手動帶壓開孔機原理

帶壓開孔工程手動帶壓開孔機原理


上圖為天津市先鋒管道工程機械有限公司生產內景，歡迎來廠考察設備和技術。


隨著國內使用的油氣管道、城市供水、供暖管道大量臨近使用壽命，管道的安全問題也日益增加。當突發事件發生時，需要做事故搶修工作，如帶壓搶修、更換失效管段、加裝裝置、分輸改造等，這些施工作業都要求在管道的運行中完成，即實施不停輸作業。相比大型管不停輸維修設備重量大、價格昂貴、現場技術要求高等特點，手電動帶壓開孔機重量輕、結構簡單更適用于需要緊密連接和難以操作的位置。手動帶壓開孔機是油氣運輸管道、城市供水、供暖管網不可缺少的基本維修設備，利用該設備能在流體輸送的情況下，對損壞的管段進行切割、開孔，減少了流體停輸帶來的損失。鑒于公司目前市場上一些手動帶壓開孔機還存在結構和穩定性差等諸多問題，有必要優化手動帶壓開孔機的結構，使其既能滿足動載荷下的強度要求，又能達到體積的最小化。

1 開孔機的結構設計

手動開孔機主要由旋轉手柄、差速套筒、定位套筒和鉆桿四部分組成，其設計是在手動的旋轉的動作之下，讓鉆頭即完成轉動切削管壁，又同時完成鉆桿的縱向伸縮?？蓡为氁蝗瞬僮?，有效利用人工力矩完成開孔工作。

（1）轉動手柄：通過旋轉手柄帶動鉆桿旋轉，進而驅動刀具完成旋轉切割。

（2差速筒：轉動差速筒，通過定位套筒與差速筒間的梯形螺紋副將差速筒的旋轉運動轉為套筒間的軸向位移，使鉆桿縱向伸縮，實現刀具進給。

（3）定位套筒：套筒底端的管螺紋與閥門轉接器連接，實現開孔機在指定管段的定位；帶壓作業中，將壁面上的穩壓孔外接高壓球閥作為安全閥，以保證作業安全；定位套筒外壁的位置標示，用以顯示進給深度。

（4）鉆桿：將旋轉運動和進給運動傳遞給鉆頭或開孔桶刀，其材料選取和幾何結構按新型的構造下重新設計。

2、手動帶壓開孔器安全性能

在管道輸送中，都是有壓力的，根據這一特點，開孔作業需要在一個密閉、無泄漏的工作環境下進行開孔作業。針對這一特點, 利用設備的密封性進行氮氣置換, 使開孔器內部充滿氮氣, 使刀具切削過程與空氣隔絕。開孔器主要有密封系統、動力傳動系統、進給系統、鉆具及排屑系統等組成密封系統。密封系統主要是由于開孔作業部分的密封及傳動裝置的密封，使開孔鉆全密閉，從而實現10MPa以上高壓開孔的需求。根據開孔作業的需要, 所以需在干管上焊接一個短接管, 以便于開孔器的連接, 在連接法蘭上安裝配套的開孔用閥門 (可采用閘閥 ), 安裝閥門主要是為了便于開孔作業完成后, 關閉閥門可安全拆下開孔器, 便于連接其他支管。

2.1動力傳動系統

動力傳動系統是以外接手持電鉆頭或人工為動力源，可以兩項調換，并以齒輪傳動進行變速傳動, 使動力傳動給動力軸, 進行開孔作業。

2.2進給系統

進給系統主要是采用螺紋傳動實現的。主要包括 T型螺紋、螺母、光筒軸、接頭等部分組成。這一結構可轉動手輪, 通過絲杠螺母傳動, 推動光筒軸做軸向運動, 然后推動接頭, 使其帶動主動軸實現進給這一功能。

其它功能就不一一描述了。

隨著國內使用的油氣管道、城市供水、供暖管道大量臨近使用壽命，管道的安全問題也日益增加。當突發事件發生時，需要做事故搶修工作，如帶壓搶修、更換失效管段、加裝裝置、分輸改造等，這些施工作業都要求在管道的運行中完成，即實施不停輸作業。相比大型管不停輸維修設備重量大、價格昂貴、現場技術要求高等特點，手電動帶壓開孔機重量輕、結構簡單更適用于需要緊密連接和難以操作的位置。手動帶壓開孔機是油氣運輸管道、城市供水、供暖管網不可缺少的基本維修設備，利用該設備能在流體輸送的情況下，對損壞的管段進行切割、開孔，減少了流體停輸帶來的損失。鑒于公司目前市場上一些手動帶壓開孔機還存在結構和穩定性差等諸多問題，有必要優化手動帶壓開孔機的結構，使其既能滿足動載荷下的強度要求，又能達到體積的最小化。

1 開孔機的結構設計

手動開孔機主要由旋轉手柄、差速套筒、定位套筒和鉆桿四部分組成，其設計是在手動的旋轉的動作之下，讓鉆頭即完成轉動切削管壁，又同時完成鉆桿的縱向伸縮?？蓡为氁蝗瞬僮?，有效利用人工力矩完成開孔工作。

（1）轉動手柄：通過旋轉手柄帶動鉆桿旋轉，進而驅動刀具完成旋轉切割。

（2差速筒：轉動差速筒，通過定位套筒與差速筒間的梯形螺紋副將差速筒的旋轉運動轉為套筒間的軸向位移，使鉆桿縱向伸縮，實現刀具進給。

（3）定位套筒：套筒底端的管螺紋與閥門轉接器連接，實現開孔機在指定管段的定位；帶壓作業中，將壁面上的穩壓孔外接高壓球閥作為安全閥，以保證作業安全；定位套筒外壁的位置標示，用以顯示進給深度。

