专利名称：一种同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在对石油、化工、给排水等工业管道进行流程改造、新旧管道连接或更换管段的施工中，在不停止管道内流体输送的条件下，对管道进行开孔、封堵和送堵饼的设备。
目前，在不停止管道内所进行的流体输送的条件下，尤其是在带压输送的条件下，对管道进行开孔和封堵的工艺，一般包括囊式封堵工艺、盘式封堵工艺和筒式封堵工艺。在实际应用中，首先是用一单独的开孔机进行开孔，然后再用一台单独的封堵机进行封堵，在封堵结束后，再用一台单独的送饼机送堵饼。这样，仅在一处管道进行封堵，就需使用三种设备，这么多的设备给设备的维修和保养以及远距离施工的搬迁，都带来很大的困难，另外，在这种施工过程中，还需要额外地再在被施工管道的上游和下游处打孔以形成旁通，因此工作量很大，并且对管道产生了额外的损伤。
有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备，而且使用这种设备进行施工，不需要额外地再在管道上打旁通孔。
本实用新型提出这样一种同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备，其特征在于，包括施工装置，位于整个设备的下部，它包括一个箱体，所述箱体上端具有可封闭的开口，靠近箱体上端的侧部具有一个与外界相通的旁通孔；和分别单独地从所述箱体的上端开口装入所述箱体中，用于完成开孔任务的开孔组件、用于完成封堵任务的封堵组件和用于完成送堵饼任务的送堵饼组件。
本实用新型的设备还包括进给装置，位于整个设备的上部，用于实现所述施工装置向被施工管道的进给和旋转，包括一根主轴，延伸穿过整个进给装置，用于带动所述施工装置的进给和/或旋转，其具有中心孔；一根拉杆，设置于主轴的中心孔中，可以有选择地相对主轴运动，用于与所述施工装置配合，从而使所述施工装置实现进一步的轴向运动；动力装置，用于向所述主轴传递动力，使所述主轴实现轴向运动和旋转运动；拉杆进给机构，用于使拉杆实现轴向运动。
本实用新型的设备还包括机座，其下侧面与所述箱体可拆卸地连接，其上侧面可拆卸地连接到所述进给装置上。
以下结合附图对本实用新型进行详细描述。
图1是一张剖视图，示出带有开孔组件的本实用新型设备。
图2是一张与
图1类似的剖视图，示出带有封堵组件的本实用新型的设备。
图3是一张与
图1类似的剖视图，示出带有送堵饼组件的本实用新型的设备。
在不同的附图中，相同的零件由相同的标号标出。
如
图1、2、3所述，根据本实用新型的同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备，包括施工装置8，位于整个设备的前部。该施工装置8包括一个箱体40，所述箱体40上端具有可封闭的开口401，由于图中所示出的本实用新型的设备均处于工工作状态，而在工作状态下该开口是封闭的，因此图中只能看到被封闭的开口401。在靠近箱体40上端的侧部具有一个与外界相通的旁通孔33。箱体40下部还设有阀门38，用于在施工中更换所述组件时，隔断所述箱体40的上下部分，以防止被施工管道中的流体流出。在箱体40的最下端还设有一个法兰39，其作用后述。
所述施工装置8还包括用于完成开孔任务的开孔组件、用于完成封堵任务的封堵组件和用于完成送堵饼任务的送堵饼组件(后面详述)，它们依照施工程序分别单独装到后面将要提到的进给装置11上，并通过开口401装入箱体40中。
如
图1所述，在所述施工装置8中用于完成所述开孔任务的组件包括固定连接在所述法兰241上的中心筒刀35a和固定连接在所述中心筒刀35a中心的中心钻36a。
