一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼管通徑設(shè)備使用的槍膛緩沖【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明的一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，包括槍膛及其水平貫穿槍膛左側(cè)面的緩沖氣缸，所述緩沖氣缸缸桿右端部通過螺釘固定有緩沖墊總成并且緩沖墊總成右端面為圓弧型的緩沖接觸頭；所述緩沖氣缸通過軟氣管連接有安裝與其上的緩沖氣缸控制閥組；所述槍膛內(nèi)設(shè)置有位于緩沖氣缸右側(cè)的偏心套筒緩沖裝置。通徑工具與其接觸的受力作用點始終在圓球面最高點，即作用在緩沖氣缸缸桿的沖擊力始終與缸桿在同一軸線上，不產(chǎn)生偏心力，使緩沖氣缸缸桿不易折斷；快速排氣閥的出氣口設(shè)有節(jié)流閥，能夠控制排出氣體的速度，從而控制緩沖氣缸回退速度，進而控制通徑工具產(chǎn)生的沖擊。
【專利說明】一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼管通徑設(shè)備使用的槍膛緩沖【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種作用力在中心線 上的通徑機緩沖系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，油井深度的不斷增加，對油管、套管的需求 量日益增加的同時，其要求也越來越嚴格。這些鋼管在出廠前都要經(jīng)過一系列的檢驗，其中 一道重要的工序就是鋼管直線度、圓度的檢測，通常稱為通徑。API管材標準化委員會也對 通徑標準做出了明確規(guī)定，以保證鋼管質(zhì)量的可靠性。目前，各大鋼管生產(chǎn)企業(yè)所使用的通 徑設(shè)備分為氣動式和機械式，因氣動通徑機的占地面積小、效率高等特點在生產(chǎn)企業(yè)得到 廣泛應(yīng)用。
[0003] 氣動通徑機是以空氣為動力源，通過氣體的正負壓力驅(qū)動通徑工具沿鋼管內(nèi)壁從 一端運行到另一端的設(shè)備。在通徑機的前槍膛內(nèi)安裝有緩沖裝置，用于接收和緩沖通徑工 具的沖擊。因為通徑機所適用鋼管的直徑和壁厚均會發(fā)生變化，而支撐鋼管的V型臺架標 高是固定的，這就導(dǎo)致規(guī)格不同的鋼管對應(yīng)緩沖裝置時總是偏心的。
[0004] 這種偏心使得緩沖氣缸缸桿每次緩沖通徑工具時都受到偏心力作用，尤其在生產(chǎn) 小直徑鋼管時更為明顯，導(dǎo)致緩沖氣缸缸桿在連續(xù)工作中經(jīng)常折斷，影響整個生產(chǎn)線的效 率和運行成本；緩沖氣缸在受到通徑工具的瞬間沖擊時反應(yīng)過慢，當氣量過大時容易使通 徑工具反彈出槍膛，導(dǎo)致生產(chǎn)故障，嚴重時損壞生產(chǎn)產(chǎn)品或設(shè)備；通徑工具在偏心套筒內(nèi)的 運動，需要偏心套筒前后浮動，原有的支撐復(fù)位裝置由兩側(cè)彈簧頂桿組成，由于管體內(nèi)有雜 質(zhì)、絲扣油等，長期運行時將彈簧卡死，偏心套筒無法浮動，對槍膛后端蓋造成剛性沖擊，損 壞連接螺栓，造成安裝工具和檢修的困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有通徑工具對緩沖氣缸的沖擊過大容易造成氣缸損壞和 緩沖氣缸由于通徑工具直徑變化帶來的沖擊力偏離氣缸中心線對其杠桿造成軸向切向力 的破壞。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為： 一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，包括槍膛及其水平貫穿槍膛左側(cè)面的緩沖 氣缸，所述緩沖氣缸缸桿右端部通過螺釘固定有緩沖墊總成并且緩沖墊總成右端面為圓弧 型的緩沖接觸頭；所述緩沖氣缸通過軟氣管連接有安裝與其上的緩沖氣缸控制閥組；所述 槍膛內(nèi)設(shè)置有位于緩沖氣缸右側(cè)和偏心套筒左側(cè)的偏心套筒緩沖裝置。
