一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置的制作方法

1.本实用新型涉及管道埋设模拟试验设备技术领域，特别是一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置。


背景技术：

2.海底管道作为海上油气运输的生命线，在我国海洋石油开发中发挥着越来越重要的作用。为了达到保护管道的目的，一般的做法是，在海床表面沿管道方向开挖梯形沟，然后将管道铺设在沟底，最后回填碎石。
3.通过离心模型试验的方法可以对比研究不同的沟槽形状、不同的管道埋深和不同回填碎石的大小等因素对管道的保护效果。在试验之前，需要根据设计方案进行精准沟槽的开挖和管道的埋设，以确保后续开展试验时数据的准确性，因此，在模型试验领域需要一种精准进行沟槽开挖和管道定位埋设的装置，现有技术中，针对不同的管道进行埋设时往往需要对模拟试验设备重新安装，无法针对不同管径的管道作出迅速的调整。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置，包括位置调节单元、导向单元、定位板、沟槽成型单元和管道夹持单元，所述沟槽成型单元用于挖出沟槽，所述管道夹持单元用于夹持管道，所述位置调节单元与所述导向单元固定连接，所述导向单元端部连接有定位板，所述定位板滑动连接有沟槽成型单元，所述定位板固定连接有管道夹持单元。
5.进一步地，所述管道夹持单元包括管径调节组件和夹持座，所述夹持座与所述定位板固定连接，所述夹持座固定连接有管径调节组件。
6.进一步地，所述管径调节组件包括驱动件、主动齿轮、从动齿轮、第一齿条、第二齿条、第一夹持件和第二夹持件，所述驱动件固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相互啮合，所述从动齿轮与所述夹持座转动设置，所述从动齿轮两侧分别啮合有第一齿条和第二齿条，所述第一齿条固定连接有第一夹持件，所述第二齿条固定连接有第二夹持件，所述第一夹持件和所述第二夹持件可沿所述夹持座滑动，所述第一夹持件和所述第二夹持件之间形成有用于夹持管道的夹持区域。
7.进一步地，所述沟槽成型单元包括滑动座和刮土板，所述滑动座与所述定位板滑动连接，所述滑动座固定连接有用于沟槽成型的刮土板。
8.进一步地，所述位置调节单元包括第一导轨、第一滑块、第二导轨和第二滑块，所述第一导轨与所述第二导轨相互垂直，所述第一导轨上滑动设置有第一滑块，所述第一滑块固定连接有第二导轨，所述第二导轨上滑动设置有第二滑块，所述第二滑块上固定有导向单元，所述导向单元转动连接有所述定位板。
9.进一步地，所述导向单元包括导向套、导杆和锁紧件，所述导向套与所述第二滑块固定连接，所述导杆穿设于所述导向套并可沿所述导向套移动，所述导向套上固定有用于
固定所述导向套与所述导杆的锁紧件。
10.进一步地，所述导杆靠近所述定位板的一端固定连接有转动球体，所述定位板上固定有球槽，所述转动球体与所述球槽相适配，所述转动球体可在所述球槽内转动。
11.进一步地，所述定位板上开设有贯穿槽，所述贯穿槽内固定有定位条，所述定位条用于对管道进行定位。
12.进一步地，所述导杆靠近所述定位板的一侧固定有刻度盘，所述定位板上固定有指向所述刻度盘的第一指针。
13.进一步地，所述第一导轨侧壁设置有刻度线，所述第一滑块上固定有指向所述第一导轨的第二指针。
14.利用本实用新型的技术方案制作的一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置，所达到的有益效果：
15.（1）该装置可以实现沟槽开挖功能和管道埋设功能；沟槽成型单元通过不同形状的刮土板实现不同截面形状沟槽的开挖，在进行管道埋设时，通过驱动件调整第一夹持件和第二夹持件之间的距离来实现不同管径的管道的夹取；
16.（2）可通过定位板和导杆之间的转动球体与球槽可实现管道旋转一定角度进行埋设，并且可以通过刻度盘与第一指针进行精确定位。
附图说明
17.图1是本实用新型所述一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置的使用状态示意图；
