專利名稱：加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于鉆井設備技術領域，具體涉及一種加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備。
背景技術：
鉆桿是石油、天然氣開采工具的主要組成部分，鉆桿由管體和螺紋接頭組成。螺紋接頭和管體間采用摩擦焊接方式，為了保證螺紋接頭與管體焊縫處的強度，同時避免因截面突變引起應力集中，管體的兩個端部都要加厚，形成與螺紋接頭壁厚一致的加厚段，實現與螺紋接頭的平滑過渡。如此以來，管體就形成了一種兩端加厚的變斷面管，通常可采用內加厚、外加厚和內外加厚的方式。 另一方面，隨著鉆井深度的增加，鉆桿的重量也相應增加，這就要求增加設備的承重能力，還要提高鉆桿管體本身的強度性能，因此能夠選擇一種材料的強度與其密度之比較高的鉆探管體，不但可以減輕鉆桿自身的重量，便于在施工條件比較復雜的高山丘陵搬運，而且還降低了對鉆探設備承重能力的要求。經研究表明，與常規鋼鉆桿相比，鋁合金鉆桿密度小，可以降低鉆機負荷，提高深井鉆桿的過載拉伸能力，加快鉆井速度。同時由于鋁合金彈性模量約相當于鋼材的33%，具有良好地抗彎曲載荷性能，可以提高鉆桿的抗彎曲疲勞能力。此外，鋁合金鉆桿還具有抗腐蝕能力強、無磁特性等優點，所以鋁合金鉆桿已成為未來深孔鉆桿發展的一種趨勢。加工這種兩端內加厚的變斷面鋁合金管，如果采用鋼鉆桿常用的墩粗方法，外螺紋加厚段的變形量不大，變形質量容易控制，但是內螺紋加厚端長度長達I. 3米，變形量非常大，變形質量難以控制，從而影響鋁合金鉆桿管體的成型質量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，能夠提高鋁合金鉆桿管體的成型質量。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是設計一種加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，包括操作臺，其特征在于在操作臺上自前至后依次設置前支撐座、外支撐管和后支撐座；
前、后支撐座間架設管件，管件穿過外支撐管且與外支撐管同軸設置，管件的管壁上安裝滾壓頭，滾壓頭聯接控制機構，控制機構使滾壓頭沿管件徑向移動；
管件聯接電機，電機帶動管件在前、后支撐座中旋轉；
外支撐管聯接第一伺服動力裝置，第一伺服動力裝置帶動外支撐管沿操作臺前后移動。優選的，還包括滑動支架，滑動支架上設有滑塊，管壁中開設與滑塊相配裝的滑槽，滑動支架的內腔中設置安裝滾壓頭的滾軸。優選的，控制機構包括伸縮式執行部件和張緊拉桿，伸縮式執行部件帶動張緊拉桿前后移動，張緊拉桿分為粗段、細段和聯接粗段與細段的過渡段，滑動支架的內端支撐在張緊拉桿上。優選的，控制機構為第二伺服動力裝置，第二伺服動力裝置聯接滑動支架。優選的，第一或者第二伺服動力裝置為伺服油缸或者伺服氣缸或者伺服電機。優選的，操作臺上設有滑軌，外支撐管滑動安裝在滑軌上。優選的，外支撐管分為上半管和下半管，上半管和下半管的一端鉸裝在開合軸上、另一端由壓緊油缸鎖緊。優選的，外支撐管上設置保溫層。與現有技術相比，本發明的有益效果是
I、由于管件的管壁上安裝有滾壓頭，控制機構使滾壓頭沿管件徑向移動；電機帶動管件和滾壓頭在前、后支撐座中旋轉；外支撐管聯接第一伺服動力裝置，第一伺服動力裝置帶動外支撐管沿操作臺前后移動，可將待加工的內徑相同的鋁合金管夾持固定在外支撐管內，由電機帶動管件和滾壓頭旋轉，控制機構控制滾壓頭的開度，滾壓頭滾壓鋁合金管體的內壁，同時由第一伺服動力裝置帶動外支撐管和鋁合金管體前后移動，使鋁合金管體一次滾壓成型，保障其不同壁厚段的連續過渡，同時避免了由于墩粗而導致變形量不可控的弊端。2、由于滾壓頭通過滑動支架安裝在管壁中，可使滑動支架與控制機構接觸，為滾壓頭預留了自由轉動的空間，實現對鋁合金管體的滾動式擠壓，保障了滾壓效果，同時降低了第一伺服動力裝置的驅動力；滾壓頭通過滑動支架滑動安裝在管壁中，結構簡單，并約束了滾壓頭的移動方向，進一步提高了鋁合金管體的滾壓成型質量。3、控制機構采用伸縮式執行部件和張緊拉桿，伸縮式執行部件帶動張緊拉桿前后移動，張緊拉桿分為粗段、細段和聯接粗段與細段的過渡段，滑動支架的內端支撐在張緊拉桿上，結構簡單，便于控制，運行可靠。