專利名稱：具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機的制作方法
具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機
技術領域：
本發明涉及大口徑高壓管道維修、維護及搶修裝備技術領域，特別是一種使用具
有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機。背景技術：
隨著我國乃至國際能源產量的迅速發展，口徑越來越大，壓力越來越高的情況下， 管道在能源輸送方面發揮著越來越重要的作用。但無論采用何種材質建設的管道，由于經 過數年建設，沉降、腐蝕、外來施工等不可抗力因素的客觀存在，使管線在運行過程中都有 受損的可能，需要進行管道維修和大修。并且隨著全國城市規劃建設的發展，現有管線改造 工程也勢在必行。目前對于管道受損泄漏的維修、搶修以及在役管線的維護，通常使用的 方法是不停輸帶壓開孔封堵，因而大口徑高壓開孔機成為不可缺少的設備之一。在現有開 孔機設計系統中，中型口徑開孔機的備壓平衡系統均利用管線介質進行平衡，但因管線壓 力有波動，平衡系統也受到沖擊，工作不平穩，同時內置備壓系統適用范圍也受限制，尤其 在原油介質管線中使用時，原油進入平衡系統，往往堵塞平衡系統，導致開孔機無法進行作 業，將造成人員、設備乃至重大事故的發生，并且內置備壓平衡系統含在開孔機內，無法根 據使用需求進行自由調節。
發明內容
本發明的目的旨在為克服現有技術的不足與大口徑高壓開孔機為零，而提供一種 具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，該外置備壓平衡系統可調可控，使 開孔機裝置結構簡單，可輕松實現開孔機作業時的壓力平衡與穩定，使用性能提高。
本發明為解決上述問題所采用的方案是設計一種具有外置獨立可調備壓平衡系 統的高壓大口徑開孔機。它包括外置液壓泵站；進給齒輪箱；開孔機外殼；法蘭；標尺驅動 桿；由蝸輪通過鍵帶動的旋轉驅動軸，旋轉驅動軸內再通過開孔機鉆桿驅動鍵帶動的開孔 機鉆桿，開孔機鉆桿內又通過進給絲杠鎖母連接進給絲杠，而進給絲杠的內孔套裝在標尺 驅動桿上；在旋轉驅動軸的后端，旋轉驅動軸的外徑與開孔機外殼之間設有旋轉驅動軸鎖 母，旋轉驅動軸的內徑與進給絲杠鎖母旋合，進給絲杠鎖母則套裝在進給絲杠的外徑上；其 特征在于 在所述開孔機鉆桿的后端面所在的旋轉驅動軸的截面位置，旋轉驅動軸沿周向設 有1個或多個向心的通孔，并且在所述旋轉驅動軸的通孔位置外側的軸承以外的開孔機外 殼上還開有一個與外置液壓泵連接的平衡備壓進油孔，形成由開孔機外殼、旋轉驅動軸在 向心的通孔后部設置的臺肩底面、進給絲杠臺肩底面、旋轉驅動軸中向心的通孔、開孔機鉆 桿的后端面、以及旋轉驅動軸與開孔機鉆桿之間的間隙、開孔機鉆桿與開孔機進給絲杠之 間的間隙組合構成的壓力平衡油腔； 所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸臺肩與開孔機外殼之間裝有一個組合密封A ;
所述壓力平衡油腔在絲杠臺肩與旋轉驅動軸之間裝有一個組合密封B ;
所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸向心的通孔前部與開孔機外殼之間裝有一個組 合密封C ; 所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸的前端與法蘭孔后端之間裝有一個組合密封D ;
所述壓力平衡油腔在開孔機進給絲杠的前端與標尺驅動桿之間裝有一個組合密 封E; 所述標尺驅動桿的前端與開孔機鉆桿之間裝有一個組合密封F ; 所述開孔機鉆桿與法蘭孔前端之間也裝有一個組合密封G。 本發明的有益效果是本發明外置獨立可調備壓平衡系統，可以使開孔機鉆桿通 過其上方的壓力平衡油腔，實現開孔機鉆桿上、下截面所受壓力平衡，從而保證進給絲杠螺 母上、下壓力平衡(不承受任何力量)。本發明結構簡單，與同類設備相比，不受管內介質制 約，可控性、安全性大大增強，同時可根據實際工作壓力，自由調節開孔機鉆桿上下壓力，實 現開孔機工作時的壓力平衡，操作方便，安全可靠，杜絕誤操作事故發生。
