CN101213035B - 锅炉管道加工装置用摩擦线性导轨组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将用于对锅炉管道墙进行加工的管道加工装置固定到管道墙上的一个点，同时又能使加工装置相对于所述的管道墙进行横向重新定位的导轨组件。该组件包括带有凸面的导轨，沿该导轨带有加工装置的车架通过固定到车架上成对的线性导块的凹面和导轨上的凸面摩擦配合进行固定定位。

Description

锅炉管道加工装置用摩擦线性导轨组件

相互参照

本申请根据35U.S.C§119的规定要求于2003年12月3日提出的、序号为60/526,524的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于加工锅炉管道墙，如在发电厂通常采用的锅炉管道墙的装置。更具体讲，本发明涉及一种用于固定加工装置的组件，以实现对管道墙一部分进行切割加工。在一个优选的具体实施方式中，所述的加工装置可沿一垂直于管道墙管道轴向的固定平面被可拆卸地固定于不同的部分。

发明背景

发电厂或其它工厂采用管道或管道组，流体如水或蒸汽通过其进行循环。流体通常被加热使用，如用来驱动汽轮机发电。

所述管道通常被布置成大块板状或平行的管道组，采用位于管道组一对相邻管道之间的连续金属薄板(membrane)或网格连接在一起，形成管道墙。管道的外径通常可从大约1英寸到大约3英寸，壁厚可达大约0.5英寸。由于由腐蚀和类似情形导致性能变差，管道有时候需要更换。一般地，受损或破裂管道的修理要切割并切除掉管道组的相当大一部分，并用新的管道组进行更换。被更换的管道组通常呈大矩形，典型的长度尺寸为从几英尺到10英尺、20英尺、100英尺甚至200英尺。

需要更换的管道组部分通常采用手持工具如动力锯或火焰切割机切割掉，或更理想地，采用各种各样的安装在轨道上的加工装置进行切割。

美国专利5,199,221公开了一种带有类似虎钳用于从静止的物体上，如管道上对之进行支撑的管道加工装置。所公开的装置可用于切割支撑所述装置的管道以及其它附近的相邻管道。

美国专利5,582,538公开了一种安装在轨道上的加工装置。该手持式管道加工装置可以实现平稳切割，甚至能切穿整个管道墙。该装置包括一支架，用于支撑相对于支架能在直线方向上移动的车架。支架带有铰接支撑部件以将所述的装置固定在锅炉管道墙上。

这些现有的装置采用多种多样的部件来实现将车架固定到管道墙上，以防止切割装置位于将要进行切割的位置时，发生横向移动。但是，这些装置有内在的缺点，即除了管道加工组件以外，还需要一些形式的制动机构。

因此，需要提供一种不采用其它的机械制动部件就能够防止管道加工装置沿管道墙发生横向移动的固定机构。

发明概要

本发明提供一种将管道加工装置固定到管道墙的一个点，同时又能使加工装置相对于所述的管道墙进行横向重新定位的摩擦导轨组件。该组件包括两个带有凸面的导轨，沿该导轨带有加工装置的车架通过车架上的凹面和导轨上的凸面匹配结合进行定位。

附图简要说明

申请人认为说明本发明最好模式的优选具体实施方式，将在下面的说明书中进行描述、在附图中予以图示并在所附的权利要求书中特别并清楚地予以指出和阐明。

图1为根据本发明连接到管道墙上的一种线性导轨组件的正视图。

图2为一种线性导轨的简化正视图，其中的一部分被剖开，以更好地表示在轨道中形成的平行的导槽。

图2A为端部截面的分解视图，示出组成可操作线性导轨的部件。

图3为可用于将工具相对于线性导轨进行定位以进行加工的车架基座部件的正视图。

图4为支撑杆的正面图，一对支撑杆安装在图3所示的车架基座部件的背面。

图4A为图4中所示的支撑杆的右端立面图。

图5为导块部件的正面剖视图，至少四个导块部件由一对支撑杆支撑。

图5A为图5中所示的导块部件的左端立面图。

图6为铰链托架的立面图，铰链托架用于通过铰链耳和铰链销将工具连接到车架基座部件上以使工具进行水平旋转运动，如图1和图8所示。

图7为铰链耳的俯视图，铰链耳将铰链销安装到图6所示的铰链托架上。

图8为基于图1从左侧观察得到的端面立面图。

本发明的详细描述

阅读本对优选具体实施方式进行描述的说明书应结合附图，附图为本发明整个说明书的一部分。在本说明书中，贯穿始终的相应标号用来表示同一个或功能相似的零部件。相关术语“水平”、“垂直”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”及它们的派生词(如：“水平地”、“向下地”、“向上地”，等等)应被理解为用来表示描述的或正在讨论的附图中所示出的方向。这些相关术语是为了描述方便而不是想规定一个特定的方向，除非被具体表示为一个特定的方向。

