CN102037266A - 管道夹紧组件 - Google Patents

Abstract

用于操作管道的管道夹紧组件(1)包括：至少两个夹紧构件(2，3)，其中每个夹紧构件都包括与管道的外周可接合的管道接合部分(2a，3a)，其中至少一个夹紧构件可绕枢转轴(4，5)旋转；旋转所述至少一个可旋转的夹紧构件的致动装置，使得所述管道夹紧组件可在接收管道的打开位置和管道接合部分与管道接合的闭合位置之间移动，其中每个可旋转的夹紧构件还包括锁定主体接合部分(2b，2c)；可移动的锁定主体(10)和用于移动所述锁定主体的关联的移动装置(20)，使得通过将所述锁定主体移动至锁定位置，所述管道夹紧组件可锁定在所述闭合位置，其中所述锁定主体与所述锁定主体接合部分接合，从而限制所述可旋转的夹紧构件的旋转，使得防止所述管道夹紧组件从所述闭合位置移动至打开位置，从而防止所述管道的脱离。

Description

管道夹紧组件

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的管道夹紧组件。

在GB1456703中描述了这样的一种管道夹紧组件实例。在该已知组件中，用于打开和闭合可枢转的夹紧构件的致动装置包括液压缸。夹紧动作由该液压缸产生，其中管道由夹紧构件接合，并且在所述夹紧构件之间被夹紧。在夹紧动作期间，所述液压缸的故障可能导致所述可枢转的夹紧构件打开，结果导致所述管道所不希望的脱离。

本发明的目的是提供一种管道夹紧组件，其防止在致动装置的故障的情况下管道不期望的脱离。

本发明提供一种管道夹紧组件，其中每个可枢转的夹紧构件还包括锁定主体接合部分，且其中所述管道夹紧组件还包括可移动的锁定主体和用于移动所述锁定主体的关联的移动装置，使得所述可枢转的夹紧构件可通过将所述锁定主体移动到锁定位置而能够被锁定在闭合位置，其中所述的锁定主体与所述锁定主体接合部分是能够接合的，并防止所述可枢转的夹紧构件移动至打开位置。

本发明的优点在于，即使在所述致动装置将所述可枢转的夹紧构件移动至闭合位置失败时，所述管道夹紧组件还是可锁定的。这些致动装置的故障将不能使所述可枢转的夹紧构件移动远离它们的闭合位置，因为该锁定主体阻止所述可枢转的夹紧构件的旋转，使得了防止从闭合位置至打开位置的移动，从而防止所述管道的脱离。

优选地，所述锁定主体在所述夹紧构件的闭合位置上与所述锁定主体接合部分接合。

在本发明的实施例中，所述锁定主体的的几何形状使得在锁定位置上，通过所述锁定主体接合部分施加在所述锁定主体上的力相对于所述锁定主体的移动方向大体上垂直。这样使得即使在前面提到的致动装置和移动装置故障时，所述管道夹紧组件仍是可锁定的。如果可枢转的夹紧构件在打开位置的方向上移动，则所述锁定主体接合部分与所述锁定主体接合。并且当所述锁定主体接合部分与所述锁定主体接合时，由于所述接合力作用在所述锁定主体上。该力无法将所述锁定主体在该锁定主体的移动方向上从其锁定位置上移开，因为该力的方向大体上垂直于所述锁定主体的移动方向。需要通过移动装置在所述锁定主体的移动方向上不施加力以保持所述锁定主体在适合的位置上。使可枢转的夹紧构件在打开位置的方向上移动的可能原因是当所述致动装置故障的时候。

在实施例中，提供了带有锁定主体接合部分的两个大体上相对的可枢转的夹紧构件，且锁定主体的几何形状使得在锁定位置上，通过锁定主体接合部分施加在锁定主体上的力的作用线大体上重合，且这些力大体上彼此相对。相对的力至少部分地互相抵消，且因此具有至少使施加在锁定主体上的合力减小的优点。同样，可想到超过两个夹紧构件的变型。因此该实施例可以尝试至少部分地减少导致锁定主体移动的可能性。

