CN101905785A - 一种管子集束装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管子集束装置，其由上梁、下梁、定位隔管和紧固装置组成。所述上梁和下梁各有两根，分别在顶面和底面水平方向相互平行布置，下梁从底部支承被集束的最下层管子，上梁从顶部压住被集束的管子，上梁和下梁分别与紧固装置连接；上梁和下梁沿长度方向上均匀间距分布有定位管子的定位槽。所述定位隔管分布于两层管子之间，每根的上下表面沿隔管的长度方向均匀间距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽之间的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致。所述紧固装置连接在上梁和下梁的端头之间，起到拉紧上梁和下梁的作用，紧固装置由拉杆、双向棘轮、双向螺母等组成。该集束装置结构简单、使用方便、可重复使用，能在仓库或野外不需要借助其它设备方便地用人力或机械将管子集装成束，实现机械化装卸、搬运，能与布管车匹配。

Description

一种管子集束装置

技术领域

本发明涉及一种用于硬质管子机械化装卸、运输和铺设的装置。

背景技术

为了解决管子的机械化装卸运输和快速铺设问题，需要将管子集装成束，适应机械化作业的要求。

现有技术是采用布管车来实现管线的快速铺设问题，一辆布管车上有6米长的DN150钢管有54根(6层，每层9根)，重达4.3吨，6米长的DN100钢管有150根(10层，每层15根)，重达6.3吨(每根42kg)或5.4吨(每根36kg)。无集束装置，管子的装卸和搬运依靠人力，是一项十分艰难的工作。

而在储存中，管子通常在仓库中十字交叉层叠堆码，使用时，管子只能一根一根地靠人力搬运到运输车上，再从运输车一根一根地搬运到布管车上，不仅劳动强度大，更不适应快速铺设要求。

现在其它不用布管车铺设的管子，其物流行业，也存在节省储存空间、实现机械化装卸运输的问题。

发明内容

本发明的目的就在于针对现在管子存储和运输中存在的不足，提供一种钢管集束装置，提高装卸搬运效率，方便储存运输，且能和布管车匹配，实现机械化布管。

本发明实现上述发明目的采用以下技术方案：

本发明设计的管子集束装置由上梁、下梁、定位隔管和紧固装置几部分组成。

其中上梁和下梁各有两根，分别在水平方向相互平行布置，下梁从底部支承住被集束的最下层管子，上梁从顶部压住被集束的管子，一根上梁和一根下梁上下平行正对放置；在所述下梁上表面沿梁的长度方向均匀间距分布有支承管子的管位槽，同样在上梁下表面沿梁的长度方向也以同样的间距均匀分布压住管子的管位槽；所述定位隔管位于两层管子之间，分隔定位各层被集束管子，每层定位隔管平行布置两根，在所述每根定位隔管的上下表面沿隔管的长度方向均匀间距分布有定位槽，所述定位槽之间的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致。

所述上梁和下梁的管位槽以及定位隔管上的定位槽是在梁或管上开出的弧形槽口上焊接弧形板而形成，所述弧形板的弧度最好为120°。在所述管位槽和定位槽中装有防滑垫。所述上梁和下梁最好采用工字梁，定位隔管最好采用方管。

所述紧固装置分别连接在上梁和下梁的端头之间，拉紧上梁和下梁。所述紧固装置由两根拉杆、双向棘轮、双向螺母、连接块、连接销和U形钩组成，所述两根拉杆一端分别与双向螺母连接，双向螺母再通过双向棘轮连接，双向棘轮带常规的锁止结构，靠近上梁的拉杆的上端通过连接块和连接销连接上梁，靠近下梁的拉杆的下端通过U形钩连接下梁。

采用本集束装置，可以通过定位隔管将管子分层布置并可靠定位，通过下梁支承所有管子，并通过上下梁和紧固装置将管子集束在一起，形成一个整体。该装置既能方便地将钢管集束，又能方便地将管子拆出集束装置；既能在仓库中将管子集束储存，又能整装整卸运输装卸；既能与布管车直接匹配，实现机械化布管，又能适应人工布管的需要。按照这种技术，依据各种管子尺寸，还能设计满足相应要求的管子集束装置。

该集束装置结构简单、使用方便、可重复使用，能在仓库或野外，不需要借助其它设备方便地用人力或机械将管子集装成束。尤其是可以直接吊装到布管车上进行布管，省去了人工一根一根的装车工序，从而大大提高管子的铺设效率。

