一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置制造方法
【專利摘要】一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，包括支撐部分、驅動動力部分和氣動拋丸部分，支撐部分，在平臺四個轉角處安裝支撐腿，在平臺上固定兩個安裝座，其中一個安裝座的高度大于另一個安裝座的高度，且在兩個安裝座的頂部為斜面，并在每一個安裝座的頂部安裝一對可以支撐一根鉆桿的托輪，鉆桿呈傾斜狀態，其中一個托輪通過萬向聯軸器連接到一個帶輪，帶輪通過皮帶傳動由第一電機驅動，在作為主動輪的托輪的表面覆蓋一層橡膠層，第一電機、第二電機和第三電機構成了驅動部分。首先實現了鉆桿內壁的清理和強化，使得內壁耐磨度和強度都得到有效的提升，解決了傳統的鉆桿內壁與泥沙接觸的過程中產生的磨損問題。
【專利說明】一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置

【技術領域】
[0001]該方案涉及石油鉆桿的生產工藝，具體地說是一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置。

【背景技術】
[0002]石油鉆桿一般由管體和接頭兩部分組成，管體是軋制的無縫鋼管，為了強化管體與接頭的強度一般在兩端進行墩粗。通常采用管體和接頭分別加工再進行摩擦焊接的工藝進行制作。
[0003]摩擦焊接:接頭加工后的成品接頭經端部加工、壓接(將端部車好的原管與加工線送來的成品接頭對焊)、焊縫退火、精加工、焊縫淬火、焊縫回火、自主檢、探傷、成品噴標，最終得到成品石油鉆桿。
[0004]在這一過程中，目前的工藝中沒有拋丸處理工藝。
[0005]噴丸處理工藝是為了能使零件避免表面殘留高的張應力，產生壓應力而提高其疲勞強度。
[0006]如何將拋丸工藝應用到鉆桿加工中，并進一步的提高鉆桿的綜合性能是本發明的研宄重點。


【發明內容】

[0007]針對以上問題，提供一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，首先將拋丸工藝引入到鉆桿的處理中，其次，通過結構的改進使得鉆桿內部的拋丸工藝得以順利實現，第三，通過該裝置的發明提高了鉆桿內外表面的質量和耐磨性。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0009]一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，包括包括支撐部分、驅動動力部分和氣動拋丸部分，其特征在于，
[0010]支撐部分，在平臺四個轉角處安裝支撐腿，在所述平臺上固定兩個安裝座，其中一個安裝座的高度大于另一個安裝座的高度，且在兩個安裝座的頂部為斜面，并在每一個安裝座的頂部安裝一對可以支撐一根鉆桿的托輪，所述鉆桿呈傾斜狀態，其中一個托輪通過萬向聯軸器連接到一個帶輪，所述帶輪通過皮帶傳動由第一電機驅動，在作為主動輪的托輪的表面覆蓋一層橡膠層，
[0011]在平臺與鉆桿之間的空間中設有一個對拋丸進行收集的傾斜面，且在傾斜面的后側設有一個向上延伸的翻邊，在平臺的后面焊接一個弧形的鋼板，在所述傾斜面的較低端設有一個落料口，所述落料口的外側設有一個集料斗，
[0012]在靠近鉆桿低端位置的外側安裝一個托輥，所述托輥兩端通過插接固定在兩個立柱上，兩個立柱位于安裝座的兩側，