[0007] 所述緩沖氣缸包括氣缸第一腔室和氣缸第二腔室；所述緩沖氣缸控制閥組包括與 氣缸第一腔室和氣缸第二腔室連接的三位五通電控換向閥和與緩沖氣缸的氣缸第一腔室 連接的快速排氣閥。 所述三位五通電控換向閥出氣口分成第一氣路與第二氣路；所述三位五通電控換向閥 通過第一氣路與第二氣路分別與氣缸的氣缸第一腔室和氣缸第二腔室連接；所述氣缸第一 腔室設(shè)有四個氣口，所述第一氣路與任意之一氣口連接并且第一氣路中間設(shè)置有快速排氣 閥，其余三個氣口通過三根軟氣管與第一氣路的快速排氣閥下部連接并且軟氣管中間各設(shè) 有快速排氣閥。
[0008] 所述槍膛內(nèi)壁上頂部軸向設(shè)有定位塊；所述偏心套筒緩沖裝置包括剛性支架及套 接其外壁右端的支撐板和彈性體；所述支撐板和彈性體整體一個水平面注塑而成；所述偏 心套筒緩沖裝置外壁頂部軸向制有與定位塊匹配的定位槽。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點如下： 本發(fā)明的一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，包括槍膛及其水平貫穿槍膛左 側(cè)面的緩沖氣缸，所述緩沖氣缸缸桿右端部通過螺釘固定有緩沖墊總成并且緩沖墊總成右 端面為圓弧型的緩沖接觸頭；所述緩沖氣缸通過軟氣管連接有安裝與其上的緩沖氣缸控制 閥組；所述槍膛內(nèi)設(shè)置有位于緩沖氣缸右側(cè)和偏心套筒左側(cè)的偏心套筒緩沖裝置。
[0010] 通徑工具與其接觸的受力作用點始終在圓球面最高點，所以通徑工具產(chǎn)生的沖擊 力的始終作用在緩沖墊總成的圓球面最高點，即作用在緩沖氣缸缸桿的沖擊力始終與缸桿 在同一軸線上，不產(chǎn)生偏心力，使緩沖氣缸缸桿不易折斷；快速排氣閥的出氣口設(shè)有節(jié)流 閥，能夠控制排出氣體的速度，從而控制緩沖氣缸回退速度，進而控制通徑工具產(chǎn)生的沖擊 力。
[0011] 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，可靠性高，降低成本，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2是規(guī)格不同的鋼管對應(yīng)的通徑工具偏心狀況示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明實施前后緩沖墊總成的受力狀況對比。
[0015] 圖4是緩沖氣缸控制閥組的氣控系統(tǒng)原理圖。
[0016] 圖5是偏心套筒緩沖裝置的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0017] 圖6是圖5的A-A方向剖視圖。
[0018] 圖7是本發(fā)明槍膛和偏心套筒緩沖裝置配合示意圖。