如图2所示，在所述施工装置8中用于完成所述封堵任务的组件为一个封堵器，其包括连接盘34b，用于与所述法兰241固定连接，并具有一个与所述主轴24的中心孔对齐的中心孔；封堵体35b，它为周向不封闭的圆筒状且其外壁上带有耐热、耐压和耐油软金属，当所述的封堵体35b装入所述的箱体40内后其周向不封闭的部分朝向所述被施工管道的上游方向；封堵轴36b，可相对运动地穿过所述连接盘34b的中心孔中并且与所述拉杆17的下端通过螺纹固定在一起；连接杆37b，其一端固定连接在所述封堵轴36b上，另一端与所述封堵体36b相配合，并与所述封堵轴36b的轴向成一个不等于90度的锐角，藉此，所述封堵轴36b的轴向运动可使所述连接杆37b与封堵轴36b的夹角变成90度，从而使连接杆37b向外进一步伸出，推动封堵体35b，使其张开，以达到封堵的目的。
如图3所示，在所述施工装置中，用于完成所述送堵饼任务的组件包括法兰34c，可滑动地装在所述的主轴24的中心孔中并且通过螺纹固定在所述拉杆17的最下端；和堵饼35c，它固定在所述法兰34c上。这些组件的功能将在下面详细描述。
如
图1、2、3所示，本实用新型的设备还包括一个进给装置11，位于整个设备的上部，用于实现所述施工装置8向被施工管道的进给和旋转，该进给装置11包括一根主轴24，延伸穿过整个进给装置11，用于带动所述施工装置8的进给和/或旋转，其具有中心孔；一根拉杆17，设置于主轴24的中心孔中，可以有选择地相对主轴24运动，并且用于与所述施工装置8配合，从而使所述施工装置8实现向所述被施工管道的进一步轴向运动；和动力装置7，位于整个进给装置11的下部，用于向所述主轴24传递动力，使所述主轴24实现轴向的进给运动和旋转运动；和拉杆进给机构(下面详述)，用于使拉杆17实现轴向的上下运动。
本实用新型的设备还包括一个机座1，其下侧面与所述联箱40可拆卸地连接，其上侧面可拆卸地通过动力装置7连接到所述进给装置11上。
动力装置7包括一根传动轴9a，用于将转动传递给主轴24，使主轴24旋转。将动力从转动轴9a传动到主轴24是通过这样的机构实现的。该机构包括一个电机4，具有一个输出轴，该输出轴的延伸方向与所述主轴24的延伸方向成90度角；一个固定在该电机输出轴上并可以和该输出轴共同转动的齿轮5；一个设置在所述输出轴上的操纵机构501，例如一个拨叉；一个可选择地与该齿轮5啮合的齿轮6，当需要传动轴9a转动时，操纵机构501使齿轮6与齿轮5啮合；一根空心轴25，可相对转动地套在所述主轴24上；一个蜗轮-蜗杆机构26、27，其中该蜗杆27与该齿轮6固定在一根轴上并且可以和该齿轮6一起转动，所述蜗轮26固定在所述空心轴25上并可以带动该轴25转动；一个固定在空心轴25上的齿轮29，用于与空心轴25一起转动；一个与齿轮29啮合的齿轮28，固定在所述传动轴9a上，并可带动所述传动轴9a转动；一个固定在所述传动轴9a上的齿轮23，它可随所述传动轴9a共同转动；一个通过平键21固定在主轴24上的齿轮22，可带动所述主轴24转动，并与所述齿轮22啮合，将所述转动轴9a的转动传递给所述主轴24，所述齿轮(23)被安装成可在所述传动轴9a上滑动，以随所述主轴24的进给而轴向运动，从而始终保持与所述齿轮22的啮合。
动力装置7还包括一根传动轴9b，用于将动力传递给主轴24，使主轴24实现轴向运动。所述的转动轴9b通过这样的机构将动力传动到所述的主轴24上。该机构包括一个通过操纵机构501的控制、可选择地与齿轮5啮合的齿轮3；一个蜗轮-蜗杆机构30、31，其中，该蜗杆30与该齿轮3固定在一根轴上并且可以和该齿轮3一起转动；所述蜗轮31可相对转动地安装或者说套在所述空心轴25上；一个摇柄301，与蜗杆30固定连接在一起，当齿轮5不与齿轮3啮合时，操作人员仍能通过转动它，使传动轴9b转动；一个可相对转动地安装在空心轴25上的齿轮32，其与蜗轮31可以一起转动的固定在一起；和一个与齿轮32啮合的齿轮2，固定在所述传动轴9b上，并可带动所述传动轴9b转动。而且所述传动轴9b在所述进给装置8的部分为螺纹段。在所述主轴24上通过一个架子固定有螺母10，传动轴9b的螺纹段与所述螺母10配合，从而将所述传动轴9b的转动转换成所述主轴24的轴向运动，用于固定螺母10的架子通过压盖20固定在主轴24上。