[0013]在平臺的前側設有一個可沿左右方向移動的支座，并在支座的上端安裝第一噴嘴，所述支座的下端通過直線軸承安裝在平臺上，其中直線軸承也是傾斜設置的且與待處理鉆桿的傾斜角度一致，然后在直線軸承方向設置一個同步帶機構，所述同步帶機構由第二電機進行驅動，并在同步帶和支座之間進行連接，
[0014]在平臺的右側向外延伸一個輔助平臺，在輔助平臺上安裝一個箱體，所述箱體的上端面為一個斜面，斜面上安裝一對相對于斜面進行垂直設置的夾緊輪，在夾緊輪的配合面處為一個半圓弧狀凹槽，在其中一個夾緊輪的一端安裝一個第三電機，
[0015]在整個支撐部分的外側覆蓋一個防護罩；
[0016]所述氣動拋丸部分包括氣動輸送設備、輸送管道、三通件和噴嘴，其中的氣動輸送設備包括進料倉、落料倉、閘板和吹氣管，所述進料倉位于上部且與落料倉之間通過一個閘板進行連接，在落料倉的底部設有一個斜面板，斜面板的最低處安裝一個管道，所述管道中設有一個吹氣管，所述吹氣管連接到一個3公斤一5公斤的高壓氣源，通過吹氣管的作用可以將顆粒狀的拋丸進行遠距離輸送，
[0017]一個長度大于鉆桿有效程度的鋼制導管，所述導管至少允許單排6?10目規格的拋丸通過，所述導管中部被夾在兩個加緊輪之間，在箱體上安裝一個托架，所述托架與箱體之間通過豎向的燕尾槽和頂絲進行固定，在托架的頂端設有一個用于支撐導管的U形槽口，所述夾緊輪的表面設有橡膠層，所述導管一端設有一個彎頭，所述彎頭向前側大于等于60度角(β)進行彎曲，形成第二噴嘴，在靠近彎頭的導管上固定一個可以將導管在鉆桿內孔中進行支撐的支撐結構，
[0018]在導管的另一端設有一個三通件，所述三通件的三個通口分別連接導管、氣動輸送設備和高壓氣源，在三通件的內部，設有一個對拋丸進行導向導向板，導向板拋丸導向方向傾斜，同時在第一噴嘴的管路中安裝一個三通件；
[0019]所述第一電機、第二電機和第三電機構成了驅動部分。
[0020]進一步地，所述支撐結構包括向后側傾斜設置的三根支臂，所述支臂鉸接在導管外壁上，且在支臂和導管之間鉸接，所述扭簧使得支臂相對于導管有一個向外支撐的趨勢，在所述支臂的端部設有一個滾球。
[0021]進一步地，所述托輥包括輥軸和左、右輥套，其中左、右輥套套置在輥軸上分別可自由轉動。
[0022]進一步地，在所述吹氣管上設有壓力表和閥門。
[0023]進一步地，所述輸送管道為鋼制管道。
[0024]本發明的有益效果是:
[0025]首先實現了鉆桿內壁的清理和強化，使得內壁耐磨度和強度都得到有效的提升，解決了傳統的鉆桿內壁與泥沙接觸的過程中產生的磨損問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的結構示意圖。
[0027]圖2為本裝置部分的結構示意圖。
[0028]圖3為圖2的全剖視圖。
[0029]圖4為為托棍和外拋丸系統的示意圖。
[0030]圖5為夾緊輪機構的示意圖。
[0031]圖6為托架與箱體的配合關系示意圖。
[0032]圖7為托輥的結構示意圖。
[0033]圖8為導管在石油鉆桿中的工作狀態圖。
[0034]圖9為氣動輸送設備的結構示意圖。
[0035]圖10為氣動輸送設備底部的具有結構圖。
[0036]圖11為三通件的原理圖。
[0037]圖12本裝置的側視圖。
[0038]圖13為石油鉆桿的立體圖。
[0039]圖14為圖11的全剖視圖。
[0040]圖中:11平臺，12支撐腿，13第一安裝座，13’第二安裝座，14托輪，14’托輪，15皮帶傳動，16萬向聯軸器，17托棍，171輥軸，172左右輥套，18立柱，181插口，