4、控制機構為第二伺服動力裝置，第二伺服動力裝置聯接滑動支架，技術成熟，便于實現。5、由于操作臺上設有滑軌，外支撐管滑動安裝在滑軌上，保證了外支撐管和鋁合金管體的移動方向，進一步提高了鋁合金管體的成型效果，同時降低了第一伺服動力裝置的驅動力。6、由于外支撐管分為上半管和下半管，上半管和下半管的一端鉸裝在開合軸上、另一端由壓緊油缸鎖緊，在滾壓鋁合金管體加厚兩端的同時，控制其外徑的前提下，實現了外支撐管的開合式結構，便于鋁合金管體的取放操作。7、外支撐管上設置保溫層，減緩了鋁合金管體的溫度散失，從而進一步保證了鋁合金管體的滾壓成型質量。8、本發明結構簡單，提高了鋁合金管體的成型質量，便于在行業內推廣應用。
圖I是實施例一的結構示意 圖2是管件與滾壓頭的連接結構立體 圖3是圖2中A-A剖面視圖；圖4是圖3中B-B剖面視 圖5是外支撐管與操作臺的連接結構示意圖。圖中標記1、操作臺；11、滑軌；2、前支撐座；3、管件；4、外支撐管；
41、上半管；42、下半管；43、保溫層；44、開合軸；45、壓緊油缸；
46、第一伺服動力裝置；5、后支撐座；6、滾壓頭；61、滑動支架；62、滑塊；63、滑槽；7、張緊拉桿；8、伸縮式執行部件；9、電機；10、鋁合金管體。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。實施例一
如圖I、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發明中的操作臺I上自前至后依次設置前支撐座2、外支撐管4和后支撐座5 ;前支撐座2和后支撐座5間架設管件3，管件3穿過外支撐管4且與外支撐管4同軸設置，管件3的管壁上安裝滾壓頭6，滾壓頭6聯接控制機構，控制機構使滾壓頭6沿管件3徑向移動；管件3聯接電機9，電機9帶動管件3在前支撐座2和后支撐座5中旋轉；外支撐管4聯接第一伺服動力裝置46，第一伺服動力裝置46帶動外支撐管4沿操作臺I前后移動，可將待加工的等內徑鋁合金管體10夾持固定在外支撐管4內，由控制機構調節滾壓頭6與管件3中心的距離，將滾壓頭6遠離管件3中心時為張開狀態，向管件3中心方向移動時為縮緊狀態，如此控制滾壓頭6的開度，即滾壓頭6與管件3中心間的距離大小；滾壓頭6滾壓鋁合金管體10的內壁，同時由第一伺服動力裝置46帶動外支撐管4和鋁合金管體10前后移動，使鋁合金管體10 —次滾壓成型，保障其不同厚度段的連續過渡，同時避免了由于墩粗而導致變形量不可控的弊端。為規范滾壓頭6在管件3中的移動軌跡，可采用滑動支架61方式，滑動支架61上設有滑塊62，管壁中開設與滑塊62相配裝的滑槽63，滑塊62安裝在滑槽63中，滑動支架61的內腔中設置安裝滾壓頭6的滾軸，可使滑動支架61與控制機構接觸，為滾壓頭6預留了自由轉動的空間，實現對鋁合金管體10的滾動式擠壓，保障了滾壓效果，同時降低了第一伺服動力裝置46的驅動力；滾壓頭6滑動安裝在滑動支架61中，結構簡單，并約束了滾壓頭6的移動方向，進一步提高了鋁合金管體10的滾壓成型質量。上述控制機構包括伸縮式執行部件8和張緊拉桿7，伸縮式執行部件8帶動張緊拉桿7前后移動，張緊拉桿7穿設在管件3的內腔中，并與管件3同軸設置,張緊拉桿7分為粗段、細段和聯接粗段與細段的過渡段，滑動支架61的內端支撐在張緊拉桿7上，通過拉動張緊拉桿7，使滑動支架61接觸張緊拉桿7的不同段，來控制滾壓頭6的開度，結構簡單，便于控制且運行可靠。操作臺I上設有滑軌11，外支撐管4滑動安裝在滑軌11上，保證了外支撐管4和鋁合金管體10的移動方向，進一步提高了鋁合金管體10的成型效果，同時降低了第一伺服動力裝置46的驅動力。外支撐管4分為上半管41和下半管42，上半管41和下半管42的一端鉸裝在開合軸44上、另一端由壓緊油缸45鎖緊，在滾壓鋁合金管體10加厚兩端的同時，控制其外徑的前提下，實現了外支撐管4的開合式結構，便于鋁合金管體10的取放操作，并便于上半管41與下半管42的準確扣合。外支撐管4上設置保溫層43，減緩了鋁合金管體10的溫度散失，從而進一步保證了鋁合金管體10的滾壓成型質量。上述開合式結構還可以采用其它形式，例如現有技術中的卡合式聯接，然后由液壓油缸張緊上半管41與下半管42的聯接部。第一伺服動力裝置46可以選用現有技術中的伺服油缸或者伺服氣缸或者伺服電機，在此不再贅述。伸縮式執行部件8可以選用現有技術中的液壓缸或者千斤頂等裝置，只要能夠實現伸縮功能即可。工作時，先把等內徑的鋁合金管體10經2小時的430°C熱處理，使之退火后套裝在管件3上，并卡裝固定在外支撐管4中，伸縮式執行部件8拉動或者推動張緊拉桿7，改變滑動支架61在張緊拉桿7上的相對位置，調節滾壓頭6的開度；同時電機9帶動管件3和滾壓頭6旋轉，滾 壓鋁合金管體10的內壁，通過控制外支撐管4的行進速度和滾壓頭6的開度，實現鋁合金管體10內腔的變徑，一次滾壓出兩端內加厚的鋁合金鉆桿管體，整個成型過程可控，保障了兩端內加厚的鋁合金鉆桿管體的成型質量。實施例二
