一种管道夹具的制作方法

本实用新型属于机械设计技术领域，尤其涉及一种管道夹具。

背景技术：

深水井是一些生产单位必备的供水基地之一。近年来，由于工业用水逐年增多，水位逐年下降，深井泵所用的管道也越来越长。由于深井泵常年在水中浸泡，管道在潮湿的环境中工作，容易导致泵体或管道发生锈蚀和故障，因此，需要定期更换电机、泵体或锈蚀严重的管道。现有技术在更换过程中，通常采用吊具和管道卡子将管道吊出，由于所用吊具和管道卡子的结构设计不合理，在每次作业时，每拆除一节管道都必须安装固定下节管道卡子，充满了不确定性，操作安全性差，费时费力，效率低下。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种管道夹具，利用该管道夹具可以方便、安全、快捷地吊出或安装管道，从而提高更换或维修深井泵管道及泵体等设备的效率和安全性。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种管道夹具，包括：

固定于井台上的夹具底座，设有供管道贯穿的第一中心孔以及多个沿周向分布并且沿径向延伸的滑轨；

与所述滑轨滑动配合的滑动夹紧器，包括滑块和设置于所述滑块上的芯轴，所述芯轴端部设有用于与所述管道外壁抵接的夹持部；

绕自身轴线相对所述夹具底座可旋转的转盘，所述转盘设有供所述管道贯穿的第二中心孔，所述转盘设有与所述滑动夹紧器一一对应的卡槽，所述滑动夹紧器通过卡销可滑动地卡接于所述卡槽中，所述卡槽沿所述管道轴向的投影与其对应的所述滑动夹紧器所在的所述滑轨沿所述管道轴向的投影相交，并且所述卡槽的一端至另一端逐渐远离所述转盘的中心；

用于固定所述转盘的旋转角度的定位器。

优选地，在上述管道夹具中，所述芯轴可滑动地连接于所述滑块的轴孔中，所述芯轴与所述滑块之间设有夹紧力调节机构。

优选地，在上述管道夹具中，所述芯轴外周设有外螺纹，所述夹紧力调节机构包括套设在所述芯轴外周的夹紧力调节弹簧以及与所述芯轴螺纹配合的夹紧力调节螺母，所述夹紧力调节弹簧位于所述夹持部与所述滑块之间，所述夹紧力调节弹簧一端作用于所述滑块且另一端作用于所述夹紧力调节螺母。

优选地，在上述管道夹具中，所述芯轴与所述滑块之间设有用于调节所述芯轴与所述滑块相对位置的对中调节机构。

优选地，在上述管道夹具中，所述夹具底座上设置有多个沿周向均匀分布的所述滑轨。

优选地，在上述管道夹具中，所述滑轨为燕尾槽，所述滑块为滑动配合于所述燕尾槽内的燕尾形滑块。

优选地，在上述管道夹具中，所述卡槽为弧形槽。

优选地，在上述管道夹具中，所述转盘外缘设置有转盘手柄。

优选地，在上述管道夹具中，所述夹具底座上固定有顶盖，所述顶盖上设有定位孔，所述定位器设置于所述转盘上，所述定位器设有可弹性抵接于所述顶盖表面并且可与所述定位孔对应卡接配合的滑动定位销。

优选地，在上述管道夹具中，所述第一中心孔与所述管道同轴布置，所述夹具底座的内圈固连有与所述管道同轴布置的空心轴套，所述转盘可旋转地连接于所述空心轴套外周。

本实用新型提供的管道夹具，包括夹具底座、滑动夹紧器和转盘，夹具底座设有供管道贯穿的第一中心孔以及多个沿周向分布并且沿径向延伸的滑轨，滑动夹紧器与滑轨滑动配合并且设有滑块和芯轴，芯轴端部设有用于与管道外壁抵接的夹持部，转盘与夹具底座可旋转连接并设有供管道贯穿的第二中心孔，转盘还设有与滑动夹紧器对应的卡槽，滑动夹紧器通过卡销可滑动地卡接于卡槽中，卡槽沿管道轴向的投影与其对应的滑轨沿管道轴向的投影相交，并且卡槽的一端至另一端逐渐远离转盘的中心，该管道夹具还包括用于固定转盘的旋转角度的定位器。