[0041]21第一噴嘴，22第二噴嘴，
[0042]3傾斜面，31翻邊，32防護罩，33落料口，34集料斗，35鋼板，
[0043]41支座，42直線軸承，43同步帶機構，44螺釘及轉角件，
[0044]51第一電機，52第二電機，53第三電機，
[0045]61輔助平臺，62箱體，63斜面，64夾緊輪，641凹槽，65托架，651槽口，
[0046]71氣動輸送設備，711進料倉，712落料倉，713閘板，714吹氣管，715管道，72輸送管道，
[0047]8導管，81彎頭，82支臂，83扭簧，84滾球，85三通件，851導向板，
[0048]9鉆桿，10拋丸。

【具體實施方式】
[0049]一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，包括包括支撐部分、驅動動力部分和氣動拋丸部分，其中的支撐部分主要是形成一個傾斜的用于支撐石油鉆桿的結構，使得石油鉆桿的兩端可以放置在支撐部的托輪上，形成支撐，并在電機的帶動下可以旋轉。在支撐部分中還有一個對拋丸進行收集的斜面、對整個拋丸空間進行防護的防護罩，收集的拋丸落料進入到一個氣動輸送倉內，氣動輸送倉是輸送拋丸的裝置，將拋丸通過管道輸送到對應的管道中，氣動拋丸部分包括第一噴嘴和第二噴嘴，第一噴嘴對石油鉆桿的外壁進行拋丸處理，第二噴嘴對內壁進行清理。下面通過具體的結構分析，來說明本發明的特點和優點。
[0050]上述的拋丸選用硬度一般為HRC46?50的鑄鋼丸，噴丸粒度一般選用在6?10目之間。噴丸速度增高，噴丸強度便加大，在此實施例中一般選用3-5公斤的的氣壓壓力即可。噴射角度的調整，外側拋丸為90度垂直于外壁進行噴射，內壁以60度角進行噴射。
[0051]如圖1至圖12所示，
[0052]支撐部分，也可以稱之為石油鉆桿承載機架，包括平臺、斜面、支撐腿、集料斗、鉆桿支撐部等，下面對其進行更詳細的描述。
[0053]平臺11為一個2厘米厚的鋼板，是一個安裝平臺，在平臺11的四個轉角處采用焊接工藝焊接支撐腿12，以方便支撐和為落料提供一個高度差。在平臺11上固定兩個安裝座，兩個安裝座的高度不一致，在平臺的左端安裝一個第一安裝座13，在右端安裝一個第二安裝座13’，兩安裝座與平臺之間使用緊固件進行緊固。其中第二安裝座的高度大于第一安裝座的高度。在兩個安裝座(13、13’ )的頂部為斜面，并在每一個安裝座的頂部安裝一對托輪14，四個托輪可以支撐一根鉆桿，鉆桿呈傾斜狀態。其中三個托輪14是通過軸承安裝早支撐柱上的，是一個自由轉動的輪子，一般的鋼制輪子即可滿足要求，其中另一個托輪14’為主動輪，托輪14’通過萬向聯軸器16連接到一個帶輪，帶輪通過皮帶傳動15由第一電機驅動51。第一電機51是一個直流電機，安裝在平臺的右后側，不妨礙拋丸工藝的進行。其中帶輪與主動輪之間不在一個平面上，所以需要使用一個萬向聯軸器16進行連接。作為主動輪使用的托輪14’，為了增加其與鉆桿之間的摩擦力，在托輪14’的表面覆蓋一層橡膠層，這樣就可以帶動鉆桿進行轉動。
[0054]在平臺11的上部設有一個對拋丸進行收集的傾斜面3，傾斜面傾斜設置，在傾斜面的后側設有一個向上延伸的翻邊31，采用鋼板制作。
[0055]在平臺11的后面焊接一個弧形的鋼板35，形成一個C字形的二次防護，并進行固定，如圖10中那樣。
[0056]在整個裝置的外側覆蓋一個防護罩32，裝置的一部分，并設置罩門，可以方便的取放鉆桿。
