一种PE管道带压开孔装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及开孔装置技术领域，具体涉及一种PE管道带压开孔装置及其施工方法。

背景技术

众所周知，PE管料由于其强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒和耐磨等特点，被广泛应用于给排水制造领域，而诸如给水管在使用过程中为保证用水户的正常用水，通常需要具备一定的给水压力，因此给水管必须能承受一定的压力，同时当用水户较多时，给水管路整体会十分庞大，如此当有新用户接入时，为满足新管路的接入，通常需要在既有的PE管路上新接入支管，因此为降低支管接入过程对其它用水户的影响，提出一种PE管道带压开孔装置及其施工方法。

经检索，2019年4月26日公开的，公开号为CN107214766B的中国专利开了一种PE管道带压开孔装置及其施工方法，其大致描述为，包括PE鞍形电热熔片、密封装置、开孔装置及防护装置，PE鞍形电热熔片紧贴PE管道设置，开孔装置上的开孔器设置在密封装置内，防护装置设置在密封装置外部，密封装置包括下端法兰头熔合体、硅胶密封垫、闸阀、上端法兰头熔合体及封堵板，下端法兰头熔合体与PE鞍形电热熔片连接，闸阀设置在下端法兰头熔合体与上端法兰头熔合体之间，封堵板设置在上端法兰头熔合体的上部，开孔装置包括开孔器电机、开孔器主轴及开孔器，开孔器电机通过开孔器主轴与开孔器连接，并带动开孔器旋转，密封装置还包括密封件，其为机械式水密封件，密封件设置在上端法兰头熔合体上，并由封堵螺母固定，防护装置包括抱箍、一对花兰螺丝及尼龙绳，抱箍设置在PE管道上，花兰螺丝的一端装卡在封堵板上，尼龙绳连接在花兰螺丝的另一端，其在使用时，在PE管道的标识位置做去氧化皮处理，预装下端法兰头熔合体、上端法兰头熔合体，并拼装密封装置，接着预装防护装置，然后安装PE鞍形电热熔片，并接通电源，进行熔焊，常温冷却，将开孔装置安装在密封装置内，并做好密封件的固定，启动开孔器电机，对PE管道进行开孔，开孔结束后，将开孔器及切割下来的管片退至上端法兰头熔合体，并关闭闸阀，拆除开孔装置，完成安装。

上述的现有技术方案虽然可以用于PE管道带压开孔施工，但是其施工环节需要对PE管道进行管壁的热熔作业，因此一方面对PE管道的管壁厚度具有一定的要求，其中若PE管道的管壁较薄，不仅会影响下端法兰头熔合体与PE管道之间的连接强度，而且也会影响PE管道的结构强度，另一方面也需要严格控制PE鞍形电热熔片的施工过程和时间，施工较为繁琐费力，需要时间较长，同时由于开孔作业过程中对于切割下来的管片会连通开孔器一并卸除，同时考虑到是带压作业，因此PE管道内的物质会具有一定的流动性，因此一旦切割下来的管片在流动的物质的影响下而从开孔器内掉落，极易影响PE管道的正常流通，可操作性较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种PE管道带压开孔装置及其施工方法，其采用干管一次性切割成型的结构，使切割进入干管的切割结构不在退出干管，施工更为便利，可操作性更好，而且配套切割结构具有加强结构，使管架与干管之间的连接结构强度更高，对于干管的结构强度影响较低，同时对于干管上切割而下的管片其取出作业的可操作性更好。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种PE管道带压开孔装置，包括PE管道，还包括切割结构和操作结构，所述PE管道包括既有的干管和需要接入的支管，所述支管的两端分别安装有左闸阀和右闸阀，所述右闸阀内螺纹连接有内螺纹架，所述内螺纹架内安装有自攻丝钻头，所述切割结构包括管架，所述管架螺纹连接在所述左闸阀内，所述管架的左端转动连接有两个切割限位弧板，两个所述切割限位弧板用于干管的开孔和开孔后管架相对于干管的辅助钩挂定位，管架内安装有用于两个切割限位弧板均相对于管架转动驱动的调节结构，管架上套装有马鞍密封圈，管架上设置有粗螺纹段，所述粗螺纹段上螺纹连接有压紧螺帽，所述压紧螺帽内开设有与所述马鞍密封圈匹配的定位环槽，干管与管架之间设置有加强结构，管架配套有通用驱动结构，所述操作结构包括定位半筒和两个半三通架，两个所述半三通架之间配套有螺栓，所述定位半筒上固定连接有两个钩架，两个半三通架上均固定连接有两个分别与两个钩架匹配的钩板。