使用该管道夹具时，转动转盘，卡槽在跟随转盘转动时，会带动与之卡接的滑动夹紧器一同运动，从而使滑动夹紧器在滑轨中沿管道径向往复运动，进而可使芯轴端部的夹持部抵接或脱离管道外壁。需要提升管道时，将转盘沿顺时针或逆时针旋转，待滑动夹紧器夹紧管道后，利用定位器将转盘位置固定，再利用起重机吊具等将管道吊住，解除定位器的固定作用，再反方向转动转盘，使滑动夹紧器松开管道，然后利用吊具提升管道，待第一节管道与第二节管道的连接法兰盘上升至合适高度后，再转动转盘使滑动夹紧器夹紧管道并使定位器将转盘位置固定，操作人员即可拆卸连接在两根管道之间法兰盘上的连接螺栓了。待连接螺栓拆卸完成后，即可利用吊具将第一根管道吊走。如此重复若干次，即可将处于井底最深处的深井泵吊至地面进行维修或更换。如若安装深井泵及管道时，该夹具的使用方法同上。

与现有技术相比，本方案避免了原先拆卸管道时每拆除一节都必须安装固定下节管道卡子的弊端，同时能够快速地夹紧和松开管道，在提高效率的同时也增加了安全保障，广泛适用于深井泵的各种维修维护和更换工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型具体实施例中的管道夹具整体结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中的管道夹具俯视图；

图3为图2中的管道夹具的A-A向剖视图；

图4为本实用新型具体实施例中的管道夹具侧视图；

图5为本实用新型具体实施例中的夹具底座结构示意图；

图6为本实用新型具体实施例中的定位器结构示意图；

图7为本实用新型具体实施例中的定位器主视图；

图8为图7所示定位器的剖视图；

图9为本实用新型具体实施例中的滑动夹紧器局部剖视图；

图10为本实用新型具体实施例中的滑动夹紧器整体结构示意图；

图11为本实用新型具体实施例中的转盘整体结构示意图；

图12为本实用新型具体实施例中的管道夹具夹紧管道状态示意图；

图13为本实用新型具体实施例中管道夹具夹紧管道时转盘位置示意图；

图14为本实用新型具体实施例中的管道夹具非工作状态示意图。

图1至图14中：

1-空心轴套、2-螺母、3-顶盖、4-转盘、5-夹具底座、6-卡销、7-滑动夹紧器、8-管道、9-定位器、31-定位孔、41-卡槽、42-定位器固定块、43-转盘手柄、44-第二中心孔、51-滑轨、52-安装孔、53-支撑块、54-第一中心孔、71-滑块、72-芯轴、73-垫圈、74-对中调节螺母、75-夹紧力调节弹簧、76-夹紧力调节螺母、77-夹持部、78-销孔、91-转动手柄、92-滑动定位销、93-止动销、94-止动槽、95-套筒、96-定位销弹簧、97-定位销轴肩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1至图14，为了更加方便、快捷、安全地进行深井泵管道及泵体等设备的维修维护或更换操作，本实用新型提供了一种管道夹具，该夹具主要包括夹具底座5、转盘4、滑动夹紧器7、定位器9等部件。

其中，请参照图5，夹具底座5固定于水井的井台上，作为整个夹具的支撑座，即，该管道夹具在工作时，管道8的重力可通过夹具底座5传递至井台。夹具底座5设有供管道8贯穿的第一中心孔54，在拆卸或安装管道8时，可供管道8从中穿过。夹具底座5还设有多个沿周向分布并且沿径向延伸的滑轨51，如图5所示，滑轨51作为滑动夹紧器7的滑动轨道，确保滑动夹紧器7沿夹具底座5的径向滑动。