[0019] 附圖中：1、緩沖接觸頭；2、緩沖氣缸控制閥組；3、緩沖氣缸；4、緩沖墊總成；5、軟 氣管；6、槍膛；7、快速排氣閥；8、第一氣路；9、第二氣路；10、氣缸第一腔室；11、氣缸第二 腔室；12、氣口；13、三位五通電控換向閥；14、偏心套筒緩沖裝置；15、剛性支架；16、彈性 體；17支撐板；18、第一通徑工具；19、檢測發(fā)訊裝置；20、偏心套筒；21、第二通徑工具；22、 現(xiàn)有緩沖接觸頭；23.定位塊；24、定位槽；25、弧度鋼片；26、左卡箍；27、右卡箍。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0021] 實施例1，參照圖1?3、5、6,其中圖3中，a (現(xiàn)有緩沖接觸頭22為作用對象）和 b (緩沖接觸頭1為作用對象）分別為實施前后大管徑第二通徑工具21作用力情況；c (現(xiàn) 有緩沖接觸頭22為作用對象）和d (緩沖接觸頭1為作用對象）分別為實施前后小管徑第 一通徑工具18作用力情況；技術(shù)方案如下： 一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，包括槍膛6及其水平貫穿槍膛6左側(cè)面的 緩沖氣缸3,所述緩沖氣缸3缸桿右端部通過螺釘固定有緩沖墊總成4并且緩沖墊總成4右 端面為圓弧型的緩沖接觸頭1 ;所述緩沖氣缸3通過軟氣管5連接有安裝與其上的緩沖氣 缸控制閥組2 ;所述槍膛6內(nèi)設(shè)置有位于緩沖氣缸3右側(cè)和偏心套筒20左側(cè)的偏心套筒緩 沖裝置14。所述的緩沖墊總成即氣缸杠桿右端通過螺釘固定的圓弧形型的緩沖接觸頭。 參照圖1、2,當有鋼管需要檢測時，槍膛前進使其前端面與鋼管前端面靠緊，偏心套筒 保證其內(nèi)壁尺寸和中心線與被測鋼管一致。緩沖氣缸帶動緩沖墊總成伸出至前端，將通徑 工具推進偏心套筒。向槍膛內(nèi)通入正壓空氣后，通徑工具被吹入鋼管進行檢測，鋼管尾端擋 板發(fā)訊，認為通徑工具已經(jīng)全長檢測合格后；向槍膛內(nèi)通入負壓空氣，通徑工具經(jīng)過鋼管、 偏心套筒被吸回槍膛。由于緩沖氣缸控制閥組的前端設(shè)置有檢測發(fā)訊裝置，當通徑工具經(jīng) 過偏心套筒時，偏心套筒緩沖裝置緩沖并支撐復(fù)位偏心套筒。當緩沖墊總成的圓弧面與通 徑工具接觸后，因沖擊力作用使緩沖氣缸缸桿后退，檢測發(fā)訊裝置19前端失去訊號，此時 緩沖氣缸控制閥組上的快速排氣閥在壓力作用下自動快速排氣，減慢通徑工具的速度并降 低沖擊力，待中間位置發(fā)訊后，緩沖氣缸控制閥組上的換向閥控制緩沖氣缸后退至后端，檢 測發(fā)訊裝置19后端發(fā)訊，完成緩沖過程，同時停止供負壓空氣。隨后，緩沖氣缸在緩沖氣缸 控制閥組上換向閥的作用下前進到行程最前端，檢測發(fā)訊裝置前端發(fā)訊，等待下一次檢測。 該檢測發(fā)訊裝置19和緩沖氣缸控制閥組均為公知技術(shù)，這里不做詳細描述。
[0022] 參照圖3,發(fā)明實施前，當鋼管直徑發(fā)生變化時，通徑工具的中心線是變化的，其在 改進前的緩沖墊總成上的受力作用點也是變化的，作用在緩沖氣缸缸桿的沖擊力始終是偏 心狀態(tài)，使緩沖氣缸的缸桿易于折斷。
[0023] 參照圖3,發(fā)明實施后，當鋼管直徑發(fā)生變化時，通徑工具的中心線同樣是變化的， 因為緩沖墊總成的端面為具有一定弧度的圓球面，通徑工具與其接觸的受力作用點始終在 圓球面最高點，所以通徑工具產(chǎn)生的沖擊力的始終作用在緩沖墊總成的圓球面最高點，即 作用在緩沖氣缸缸桿的沖擊力始終與缸桿在同一軸線上，不產(chǎn)生偏心力，使緩沖氣缸缸桿 不易折斷。
[0024] 實施例2，參照附圖1-7描述。
