道最终连接结构的一部分。因为在上述设计中，最终所有的膨胀块6会在两个管口之间形成一个封闭环状结构，这也初步满足了管道密封的要求。而在另一实施例中，只需要将膨胀块6设计成与上述中的基座7可拆卸连接(如采用电磁铁的方式，通过电流来控制膨胀块6与基座7之间的连接和拆卸)，当膨胀块6推送到位后，直接将其焊接固定在两个管口上，然后控制基座7 与膨胀块6脱离，最后将导轨33抽出即可，当需要安装下一组管道时，再将新的膨胀块6安装在基座7上即可。
41.优选的，如图4所示，该连杆机构包括相互平行设置的滑柱4和基座 7、以及相互平行设置的第一连杆8和第二连杆5，该第一连杆8的第一端转动连接于该滑柱4的前端、第二端转动连接于该基座7的前端，该第二连杆5的第一端转动连接于该滑柱4、第二端转动连接于该基座7的后端，该滑柱4沿导轨33轴向贴于该导轨33上，该膨胀块6固定于该基座7上。连杆机构使膨胀块6能够灵活的向外扩，实现膨胀的作用，该连杆结构简单，操作方便。
42.优选的，如图3所示，该导轨33呈柱状，且该导轨33表面沿周向间隔设置有供多个该滑柱4一一对应滑设的多道导槽333，该导槽333沿该导轨33的轴线方向延伸。导槽333可限定滑柱4的滑动方向，使滑柱4 不会偏离滑槽，保证所有的滑桩可以有序推进。本实施例中，该导轨33 为多棱柱状，棱线上固定有沿导轨33长度方向通长设置的凸条331，所述凸条331上侧面向两侧延伸形成限位耳332，相邻凸条331上的限位耳332 与棱侧面共同围设形成导槽333，滑柱4的下部形状与导槽333形状适配，滑柱4的下部横截面呈倒t字形。
43.优选的，如图5和图6所示，多个该膨胀单元分为第一膨胀组31和第二膨胀组32，该第一膨胀组31中膨胀单元的膨胀块6小于该第二膨胀组32中膨胀单元的膨胀块6，该驱动机构包括用于推动该第一膨胀组31 中膨胀单元的第一驱动件和用于推动该第二膨胀组32中膨胀单元的第二驱动件。本实施例中该第一膨胀组件31由四个膨胀单元构成，该第二膨胀组件32由四个膨胀单元构成，第二膨胀组件32的膨胀块6较大，第一膨胀组件31的膨胀块6较小，第一膨胀组件31的膨胀块6和第二膨胀组件32的膨胀块6的大小刚好能够组成一个完
整的圆环，从而实现控制第一膨胀组件31和第二膨胀组件32进行先后推进，避免所有膨胀节3同时推进时造成相互干扰。
44.另一方面，如图1、图2和图4所示，本发明还提供了一种大型管道对接方法，包括如下步骤：
45.安装完成第一管道1；
46.相对该第一管道1放置第二管道2，并使该第二管道2与该第一管道 1之间留有小于膨胀节3宽度的间隙，该间隙以供膨胀节3膨胀时卡入；
47.于该导轨33上套设膨胀节3，该膨胀节3呈圆环状，设该导轨33上靠近该第二管道2对接端的一端为导轨33前端、另一端为导轨33后端，该膨胀节3靠近该导轨33前端的一侧形成有第一导向面、靠近该导轨33 后端的一侧形成有第二导向面，该第一导向面和第二导向面均为斜面、且相交于该膨胀节3的外边缘；
48.将套设有该膨胀节3的该导轨33沿第二管道2的轴向安装于该第二管道2内；
49.于该导轨33后端固定驱动机构；
50.通过该驱动机构推动该膨胀节3向该导轨33前端移动，直至该膨胀节3靠近该间隙；
51.膨胀该膨胀节3，使该第一导向面与该第一管道1的管口抵顶；
52.将该第二管道2向该第一管道1方向移动，直至该第一管道1与该第二管道2均顶紧该膨胀节3；
53.对该第一管道1和该第二管道2进行预固定，回缩该膨胀节3，取出该膨胀节3和导轨33；
54.于该第一管道1与该第二管道2对接处固定法兰。