需要说明的是，夹具底座5可设计为盘状结构、板状结构或其他形状的结构，只要能够与井台牢固连接并满足其他部件的连接即可。优选地，本具体实施例方案中的夹具底座5设计为中间开孔的圆盘状结构，如图5所示，滑轨51设置在夹具底座5的上方，第一中心孔54位于圆盘中心位置。具体的，夹具底座5上设有多个预先加工好的安装孔52，安装孔52与预埋在井台上的螺栓相连接，使整个夹具牢固地固定在井台上。

需要说明的是，为了保证管道8能够顺利放入井口内或从井口取出，以及便于多个滑动夹紧器7能够从多个方向夹持管道8，优选地，本方案将第一中心孔54设计为与管道8同轴布置。因此，在井台上预埋螺栓时，尽量使所预埋的螺栓以管道8的中心为圆心，并均匀分布，使其误差处于较小的范围，以便于安装夹具时能够简化后续的同轴度调整工作。当然，本方案还可以采用第一中心孔54与管道8不同轴的方式进行布置，相应地，通过改变滑动夹紧器7的位置即可保证对管道8有效夹持。另外，夹具底座5还可以通过其他如焊接、卡接或限位块等方式固定在井台上，本文不再赘述。

为了使多个滑动夹紧器7能够对管道8均匀地进行夹持固定，优选地，本方案夹具底座5上设置有多个沿周向均匀分布的滑轨51。如图5所示，该夹具底座5上方设置有三个直线形的滑轨51，这三个滑轨51沿夹具底座5的周向均匀分布并且沿径向延伸，即，这三个滑轨51中的每相邻两个的夹角为120°，通过在这三个滑轨51中对应安装滑动夹紧器7，并调整滑动夹紧器7的位置和转盘4的卡槽41形状，可以使三个滑动夹紧器7同时与管道8外壁接触，并且能够保证三个滑动夹紧器7能够同时施力，从而使管道8在周向上三个受力点的受力均衡。当然，上述只是本实用新型的一种优选实施例方案，本实用新型还可以设置四个、五个、六个或其他数量的滑轨51，本文不再赘述。

滑轨51可以设计成滑槽或凸起轨道，相应地，与滑轨51配合的滑块71的结构也可以设计成带有凸块或带有凹槽的滑块，具体的，滑轨51的截面可以设计为倒T形、燕尾形、圆弧形或L形等。优选地，本具体实施例方案中的滑轨51设计为燕尾槽，如图5所示，圆盘状的夹具底座5的上表面设置有多个直线形凸筋，在凸筋上开设有沿圆盘径向延伸的燕尾槽，该燕尾槽的底部还延伸到圆盘本体内部，相应地，滑块71为滑动配合于燕尾槽内的燕尾形滑块。当然，本方案还可以直接在圆盘本体上开设燕尾槽，同样能够起到引导滑动夹紧器7的滑动方向的作用。

滑动夹紧器7通过滑块71与滑轨51滑动配合，其作用是在转盘4的驱动下沿滑轨51往复运动，从而夹紧或放松对管道8的夹持，滑动夹紧器7具体包括滑块71和设置于滑块71上的芯轴72，芯轴72端部设有用于与管道8外壁抵接的夹持部77，如图2所示，当夹持管道8时，芯轴72会伸入到第一中心孔54内圈并使夹持部77抵接到管道8的外壁上，从而利用多个方向的夹持部77对管道8进行夹持。

需要说明的是，滑动夹紧器7的滑块71作为与滑轨51直接滑动接触配合的部件，其截面形状需与滑轨51的截面形状一致。芯轴72作为直接作用于管道8的施力部件，其具体可设计成多种结构形式，例如杆状结构、筒状结构或板状结构等，优选地，本实施例中的芯轴72为杆状结构，请参照图9和图10。优选地，芯轴72可滑动地贯穿连接于滑块71的轴孔中，芯轴72的轴线优选与滑轨51的延伸方向平行布置，如此，芯轴72就会沿管道8的径向往复运动，从而在管道8外周沿法向夹持管道8，这样更加便于施加夹紧力，保证夹持的牢固。滑块71的上方设置有用于安装卡销6的销孔78，该夹具组装完毕时，卡销6的上端伸入卡接到转盘4的卡槽41中，从而实现滑动夹紧器7与转盘4的传动连接。