[0025] 在實施例1的基礎(chǔ)上，所述緩沖氣缸3包括氣缸第一腔室10和氣缸第二腔室11 ; 所述緩沖氣缸控制閥組2包括與氣缸第一腔室10和氣缸第二腔室11連接的三位五通電控 換向閥13和與緩沖氣缸3的氣缸第一腔室10連接的快速排氣閥7。 所述三位五通電控換向閥13出氣口分成第一氣路8與第二氣路9 ;所述三位五通電控 換向閥13通過第一氣路8與第二氣路9分別與氣缸的氣缸第一腔室10和氣缸第二腔室11 連接；所述氣缸第一腔室10設(shè)有四個氣口 12,所述第一氣路8與任意之一氣口 12連接并 且第一氣路8中間設(shè)置有快速排氣閥7,其余三個氣口 12通過三根軟氣管5與第一氣路8 的快速排氣閥7下部連接并且軟氣管5中間各設(shè)有快速排氣閥7。
[0026] 如圖6、圖7所示，所述槍膛6內(nèi)壁上頂部軸向設(shè)有定位塊；所述偏心套筒緩沖裝 置14包括剛性支架15及套接其外壁右端的支撐板17和彈性體16 ;所述支撐板17和彈性 體16整體一個水平面注塑而成；所述偏心套筒緩沖裝置14外壁頂部軸向制有與定位塊匹 配的定位槽24。（定位槽開在剛性支架15、支撐板17和彈性體16的頂部，三件一致，定位 鍵長度為偏心套筒緩沖裝置的長度上） 所述的定位塊23在槍膛內(nèi)壁左端延伸至偏心套筒右端；所述的定位槽在偏心套筒緩 沖裝置外壁上部。所述剛性支架15由兩端的環(huán)形卡箍(左卡箍26、右卡箍27)和至少三片 同樣弧度鋼片25組成，所述弧度鋼片25整體呈環(huán)形同軸排布于兩端環(huán)形卡箍之內(nèi)卡接組 成。
[0027] 參照圖4,緩沖氣缸控制閥組由一件三位五通電控換向閥和四件快速排氣閥組成， 緩沖氣缸的緩沖腔有四個氣口，分別與四件快速排氣閥連接。通常情況下，緩沖氣缸的前后 運行通過三位五通電控換向閥來實現(xiàn)；當緩沖氣缸的緩沖腔壓力劇增時，壓力使快速排氣 閥中的單向閥換向，氣體再不通過換向閥排出，直接通過快速排氣閥排出，系統(tǒng)中有四件快 速排氣閥，能夠快速的將緩沖腔的氣體排除?？焖倥艢忾y的出氣口設(shè)有節(jié)流閥，能夠控制排 出氣體的速度，從而控制緩沖氣缸回退速度，進而控制通徑工具產(chǎn)生的沖擊力。
[0028] 本發(fā)明的工作原理為： 通過系統(tǒng)工況分析1，導(dǎo)致偏心套筒20不能浮動的主要原因是彈簧頂桿失效。因為管 體內(nèi)的雜質(zhì)和絲扣油等不可能避免，當雜物進入彈簧等零件間隙后導(dǎo)致彈簧失效，通徑工 具的作用對槍膛后端蓋造成剛性沖擊，損壞連接螺栓，造成安裝工具和檢修的困難。避免前 后浮動的失效，就要解決槍膛內(nèi)遺留雜質(zhì)問題，使得雜質(zhì)能夠隨氣流排出槍膛。用偏心套筒 緩沖裝置代替彈簧頂桿，使偏心套筒前后浮動時，偏心套筒緩沖裝置的整個面受力，兩者之 間沒有間隙，這樣既保證了作用力在中心線上，又能很好的解決雜物無堆積并隨氣流排除 的問題。偏心套筒緩沖裝置是在剛性支撐板上澆筑彈性材料體，使其具有剛度和彈性，保證 偏心套筒的前后浮動，具備緩沖和支撐復(fù)位功能。
[0029] 通過系統(tǒng)的受力狀況分析2,確定緩沖氣缸缸桿易于折斷的原因在于舊緩沖墊總 成的受力點總是處于偏心狀態(tài)，每一個工作周期，通徑工具都會對缸桿施加一個較大的沖 擊力，反復(fù)多次的疲勞破壞使得緩沖氣缸的缸桿易于折斷。對于不同規(guī)格直徑的鋼管，其通 徑工具作用在舊緩沖墊總成的偏心距離也不同。通過改變緩沖墊的受力作用點，消除緩沖 墊上的偏心受力，使得對于不同規(guī)格直徑的鋼管，其通徑工具產(chǎn)生的沖擊力都能作用在緩 沖墊總成的中心線上，從而保證緩沖氣缸的缸桿沒偏心受力。將緩沖墊前端緩沖接觸部分 由平面改成具有一定弧度的圓球面，使得通徑工具的平端面始終接觸緩沖墊的圓弧面最高 點，這樣受力點固定為一點，保證了沖擊力作用在緩沖墊總成的中心線上。根據(jù)不同管徑偏 心量的不同，確定緩沖墊總成與槍膛的偏心距離，保證大小管徑所使用的通徑工具的平端 面都能作用在緩沖墊的圓弧面最高點。