用于控制拉杆的轴向运动的机构是这样的拉杆17的上部具有螺纹，一个第一螺母15与所述拉杆17的螺纹部配合在一起，它的转动可以使拉杆17进行朝向所述施工装置8的轴向运动。一个用于控制所述拉杆17是否可以与主轴24共同转动的机构包括所述拉杆沿其整个螺纹段具有的键槽；一个可拆卸地与所述键槽配合的平键18；一个通过平键18与所述拉杆17配合的螺纹套19；一个通过螺纹固定地套在所述螺纹套19上的第二螺母13，这种螺纹配合用于调整第二螺母13的位置；一个通过螺纹固定装在所述主轴24上端的第三螺母12，螺纹配合的作用仍然是用于调整螺母12的位置；和二个用于将所述第二螺母13和第三螺母12固定连接在一起上的第一螺杆14。所述控制机构还可用于限定拉杆17的周向位置。二个第二螺杆16可以将第二螺母13与所述第一螺母15固定连接在一起。
所述拉杆的最上端为横截面为矩形的柱形，这一设置为操作人员通过夹持工具转动拉杆17提供了可能性。
主轴24的下端穿过所述的机座1伸入所述的箱体40中，并具有一个法兰241。
以下具体说明本实用新型的设备的作业方式。
首先按照一般的作业方式，在输送流体的被施工管道的上游处和下游处分别焊上一个四向三通阀(未示)，将两个箱体40分别通过自己的法兰39连接到一个四向三通阀上，并使箱体40与该阀相连通。然后用管道将两个箱体40的旁通孔33连接起来，用于在对管道的未来施工的过程中，通过二个旁通孔33之间的管道，构成被施工管道的旁通路，以确保管道中的流体输送不受影响。
由于上游处和下游处的作业是同时进行的，并且方式是一样的，因此以下仅就上游处的开孔、封堵和送堵饼作业进行描述。
第一步作业为开孔。
如
图1所示，首先将筒刀35a和中心钻36a固定在主轴的法兰241上，然后将整个进给装置11装到机座1上。通过开口401将筒刀35a和中心钻36a送入箱体40中，然后将箱体40封闭，并将带有进给装置11的机座1固定在箱体40上，从而完成整个设备的第一次安装。
使通过操纵机构501，使齿轮5和齿轮6啮合。启动电机4，电机输出轴的转动，通过齿轮5、6、蜗轮-蜗杆27、26、齿轮29、28、传动轴9a、齿轮23、22，传递给主轴24，使主轴24转动，从而带动筒刀35a和中心钻36a的转动。这时操作人员在设备外部转动摇柄301，通过蜗轮-蜗杆30、31、齿轮32、2、传动轴9b和螺母10，实现主轴在转动的同时的轴向运动，从而带动筒刀和中心钻经过箱体40进到上述四通三向阀中，对被施工管道进行切割，完成开孔任务。
尽管没有示出，但是应该理解是，在筒刀上是应该具有很多孔的，用于确保在施工中管道中流体的流通。而且还应设有铁屑回收器，由于这些设置均为现有技术，这里不在描述。
当将管道截断后，操作人员控制摇柄301，使主轴带着筒刀和中心钻后退，一直后退到阀门38的后部，然后关闭阀门38，由于上述四通三向阀的存在，因此管道内的流体仍然会经四通三向阀正常流动，不会泄漏。然后进给装置连同筒刀和中心钻，一起从箱体40上拆下。然后将筒刀和中心钻从主轴上拆下。
第二步作业为封堵。
如图2所示，将连接盘34b连接到法兰241上，将封堵轴36b螺纹连接到拉杆17的下端，并通过连接杆37b将封堵体35b固定住，这时，平键18被拆下，第二螺杆16没有装在设备上，因此拉杆17可自由转动。以与开孔作业类似的程序，将上述部件装入箱体40中，在打开阀门38之前，转动拉杆17，确保封堵体35b的周向不封闭侧朝向管道的上游，然后将第一、二、三螺母15、13、12以及第一、二螺杆14、16均固定成如图2所示，以确保因封堵所形成的紊流对封堵体36b的冲击，不会使封堵体35b改变方向。打开阀门38，同时通过操纵机构501使齿轮6与齿轮3配合，通过蜗轮-蜗杆30、31、齿轮32、2、传动轴9b和螺母10，使电机的转动变成主轴24的快速轴向运动，同时带动拉杆17，将封堵体35b送到待封堵位置。需要注意的是，很显然，该待封堵的位置，对于在上游处的开孔位置，为下游一侧，对于下游的开孔位置处，为上游一侧。