优选地，本方案中的芯轴72与滑块71之间还设有夹紧力调节机构，夹紧力调节机构用于调节芯轴72作用到管道8上的夹紧力，具体的，其可以设计为多种结构形式，例如弹簧调节机构、液压缸调节机构、气压缸调节机构或弹性块调节机构。优选地，本方案中的夹紧力调节机构选用弹簧调节机构，具体的，芯轴72外周设有外螺纹，夹紧力调节机构包括套设在芯轴72外周的夹紧力调节弹簧75以及与芯轴72螺纹配合的夹紧力调节螺母76，夹紧力调节弹簧75位于夹持部77与滑块71之间，夹紧力调节弹簧75的一端作用于滑块71且另一端作用于夹紧力调节螺母76，如图9和图10所示。当滑动夹紧器7处于非夹持状态时，夹紧力调节弹簧75处于原长或压缩状态；当滑动夹紧器7抵接到管道8外壁时，随着转盘4的继续驱动，滑动夹紧器7的滑块71则继续向管道8方向滑动，滑块71则压缩夹紧力调节弹簧75，夹紧力调节弹簧75不断增大的压缩弹力便传递至芯轴72的夹持部77，从而保证夹持部77能够对管道8提供足够的夹紧力。通过旋转夹紧力调节螺母76，可以改变夹紧力调节弹簧75的初始压缩程度，即调节夹紧力调节弹簧75的预紧力，从而在滑块71挤压夹紧力调节弹簧75时能够提供更大的弹性变形及夹紧力，保证滑动夹紧器7在工作时牢固可靠地夹持住管道8。

进一步优选地，芯轴72与滑块71之间设有用于调节芯轴72与滑块71相对位置的对中调节机构，该对中调节机构通过改变芯轴72与滑块71的相对位置，从而改变芯轴72端部的夹持部77与管道8之间的初始距离，即，调整因夹具底座5安装位置误差造成的夹具底座5与管道8的同轴度误差，进而可以使多个夹持部77初始所在位置与管道8保持同轴布置，因此，能够保证多个夹持部77能够同时施力并使管道8在圆周方向上受力均衡，保证夹具在工作时牢固可靠地夹持住管道8。具体的，根据所选用的芯轴72结构不同，对中调节机构可以有多种实现方式，例如螺纹调节方式、卡销调节方式、液压缸调节方式、齿轮调节方式等，均可以调节芯轴72与滑块71的初始相对位置。优选地，本方案中采用螺纹调节方式来调节芯轴72，具体的，如图9所示，芯轴72伸出滑块71另一侧的外周螺纹配合有对中调节螺母74，滑块71则位于对中调节螺母74和夹紧力调节弹簧75之间，通过对中调节螺母74和芯轴72的相对旋转，就可以改变芯轴72伸出滑块71的长度，从而调节夹持部77与管道8的初始距离。

另外，为了使夹紧力调节弹簧75更加便于施加弹力以及避免滑块71和螺母的摩擦损坏，优选地，本方案在夹紧力调节弹簧75与夹紧力调节螺母76之间、夹紧力调节弹簧75与滑块71之间以及对中调节螺母74与滑块71之间均设置了垫圈73，如图9所示。