（4）鉆桿：將旋轉運動和進給運動傳遞給鉆頭或開孔桶刀，其材料選取和幾何結構按新型的構造下重新設計。

2、手動帶壓開孔器安全性能

在管道輸送中，都是有壓力的，根據這一特點，開孔作業需要在一個密閉、無泄漏的工作環境下進行開孔作業。針對這一特點, 利用設備的密封性進行氮氣置換, 使開孔器內部充滿氮氣, 使刀具切削過程與空氣隔絕。開孔器主要有密封系統、動力傳動系統、進給系統、鉆具及排屑系統等組成密封系統。密封系統主要是由于開孔作業部分的密封及傳動裝置的密封，使開孔鉆全密閉，從而實現10MPa以上高壓開孔的需求。根據開孔作業的需要, 所以需在干管上焊接一個短接管, 以便于開孔器的連接, 在連接法蘭上安裝配套的開孔用閥門 (可采用閘閥 ), 安裝閥門主要是為了便于開孔作業完成后, 關閉閥門可安全拆下開孔器, 便于連接其他支管。

2.1動力傳動系統

動力傳動系統是以外接手持電鉆頭或人工為動力源，可以兩項調換，并以齒輪傳動進行變速傳動, 使動力傳動給動力軸, 進行開孔作業。

2.2進給系統

進給系統主要是采用螺紋傳動實現的。主要包括 T型螺紋、螺母、光筒軸、接頭等部分組成。這一結構可轉動手輪, 通過絲杠螺母傳動, 推動光筒軸做軸向運動, 然后推動接頭, 使其帶動主動軸實現進給這一功能。

其它功能就不一一描述了。

隨著國內使用的油氣管道、城市供水、供暖管道大量臨近使用壽命，管道的安全問題也日益增加。當突發事件發生時，需要做事故搶修工作，如帶壓搶修、更換失效管段、加裝裝置、分輸改造等，這些施工作業都要求在管道的運行中完成，即實施不停輸作業。相比大型管不停輸維修設備重量大、價格昂貴、現場技術要求高等特點，手電動帶壓開孔機重量輕、結構簡單更適用于需要緊密連接和難以操作的位置。手動帶壓開孔機是油氣運輸管道、城市供水、供暖管網不可缺少的基本維修設備，利用該設備能在流體輸送的情況下，對損壞的管段進行切割、開孔，減少了流體停輸帶來的損失。鑒于公司目前市場上一些手動帶壓開孔機還存在結構和穩定性差等諸多問題，有必要優化手動帶壓開孔機的結構，使其既能滿足動載荷下的強度要求，又能達到體積的最小化。

1 開孔機的結構設計

手動開孔機主要由旋轉手柄、差速套筒、定位套筒和鉆桿四部分組成，其設計是在手動的旋轉的動作之下，讓鉆頭即完成轉動切削管壁，又同時完成鉆桿的縱向伸縮?？蓡为氁蝗瞬僮?，有效利用人工力矩完成開孔工作。

（1）轉動手柄：通過旋轉手柄帶動鉆桿旋轉，進而驅動刀具完成旋轉切割。

（2差速筒：轉動差速筒，通過定位套筒與差速筒間的梯形螺紋副將差速筒的旋轉運動轉為套筒間的軸向位移，使鉆桿縱向伸縮，實現刀具進給。

（3）定位套筒：套筒底端的管螺紋與閥門轉接器連接，實現開孔機在指定管段的定位；帶壓作業中，將壁面上的穩壓孔外接高壓球閥作為安全閥，以保證作業安全；定位套筒外壁的位置標示，用以顯示進給深度。

（4）鉆桿：將旋轉運動和進給運動傳遞給鉆頭或開孔桶刀，其材料選取和幾何結構按新型的構造下重新設計。

2、手動帶壓開孔器安全性能

在管道輸送中，都是有壓力的，根據這一特點，開孔作業需要在一個密閉、無泄漏的工作環境下進行開孔作業。針對這一特點, 利用設備的密封性進行氮氣置換, 使開孔器內部充滿氮氣, 使刀具切削過程與空氣隔絕。開孔器主要有密封系統、動力傳動系統、進給系統、鉆具及排屑系統等組成密封系統。密封系統主要是由于開孔作業部分的密封及傳動裝置的密封，使開孔鉆全密閉，從而實現10MPa以上高壓開孔的需求。根據開孔作業的需要, 所以需在干管上焊接一個短接管, 以便于開孔器的連接, 在連接法蘭上安裝配套的開孔用閥門 (可采用閘閥 ), 安裝閥門主要是為了便于開孔作業完成后, 關閉閥門可安全拆下開孔器, 便于連接其他支管。

2.1動力傳動系統

動力傳動系統是以外接手持電鉆頭或人工為動力源，可以兩項調換，并以齒輪傳動進行變速傳動, 使動力傳動給動力軸, 進行開孔作業。

2.2進給系統

進給系統主要是采用螺紋傳動實現的。主要包括 T型螺紋、螺母、光筒軸、接頭等部分組成。這一結構可轉動手輪, 通過絲杠螺母傳動, 推動光筒軸做軸向運動, 然后推動接頭, 使其帶動主動軸實現進給這一功能。

其它功能就不一一描述了。