本发明中的摩擦线性导轨组件一般为金属的，可用的金属包括但不限于：钢、镍、不锈钢、铝以及阀用金属，包括：钛、钽、锆和铌，或他们的组合。导轨12和导块60及支撑杆50和铰链托架76，多为热处理钢，而车架基座14优选采用铝。除了基体金属本身，导轨12和线性导块60还可以采用合适的其他金属，包括能够抗磨损的金属合金和金属间化合物。例如：与镍、钴、铁、锰或铜制成的合金钢。塑性材料，优选热固性材料，如果需要，也可以选择地应用于一些具体实施方式中。

图1示出了锅炉管道墙10的一部分，它包括将要被更换的最好呈矩形的管道板。锅炉管道墙10由一排平行的，典型地为垂直排列的管道11组成，每一个管道通过网格或薄板13连续地连接到相邻的管道上。在一些具体实施方式中，不带有网格。管道11和薄板13一般由金属或合金如钢单独制成，然后焊接到一起。锅炉管道墙的修理一般包括将旧的、损坏的部分切掉，把移走旧的、损坏的管道墙部分后暴露的管道接头进行斜面或锥面加工，并将新的、替换部分焊接到管道墙已经去除的损坏部分上。受损的管道墙部分通常通过切割两道相对于管道11的纵向位置处于横向位置的两道分隔开的水平切口和两道分隔开的垂直切口进行切除，两道分隔开的垂直切口和两道分隔开的水平切口一起确定个将要被更换掉的矩形空间。

伸长的导轨12安装在管道墙10上。导轨12的长度一般为从大约3英尺到大约8英尺，优选大约6英尺。在一些具体实施方式中，导轨12的多个部分，即两个或多个部分通过适当的轨道连接器连接到一起，以能够实现管道墙更长部分的切割。水平布置的导轨12通过焊接接头片15被适当固定到管道墙10上，焊接接头片15优选通过焊接或连接器等连接到轨道的背面。焊接接头片15优选由金属实心片，一般为钢实心片构成，尺寸为大约1/4”×2”×7”，它被临时点焊到锅炉管道墙10上。导轨组件12包括一车架14，它由导轨12支撑并可沿导轨12移动，其移动的方向一般沿导轨12的纵向轴为水平方向或轴向。车架带有一可操作地连接到其上面的加工装置90，从而能使加工装置90相对于导轨12进行水平移动。车架14能够使得加工装置90相对该车架在垂直于管道10的轴向的一平面内进行旋转移动。

如图2所示，导轨12包括两平行的，直径优选为12mm的轨道轴16(见图2A)，轨道轴16被固定于挤压成型的铝槽道内，铝槽道的高度为25mm。轨道轴16从铝槽道18向外伸出，从而提供一个面，即轨道，可操作地将导轨12连接到车架组件14上。轨道轴16的形状，导轨的形状基本上为如图2A中所示的凸面。其它的轨道形状如：方形、三角形、椭圆形等也可以用在其它的具体实施方式中。轨道轴16采用插入挤压成型的铝槽道内的钢垫片20进行平行固定，垫片沿导轨12的间隔距离为大约50mm，并通过将螺钉安装到槽道进行固定。每一轨道部分的垫片的数量为从大约20个到大约50个。所述的槽道用作支架将部件结合到一起，并使相对的轨道基本上固定成相互平行。所述的导轨12可以从康涅狄格(Connecticut)的Tusk Direct of Bethol购买到。

车架14(见图3)包括一基本呈正方形的基座56和一对相互依赖的侧面部件57，它们横向相邻布置于导轨12的相对侧并在车架基座56的一端形成U型槽口43。车架基座56包括两对内螺纹的柱形孔40a、40b，柱形孔40a、40b和铰链耳77(见图7)上的孔73a、73b对准以接受将铰链耳77连接到车架基座的连接装置。所述的连接装置可包括内六角螺钉、螺栓及类似物。