转盘4作为滑动夹紧器7的驱动装置，转盘4连接于夹具底座5并且可绕自身轴线相对夹具底座5旋转，转盘4设有第二中心孔44以便于管道8贯穿。转盘4设有与滑动夹紧器7一一对应的卡槽41，滑动夹紧器7通过卡销6可滑动地卡接于卡槽41中，卡槽41沿管道8轴向的投影与其对应的滑动夹紧器7所在的滑轨51沿管道8轴向的投影相交，并且，卡槽41的一端至另一端逐渐远离转盘4的中心。请参照图11，本具体实施例方案中的转盘4设计为带孔的圆盘形结构，当转盘4绕自身轴线旋转时，卡槽41也随转盘4一同转动，由于卡槽41的延伸方向与滑轨51的延伸方向相交，因此，当卡槽41转动时，卡槽41与滑轨51在沿管道8轴向的投影交点会沿管道8的径向移动，由于滑动夹紧器7不仅与滑轨51配合而且又与卡槽41卡接配合，因此，当转盘4转动时，滑动夹紧器7就会相对管道8沿管道8的径向移动。由于卡槽41的一端至另一端逐渐远离转盘4的中心，即，卡槽41的两端与转盘4中心的距离不相等，因此，卡槽41两端点距转盘4中心的距离之差就是滑动夹紧器7的有效滑动距离，通过合理设计该有效滑动距离与芯轴72的长度，就可以利用滑动夹紧器7的夹持部77将管道8牢固地夹持住。

需要说明的是，根据卡槽41延伸的形状不同，本方案可以将卡槽41设计为直槽、弧形槽或其他曲线或折线形槽，优选地，该实施例方案中的卡槽41为弧形槽，如图11所示，转盘4的本体上开设了三个形状相同的弧形卡槽，每个弧形槽的两个端点所在的转盘半径线与转盘4的外缘形成一个扇形，每个扇形的圆心角为90°，即，每当转盘4转动90°时，卡槽41便驱动滑动夹紧器7从距离管道8最远处滑动至距离管道8最近处(或者从距离管道8最近处滑动至距离管道8最远处)。上述圆心角与弧形卡槽的长度和弯曲程度有关，当然，本方案还可以将上述扇形的圆心角设计为其他角度。

图11所示的转盘4是转盘4的圆盘面水平放置时的俯视图，卡槽41按逆时针方向由接近转盘中心的一端延伸至远离转盘中心的一端，在这种结构设计中，转盘4绕自身轴线逆时针旋转时，滑动夹紧器7则由卡槽41的远离转盘中心的一端滑动至接近转盘中心的一端，即实现对管道8的夹紧；当转盘4顺时针旋转时，则实现对管道8的放松。本领域技术人员还可以采用相反的布置方向来设计卡槽41，同样能够实现对管道8的夹紧和放松，其具体的布置结构本文不再赘述。

为了便于操作者转动转盘4，优选地，本方案在转盘4的外缘设置有转盘手柄43，如图11所示，通过该转盘手柄43可以使转盘4的转动更加省力，提高了工作效率，减轻了劳动强度。

定位器9用于固定转盘4的旋转角度，即，当需要转盘4保持在工作状态时，通过该定位器9可以使转盘4保持在与夹具底座5相对固定的位置，从而保证滑动夹紧器7的夹持部77牢固地夹持住管道8。具体的，本方案中可以通过多种结构形式来设计定位器9，例如插销定位机构、齿轮定位机构、限位挡块定位机构等等，本领域技术人员可以根据不同场合的需求来选择具体的定位器结构。

优选地，本方案中采用了插销固定的方式来设置定位器9，其具体结构如下。夹具底座5上固定有顶盖3，如图1所示，为了便于固定顶盖3，夹具底座5上还设置了多个支撑块53，顶盖3可通过螺栓固定于支撑块53上。顶盖3上设置有定位孔31，定位器9则设置于转盘4上，定位器9可随转盘4一同转动。定位器9设有可弹性抵接于顶盖3表面并且可与定位孔31对应卡接配合的滑动定位销92。当转盘4转动至夹紧工作位置时，滑动定位销92与顶盖3的定位孔31位置相对，此时，滑动定位销92则在弹性结构的作用下插入到定位孔31中，从而实现转盘4的位置固定。其中，滑动定位销92可以通过多种弹性结构实现与顶盖3表面的弹性抵接，例如弹簧结构、弹性金属片结构、气缸结构等等。优选地，本方案采用了弹簧结构来控制弹性定位销92的运动。