圖1為開孔機主半剖視圖；圖2為開孔機主半剖視圖后段部分放大圖；圖3為開孔機主半剖視圖前段部分放大圖；圖4為組合密封A局部放大示意圖；圖5為組合密封B局部放大示意圖；圖6為組合密封C局部放大示意圖；圖7為組合密封D局部放大示意圖；圖8為組合密封E局部放大示意圖；圖9為組合密封F局部放大示意圖；圖IO為組合密封G局部放大示意圖。圖中1-進給齒輪箱；2_進給絲杠鎖母；3_旋轉驅動軸鎖母；4_旋轉驅動軸
5-平衡備壓進油孔；6-開孔機鉆桿驅動鍵；7-進給絲杠螺母；8-開孔機鉆桿；9-進給絲杠； 10-標尺驅動桿；ll-開孔機外殼；12-蝸輪；13-向心的通孔；14-法蘭；15-墊圈；16、17、
18-安裝用工藝孔。 以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式
本發明的開孔機裝置其主要傳動方式等均與現有技術相同。不包括進給齒輪箱1 ; 開孔機外殼ll ;法蘭；標尺驅動桿IO ;由蝸輪12通過鍵帶動的旋轉驅動軸4，旋轉驅動軸內 再通過開孔機鉆桿驅動鍵6帶動的開孔機鉆桿8 ，開孔機鉆桿內又通過進給絲杠鎖母7連接 進給絲杠9，而進給絲杠的內孔套裝在標尺驅動桿10上；在旋轉驅動軸的后端，旋轉驅動軸 的外徑與開孔機外殼之間設有旋轉驅動軸鎖母3，旋轉驅動軸的內徑與進給絲杠鎖母旋合， 進給絲杠鎖母2則套裝在進給絲杠的外徑上等。 本發明所述的外置獨立可調備壓平衡系統是通過膠管將外置液壓泵與壓力平衡 油腔相連。并且在所述開孔機鉆桿的后端面所在的旋轉驅動軸的截面位置，旋轉驅動軸沿周向設有1或多個向心的通孔13，在所述旋轉驅動軸的通孔位置外側的軸承以外的開孔
機外殼外殼上還開有一個與外置液壓泵連接的平衡備壓進油孔5。從而形成由開孔機外殼
11、旋轉驅動軸4在向心的通孔13后部設置的臺肩底面、進給絲杠9臺肩底面、旋轉驅動軸
4中向心的通孔13、開孔機鉆桿8的后端面、以及旋轉驅動軸與開孔機鉆桿之間的間隙、開
孔機鉆桿與開孔機進給絲杠9之間的間隙等組合構成的壓力平衡油腔。 為了防止壓力平衡油腔的壓力介質從旋轉驅動軸外側向后進入進給齒輪箱1內，
所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸臺肩與開孔機外殼之間裝有一個組合密封A。所述組合密
封A是通過一個環形密封座的內壁凹槽安裝一個環型密封圈，再通過環形密封座的外壁凹
槽安裝一個0型密封圈。所述環型密封圈可以是o型、y型、v型或齒型密封圈。 為了防止壓力平衡油腔的壓力介質從旋轉驅動軸內側向后進入進給齒輪箱1內，
所述壓力平衡油腔在絲杠臺肩與旋轉驅動軸之間裝有一個組合密封B。所述組合密封B是
一個環型密封圈，環型密封圈可以是o型、y型、v型或齒型密封圈。 為了防止壓力平衡油腔的壓力介質向前進入開孔機外殼11與旋轉驅動軸4之間 的空間，使開孔機外殼11承受壓力，所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸4向心的通孔13前部 與開孔機外殼11之間裝有一個組合密封C。所述組合密封C是一個環型密封圈，環型密封 圈可以是o型、y型、v型或齒型密封圈。 為了防止壓力平衡油腔的壓力介質從旋轉驅動軸4與開孔機鉆桿8之間的間隙進 入開孔機渦輪箱，并造成法蘭面泄露，所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸的前端與法蘭14之 間裝有一個組合密封D。所述組合密封D是通過一個環形密封座的內壁凹槽安裝一個環型 密封圈，再通過環形密封座的外壁凹槽安裝一個0形密封圈；所述環型密封圈可以是o型、 y型、v型或齒型密封圈。且所述環形密封座與外側的法蘭孔為螺紋鏈接。為了方便旋入和 調整環形密封座，在環形密封座的向外一側的端面上還設有對稱的兩個安裝用工藝孔16。