附图说明

图1是本集束装置将管子集束的结构示意图；

图2是定位隔管的结构示意图；

图2A是图2中的定位槽的局部示意图；

图3是紧固装置的结构示意图；

图4是图3中紧固装置的拉杆与上下梁连接的结构示意图；

图5是下梁的结构示意图；

图6是上梁的结构示意图。

具体实施方式

以下是一个配合布管车的集束装置的具体例子并结合附图详细说明本发明的结构：

1、集束装置技术指标

1.1自重

上梁26kg、下梁39kg、拉杆4.2kg/根、隔离定位装置10kg/根。每个集束装置总自重约为250kg。

1.2力学机械性能

力学机械性能：钢管最大净重63000N，最大起吊加速度1m/s²，下梁最大挠度6.8mm，上梁最大挠度16.1mm，拉杆最大应力37MPa，螺纹最大应力12MPa。

2、结构：

参见图1，该集束装置主要由四部分组成：上梁1，定位隔管2，紧固装置3，下梁4。

各组件的设计如下：

2.1定位隔管，结合图2和图2A：

根据布管车的需要，被集束管子(DN100)需要按每层15根、共10层的方式排放。DN100管子槽头直径113mm，管身直径102mm，两根钢管槽头间的水平距离为37mm、垂直间距9mm，钢管管身水平间距为42mm、垂直间距20mm。

本装置是在各层管子之间放置两根平行定位隔管2，采用水平定位方式，即按布管车上管间的水平间距在定位隔管2上设计出相应的定位槽21，使管子在自重的压力下固定在定位槽21中。

定位隔管材料的选取可以是木材、橡胶和方管。木制隔板容易加工，重量较轻，价格便宜，但受潮容易变形，造成管子之间的左右前后滑移，且经过长时间的日晒雨淋，强度降低、弹性减弱，甚至损坏。软橡胶弹性好，可以很好的保护管子不受磨损，但是容易受温度的影响，变形较大，不能很好的给管子定位。硬橡胶虽然定位准确，本身也不易变形，但是质脆，特别是在气温较低的情况下容易折断。且浇注橡胶隔管造价较高。而方管是型材，性能稳定，使用寿命长，耐候性好。因此比较这三类材料的性能，最好选择方管作为制作定位隔管的材料。

我们设计选定的定位隔管，其方管的边长为50mm，定位槽的水平间距150mm，垂直间距14mm。在定位隔管的上下表面先切割出弧形槽，再焊接内径与被集束的钢管外径(Φ102)完全相同的钢管(Φ108厚3mm)的三分之一圆弧，作为水平定位弧板211，形成定位槽21，实现钢管水平方向的准确定位。同时管子在自身重力作用下，稳定地固定在圆弧上。同时，为增大摩擦，防止钢管的纵向滑移，在定位弧板211上扣合料橡胶防滑垫212。该设计的优点是管子之间无直接接触，管子与定位隔管之间是面接触，增大了管子的受力面积，能有效防止管子的变形和降低管子的磨损。

2.2紧固装置，参见图3和图4：

管子集束后要在上下梁之间对管子进行紧固。

采用双向棘轮33、双向螺母32、拉杆31一起共同组成集束装置的紧固部件3。双向棘轮33与双向螺母32联结，两双向螺母32再与两端的拉杆31联结。两根拉杆31再分别连接上梁1和下梁4，在起吊装车的过程中承受着管子的全部重量，并在起吊装车过程中考虑管子上升的加速度，我们选取了20号圆钢作为拉杆31的材料。

上述紧固部件3，双向棘轮33在其自身取力扳手的驱动下可以连续地顺时针或逆时针旋转，完成紧固部件3的松紧工作。该设计的最大优点就是可以不使用扳手等任何附加工具，完成集束工作。且双向棘轮带止锁功能，能防止集束后的管束在运输过程中松开。

由于机械化布管是从下到上取管，而人工布管是从上到下取管，为兼顾两种布管方式的需要，拉杆31与上梁1采用连接块34和连接销35实现连接，与下梁4用U形钩36钩住下梁上的缺口5，参见图1。

2.3下梁，参见图5

DN100管子单根重量有36kg和42kg两种，每束集装150根，两种集装成束的管子重量分别重达5.4吨和6.3吨。在整束装车的过程中，管子的全部重量集中承压在两根下梁上，因此下梁的选取必须能够承受较大的应力，经过对几种材料的比较和理论计算，我们选择了型号为12.5的工字梁，在下梁4的上面先切割出弧形槽，再焊接内径与被集束钢管外径(Φ102)完全相同的钢管(Φ108厚3mm)的三分之一圆弧即120°的定位弧板，形成管位槽41，实现钢管水平方向的准确定位，同时利用重力完成钢管的竖直方向对齐。并在管位槽41中扣合橡胶防滑垫，既可以防止下梁和管子之间的直接磨损，还将上梁和下梁紧固力均匀分配到管子上，防止钢管的横向和纵向滑移。下梁4的总长为2370mm，