在前述方案的基础上，所述调节结构包括外螺纹筒，所述外螺纹筒螺纹连接在所述管架内，所述外螺纹筒的右端转动连接有连接筒架，所述连接筒架滑动配合在所述管架内，所述连接筒架的左端开设有两个开口槽，两个所述开口槽内均转动连接有驱动架，两个所述驱动架均转动连接有传动架，两个所述传动架分别与两个切割限位弧板固定连接，管架上安装有用于外螺纹筒转动驱动的外驱动结构。

在前述方案的基础上优选的，所述外驱动结构包括锥齿环和管座，所述锥齿环转动连接在所述管架内，所述外螺纹筒滑动连接在锥齿环内，所述管座固定连接在管架上，管座内转动连接有内六角驱动轴，所述内六角驱动轴上固定连接有锥齿轮，所述锥齿轮与锥齿环相啮合。

在前述方案的基础上进一步的，所述加强结构包括弹性包覆管，所述弹性包覆管上固定连接有两个螺纹口半筒，两个所述螺纹口半筒配套有连接螺纹帽，所述连接螺纹帽上开设有与所述管架匹配的管孔。

在前述方案的基础上再进一步的，所述压紧螺帽上、连接螺纹帽上和内螺纹架上均设置有驱动外六角。

在前述方案的基础上更进一步的，所述通用驱动结构包括端架，所述端架上转动连接有三个弯杆，三个所述弯杆上均转动连接有夹紧座，多个所述夹紧座上设置有与管架匹配的弧面，端架上螺纹连接有驱动环，所述驱动环内固定连接有压紧环，所述压紧环用于三个弯杆的推动。

作为上述方案进一步的，所述驱动架的左端和自攻丝钻头的左端均固定连接有驱动棱柱。

作为上述方案再进一步的，所述自攻丝钻头从左至右分为光杆段、攻丝段和钻孔段，所述驱动棱柱固定连接在所述光杆段的左端，所述光杆段的直径大于攻丝段的直径和钻孔段的直径，且攻丝段的直径与钻孔段的直径相互匹配。

作为上述方案更进一步的，所述驱动环上开设有辅助驱动孔，所述定位半筒上固定连接有操作手杆。

一种PE管道带压开孔装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、对带压的干管进行开孔作业时，首先对干管上需要开孔作业的管段进行清理，之后通过螺栓将两个半三通架形成相互连接，两个半三通架相互连接之前将马鞍密封圈置于两个半三通架之间，置入过程中注意马鞍密封圈上马鞍面的位置，以使两个半三通架靠在干管上时，马鞍密封圈上的马鞍面能够与干管形成贴合接触，在将两个半三通架靠在干管上后，通过定位半筒实现两个半三通架均相对于干管的定位，即将钩板滑入对应的钩架内，此状态如附图1和2所示，完成操作结构相对于干管的安装；

S2、操作结构相对于干管安装完成后，将螺纹帽和压紧螺帽从管架的左端先后套在管架上，并将螺纹帽和压紧螺帽均越过粗螺纹段，螺纹帽上的管孔内径大于粗螺纹段的外径，压紧螺帽可以通过相对粗螺纹段的螺旋作用实现螺纹帽的顺利通过粗螺纹段，然后将管架插入马鞍密封圈内，直至切割限位弧板与干管的外侧管壁形成接触，对于形成接触状态的判断，即管架插入马鞍密封圈后无法再向左推动来判断；

S3、接着对干管上即将切割下来的管片进行预定位，预定位过程中通过驱动自攻丝钻头转动实现对于干管的钻孔定位，此过程中钻孔段对干管进行打孔作业，并且在钻孔段打孔作业完成后攻丝段实现对于前述钻孔段所打的孔洞进行攻丝作业，直至光杆段与干管接触，实现自攻丝钻头相对于干管的定位，前述状态下左闸阀和右闸阀均开启；

S4、然后将通用驱动结构安装在管架上，安装过程中使弧面靠在内管架上，并相对于端架调整驱动环，驱动环在驱动环与端架之间的螺纹作用下转动的同时向左运动，向左运动的驱动环带动压紧环向左同步运动，实现弯杆相对于端架的转动推动，以达到夹紧座相对于管架的压紧，从而实现端架相对于管架的定位，定位完成后驱动端架转动实现两个切割限位弧板均相对于干管的转动驱动，伴随着切割限位弧板相对于干管的转动向左施加推动力，以实现切割限位弧板对于干管的转动进给，完成干管上的开孔作业；