[0030] 通過系統(tǒng)工況分析3,確定緩沖氣缸缸桿易于折斷和通徑工具反彈出槍膛的原因 在于通徑工具瞬間接觸緩沖墊總成時，緩沖氣缸的緩沖腔氣體不能快速排除，導(dǎo)致緩沖氣 缸的緩沖腔內(nèi)氣體瞬間增壓。使得緩沖氣缸的活塞桿受前后壓力，活塞桿彎曲變形，反復(fù)多 次的疲勞破壞使得緩沖氣缸的缸桿易于折斷。使得通徑工具受到更大的反彈力，嚴重時導(dǎo) 致通徑工具反彈出槍膛。為解決上述問題，首先，增加緩沖氣缸的缸桿強度，增大緩沖部分 缸桿的直徑，解決缸桿受壓問題。其次，在緩沖氣缸的緩沖腔布置四個連接氣口，在緩沖氣 缸控制閥組上相應(yīng)增加四組快速排氣閥連接到四個氣口，使得緩沖氣缸控制閥組既能保證 緩沖氣缸的正常前進后退動作，又能在通徑工具瞬間接觸緩沖墊總成后將緩沖腔的壓縮氣 體快速排除。減小了緩沖氣缸的活塞桿受力，消除通徑工具受到的反彈力作用。
[0031] 本實施例沒有詳細敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手
【權(quán)利要求】
1. 一種作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，包括槍膛（6)及其水平貫穿槍膛（6)左 側(cè)面的緩沖氣缸（3)，其特征在于：所述緩沖氣缸（3)缸桿右端部通過螺釘固定有緩沖墊總 成（4)并且緩沖墊總成（4)右端面為圓弧型的緩沖接觸頭（1);所述緩沖氣缸（3)通過軟氣 管（5)連接有安裝與其上的緩沖氣缸控制閥組（2);所述槍膛（6)內(nèi)設(shè)置有位于緩沖氣缸 (3)右側(cè)和偏心套筒（20)左側(cè)的偏心套筒緩沖裝置（14)。
2. 如權(quán)利要求1所述的作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖 氣缸（3)包括氣缸第一腔室（10)和氣缸第二腔室（11);所述緩沖氣缸控制閥組（2)包括與 氣缸第一腔室（10)和氣缸第二腔室（11)連接的三位五通電控換向閥（13)和與緩沖氣缸 (3)的氣缸第一腔室（10)連接的快速排氣閥（7)。
3. 如權(quán)利要求2所述的作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，其特征在于：所述三位 五通電控換向閥（13)出氣口分成第一氣路（8)與第二氣路（9);所述三位五通電控換向閥 (13)通過第一氣路（8)與第二氣路（9)分別與氣缸的氣缸第一腔室（10)和氣缸第二腔室 (11) 連接；所述氣缸第一腔室（10)設(shè)有四個氣口（ 12)，所述第一氣路（8)與任意之一氣口 (12) 連接并且第一氣路（8)中間設(shè)置有快速排氣閥（7)，其余三個氣口（12)通過三根軟氣 管（5)與第一氣路（8)的快速排氣閥（7)下部連接并且軟氣管（5)中間各設(shè)有快速排氣閥 (7)。
4. 如權(quán)利要求1所述的作用力在中心線上的通徑機緩沖系統(tǒng)，其特征在于：所述槍膛 (6)內(nèi)壁上頂部軸向設(shè)有定位塊（23);所述偏心套筒緩沖裝置（14)包括剛性支架（15)及套 接其外壁右端的支撐板（17)和彈性體（16);所述支撐板（17)和彈性體（16)整體一個水平 面注塑而成；所述偏心套筒緩沖裝置（14)外壁頂部軸向制有與定位塊匹配的定位槽（24)。
【文檔編號】G01B13/19GK104061271SQ201410280624
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】隋健, 寇永樂, 劉繼高, 高尚暉, 劉慧超, 馬海寬 申請人:中國重型機械研究院股份公司