另外的优点是在所述力之间的力矩很小，从而减小施加在锁定主体上的合力矩。也可以想到超过两个夹紧构件的变型。

优选地，通过所述锁定主体接合部分施加在所述锁定主体上的力在大小上是相同的，其彼此相对，且具有重合的作用线以导致在所述锁定主体上的合力和合力矩为零，从而消除了导致该锁定主体移动的两个可能性。

在实施例中，提供了带有锁定主体接合部分的两个形状相似且对称放置的夹紧构件，在它们之间，布置了形状对称的锁定主体以锁定所述管道夹紧组件。这将使作用于锁定主体上的力对称。

在实施例中，锁定主体的移动装置不同于所述的致动装置。在优选的变型中，所述移动装置形成了所述致动装置，使得所述锁定主体至锁定位置的移动导致所述一个或多个夹紧构件枢转至它们的闭合位置。这具有在一个单一作用下移动锁定主体和枢转所述夹紧构件的优点。

优选地，所述移动装置包括液压缸或气压缸。

在实施例中，可移动的夹紧构件设置有关联的致动装置，其具有管道接合部分，其在与另一管道夹紧组件的管道接合部分大体上相对的位置上与所述管道接合。如果另一夹紧构件本身不能夹紧管道，可移动的夹紧构件的夹紧动作将特别的有利。为防止管道在常规的处理操作中脱离，夹紧管道是必要的，其中该管道夹紧组件可具有不同的方位，例如其中所述管道的纵轴竖直地定位的方位。在这样极端的方向上，所述夹紧动作仍然能够防止管道的脱离。

优选地，锁定主体经受住来源于可移动夹紧构件和关联的致动装置的夹紧动作的力，因而确保了当其它夹紧构件的致动装置故障时，夹紧动作还能保持。

优选地，可移动夹紧构件的关联的致动装置包括液压缸或气压缸。

在实施例中，锁定主体接合部分由滚柱轴承形成。这具有减小在锁定主体和锁定主体接合部分的接合期间的摩擦力优点，因此，锁定主体接合部分和锁定主体的磨损减小了。

在实施例中，管道接合部分包括钳夹插入物，其具有粗糙或齿状表面。这将导致管道接合部分和管道之间摩擦力增大，并且使管道更容易操作。

优选地，所述夹紧构件大体上是弯曲的，且具有面向管道的凹面侧。所述弯曲的夹紧构件和所述面向管道的凹面侧的优点是，所述与管道相接合的所述管道的接合部分的表面积增大，从而使管道更容易操作。另外的优点是，可在不使用可移动的夹紧构件和关联的致动装置的情况下，夹紧了直径接近所述夹紧构件的曲率半径的管道。可以想到，当夹紧构件的夹紧动作不足以防止管道脱离时，所述弯曲的夹紧构件与所述可移动的夹紧构件和关联的致动装置组合使用。

优选地，使所述可枢转的夹紧构件移动至打开位置的致动装置包括弹簧。可选地，这通过相同的缸进行以闭合。

优选地，所述管道夹紧组件能够操作具有不同外直径的管道。假设有两个可旋转的夹紧构件，这可通过具有至少与锁定主体的接合部分的部分为锥形的锁定主体来得到。

优选地，所述管道夹紧组件能够同时操作多个管道。

本发明还提供管道操作起重机、管道排管器或钻机，其包括至少一个如上所述的管道操作组件。

本发明的实施例将以非限制方式参照附图来描述。

在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的正视图，

图2示出了夹紧构件和锁定主体在两个位置上时，图1上的实施例沿线A-A’的剖面图，

图3示出了夹紧构件在两个位置上时，图1上的实施例沿线B-B’的剖面图，

图4示出了在可移动的夹紧构件在两个位置上时，图1上的实施例沿线C-C’的剖面图，以及

图5a-5e示出了在不同位置的图1中的实施例的侧视图。

图1中示出了根据本发明用于操作管道的管道夹紧组件1的正视图。在该管道夹紧组件1的下部，示出了用于操作管道的夹紧构件3。在该实施例中提供以上夹紧构件3的不同部分，每个部分具有特定功能。所述不同部分的特征将在图2-4中通过分别沿线A A’、B-B’、C-C’的不同的剖面图示出。在该实施例中，该管道夹紧组件相对于沿线C-C’的剖面是对称的。在该实施例中，相应于线A-A’和B-B’的部分因此具有两个。这对于管道夹紧组件操作质量超过1吨，优选地，在4-20吨的范围内的管道特别地有利，其中，产生大的机械负载，该对称且双重的构造确保了在管道操作组件中的最大负载被尽可能的避免。