S5、开孔作业完成后，转动内六角驱动轴实现锥齿轮的转动，锥齿轮转动带动锥齿环转动，锥齿环转动带动外螺纹筒转动，外螺纹筒转动通过外螺纹筒与管架之间螺纹连接的作用实现连接筒架的左推，向左移动的连接筒架通过驱动架推动传动架运动，传动架运动带动切割限位弧板相对管架转动，从而实现两个切割限位弧板均在干管内的钩挂，此状态如附图5和附图6所示，然后将压紧螺帽安装在粗螺纹段，并将马鞍密封圈压入压紧螺帽上的定位环槽内，之后通过继续转动压紧螺帽形成马鞍密封圈相对于干管的压紧，并且伴随着马鞍密封圈压紧的进行，缓慢放松螺栓，实现两个半三通架的相互松动分离，直至两个半三通架相互完全分离，实现操作结构的卸除；

S6、卸除操作结构后，通过将两个螺纹口半筒相互掰开实现弹性包覆管的管径尺寸变大，直至两个螺纹口半筒之间的空间能够允许干管通过后，将弹性包覆管包覆在干管上操作结构卸除的部位，并使两个螺纹口半筒均扣在压紧螺帽上，之后将螺纹帽螺纹连接在两个螺纹口半筒的螺纹口上；

S7、后续相对于干管拆除通用驱动结构，相对于内螺纹架调整自攻丝钻头的位置，将自攻丝钻头上的攻丝段上连接着切割下来的管片伴随自攻丝钻头的向左移动而同步移动直至进入支管段，继而关闭左闸阀，相对于支管卸除右闸阀，完成干管的带压攻丝作业，形成支管相对干管的连通作业，使用时通过开启左闸阀即可实现支管内有干管内的物质流入。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种PE管道带压开孔装置及其施工方法，具备以下有益效果：

1.本发明中，通过切割结构的设计，形成相对于干管切割成型的结构，采用干管一次性切割成型的结构，使切割进入干管的切割结构不在退出干管，施工更为便利，通过调节结构的设计，实现两个切割限位弧板均相对于管架的状态调整和位置保持，一方面可以保证切割限位弧板对干管的切割作业的进行，另一方便也便于干管切割完成后切割限位弧板相对于干管形成钩挂调整，可操作性更好。

2.本发明中，通过加强结构的配套，能够对干管开孔完成后对于干管与管架之间的连接处形成辅助加固和支撑，使管架与干管之间的连接结构强度更高，同时对于干管的结构强度影响较低。

3.本发明中，通过内螺纹架和自攻丝钻头的配合，能够相对干管上即将切割而下的管片形成预定位，干管上切割而下的管片的取出作业的可操作性更好，通过通用驱动结构的设计，方便对管架的转动进行辅助驱动作业，更为实用。

附图说明

图1为本发明准备打孔作业的立体结构示意图；

图2为本发明准备打孔作业的另一角度的立体结构示意图；

图3为本发明弹性包覆管、螺纹口半筒和螺纹帽配合的分解的立体结构示意图；

图4为本发明弯杆、夹紧座和驱动环等配合的立体结构示意图；

图5为本发明管架、压紧螺帽和连接筒架等配合的局部剖视的立体结构示意图；

图6为本发明图5中A处的局部放大结构示意图；

图7为本发明图5中B处的局部放大结构示意图；

图8为本发明管架、压紧螺帽和连接筒架等配合的立体结构示意图；

图9为本发明支管、管架和马鞍密封圈等配合的立体结构示意图；

图10为本发明图9中C处的局部放大结构示意图；

图11为本发明支管、内螺纹架和自攻丝钻头等配合的立体结构示意图；

图12为本发明锥齿环的立体结构示意图。

图中：1、干管；2、支管；3、内螺纹架；4、自攻丝钻头；5、管架；6、切割限位弧板；7、马鞍密封圈；8、粗螺纹段；9、压紧螺帽；10、定位半筒；11、半三通架；12、钩架；13、外螺纹筒；14、连接筒架；15、驱动架；16、传动架；17、锥齿环；18、管座；19、内六角驱动轴；20、锥齿轮；21、弹性包覆管；22、螺纹口半筒；23、螺纹帽；24、驱动外六角；25、端架；26、弯杆；27、夹紧座；28、弧面；29、驱动环；30、压紧环；31、驱动棱柱；32、光杆段；33、攻丝段；34、钻孔段；35、辅助驱动孔；36、操作手杆。