如图6至图8所示，该优选实施例方案中的定位器9具体包括：套筒95、转动手柄91、滑动定位销92、定位销弹簧96等结构，其中，套筒95作为整个定位器9的外壳体，套筒95固定连接于转盘4的定位器固定块42上，定位器固定块42可设置在转盘手柄43与转盘4本体的交界处，如此便于操作者手动操作。定位器固定块42上可设置有用于安装定位器9的安装孔。滑动定位销92滑动设置在套筒95内，定位销弹簧96套设在滑动定位销92外周，定位销弹簧96的一端作用于套筒95顶部且另一端作用于滑动定位销92的定位销轴肩97上，如此布置，定位销弹簧96就能够以套筒95为基础对滑动定位销92施加作用力，从而使滑动定位销92弹性抵接于顶盖3表面。转动手柄91固连于滑动定位销92的顶端并伸出于套筒95外部，操作者可手执该转动手柄91将滑动定位销92提升，以解除滑动定位销92与定位孔31的卡接配合，进而解除对转盘4的限位。

为了便于放松管道8时转盘4的旋转操作，优选地，本方案还在套筒95顶部连接有止动螺母，该止动螺母上端加工有十字交叉的槽口，即图6和图7中所示的止动槽94，该止动槽94包括一条沿径向延伸的浅槽和一条与浅槽交叉的并同样沿径向延伸的深槽，深槽的槽底低于浅槽的槽底。同时，滑动定位销92的外周固连有一个止动销93，该止动销93可卡接到上述止动槽94的深槽或浅槽中。在非工作状态下，止动销93卡接在止动槽94的浅槽内，如图6位置所示，此时，滑动定位销92处于被提起的状态，即滑动定位销92的下端与顶盖3的表面不接触，转盘4可自由转动；在工作状态下，即需要夹紧管道8时，手动提升转动手柄91使止动销93脱离浅槽，并转动一定角度后松开，使止动销93卡接到深槽中，此时，滑动定位销92就会在定位销弹簧96的作用下顶到顶盖3表面，当转盘4转动至夹紧位置时，滑动定位销92就会在定位销弹簧96的弹力作用下插到顶盖3的定位孔31内，这样就可以将转盘4锁定在工作位置。

为了便于各个部件的连接固定，优选地，本方案中将夹具底座5的第一中心孔54设计为与管道8同轴布置，夹具底座5的内圈固连有与管道8同轴布置的空心轴套1，如图1至图3所示，转盘4可旋转地连接于空心轴套1的外周，顶盖3也套设在空心轴套1外周，为了保证连接牢固，空心轴套1上还装配有用于起紧固作用的螺母2，如图2和图3所示。

本实用新型的使用过程如下：

需要提升管道8时，将图11所示的转盘4沿逆时针旋转，待滑动夹紧器7夹紧管道8后，利用定位器9将转盘4的位置固定(夹具夹紧管道8的状态如图12所示)，再将起重机吊具等移至管道8的上方，用吊具将管道8吊住后，解除定位器9的固定作用，再顺时针转动转盘4，使滑动夹紧器7松开管道8并缩回到远离管道8的位置，此时，各滑动夹紧器7的夹持部77处于分布在最大直径状态(夹具放开管道8的状态如图14所示)，然后，利用吊具提升管道8，待第一节管道与第二节管道的连接法兰盘上升至合适高度后，再逆时针转动转盘4使滑动夹紧器7夹紧管道8并使定位器9将转盘4位置固定，操作人员即可拆卸连接在两根管道8之间法兰盘上的连接螺栓了。待连接螺栓拆卸完成后，即可利用吊具将第一根管道吊走。如此重复若干次，即可将处于井底最深处的深井泵吊至地面进行维修或更换。如若安装深井泵及管道时，该夹具的使用方法同上。

本实用新型根据深井泵和管道连接的特点，将原有的固定卡子淘汰弃用，并在井口安装了一套旋转夹紧装置，即一种方便、安全、快捷的更换和维护维修深井泵的夹具工装，保证了管道固定的可靠性。与现有技术相比，本方案避免了原先拆卸管道时每拆除一节都必须安装固定下节管道卡子的弊端，同时能够快速地夹紧和松开管道，在提高效率的同时也增加了安全保障，广泛适用于深井泵的各种维修维护和更换工作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。