在图2中示出了图1中的管道夹紧组件1沿线A-A’的剖面图。该管道夹紧组件包括两个夹紧构件2和3，其中每个夹紧构件都包括管道接合部分，分别由2a和3a示出，每个管道接合部分2a和3a都可与管道(未示出)的外周接合。该实施例中的夹紧构件2和3都可相对于框架8分别绕枢转轴4和5枢转。

所述夹紧构件2和3每个都包括锁定主体接合部分，分别由2b和3b示出。该锁定主体接合部分2b和3b可与可移动的锁定主体10接合。在该实施例中，设置液压缸20用于移动所述锁定主体10。该液压缸一端固定到框架8，另一端固定到锁定主体10。

图2中示出了位于两个不同位置上的夹紧构件2和3以及锁定主体10。当所述锁定主体10在其最高位置时，夹紧构件2和3位于接收管道的打开位置。当液压缸20将锁定主体10移动到其最低位置时，夹紧构件2和3被移动至闭合位置。

在该实施例中，锁定主体10包括多对平行的表面对11、12、13、14、15，每对表面对11、12、13、14、15都对应于夹紧构件的打开或闭合位置。该位置是打开位置还是闭合位置取决于待操作管道的直径，这之后将在图5a-5e中说明。倾斜表面16是当锁定主体10通过液压缸20被移动时用于在表面对11、12、13、14和15之间引导锁定主体接合部分2b和3b的过渡表面，。

每对表面对11、12、13、14、15的两个表面都定位成互相平行。这具有以下优点：通过锁定主体接合部分2b和3b施加在锁定主体10上的表面对11、12、13、14、15的位置上的力大体上互相垂直。

在这个实施例中，管道夹紧组件1关于穿过线D-D’且平行于枢转轴4和5的平面基本上对称。这样，所述的力不仅垂直，它们还彼此相反并垂直于锁定主体10的移动方向。另外，所述力的作用线大体上是重合的。其优点是，在锁定主体10上的合力是最小的。实际上，所述力垂直于锁定主体的移动方向具有这样的优点：如果液压缸20出故障，锁定主体10将不会由于通过锁定主体接合部分2b和3b施加在锁定主体10的表面对11、12、13、14、15的位置上的力而移动。

这里的管道接合部分2a和3a包括钳夹插入物21a和21b，其具有带齿的表面，以用于在管道上做额外的夹紧。锁定主体接合部分2b和3b设置有轴承面，使得该实施例中的锁定主体接合部分2b和3b能够沿表面11和12滚动。

在该实施例中，锁定主体向下的移动导致该两个管道接合部分2a和3a向彼此移动。如果锁定主体10不移动，则锁定主体10可防止夹紧构件2和3移动使得在管道接合部分2a和3a之间的距离增加。每个对应于表面对11、12、13、14、15的打开和闭合位置因此也是锁定位置。

可以想到，管道夹紧组件包括传感器系统以测量锁定主体10的位置。其与控制系统相组合，这允许锁定主体10的操作自动化。

由于在该实施例中的锁定主体10仅能在锁定主体接合部分2b和3b上推动而不是拉动，所以锁定主体10向上的移动将不能增加管道接合部分2a和3a之间的距离。如果没有能够增加管道接合部分2a和3a之间距离的致动装置，那么可能的是当锁定主体10向上移动时，锁定主体接合部分2b和3b从锁定主体10上脱离，且夹紧构件2和3停留在相同的位置上。因此，提供了如图3所示的弹簧机构。

图3中示出了图1中的实施例沿线B-B’的剖视图，且示出了图2中的相同位置上的夹紧构件2和3。该管道夹紧组件还包括弹簧30、31，以及联接机构，其具有将弹簧30和31连接至夹紧构件2和3上的杆32、33。在左侧，弹簧30和相应的杆32被示为在这样的位置：在该位置上图2中的锁定主体10在其最低位置上，在右侧，弹簧31和相应的杆33被示为假设图2中的锁定主体10位于其最高位置上的位置。