18.图2是本实用新型所述一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置在进行管道挖设时的使用状态示意图；
19.图3是本实用新型所述一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置的立体图；
20.图4是本实用新型所述一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置在进行管道埋设时的使用状态示意图；
21.图5是本实用新型所述管道夹持单元与定位板的立体图；
22.图6是本实用新型管道夹持单元的立体图；
23.图7是本实用新型导杆的立体图；
24.图中，1、位置调节单元；11、第一导轨；12、第一滑块；13、第二导轨；14、第二滑块；
25.2、导向单元；21、导向套；22、导杆；23、锁紧件；24、转动球体；25、球槽；
26.3、定位板；31、贯穿槽；32、定位条；
27.4、沟槽成型单元；41、滑动座；42、刮土板；
28.5、管道夹持单元；51、管径调节组件；511、驱动件；512、主动齿轮；513、从动齿轮；514、第一齿条；515、第二齿条；516、第一夹持件；517、第二夹持件；52、夹持座；
29.6、刻度盘；
30.7、第一指针；
31.8、第二指针；81、第三指针；
32.9、管道；
33.10、模型箱；101、沟槽。
具体实施方式
34.实施例一：
35.为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述，一种用于沟槽成型和管道定位埋设的装置。如图1所示，包括位置调节单元1、导向单元2、定位板3、沟槽成型单元4和管道夹持单元5，所述沟槽成型单元4用于挖出沟槽，所述管道夹持单元5用于夹持管道以埋设到沟槽中，所述位置调节单元1与所述导向单元2固定连接，所述导向单元2端部连接有定位板3，所述定位板3滑动连接有沟槽成型单元4，所述定位板3固定连接有管道夹持单元5。本方案可实现沟槽开挖与管道埋设，位置调节单元1与导向单元2相互配合将定位板3调整至需要挖设沟槽的位置，进一步，调整位置调节单元1使得沟槽成型单元4进行沟槽的成型，沟槽成型结束后，卸下沟槽成型单元4，再将管道夹持在管道夹持单元5处，将其置于模型箱10中所挖出的沟槽101中。
36.如图1-图4所示，所述位置调节单元1包括第一导轨11、第一滑块12、第二导轨13和第二滑块14，所述第一导轨11与所述第二导轨13相互垂直，所述第一导轨11上滑动设置有第一滑块12，所述第一滑块12固定连接有第二导轨13，所述第二导轨13上滑动设置有第二滑块14，所述第二滑块14上固定有导向单元2，所述导向单元2转动连接有所述定位板3。第一导轨11固定于模型箱上部，第一滑块12可沿第一导轨11滑动，第二滑块14又可沿第二导轨13滑动，于是，第一导轨11、第一滑块12、第二导轨13和第二滑块14可在两个相互垂直的方向上调整定位板3的位置，进一步确定沟槽101挖设以及管道9定位的位置，所述第一导轨11侧壁设置有刻度线，所述第一滑块12上固定有指向所述第一导轨11的第二指针8。所述第二导轨13侧壁也设置有刻度线，所述第二滑块14上固定有指向第二导轨13的第三指针81。刻度线和指针用于确定定位板3在模型箱10中的位置。
37.所述导向单元2包括导向套21、导杆22和锁紧件23，所述导向套21与所述第二滑块14固定连接，所述导杆22穿设于所述导向套21并可沿所述导向套21移动，所述导向套21上固定有用于固定所述导向套21与所述导杆22的锁紧件23。导杆22可沿导向套21沿竖直方向上移动，导杆22与第一导轨11、第二导轨13均垂直设置，第一导轨11、第二导轨13和导杆22分别在三个方向上改变定位板3的位置，三个方向上相互配合实现定位板3在三维空间中位置的改变。位置调节单元1用于初步确定定位板3的位置，导向单元2用于将沟槽成型单元4或管道夹持单元5送至工作位置。导向单元2设置有至少两个导杆22，与之相适应，也设置有至少两个导向套21和至少两个锁紧件23，通过改变导向单元2中两个导杆22的高度可以实现定位板的倾斜设置以适应带有倾斜角度的沟槽的成型。通过第二导轨13上的刻度计算出两个第二滑块14之间的刻度差以及计算出两个导杆22上的刻度差可得出定位板3的倾斜角度，定位板3在模型箱10中倾斜放置以适用于具有倾斜角度的沟槽的成型。