[0057]在傾斜面3的較低端設有一個落料口 33，落料口的外側設有一個集料斗34，集料斗用于收集自傾斜面落下的拋丸，鑄鋼丸都匯集到該集料斗中進行集中回收，待用。
[0058]在靠近第一安裝座13位置的外側安裝一個托輥17，該托輥是一個水平狀態的輥子，包括輥軸171、左右輥套172，其中左右輥套套置在輥軸上可自由轉動，并在軸向進行限位，限位的方式之一為在輥軸171上設有軸肩，并使用緊固螺母將左右輥套固定在預定位置，并使得左右輥套轉動，托輥17兩端通過插接固定在兩個立柱18上，兩個立柱位于第一安裝座的兩側，在兩個立柱上分別設有插口 181，通過插口調節不同的高度，當托輥17處于上面的插口時，適應的是大口徑的石油鉆桿9，當托輥17處于下面的插口時，適應的是小口徑的石油鉆桿，使用時，托輥抵靠在石油鉆桿端面的上沿處。對石油鉆桿進行支撐，這樣石油鉆桿就可以在四個托輪和一個托輥的支撐下進行傾斜設置，講需要拋丸處理的石油鉆桿傾斜的放置在托架上。由上述的結構可知，當是由鉆桿轉動時，左右輥套可以朝著相反的方向進行運轉，形成一個平滑的轉動。上述的左右輥套采用耐磨銅合金制作，滿足低速轉動和自潤滑的要求，提高使用壽命。
[0059]在平臺11的前側設有一個可沿左右方向移動的支座41，支座是由兩個桿件組成的，包括豎桿和水平桿，并用螺栓組件進行緊固，其中的水平桿部位用于安裝第一噴嘴21，支座41的下端通過直線軸承42安裝在平臺11上，其中直線軸承42也是傾斜設置的，即，直線軸承與待處理石油鉆桿9的傾斜角度一致，然后在直線軸承方向設置一個同步帶機構43，同步帶機構43由第二電機22進行驅動，并在同步帶和支座之間通過螺釘及轉角件44進行連接，通過第二電機可以帶動支座在預定方向和范圍內進行移動，進而帶動第一噴嘴21在該方向上的運動。
[0060]在平臺11的右側向外延伸一個輔助平臺61，在輔助平臺上安裝一個箱體62，箱體部位可作為控制電路板的安裝空間，箱體62采用鋼板焊接形成，在箱體的上端面為一個斜面63，傾斜面中設有兩對軸承，用于安裝一對夾緊輪64，夾緊輪相對于斜面進行垂直的設置，在夾緊輪64的配合面處為一個凹槽641，凹槽為半圓弧狀，夾緊輪與箱體配合處采用軸承進行支撐，在其中一個夾緊輪的一端安裝一個第三電機53，第三電機為安裝在箱體的內部，通過第三電機驅動夾緊輪轉動。其中上述的兩個夾緊輪用于加緊下面提到的導管，并夾持進行驅動。
[0061]上述的第一電機51、第二電機52和第三電機53構成了驅動部分。
[0062]氣動拋丸部分，包括氣動輸送設備71、輸送管道72、三通件和噴嘴，其中的氣動輸送設備71包括進料倉711、落料倉712、閘板713和吹氣管714，進料倉位于上部且與落料倉之間通過一個閘板713進行連接，通過閘板控制進入落料倉中的拋丸的數量，在落料倉712的底部設有一個斜面，斜面的最低處安裝一個管道，管道715中設有一個吹氣管714，吹氣管連接到一個5公斤的高壓氣源，并在吹氣管上設有壓力表和閥門，通過吹氣管的作用可以將顆粒狀的拋丸10進行遠距離輸送。
[0063]上述的輸送管道為鋼制管道，并分別與石油鉆桿內外表面的拋丸作業噴嘴進行連接。