铰链耳77如图7所示。铰链耳77包括一向下伸展到肩部76a、76b的颈部79和一如图8所示连接到车架基座56上基本上为平面的基础84。铰链耳77包括一柱状孔80和开口73a、73b。铰链耳优选通过前述内六角螺钉固定到车架14上。开口75用来接受固定装置，包括销子、螺钉、螺栓和类似物，将长平头螺栓在柱状孔78内固定到位。

从车架14上伸出的是铰链托架76(见图6)，它通过连接在铰链耳77(见图7)之间的长平头螺栓81可操作地和可移动地安装到车架14上。铰链托架76绕孔80的中心部分进行轴向旋转以采用本说明书中描述的加工装置进行所需要的切割运动。沿铰链托架76的长度伸展的为一突起71，它和车架基座56上U形槽口43相配，从而使得铰链托架76向前朝导轨12运动并移动更大的距离。铰链托架76还包括一柱状孔78，柱状孔78和铰链耳77上的孔80对准。长平头螺栓穿过柱形孔80和柱形孔78从而可操作地将铰链托架76固定到铰链耳77再固定到车架14上。在柱形孔78相对一侧，托架76包括一加工装置连接部件，优选为两对螺纹孔82a、82b用于固定加工装置92。所述的加工装置包括一带有风动接头94的风动马达91、把手96和位于其上的加工刀片92，加工刀片一般为圆形切断锯。

在图4中示出了支撑杆50。支撑杆50基本呈L-型，它具有顶部52和底部54，相对于与支撑杆50的纵轴垂直的轴来说，顶部52较底部54伸展更大的宽度，如图4a所示。支撑杆顶部52和底部54分别包括孔59a、59b和58a、58b。共提供两个支撑杆50，以如图8所示在车架14的基座56的每一上部和下部都安装有支撑杆50。每一个支撑杆50通过将车架基座56上的孔42a、b、c、d和支撑杆50上的孔58a、58b对准安装到车架基座56上。车架14上位于导轨12上沿的上支撑杆50优选固定到位，而下支撑杆50位于导轨12的下沿并且优选能够进行垂直调节，如采用相对于车架基座56带槽的接头进行调节从而使导轨12实现线性导块60和相应的导轨轴16配合调节。

车架14带有多个导块60(见图3)。这些导块适于沿轨道轴16和导轨12的上沿和下沿配合，从而使得车架14沿导轨12运行。因此，车架组件不带轮或其它旋转装置，而是在不进行加工的情况下沿导轨12滑行或滑动。

参照图5，线性导块一般为线轴状并包括一内凹的腰部62。腰部向外伸展到第一法兰64和第二法兰66，腰部绕第一和第二法兰的三个侧面伸展并在平顶68处结束。孔70穿过第一发兰64和第二发兰66。孔70(见图5a)包括一外径72和一较小的内径74。线性导块60通过支撑杆50被固定到车架基座56的侧面部件57上，优选采用插入到孔70内的内六角螺钉然后在孔59a、59b处拧入支撑杆50进行固定。

在图8中示出了带有导轨12、车架14和铰链托架76的线性导轨组件90。在操作中，车架14通过从轨道的一端将线性导块滑动到轨道轴16上安装到轨道12上。滑块60和腰部62滑动运行，优选沿轴16进行水平方向上的滑动，其移动的位置使得加工装置得以支撑并对铰链托架76或车架14施加很小的或不施加向下的压力。

车架14能够被锁定在加工位置以采用加工装置进行切割加工。在第一步中，车架14沿导轨12被移动到需要的位置，使加工装置90对铰链托架76或车架14基本上不施加力。在需要的加工位置，加工装置90支撑的来源，如把手96，和/或铰链托架76被去除。由此，导块60由于至少加工装置的一部分牢固地压在和固定在导轨12，特别是导轨12的凸轴16上，将车架14相对于导轨12被锁定。车架14被锁定从而实质上防止了车架14沿导轨12在水平方向上的移动。

然后可以采用加工装置90进行切割加工。在一个具体实施方式中，优选的加工装置为截断锯，如可从俄亥俄州瓦德斯沃斯的高安工具公司(H&S Tool，Wadsworth，Ohio)购买的TS400型。在车架14被加工装置90的重量锁定到位的情况下，加工装置的马达开始运行。然后，加工装置90向管道墙10移动。当加工装置90连接到铰链托架76上时，加工装置90相对于孔80的中心点在径向移动。加工装置从而能够接触管道墙10并切割管道墙至一预定深度，优选完全切割掉管道墙10的至少一部分。然后，加工装置90向后离开管道墙10，马达停止运行以进行重新定位。加工装置90和铰链托架76然后被举起或托起以从导块60去除压力，然后车架14沿导轨12在水平方向上移动一预定距离，到达管道墙10需要进行随后切割的第二位置。加工继续进行，直到在管道墙上需要的切割加工都已经完成。