為了防止壓力平衡油腔的壓力介質從開孔機鉆桿8與開孔機進給絲杠9之間的間 隙進入標尺驅動桿10內，所述壓力平衡油腔在開孔機進給絲杠9的前端與標尺驅動桿10 之間裝有一個組合密封E。所述組合密封E是通過一個階梯狀環形密封座的內端面與開孔 機進給絲杠間形成的凹槽安裝一個環型密封圈，所述環型密封圈可以是o型、y型、v型或 齒型密封圈。且所述階梯狀環形密封座與外側的開孔機進給絲杠為螺紋鏈接。為了方便旋 入和調整環形密封座，在環形密封座的向外一側的端面上也設有對稱的兩個安裝用工藝孔 17。 為了防止壓力平衡油腔的壓力介質在開孔機鉆桿8頭部發生泄露，所述標尺驅動 桿10的前端與開孔機鉆桿8之間也裝有一個組合密封F。所述組合密封F是通過一個環形 密封座的內壁和外壁分別設有的凹槽各安裝一個0型密封圈，并且在兩個0形密封圈軸向 相對的內側各裝有一個矩形截面的聚四氟乙烯墊圈15。同時組合密封F也阻止了開孔機鉆 桿頭部所受壓力P進入到開孔機鉆桿8內，同時也防止平衡壓力外泄到鉆桿p處。
為了防止開孔機鉆桿前端的壓力介質進入到開孔機鉆桿8與法蘭14之間，在開孔 機鉆桿與法蘭孔前端之間也裝有一個組合密封G。所述組合密封G是通過一個環形密封座 的內壁沿軸向設有的前、后兩個凹槽，各安裝一個方向相反的環型密封圈，再通過環形密封 座的外壁凹槽安裝一個0型密封圈；所述環型密封圈可以是o型、y型、v型或齒型密封圈。 且所述環形密封座與外側的法蘭孔為螺紋鏈接。為了方便旋入和調整環形密封座，在環形
6密封座的向外一側的端面上也設有對稱的兩個安裝用工藝孔18。
開孔機工作原理 當蝸輪12轉動時，帶動旋轉驅動軸4旋轉或進給，旋轉驅動軸4不單帶動開孔機 鉆桿8旋轉，同時帶動旋轉傳動軸4上端部安裝的驅動齒輪旋轉，驅動齒輪與掛檔進給齒輪 嚙合，實現與開孔機進給絲杠9的傳動比差來帶動開孔機鉆桿8的自動進給，完成開孔作 業。 開孔機平衡系統的原理 開孔機鉆桿的前端承受鉆孔壓力P，而在開孔機鉆桿的后端由開孔機外殼、旋轉驅 動軸在向心的通孔后部設置的臺肩底面、進給絲杠臺肩底面、旋轉驅動軸中向心的通孔、開 孔機鉆桿的后端面、以及旋轉驅動軸與開孔機鉆桿之間的間隙、開孔機鉆桿與開孔機進給 絲杠之間的間隙組合構成封閉的壓力平衡油腔。平衡備壓進油孔5與外置液壓站相連接， 當開孔作業時，從平衡備壓進油孔5進入壓力介質，使壓力平衡油腔的壓力與開孔機鉆桿 所受壓力P相等，從而達到平衡的目的，獨立的泵站可隨意調節壓力，使開孔更平穩、安全 可靠。
權利要求
一種具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，包括外置液壓泵站；進給齒輪箱；開孔機外殼；法蘭；標尺驅動桿；由蝸輪通過鍵帶動的旋轉驅動軸，旋轉驅動軸內再通過開孔機鉆桿驅動鍵帶動的開孔機鉆桿，開孔機鉆桿內又通過進給絲杠鎖母連接進給絲杠，而進給絲杠的內孔套裝在標尺驅動桿上；在旋轉驅動軸的后端，旋轉驅動軸的外徑與開孔機外殼之間設有旋轉驅動軸鎖母，旋轉驅動軸的內徑與進給絲杠鎖母旋合，進給絲杠鎖母則套裝在進給絲杠的外徑上；其特征在于在所述開孔機鉆桿的后端面所在的旋轉驅動軸的截面位置，旋轉驅動軸沿周向設有1個或多個向心的通孔，并且在所述旋轉驅動軸的通孔位置外側的軸承以外的開孔機外殼上還開有一個與外置液壓泵連接的平衡備壓進油孔，形成由開孔機外殼、旋轉驅動軸在向心的通孔后部設置的臺肩底面、進給絲杠臺肩底面、旋轉驅動軸中向心的通孔、開孔機鉆桿的后端面、以及旋轉驅動軸與開孔機鉆桿之間的間隙、開孔機鉆桿與開孔機進給絲杠之間的間隙組合構成的壓力平衡油腔；所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸臺肩與開孔機外殼之間裝有一個組合密封A；所述壓力平衡油腔在絲杠臺肩與旋轉驅動軸之間裝有一個組合密封B；所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸向心的通孔前部與開孔機外殼之間裝有一個組合密封C；所述壓力平衡油腔在旋轉驅動軸的前端與法蘭內孔后端之間裝有一個組合密封D；所述壓力平衡油腔在開孔機進給絲杠的前端與標尺驅動桿之間裝有一個組合密封E；所述標尺驅動桿的前端與開孔機鉆桿之間裝有一個組合密封F。
2. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特 征在于所述組合密封A是通過一個環形密封座的內壁凹槽安裝一個環型密封圈，再通過環形密封座的外壁凹槽安裝一個o型密封圈。
3. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特 征在于所述組合密封B是一個環型密封圈。
4. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特 征在于所述組合密封C是一個環型密封圈。
5. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其 特征在于所述組合密封D是通過一個環形密封座的內壁凹槽安裝一個環型密封圈，再通過 環形密封座的外壁凹槽安裝一個0型密封圈；且所述環形密封座與外側的法蘭孔為螺紋鏈 接。
6. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特 征在于所述組合密封E是通過一個階梯狀環形密封座的內端面與開孔機進給絲杠間形成 的凹槽安裝一個環型密封圈，且所述階梯狀環形密封座與外側的開孔機進給絲杠為螺紋鏈 接。
7. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特 征在于所述組合密封F是通過一個環形密封座的內壁和外壁分別設有的凹槽各安裝一個 0型密封圈，并且在兩個0型密封圈軸向相對的內側各裝有一個矩形截面的聚四氟乙烯墊 圈。
8. 根據權利要求1所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機，其特征在于在開孔機鉆桿與法蘭孔前端之間也裝有一個組合密封G，所述組合密封G是通過一 個環形密封座的內壁沿軸向設有的前、后兩個凹槽，各安裝一個方向相反的環型密封圈，再通過環形密封座的外壁凹槽安裝一個0型密封圈；且所述環形密封座與外側的法蘭孔為螺紋鏈接。
9. 根據權利要求2-6或8所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔 機，其特征在于所述環型密封圈是o型、y型、v型或齒型密封圈。
10. 根據權利要求1或2、5-8所述的具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開 孔機，其特征在于所述的環形密封座由銅或金屬材料制作。
全文摘要
本發明是一種具有外置獨立可調備壓平衡系統的高壓大口徑開孔機。該外置獨立可調備壓平衡系統在現有開孔機的基礎上，在開孔機鉆桿的后端面所在的位置通過密封形成壓力平衡油腔，可以使開孔機鉆桿上、下截面所受壓力平衡，從而保證進給絲杠螺母上、下壓力平衡(不承受任何力量)。本發明結構簡單，與同類設備相比，可控性強，填補了世界上集大口徑高壓于一身開孔機的空白，同時可根據實際工作壓力，自由調節開孔機鉆桿上下的壓力差，實現開孔機工作時的壓力平衡與穩定，操作方便，安全可靠，解決了高壓大口徑管道改造開孔機匱乏的世界性難題。
文檔編號F16L55/18GK101694262SQ20091007082
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者賈亮亮 申請人:賈亮亮;