控制滾壓頭6開度的控制機構選用第二伺服動力裝置，第二伺服動力裝置位于管件3的內腔中，聯接滑動支架61的內端。其中，第二伺服動力裝置可以與第一伺服動力裝置46相同，選用現有技術中的伺服油缸或者伺服氣缸或者伺服電機，其余均同實施例一。控制機構可以安裝在管件3的內腔中，也可以安裝在管件3的管壁中或者管件3的外壁與鋁合金管體10的內壁圍成的空腔中，只要能夠調整滾壓頭6與管件3中心的距離即可。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，包括操作臺，其特征在于在操作臺上自前至后依次設置前支撐座、外支撐管和后支撐座； 前、后支撐座間架設管件，管件穿過外支撐管且與外支撐管同軸設置，管件的管壁上安裝滾壓頭，滾壓頭聯接控制機構，控制機構使滾壓頭沿管件徑向移動； 管件聯接電機，電機帶動管件在前、后支撐座中旋轉； 外支撐管聯接第一伺服動力裝置，第一伺服動力裝置帶動外支撐管沿操作臺前后移動。
2.按照權利要求I所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于還包括滑動支架，滑動支架上設有滑塊，管壁中開設與滑塊相配裝的滑槽，滑動支架的內腔中設置安裝滾壓頭的滾軸。
3.按照權利要求2所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于控制機構包括伸縮式執行部件和張緊拉桿，伸縮式執行部件帶動張緊拉桿前后移動，張緊拉桿分為粗段、細段和聯接粗段與細段的過渡段，滑動支架的內端支撐在張緊拉桿上。
4.按照權利要求2所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于控制機構為第二伺服動力裝置，第二伺服動力裝置聯接滑動支架。
5.按照權利要求4所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于第一或者第二伺服動力裝置為伺服油缸或者伺服氣缸或者伺服電機。
6.按照權利要求I所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于操作臺上設有滑軌，外支撐管滑動安裝在滑軌上。
7.按照權利要求I至6中任一所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于外支撐管分為上半管和下半管，上半管和下半管的一端鉸裝在開合軸上、另一端由壓緊油缸鎖緊。
8.按照權利要求7所述的加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，其特征在于外支撐管上設置保溫層。
全文摘要
本發明公開了一種加工內加厚鋁合金鉆桿管體的設備，屬于鉆井設備技術領域，其包括操作臺，特征在于操作臺上前后依次設置前支撐座、外支撐管和后支撐座；前、后支撐座間架設管件，管件穿過外支撐管且與外支撐管同軸設置，管件的管壁上安裝滾壓頭，滾壓頭聯接使其徑向移動的控制機構；管件由電機帶動在前、后支撐座中旋轉；外支撐管聯接使其沿操作臺前后移動的第一伺服動力裝置。此種加工設備可將待加工的等徑鋁合金管夾持在外支撐管內，由控制機構控制滾壓頭的開度，滾壓頭滾壓鋁合金管體的內壁，同時外支撐管帶動鋁合金管體前后移動，使鋁合金管體一次滾壓成型，保障其不同壁厚段的連續過渡，同時避免了由于墩粗而導致變形量不可控的弊端。
文檔編號B21C37/06GK102814355SQ20121034683
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者石奇, 馮春, 龐佃軍, 王德勝, 龐云倫, 時超 申請人:淄博斯壯鋁業有限公司