[0064]一個鋼制導管8，導管8要足夠長，可以完全貫穿石油鉆桿9的內孔，導管足夠細，允許單排、或者三個拋丸通過即可，導管8中部被夾在兩個加緊輪之間，在箱體62上安裝一個托架65，托架65與箱體之間通過豎向的燕尾槽和頂絲進行固定，即在箱體上設有燕尾，在托架上設有配合的燕尾，燕尾與燕尾槽之間通過頂緊螺釘進行緊固，并可隨時調整，在托架65的頂端設有一個U形的槽口 651，用于支撐導管8，該導管在夾緊輪的驅動下可以進行進退操作，夾緊輪的表面設有橡膠層，提高加持力和摩擦力。導管8 —端設有一個彎頭81，彎頭81向前側60度角(β)進行彎曲，使得拋丸向前拋出，形成一個實質上的第二噴嘴22，然后拋丸在鉆管內壁中進行反彈，并撞擊，完成拋丸處理。在靠近彎頭的導管8上固定一個支撐結構，包括向后側傾斜設置的支臂82，支臂82鉸接在導管外壁上，且在支臂和導管之間鉸接，并使用扭簧83進行支撐，扭簧83使得支臂相對于導管有一個向外支撐的趨勢，其中支臂共三根，在支臂的端部設有一個滾球84，通過滾球與石油鉆桿內壁進行接觸，降低二者之間的摩擦力，使得導管可以在內部進行順利的前進和后退。在導管8的另一端設有一個三通件85，該三通件的三個通口分別連接導管、氣動輸送設備和高壓氣源，在三通件的內部，設有一個導向板851，導向板設置在拋丸導向方向，對拋丸進行導向。其中拋丸在導向板的作用下，有一個向導管拋丸方形運動的趨勢，在此狀態下，在高壓氣源的作用下，進行二次加速，形成一個高速拋丸的動作，如圖11和圖8所示，其中由于高壓氣源的二次加速，使得拋丸的速度得到有效提高，并能夠滿足狹小空間內鉆桿內壁的拋丸工藝要求。同時在第一噴嘴的管路中安裝一個三通件85，原理與上述的相同，不在贅述。
[0065]高壓氣源，選用氣壓大于或者等于5公斤的高壓壓縮空氣。
[0066]考慮到破碎噴丸的噴丸清除碎丸問題，在集料斗的內壁上設置篩網，使得不合格的小型碎丸及時被篩分出來，保證噴丸的完整率不低于85 %。
[0067]在上述裝置工作的過程中，具有如下動作托輥轉動帶動鉆桿以一定的速度轉動，同時第一噴嘴和第二噴嘴對內外壁進行同時的噴丸處理，同時配合導管和同步帶沿鉆桿軸向進行的移動，可以使得鉆桿的內外壁進行合理的拋丸處理，形成均勻的硬化層。
[0068]經過初步統計，經過上述方法進行拋丸處理的鉆桿的內外表面硬度提高，鉆桿尤其是表面強化后，對于其內外孔處的耐磨程度和抗扭強度，都有很大的提高，從整體上看，提高了鉆桿的整體使用壽命和強。
[0069]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本發明的各種變形和改進，均應擴如本發明權利要求書所確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，包括包括支撐部分、驅動動力部分和氣動拋丸部分，其特征在于， 支撐部分，在平臺(11)四個轉角處安裝支撐腿(12),在所述平臺(11)上固定兩個安裝座，其中一個安裝座的高度大于另一個安裝座的高度，且在兩個安裝座〈13、13’ )的頂部為斜面，并在每一個安裝座的頂部安裝一對可以支撐一根鉆桿的托輪〈14、14’)，所述鉆桿呈傾斜狀態，其中一個托輪〈14’ )通過萬向聯軸器(16)連接到一個帶輪，所述帶輪通過皮帶傳動(15)由第一電機(51)驅動，在作為主動輪的托輪〈14’ )的表面覆蓋一層橡膠層，在平臺(11)與鉆桿之間的空間中設有一個對拋丸進行收集的傾斜面(3),且在傾斜面的后側設有一個向上延伸的翻邊(31),在平臺(11)的后面焊接一個弧形的鋼板(35),在所述傾斜面(3)的較低端設有一個落料口(33),所述落料口的外側設有一個集料斗(34),在靠近鉆桿低端位置的外側安裝一個托輥(17),所述托輥(17)兩端通過插接固定在兩個立柱(18)上，兩個立柱位于安裝座(13)的兩側， 