然后停止主轴24的运动，拆下第二螺杆16和平键18，并使第一螺母15沿拉杆17转动，直至螺母15与螺母13接触，由于螺母13和螺杆14，螺母15不能产生进一步的轴向运动但仍能轴向运动，因此螺母15的进一步转动，使栏杆17相对与主轴24向下运动，从主轴24的中心孔中伸出，推动封堵轴36b，使其向下运动，封堵轴36b的运动使其与连接杆37b之间的夹角变成接近90度，使连接杆外伸，将封堵体紧紧地压到待封堵处的管道壁上。此外，由于管道内流体的压力，因此封堵体会紧紧地封堵在管道中。
这时，在管道内的流体通过管道的上游、旁通路和管道的下游正常流动。而被封堵的管道段内，没有流体通过，因此可以进行更换、改线等项作业。
该需进行的更换、改线等作业完成后，就需要打开封堵。这时，反向转动螺母15，使其与螺母12具有一定距离，然后将螺杆16装上，通过螺杆16与螺母15的配合将拉杆17上拉。从而使连接杆37回复与封堵轴36b之间的初始角度，再装上平键18，通过主轴24的反向转动，将封堵体提起，然后，关闭阀门38，并将封堵器和进给装置从箱体上拆下，然后再将整个封堵器从进给装置上拆下。
第三步为送堵饼作业。
如图3所示，将法兰34c螺纹连接到拉杆17的下端，再将一个堵饼35c固定到法兰34c上，通过上述类似的步骤，将堵饼35c送入箱体40中，将第一、二、三螺母15、13、12以及第一、二螺杆14、16均固定成如图2所示，以确保主轴24与连杆17的共同转动。打开阀门38，同时通过操纵机构使齿轮6与齿轮3配合，通过蜗轮-蜗杆30、31、齿轮32、2、传动轴9b和螺母10，使电机的转动变成主轴24的快速轴向运动，使堵饼35c送到法兰39前部的四通三向阀中。一个固定装置(未示)用于将堵饼固定在该位置，该固定装置由于是现有技术，这里不再描述。然后卸下平键18、螺杆14，使拉杆17脱离与主轴24的固定连接，然后操作人员利用一个夹持工具夹住拉杆上部的矩形截面部，转动拉杆，使拉杆17脱离与法兰34c的螺纹连接，然后再使拉杆17与主轴固定连接，启动电机，使主轴带着拉杆退回，然后随整个进给装置11从箱体40上拆下，关闭阀门38即完成了全部任务。此外，从图3中还可看到一个位于堵饼35c中的一个单向阀，其与一个现有的开启装置配合，当主轴带着拉杆后退时，该开启装置将使单向阀短时间打开，确保堵饼上下压力的相等。
由上述，可以知道，本实用新型的设备仅用一台就可完成全部开孔、封堵和送堵饼的作业，方便快速，体积小。而且，设备自身之间的连接就构成旁通路，不需再额外地设置旁通路，此外，本实用新型的封堵利用管道内的输送压力进行，压力越大，效果越好。
权利要求1.一种同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备，其特征在于，包括施工装置(8)、进给装置(11)和机座(1)；所述施工装置(8)，位于整个设备的下部，该装置(8)包括一个箱体(40)，所述箱体(40)上端具有可封闭的开口(401)，靠近箱体(40)上端的侧部具有一个与外界相通的旁通孔(33)；和分别单独地从所述箱体(40)的上端开口(401)装入所述箱体(40)中、用于完成开孔任务的开孔组件、用于完成封堵任务的封堵组件和用于完成送堵饼任务的送堵饼组件；所述进给装置(11)，位于整个设备的上部，用于实现所述施工装置(8)向被施工管道的进给和旋转，该装置(11)包括一根主轴(24)，延伸穿过整个进给装置(11)，用于带动所述施工装置(8)的进给和/或旋转，其具有中心孔；一根拉杆(17)，设置于主轴(24)的中心孔中，可以有选择地相对主轴(24)运动，用于与所述施工装置(8)配合，从而使所述施工装置(8)实现进一步的轴向运动；动力装置(7)，用于向所述主轴(24)传递动力，使所述主轴(24)实现轴向运动和旋转运动；和拉杆进给机构，用于使拉杆(17)实现轴向运动；所述机座(1)，其下侧面与所述箱体(40)可拆卸地连接，其上侧面可拆卸地连接到所述进给装置(11)上。