具体实施方式

实施例

请参阅附图1-附图12，一种PE管道带压开孔装置，包括PE管道，还包括切割结构和操作结构，PE管道包括既有的干管1和需要接入的支管2，支管2的两端分别安装有左闸阀和右闸阀，右闸阀内螺纹连接有内螺纹架3，内螺纹架3内安装有自攻丝钻头4，通过内螺纹架3和自攻丝钻头4的配合，能够相对干管1上即将切割而下的管片形成预定位，干管1上切割而下的管片的取出作业的可操作性更好，切割结构包括管架5，管架5螺纹连接在左闸阀内，管架5的左端转动连接有两个切割限位弧板6，两个切割限位弧板6用于干管1的开孔和开孔后管架5相对于干管1的辅助钩挂定位，管架5内安装有用于两个切割限位弧板6均相对于管架5转动驱动的调节结构，管架5上套装有马鞍密封圈7，管架5上设置有粗螺纹段8，粗螺纹段8上螺纹连接有压紧螺帽9，压紧螺帽9内开设有与马鞍密封圈7匹配的定位环槽，通过切割结构的设计，形成相对于干管1切割成型的结构，采用干管1一次性切割成型的结构，使切割进入干管1的切割结构不在退出干管1，施工更为便利，调节结构包括外螺纹筒13，外螺纹筒13螺纹连接在管架5内，外螺纹筒13的右端转动连接有连接筒架14，连接筒架14滑动配合在管架5内，连接筒架14的左端开设有两个开口槽，两个开口槽内均转动连接有驱动架15，两个驱动架15均转动连接有传动架16，两个传动架16分别与两个切割限位弧板6固定连接，管架5上安装有用于外螺纹筒13转动驱动的外驱动结构，外驱动结构包括锥齿环17和管座18，锥齿环17转动连接在管架5内，外螺纹筒13滑动连接在锥齿环17内，管座18固定连接在管架5上，管座18内转动连接有内六角驱动轴19，内六角驱动轴19上固定连接有锥齿轮20，锥齿轮20与锥齿环17相啮合，通过调节结构的设计，实现两个切割限位弧板6均相对于管架5的状态调整和位置保持，一方面可以保证切割限位弧板6对干管1的切割作业的进行，另一方便也便于干管1切割完成后切割限位弧板6相对于干管1形成钩挂调整，可操作性更好。

还需进一步说明的是，干管1与管架5之间设置有加强结构，加强结构包括弹性包覆管21，弹性包覆管21上固定连接有两个螺纹口半筒22，两个螺纹口半筒22配套有连接螺纹帽23，连接螺纹帽23上开设有与管架5匹配的管孔，通过加强结构的配套，能够对干管1开孔完成后对于干管1与管架5之间的连接处形成辅助加固和支撑，使管架5与干管1之间的连接结构强度更高，同时对于干管1的结构强度影响较低，压紧螺帽9上、连接螺纹帽23上和内螺纹架3上均设置有驱动外六角24，方便压紧螺帽9、连接螺纹帽23和内螺纹架3的各自转动驱动，管架5配套有通用驱动结构，通用驱动结构包括端架25，端架25上转动连接有三个弯杆26，三个弯杆26上均转动连接有夹紧座27，多个夹紧座27上设置有与管架5匹配的弧面28，端架25上螺纹连接有驱动环29，驱动环29上开设有辅助驱动孔35，方便驱动环29的转动驱动，驱动环29内固定连接有压紧环30，压紧环30用于三个弯杆26的推动，通过通用驱动结构的设计，方便对管架5的转动进行辅助驱动作业，更为实用，操作结构包括定位半筒10和两个半三通架11，两个半三通架11之间配套有螺栓，定位半筒10上固定连接有操作手杆36，方便定位半筒10的抓握，从而方便定位半筒10的位置调整和安装作业，定位半筒10上固定连接有两个钩架12，两个半三通架11上均固定连接有两个分别与两个钩架12匹配的钩板，驱动架15的左端和自攻丝钻头4的左端均固定连接有驱动棱柱31，自攻丝钻头4从左至右分为光杆段32、攻丝段33和钻孔段34，驱动棱柱31固定连接在光杆段32的左端，光杆段32的直径大于攻丝段33的直径和钻孔段34的直径，且攻丝段33的直径与钻孔段34的直径相互匹配。

该实施例中的左闸阀和右闸阀均为市面上购买的本领域技术人员公知的常规设备，也可以根据实际需要进行其他型号的选用或进行定制，本专利中我们只是对其进行使用，并未对其结构和功能进行改进，其设定方式和安装方式，对于本领域的技术人员来说，只要按照其使用说明书的要求进行调试操作即可，在此不再对其进行赘述。