在平臺(11)的前側設有一個可沿左右方向移動的支座(41),并在支座的上端安裝第一噴嘴(21),所述支座(41)的下端通過直線軸承(42)安裝在平臺(11)上，其中直線軸承(42)也是傾斜設置的且與待處理鉆桿(9)的傾斜角度一致，然后在直線軸承方向設置一個同步帶機構(43),所述同步帶機構(43)由第二電機(52)進行驅動，并在同步帶和支座之間進行連接， 在平臺(11)的右側向外延伸一個輔助平臺(61),在輔助平臺上安裝一個箱體(62),所述箱體的上端面為一個斜面(63)，斜面上安裝一對相對于斜面進行垂直設置的夾緊輪(64),在夾緊輪(64)的配合面處為一個半圓弧狀凹槽(641),在其中一個夾緊輪的一端安裝一個第三電機(53), 在整個支撐部分的外側覆蓋一個防護罩(32)； 所述第一電機(51)、第二電機(52)和第三電機(53)構成了驅動部分； 所述氣動拋丸部分包括氣動輸送設備(71^輸送管道(72^三通件和噴嘴，其中的氣動輸送設備(71)包括進料倉(711^落料倉(712^閘板(713)和吹氣管(714),所述進料倉(711)位于上部且與落料倉之間通過一個閘板(713)進行連接，在落料倉(712)的底部設有一個斜面板，斜面板的最低處安裝一個管道(715),所述管道(715)中設有一個吹氣管(714),所述吹氣管連接到一個3公斤一5公斤的高壓氣源，通過吹氣管的作用可以將顆粒狀的拋丸(10)進行遠距離輸送， 一個長度大于鉆桿(9)有效程度的鋼制導管(8),所述導管至少允許單排6?10目規格的拋丸通過，所述導管(8)中部被夾在兩個加緊輪之間，在箱體(62)上安裝一個托架(65),所述托架￠5)與箱體之間通過豎向的燕尾槽和頂絲進行固定，在托架￠5)的頂端設有一個用于支撐導管(8)的I形槽口 ￠51)，所述夾緊輪的表面設有橡膠層，所述導管(8)一端設有一個彎頭(81),所述彎頭(81)向前側大于等于60度角(￠)進行彎曲，形成第二噴嘴(22),在靠近彎頭的導管(8)上固定一個可以將導管在鉆桿內孔中進行支撐的支撐結構， 在導管(8)的另一端設有一個三通件(85),所述三通件的三個通口分別連接導管、氣動輸送設備和高壓氣源，在三通件的內部，設有一個對拋丸進行導向導向板(851),導向板拋丸導向方向傾斜，同時在第一噴嘴的管路中安裝一個三通件(85)。
2.根據權利要求1所述的一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，其特征在于，所述支撐結構包括向后側傾斜設置的三根支臂(82),所述支臂(82)鉸接在導管外壁上，且在支臂和導管之間鉸接，所述扭簧(83)使得支臂相對于導管有一個向外支撐的趨勢，在所述支臂的端部設有一個滾球(84)。
3.根據權利要求1或2所述的一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，其特征在于，所述托輥包括輥軸(171)和左、右輥套(172),其中左、右輥套套置在輥軸上分別可自由轉動。
4.根據權利要求3所述的一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，其特征在于，在所述吹氣管上設有壓力表和閥門。
5.根據權利要求3所述的一種石油鉆桿內外壁拋丸強化、清理裝置，其特征在于，所述輸送管道為鋼制管道。
【文檔編號】B24C9/00GK104493727SQ201410814560
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】王汝昌, 王廣超, 朱永飛 申請人:山東五岳鉆具股份有限公司