在一端，弹簧30、31连接至框架8，且在另一端，它们连接至联接机构。为了确保在期望时管道接合部分2a和3a之间的距离增加，弹簧30和31必须在夹紧构件的所有位置上都处于压缩状态，使得弹簧30和31在杆32和33上施加向下的力，并趋于增加管道接合部分2a和3a之间的距离。该向下的力向锁定主体10推动如图2中所示的锁定主体接合部分2b和3b。当锁定主体10由液压缸20向下移动时，管道接合部分2a和3a向彼此移动。当锁定主体10由液压缸20向上移动时，管道接合部分2a和3a由于弹簧30和31而彼此远离移动，所述弹簧通过杆32和33连接至夹紧构件2和3。同样可以想到的是，当锁定主体10处于其最高位置时，弹簧30和31位于静止位置且不在杆32和33上施加力。当锁定主体10从其最高位置向下移动时，弹簧30和31开始压缩。

在图4中示出了图1中的管道夹紧组件1沿线C-C’的剖面图。该图示出了处于闭合位置的夹紧构件2和3。管道接合部分2a和3a包括钳夹插入物21a和21b，该钳夹插入物21a、21b与管道50接合。管道50具有小直径，使得钳夹插入物21a和21b和管道50的接合不会导致管道50的夹紧动作。管道50可能会脱离。

因此在本实施例中的管道夹紧组件1还设置有可移动的夹紧构件40和关联的致动装置，在这种情况下，还设置有液压缸21。液压缸22能够将可移动的夹紧构件40上下移动。该液压缸22在一端附接至框架8，另一端附接至可移动的夹紧构件40。

在左侧，可移动的夹紧构件40被示出为处于最低位置，在右侧，可移动的夹紧构件40示出为处于最高位置。在最低位置，可移动的夹紧构件40包括与管道50接合的管道接合部分40a，该接合位置大体上相对于管道接合部分2a和3a与管道50接合的位置。此时管道50在可移动的夹紧构件40和管道接合部分2a和3a之间被夹紧。管道50上的夹紧动作通过可移动的夹紧构件40施加在管道50上的力确定。如果夹紧构件2和3没有被图2中的锁定主体锁定，则从可移动的夹紧构件40施加到管道50上的力可使管道接合部分2a和3a彼此远离至打开位置，且管道50将脱离。

可以想到的是，管道夹紧组件1还包括用于测量可移动的夹紧构件的位置的传感器系统。这将在某种控制系统中使用，以使可移动的夹紧构件的操作自动化。

图5a-5e示出了在不同的打开和闭合位置上的夹紧构件2和3。图5a示出了在最高位置的锁定主体10，称为第一位置，其中锁定主体接合部分2b和3b与表面对11接合。在本实施例中，此时该管道接合部分2a和3a尽可能的远离。管道51此时能够被夹紧构件2和3接收。因此该位置是管道51的打开位置，但也是较小直径的管道的打开位置。在该实施例中，该管道操作组件1能够操作的最大管道直径是等于管道51的直径。

在图5b中，锁定主体10被移动至第二位置，其中锁定主体接合部分2b和3b与表面对12接合，且其中管道接合部分2a和3a与管道51接合。该第二位置此时是管道51的闭合位置，但能够是具有较小直径的管道的打开位置，只要管道能够被夹紧构件2和3接收。

图5c示出了在第三位置的夹紧构件2和3，其中，锁定主体10通过液压缸20向下移动，使得表面对13与锁定主体接合部分2b和3b接合。该第三位置是具有比管道51直径小的管道52的闭合位置。然而，它能够为具有较小直径的管道的打开位置。

在图5d中，锁定主体向下移动至第四位置，使得锁定主体接合部分2b和3b与表面对14接合，且管道接合部分2a和3a与图5a-5c相比彼此移动得更靠近。管道夹紧组件1此时能够操作管道53，该管道的直径比管道52的小。对于管道52来说，第四位置是闭合位置，但是对于较小直径的管道来说，该第四位置能够为打开位置。