由于加工装置的重量产生的悬臂作用，车架14在进行加工的过程中通过将线性导块60上的内凹的腰部62和导轨12上的凸面配合被固定到位。本发明中的孔没有机械制动，如包括滑块衬垫的闸，用于将车架锁紧到导轨12上。因此，导轨12上的轴16和车架上的导块之间的摩擦配合防止车架在轨道12上移动。

应注意到不包括导轨12带有加工装置的车架组件一般预先装配成一单独部件，从而操作者为了使用该组件帮助切割加工，只需将车架组件14通过滑动安装到导轨12上。

根据专利法规，本说明书给出了最好的模式和优选的具体实施方式，但本发明的范围并不局限于此，而是由所附的权利要求书的范围进行限定。

Claims (16)

1.一种用于管道加工装置的导轨组件，包括：

导轨；和

车架组件，其上带有加工装置，所述的车架组件可操作地连接到所述导轨并能沿所述导轨一长度移动，所述导轨带有轨道轴，所述车架组件带有导块，导块的一面具有一和导轨的轨道轴配合的形状，所述导块能够使车架在第一位置沿导轨移动，移动时所述的加工装置被举起或托起以从所述导块上去除压力；而在第二位置利用轨道轴与车架组件上的导块之间的摩擦配合阻止车架组件在所述导轨上移动，将车架组件固定连接到所述导轨上而不进行线性移动。

2.根据权利要求1中的导轨组件，其中的车架组件不带有机械制动器。

3.根据权利要求1中的导轨组件，其中所述的轨道轴具有一凸面，并且所述的导块具有一凹面，该凹面在所述的第二位置和轨道轴形成摩擦配合。

4.根据权利要求3中的导轨组件，其中所述的车架组件包括一铰链托架的一端可操作地连接到其上的基座，铰链托架的另一端能够相对于所述的一端在径向移动，并且所述的另一端连接到加工装置上。

5.根据权利要求4中的导轨组件，其中所述的车架组件包括至少一个位于导轨上面和下面的导块用于沿导轨对车架组件进行导向。

6.根据权利要求5中的导轨组件，其中采用两个上导块和两个下导块与轨道轴上沿和轴下沿分别作相应的配合。

7.根据权利要求1中的导轨组件，其中所述的车架组件包括一铰链托架的一端可操作地连接到其上的基座，铰链托架的另一端能够相对于所述的一端在径向移动，并且所述的另一端连接到加工装置上。

8.根据权利要求7中的导轨组件，其中所述的车架组件包括至少一个位于导轨上面和下面的导块用于沿导轨对车架组件进行导向。 

9.根据权利要求8中的导轨组件，其中采用两个上导块和两个下导块。

10.一种在管道墙上进行切割加工的方法，包括下列步骤：

将导轨连接到管道墙上需要修理区域附近的一部分上；

将车架组件可操作地安装到所述的导轨上；

将加工装置连接到车架组件的铰链托架上；

在支撑所述的加工装置的情况下将所述的车架组件移动到导轨上的第一位置；

从加工装置上去掉支撑从而在导轨的面及车架组件的面之间形成摩擦配合以防止车架组件在第二位置在导轨上线性移动；

在所述的第二位置采用带有所述车架组件的所述的加工装置对管道墙的一部分进行切割加工。

11.根据权利要求10中的方法，其中的车架组件不带有机械制动器。

12.根据权利要求10中的方法，其中的导轨带有轴，所述轴有一凸面，并且所述的导块具有一凹面，该凹面在所述的第二位置和导轨的轴形成摩擦配合。

13.根据权利要求11中的方法，其中的导轨带有轴，并且所述的车架组件带有导块，导块具有一凹面，该凹面在所述的第二位置和导轨的轴形成摩擦配合。

14.根据权利要求13中的方法，其中所述的车架组件包括至少一个位于导轨上面和下面的导块用于沿导轨对车架组件进行导向。

15.根据权利要求14中的方法，进一步包括支撑所述的加工装置的步骤，使导轨和车架组件的摩擦配合松开，并将车架组件在导轨上移动。

16.根据权利要求15中的方法，其中采用两个上导块和两个下导块。 

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