2.4上梁，参见图6

考虑到上梁1承受的弯矩远小于下梁且可调，我们选用10号工字梁使用。上梁1的设计总长为2370mm，上梁1上的管位槽的结构与下梁上的结构一样，这里不再进一步说明。

该装置采用的关键技术是一体化设计技术和系统优化技术。

1.一体化设计技术

1.1具有较好的可撤装性

采用活动连接技术，即拉杆与上梁之间的连接采用销连结方式，与下梁之间采用U形钩方式连接，能方便上、下梁之间的连接和撤散，人工布管时采用从上方拔出插销抽出上梁，从上到下取出钢管，机械布管时，从下方拔出U形钩抽出下梁，从下到上取用钢管。

上梁、下梁、拉杆均可组合拆装，还能方便互换和维修。

1.2具有较好的环境适应性

将用于旋紧或旋松紧固螺母的取力扳手于棘轮设计为一体，既可避免扳手的散失，又可以省去附加工具。

连接拉杆与拉杆上下梁的插销采用螺纹螺母结构，拆下后仍能保证插销于连接块为一体，能有效避免插销小件的遗失。

将配件固定在集束装置上，成为一个整体，提高了装置的使用的方便性。降低了对环境的要求。

2系统优化技术

2.1定位精确化

布管车对钢管的水平定位和竖直对齐有较严格的要求，否则集束后的钢管不能顺利到达布管车的对应位置。本装置采用在下梁、上梁和定位隔管上均焊接定位弧(内径与野战输油钢管外径(Φ102)完全相同的Φ108厚3mm钢管的用三分之一圆弧)，形成定位槽，使定位弧与管子密合，利用大小适中的120度圆心角，完成了水平方向准确可靠定位，同时以下梁上的定位槽为基准，利用重力完成了竖直方向对齐。在定位弧上扣合橡胶垫，避免横向和纵向滑移。上梁、下梁和水平定位隔管三位一体，共同达成水平定位功能。

2.2自重最优化

减轻自重不仅能节省材料和制造费用，同时还能方便使用，但是，力学机械性能会随之降低。本装置在设计时采用整体优化的思路，利用材料力学原理，通过理论计算，合理选用不同规格、不同形状的材料，保证各部分具有相近的安全系数。最优化设计，在确保安全性能的同时，使装置的总自重较轻。

2.3工艺合理化

在设计各部件的结构时，不仅考虑使用的方便性、力学机械性能的可靠性，同时也充分考虑了工艺上的可行性。拉杆、起吊环与上梁的连接均采用焊接，为方便焊接、提高焊接质量，均选择坡口满焊的方式。

对焊接后的所有组件进行镀锌处理，提高防锈性能。

Claims (6)

1.一种管子集束装置，其特征在于：其由上梁、下梁、定位隔管和紧固装置组成；

所述上梁和下梁各有两根，分别在顶面和底面水平方向相互平行布置，下梁从底部支承被集束的管子，上梁从顶部压住被集束的最上层管子，上梁和下梁分别与紧固装置连接；上梁和下梁沿长度方向上均匀间距分布有横向定位管子的管位槽；

所述定位隔管分布于两层管子之间，每根的上下表面沿隔管的长度方向均匀间距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致；

所述紧固装置连接在上梁和下梁的端头之间，起到拉紧上梁和下梁的作用。

2.根据权利要求1所述的管子集束装置，其特征在于：所述紧固装置由两根拉杆、双向棘轮、双向螺母、连接块、连接销和U形钩组成，所述两根拉杆一端分别与双向螺母连接，双向螺母再通过双向棘轮连接，双向棘轮带锁止结构，靠近上梁的拉杆的上端通过连接块和连接销连接上梁，靠近下梁的拉杆的下端通过U形钩连接下梁。

3.根据权利要求1所述的管子集束装置，其特征在于：在所述管位槽和定位槽中装有防滑垫。

4.根据权利要求1所述的管子集束装置，其特征在于：所述上梁和下梁的管位槽以及定位隔管上的定位槽是由在梁或管上开出的弧形槽口上焊接弧形板而形成。

5.根据权利要求1所述的管子集束装置，其特征在于：所述弧形板的弧度为120°。

6.根据权利要求1所述的管子集束装置，其特征在于：所述上梁和下梁采用工字梁，定位隔管采用方管。

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