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述动力装置(7)位于整个进给装置(11)的下部，所述进给装置(11)通过所述动力装置(7)连接在机座(1)上，所述动力装置(7)包括一根传动轴(9a)，将动力传递给主轴(24)，使主轴(24)旋转；用于使所述转动轴(9a)转动的机构；一根传动轴(9b)，将动力传递给主轴(24)，使主轴(24)实现轴向运动；用于使所述的转动轴(9b)转动的机构；和一根空心轴(25)，可相对转动地套在所述主轴(24)上。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述用于使传动轴(9a)转动的机构包括一个电机(4)，具有一个输出轴，该输出轴的延伸方向与所述主轴(24)的延伸方向成90度角；一个固定在输出轴上并可以和该输出轴共同转动的齿轮(5)；一个设置在所述输出轴上的操纵机构(501)；一个可选择地与该齿轮(5)啮合的齿轮(6)，当需要传动轴(9a)转动时，操纵机构(501)使齿轮(6)与齿轮(5)啮合；一个蜗轮-蜗杆(26、27)机构，其中，该蜗杆(27)与该齿轮(6)固定在一根轴上并且可以和该齿轮(6)一起转动；所述蜗轮(26)固定在所述空心轴(25)上并可以带动该轴(25)转动；一个固定在空心轴(25)上的齿轮(29)，用于与空心轴(25)一起转动；和一个与齿轮(29)啮合的齿轮(28)，固定在所述传动轴(9a)上，并可带动所述传动轴(9a)转动。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述动力装置(7)还包括一个固定在所述传动轴(9a)上的齿轮(23)，它可随所述传动轴(9a)共同转动；和一个固定在主轴(24)上的齿轮(22)，可带动所述主轴(24)转动，并与所述齿轮(22)啮合，将所述转动轴(9a)的转动传递给所述主轴(24)，所述齿轮(23)被安装成可在所述传动轴(9a)上滑动，以随所述主轴(24)的轴向运动而轴向运动，从而始终保持与所述齿轮(22)的啮合。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述用于使传动轴(9b)转动的机构包括一个通过操纵机构(501)的控制、可选择地与齿轮(5)啮合的齿轮(3)；一个蜗轮-蜗杆机构(30、31)，其中，该蜗杆(30)与该齿轮(3)固定在一根轴上并且可以和该齿轮(3)一起转动；所述蜗轮(31)可相对转动地安装在所述空心轴(25)上，并且可以绕空心轴(25)转动；一个摇柄(301)，与蜗杆(30)固定连接在一起，当齿轮(5)不与齿轮(3)啮合时，其的转动仍能使所述传动轴(9b)转动；一个可相对转动地安装在空心轴(25)上的齿轮(32)，其与蜗轮(31)可以一起转动的固定在一起；和一个与齿轮(32)啮合的齿轮(2)，固定在所述传动轴(9b)上，并可带动所述传动轴(9b)转动。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述动力装置还包括所述传动轴(9b)在所述进给装置(8)的部分为螺纹段；在所述主轴(24)上固定有螺母(10)，传动轴(9b)的螺纹段与所述螺母(10)配合，从而将所述传动轴(9b)的转动转换成所述主轴(24)的轴向运动。