综上所述，该PE管道带压开孔装置及其施工方法的工作过程为，对带压的干管1进行开孔作业时，首先对干管1上需要开孔作业的管段进行清理，之后通过螺栓将两个半三通架11形成相互连接，两个半三通架11相互连接之前将马鞍密封圈7置于两个半三通架11之间，置入过程中注意马鞍密封圈7上马鞍面的位置，以使两个半三通架11靠在干管1上时，马鞍密封圈7上的马鞍面能够与干管1形成贴合接触，在将两个半三通架11靠在干管1上后，通过定位半筒10实现两个半三通架11均相对于干管1的定位，即将钩板滑入对应的钩架12内，此状态如附图1和2所示，完成操作结构相对于干管1的安装，操作结构相对于干管1安装完成后，将螺纹帽23和压紧螺帽9从管架5的左端先后套在管架5上，并将螺纹帽23和压紧螺帽9均越过粗螺纹段8，螺纹帽23上的管孔内径大于粗螺纹段8的外径，压紧螺帽9可以通过相对粗螺纹段8的螺旋作用实现螺纹帽23的顺利通过粗螺纹段8，然后将管架5插入马鞍密封圈7内，直至切割限位弧板6与干管1的外侧管壁形成接触，对于形成接触状态的判断，即管架5插入马鞍密封圈7后无法再向左推动来判断，接着对干管1上即将切割下来的管片进行预定位，预定位过程中通过驱动自攻丝钻头4转动实现对于干管1的钻孔定位，此过程中钻孔段34对干管1进行打孔作业，并且在钻孔段34打孔作业完成后攻丝段33实现对于前述钻孔段34所打的孔洞进行攻丝作业，直至光杆段32与干管1接触，实现自攻丝钻头4相对于干管1的定位，前述状态下左闸阀和右闸阀均开启，然后将通用驱动结构安装在管架5上，安装过程中使弧面28靠在内管架5上，并相对于端架25调整驱动环29，驱动环29在驱动环29与端架25之间的螺纹作用下转动的同时向左运动，向左运动的驱动环29带动压紧环30向左同步运动，实现弯杆26相对于端架25的转动推动，以达到夹紧座27相对于管架5的压紧，从而实现端架25相对于管架5的定位，定位完成后驱动端架25转动实现两个切割限位弧板6均相对于干管1的转动驱动，伴随着切割限位弧板6相对于干管1的转动向左施加推动力，以实现切割限位弧板6对于干管1的转动进给，完成干管1上的开孔作业。

进一步的，开孔作业完成后，转动内六角驱动轴19实现锥齿轮20的转动，锥齿轮20转动带动锥齿环17转动，锥齿环17转动带动外螺纹筒13转动，外螺纹筒13转动通过外螺纹筒13与管架5之间螺纹连接的作用实现连接筒架14的左推，向左移动的连接筒架14通过驱动架15推动传动架16运动，传动架16运动带动切割限位弧板6相对管架5转动，从而实现两个切割限位弧板6均在干管1内的钩挂，此状态如附图5和附图6所示，然后将压紧螺帽9安装在粗螺纹段8，并将马鞍密封圈7压入压紧螺帽9上的定位环槽内，之后通过继续转动压紧螺帽9形成马鞍密封圈7相对于干管1的压紧，并且伴随着马鞍密封圈7压紧的进行，缓慢放松螺栓，实现两个半三通架11的相互松动分离，直至两个半三通架11相互完全分离，实现操作结构的卸除，卸除操作结构后，通过将两个螺纹口半筒22相互掰开实现弹性包覆管21的管径尺寸变大，直至两个螺纹口半筒22之间的空间能够允许干管1通过后，将弹性包覆管21包覆在干管1上操作结构卸除的部位，并使两个螺纹口半筒22均扣在压紧螺帽9上，之后将螺纹帽23螺纹连接在两个螺纹口半筒22的螺纹口上，后续相对于干管1拆除通用驱动结构，相对于内螺纹架3调整自攻丝钻头4的位置，将自攻丝钻头4上的攻丝段33上连接着切割下来的管片伴随自攻丝钻头4的向左移动而同步移动直至进入支管2段，继而关闭左闸阀，相对于支管2卸除右闸阀，完成干管1的带压攻丝作业，形成支管2相对干管1的连通作业，使用时通过开启左闸阀即可实现支管2内有干管1内的物质流入，自攻丝钻头4和切割限位弧板6的转动驱动过程，可以通过外界的手电钻将手电钻上的三爪卡盘与自攻丝钻头4配套的驱动棱柱31或切割限位弧板6配套的驱动棱柱31形成相对装夹，之后通过启动手电钻的电源，即通过工作的手电钻实现驱动棱柱31的转动驱动，从而达到自攻丝钻头4或切割限位弧板6的转动驱动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。