图5e示出了在图2中最低位置的锁定主体10，称为第五位置，使得锁定主体接合部分2b和3b与表面对15接合。该第五位置对于几乎所有直径的管道来说都是闭合位置，因为管道接合部分2a和3a之间的距离非常小。

所述很多打开和闭合位置示出了在该实施例中的管道操作组件能够操作具有不同直径的管道。图5a和图5b示出了对于管道51，可移动夹紧构件40对于夹紧管道51不是必要的。将锁定主体10向下移动会导致当锁定主体接合部分2b和3b与表面16接合时进行夹紧动作。然而，当液压缸20出故障时，夹紧动作将减少。对于比管道51的直径小的管道来说，夹紧构件2和3不能夹紧管道，且可移动的夹紧构件40总是与管道接合以夹紧管道，特别是当管道被竖直定位时。

再次参照图1，图2、图3和图4的部分可组合在管道夹紧组件1中，其中可枢转的夹紧构件2和3(在该侧视图中仅示出了夹紧构件3)此时在管道的方向上伸长。依照图2的两部分设置在夹紧构件3的端部。依照图4的一部分设置在夹紧构件3的中间，且依照图3的两部分设置成：一个部分位于依照图2中的每个部分之间，该部分可依照图4。因此所述管道夹紧组件1大体上相对于线C-C’限定的并垂直于夹紧构件3的平面对称。

Claims (11)

1.一种用于操作管道的管道夹紧组件(1)包括：

至少两个夹紧构件(2，3)，其中每个夹紧构件都包括能够与管道的外周接合的管道接合部分(2a，3a)，并且其中至少一个夹紧构件可绕枢转轴(4，5)枢转，

枢转所述至少一个可枢转的夹紧构件的致动装置，使得所述夹紧构件可在接收管道的打开位置和管道接合部分与管道接合的闭合位置之间移动，

其特征在于，每个可枢转的夹紧构件还包括锁定主体接合部分(2b，3b)，以及在于所述管道夹紧组件还包括可移动的锁定主体(10)和用于移动所述锁定主体的关联的移动装置(20)，使得通过将所述锁定主体移动至锁定位置，所述可枢转的夹紧构件可锁定在所述闭合位置中，其中所述锁定主体与所述锁定主体接合部分接合，并防止所述可枢转的夹紧构件移动至所述打开位置。

2.根据权利要求1所述的管道夹紧组件，其中所述锁定主体的的几何形状使得在所述锁定位置中，通过所述锁定主体接合部分施加到所述锁定主体上的力相对于所述锁定主体的移动方向大体上垂直。

3.根据权利要求1或2所述的管道夹紧组件，其中提供了带有所述锁定主体接合部分的两个大体上相对的可枢转的夹紧构件，并且其中所述锁定主体的几何形状使得在所述锁定位置中，通过所述锁定主体接合部分施加在所述锁定主体上的力的作用线大体上重合，且这些力大体上彼此相对。

4.根据前述任一项权利要求所述的管道夹紧组件，其中提供了带有锁定主体接合部分的两个形状相似且对称放置的夹紧构件，形状对称的锁定主体能够在它们之间移动以锁定所述管道夹紧组件。

5.根据前述任一项权利要求所述的管道夹紧组件，其中所述致动装置由所述移动装置形成，使得所述锁定主体向锁定位置的移动导致所述一个或多个夹紧构件枢转至它们的闭合位置。

6.根据前述任一项权利要求所述的管道夹紧组件，其中可移动的夹紧构件(40)设置有关联的致动装置(22)，所述致动装置具有管道接合部分(40a)，其在大体上与另一夹紧构件的管道接合部分相对的位置上与管道接合。

7.根据前述任一项权利要求所述的管道夹紧组件，其中所述锁定主体接合部分由滚柱轴承形成。

8.根据前述任一项权利要求所述的管道夹紧组件，其中所述管道接合部分包括具有粗糙或齿状表面的钳夹插入物(21a，21b)。

9.一种包括至少一个根据权利要求1-8任一项或多项的管道夹紧组件的管道操作起重机。

10.一种包括至少一个根据权利要求1-8任一项或多项的管道夹紧组件的管道排管器。

11.一种包括至少一个根据权利要求1-8任一项或多项的管道夹紧组件的钻机。

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