7.如权利要求1到6中任意一项所述的设备，其特征在于，所述拉杆进给机构包括所述拉杆(17)的上部具有螺纹；一个第一螺母(15)，用于与所述拉杆(17)的螺纹部配合，实现拉杆(17)的轴向运动；和一个用于控制所述拉杆(17)是否可以与主轴(24)共同转动的机构。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制机构包括所述拉杆沿其整个螺纹段具有键槽；一个可拆卸地与所述键槽配合的平键(18)；一个通过平键(18)与所述拉杆(17)配合的螺纹套(19)；一个固定地套在所述螺纹套(19)上的第二螺母(13)，一个固定在所述主轴(24)上端的第三螺母(12)；和二个用于将所述第二螺母(13)和第三螺母(12)固定连接在一起上的第一螺杆(14)；所述第二螺母13通过二个第二螺杆(16)与所述第一螺母(15)固定连接在一起。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括一个用于限定所述拉杆的周向位置的机构。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于周向位置的控制机构就是用于控制拉杆(17)是否可以相对于主轴(24)相对转动的机构。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述拉杆的最上端为横截面为矩形的柱形。
12.如权利要求1至6中任意一项所述的设备，其特征在于，还包括所述主轴(24)的下端穿过所述的机座(1)伸入所述的箱体(40)中，并具有一个法兰(241)。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述箱体(40)下部设有一个阀门(38)，用于当为实现不同的任务而更换所述组件时，隔断所述箱体(40)的上下部分，而且在所述箱体(40)的最下端还设有一个法兰(39)。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，在所述施工装置中用于完成所述开孔任务的组件包括固定连接在所述法兰(241)上的中心筒刀(35a)；和固定连接在所述中心筒刀(35a)中心的中心钻(36a)。
15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，在所述施工装置中，用于完成所述封堵任务的组件为一个封堵器，它包括连接盘(34b)，用于与所述法兰(241)固定连接，并具有一个与所述主轴(24)的中心孔对齐的中心孔；封堵体(35b)；封堵轴(36b)，可相对运动地穿过所述连接盘(34b)的中心孔并且与所述拉杆(17)的下端通过螺纹固定在一起；和连接杆(37b)，其一端固定连接在所述封堵轴(36b)上，另一端与所述封堵体(36b)相配合，并与所述封堵轴(36b)的成一个不等于90度的角，藉此，所述封堵轴(36b)的轴向运动可使所述连接杆(37b)向外扩张。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述的封堵体(35b)为周向不封闭的圆筒状且其外壁上带有耐热、耐压和耐油软金属，当所述的封堵体(35b)装入所述的箱体(40)内后其周向不封闭的部分朝向所述被施工管道中的上游方向。
17.如权利要求13所述的设备，其特征在于，在所述施工装置中，用于完成所述送堵任务的组件包括法兰(34c)，可滑动地装在所述的主轴(24)的中心孔中并且通过螺纹固定在所述拉杆(17)的最下端；和堵饼(35c)，固定在所述法兰(34c)上。
专利摘要一种同时具有开孔机、封堵机和送堵饼机功能的设备,包括:施工装置,位于整个设备的下部,它包括:一个箱体,所述箱体上端具有可封闭的开口,靠近箱体上端的侧部具有一个与外界相通的旁通孔,进给装置,用于实现所述施工装置向被施工管道的进给和旋转,包括:一根主轴和一根拉杆。本实用新型的设备还包括机座,其下侧面与所述箱体可拆卸地连接,其上侧面可拆卸地连接到所述进给装置上。本实用新型的设备结构紧凑,使用方便。
文档编号F16L41/04GK2330850SQ9721434
公开日1999年7月28日 申请日期1997年4月30日 优先权日1997年4月30日
发明者陈继胜, 李明义 申请人:辽河石油勘探局勘察设计研究院