55.进一步地，如图4所示，该膨胀节3包括沿该导轨33周向间隔布设的多个膨胀单元，该膨胀单元包括沿该导轨33轴向布设的连杆机构、固定于该连杆机构的膨胀块6，该膨胀块6靠近该导轨33前端的一侧形成有第一导向单元、靠近该导轨33后端的一侧形成有第二导向单元，多个该膨胀块6的第一导向单元共同形成该第一导向面，多个该膨胀块6的第二导向单元共同形成该第二导向面，该轨道的前端固定有限位板34，该限位板34沿该导轨33的径向延伸出该导轨33；
56.在于该第二管道2内并沿该第二管道2轴线安装导轨33时，将该导轨33移动至该限位板34位于该第一管道1的管口位置；
57.在通过该驱动机构推动该膨胀节3向该导轨33前端移动时，通过该驱动机构推动该连杆机构向该导轨33前端移动，直至该膨胀块6的触碰到该限位板34；
58.在膨胀该膨胀节3时，通过该驱动机构继续推动该膨胀节3发生形变，从而使该连杆机构顶起该膨胀块6，直至所有该第一导向单元均抵顶至该第一管道1的管口处。在膨胀块6触碰到限位板34时，整个膨胀节3将停止水平向前移动，而是由连杆机构中的滑柱4、基座7、第一连杆8和第二连杆5的转动连接作用，顶起该膨胀块6，使膨胀块6逐渐向外扩张移动，从而达到使膨胀节3膨胀的效果。
59.优选的，如图5和图6所示，多个该膨胀单元分为第一膨胀组31和第二膨胀组32，该第一膨胀组31中膨胀单元的膨胀块6小于该第二膨胀组32中膨胀单元的膨胀块6，该驱动机构包括用于推动该第一膨胀组31 中膨胀单元的第一驱动件和用于推动该第二膨胀组32中
膨胀单元的第二驱动件；
60.在通过该驱动机构推动该膨胀节3向该导轨33前端移动时，通过该第一驱动件推动该第一膨胀组31中的全部该膨胀单元移动；
61.通过该第二驱动件推动该第二膨胀组32中的全部该膨胀单元移动，并同时将该第二管道2向该第一管道1的方向移动。
62.在该第一膨胀组31中的全部该第一导向面均抵顶至该第一管道1的管口处，再进行第二膨胀组32的推动，直至该第二膨胀组32中的全部该第一导向面均抵顶至该第一管道1的管口处，同时移动第二管道2，使该第二管道2的管口处抵顶至该第二导向面上。
63.本对接方法采用两组膨胀组前后进行膨胀的原因是，这个装置最终要膨胀形成一个环形的导向机构，如果阵列的所有膨胀节3一起实现膨胀或者收缩，那么在膨胀的过程中容易造成干涉，所以将其设置为两组，参照图中填充部分的为第一膨胀组31，以图中的四个膨胀单元为例，这四个膨胀单元共用一个驱动源，由第一驱动件提供，另外四个为第二膨胀组32，这四个膨胀单元又共用另一个驱动源，由第二驱动件提供。第二膨胀组32 的体积大于第一组，在使用时，先将第二膨胀组件32推送到位，然后再推送第一膨胀组31到位，也就是说，膨胀节3的膨胀分为先后两个步骤，且在膨胀节3膨胀后将第二管道2进行一段位移地推送，因此，进一步地，可将第一膨胀组31的驱动源关联一个推板，当第二膨胀组32推送到位后，第一膨胀组31和第二管道2一起向前推送，直至第一膨胀组31的全部膨胀单元膨胀，第二管道2也恰好预安装在膨胀节3上。
64.本发明通过在待对接的两根管道之间设置同轴心的膨胀节，对管道起到了导向作用，从而解决了现有的技术大型管道对接安装时容易产生偏差的问题。本对接装置采用两组膨胀节的分步骤导入，确保形成精准的环形导向面，并且将第二次膨胀的步骤与第二管道的位移推送实现联动，加快安装进度以及对接的精准度；膨胀节本身可拆卸安装，作为最终对接管道固定结构的一部分，实现无间断的安装作业；所有的运行步骤均可实现自动化，plc控制，降低了安装难度以及安装风险。
65.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。