38.如图2和图3所示，所述沟槽成型单元4包括滑动座41和刮土板42，所述滑动座41与所述定位板3滑动连接，所述滑动座41固定连接有用于沟槽成型的刮土板42。工作开始前，将滑动座41调节至定位板3端部，再将定位板3与滑动座41之间锁紧，调整位置调节单元1时刮土板42在模型箱10中发生移动，进而刮土板42不断推动模型箱中的土，实现沟槽的挖设。
39.如图4和图5所示，所述管道夹持单元5包括管径调节组件51和夹持座52，所述夹持座52与所述定位板3固定连接，所述夹持座52固定连接有管径调节组件51。管道夹持单元5用于夹持埋设到沟槽中的管道，其中管径调节组件51可实现对不同管径的管道进行夹持时
迅速调整。
40.具体地，如图5和图6所示，所述管径调节组件51包括驱动件511、主动齿轮512、从动齿轮513、第一齿条514、第二齿条515、第一夹持件516和第二夹持件517，所述驱动件511固定连接有主动齿轮512，所述主动齿轮512与从动齿轮513相互啮合，所述从动齿轮513与所述夹持座52转动设置，所述从动齿轮513两侧分别啮合有第一齿条514和第二齿条515，所述第一齿条514固定连接有第一夹持件516，所述第二齿条515固定连接有第二夹持件517，所述第一夹持件516和所述第二夹持件517可沿所述夹持座52滑动，所述第一夹持件516和所述第二夹持件517之间形成有用于夹持管道的夹持区域。驱动件511可选择为电机，驱动件511启动后带动主动齿轮512转动，由于主动齿轮512与从动齿轮513相互啮合，从动齿轮513也发生转动，与从动齿轮513相互啮合的第一齿条514和第二齿条515分别沿相反的方向运动，进而带动第一夹持件516和第二夹持件517也沿相反的方向运动，当第一夹持件516和第二夹持件517相互靠近时，第一夹持件516和第二夹持件517之间的夹持空间变小，该管道夹持单元5将夹持管径较小的管道，当第一夹持件516和第二夹持件517相互远离时，第一夹持件516和第二夹持件517之间的夹持空间变大，该管道夹持单元5将夹持管径相对较大的管道。待管道夹持稳定，再根据位置调节单元1和导向单元2对管道进行定位埋设，埋设结束后，第一夹持件516和第二夹持件517松开将管道释放。
41.如图5所示，所述定位板3上开设有贯穿槽31，所述贯穿槽31内固定有定位条32，所述定位条32用于对管道进行定位。由于管道上固定有应变片，在贯穿槽31中设置有两个定位条32，该定位条32作为瞄准线使用，通过两条瞄准线与管道上应变片中线进行对齐，以保证应变片的垂直度。
42.实施例二：
43.该实施例与实施例一不同的是，本实施例中定位板3可实现转动，在一定角度内实现调节管道的倾斜角度，具体地，所述导杆22靠近所述定位板3的一端固定连接有转动球体24，所述定位板3上固定有球槽25，所述转动球体24与所述球槽25相适配，所述转动球体24可在所述球槽25内转动。所述导杆22靠近所述定位板3的一侧固定有刻度盘6，所述定位板3上固定有指向所述刻度盘6的第一指针7。定位板3通过转动球体24和球槽25之间的转动实现角度的调节，可以适应性调整管道转动角度。刻度盘6和第一指针7可以精准确确定管道的转动角度。
44.工作原理：
45.该装置可实现沟槽挖设和管道定位两个操作，首先进行模型箱10内沟槽的开挖，进一步将管道9埋设到已经挖好的沟槽101中，最后填回碎石。其中，位置调节单元1将定位板3在两个相互垂直的水平方向上进行调节，导向单元2将定位板3在竖直方向上进行调节，二者相互配合便可以确定定位板3的位置，进一步可确定挖槽和埋管过程中的位置。进行管道埋设时，管径调节组件51可针对不同管径的管道进行夹持，同时，第一夹持件516和第二夹持件517起到夹紧管道的作用，移动到预设位置后，第一夹持件516和第二夹持件517松开，管道下落至提前挖好的沟槽中。
46.上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。