CN102046450B - 具有驾驶室升降机的管道铺设机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种管道铺设机，具有底架和主总成，该底架具有至少两条履带。每条履带具有与该底架耦合的履带架以及由该履带架支撑并可围绕该履带架移动的履带板。该主总成由该底架支撑并可相对于该底架旋转，并具有主机架、通过枢轴安装于该主机架的吊臂、驾驶室以及连接该驾驶室和主机架的驾驶室升降机。可操作该驾驶室升降机以相对于该主机架选择性地升高或降低该驾驶室。本发明还提供一种可移动驾驶室总成，具有驾驶室、调节机构和导向机构，该调节机构用于连接该驾驶室和机架并移动该驾驶室以改变驾驶员的视野，该导向机构用于对齐该驾驶室。本发明还提供一种采用具有可移动驾驶室的管道铺设机铺设管道的方法。

Description

具有驾驶室升降机的管道铺设机
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月29日提交的申请号为61/057,000的美国临时申请的权益，其以引用方式整体并入本文中。
2007年5月9日提交的申请号为11/746,464的美国专利申请以引用方式整体并入本文中。
技术领域
本发明的实施例总的来说涉及一种装配有升降驾驶室的管道铺设机。
背景技术
图1为现有技术的管道铺设机10的主视图。该管道铺设机10通常用于地下管道的铺设，这些管道用来传输烃类，比如天然气或汽油。该管道铺设机通常的操作有升高、搬运和放下重管道12。管道铺设机10可以是履带式或牵引式机车，具有位于其一侧的可操控的吊臂42。基于上述原因，所述管道铺设机10也称为侧置起重臂(sideboom)。
所述管道铺设机10进一步包括主机架总成14，该主机架总成14具有相对的第一和第二侧面16、18和散热器罩20。该管道铺设机10包括第一和第二环状自铺设履带总成22、24，每个履带总成22、24具有辊轴架。刚性横杆28和枢轴将每个履带总成22、24连接于主机架总成14的对应侧面16、18。管道铺设机机架32具有通过多个紧固件固定于主机架总成14的第一部件34和固定于其中一个辊轴架的第二部件36。第一部件34通过轴销装置40连接于第二部件36。吊臂42具有枢接于管道铺设机机架的第二部件36的第一端部44，和支撑由钢索操作的负载滑轮组总成48的第二端部46。绞车50通过收放钢索52来升高和降低滑轮组总成48和管道12。流体操作的汽缸54具有连接到管道铺设机机架32的第一端部56和可拆卸连接到吊臂第二端部46的第二端部58。配重块55和主机架14连接，配重块55也可通过与管道铺设机机架32类似的配重块架(图中未示出)固定于其中一个辊轴架上。
管道铺设机10的吊臂42在没有驱动履带总成22、24的情况下是不能够旋转的。为了从位于管道铺设机上相对于管道沟槽的另一侧的管道运载机车上运载管道，管道铺设机需驱动履带总成22、24以旋转180度，这样，吊臂就能正对管道运载机车并吊起管道，管道铺设机驱动履带总成22、24以旋转180度，这样，吊臂42就能正对沟槽以运载管道。
另外，管道铺设机10为专用机车，不能用于管道施工现场的其他作业，比如挖掘。当管道铺设完成后，管道铺设机在下次需要使用之前将会在建筑工地闲置，且可能闲置相当长的一段时间。
发明内容
一方面，本发明提供了一种管道铺设机，该管道铺设机具有底架和主总成，该底架具有至少两条履带，该主总成由该底架支撑，并可相对于该底架旋转。每条履带具有与该底架耦合的履带架和由该履带架支撑并可围绕该履带架移动的履带板。该主总成具有主机架、通过枢轴安装于该主机架的吊臂、驾驶室以及连接该驾驶室和该主机架的驾驶室升降机。可操作该驾驶室升降机以相对于该主机架选择性地升高或降低该驾驶室。
另一方面，本发明提供了一种用于工业用车的可移动驾驶室总成。该可移动驾驶室总成包括驾驶室、调节机构以及导向机构。该调节机构用于连接该驾驶室和该工业用车机架，并相对于该工业用车机架选择性地移动该驾驶室以调整驾驶员的视野，该导向机构用于确保该驾驶室相对于该工业用车机架的同轴度和移动。
另一方面，本发明提供了一种采用管道铺设机铺设管道的方法，该管道铺设机装配有用于调节驾驶室高度的驾驶室升降机。该方法包括：采用该管道铺设机的吊臂来吊起管道，相对于该管道铺设机底架旋转该吊臂和管道，相对于该管道铺设机底架调节驾驶室的位置以获得针对放置该管道的沟槽的不同视野，以及采用管道铺设机降下该管道并放入沟槽中。
上述发明内容仅为示例性目的，并不用于以任何方式限制所保护的发明。
附图说明
为了详细地理解本发明的上述特征，可结合实施例针对上文简要概述对本发明作出更为详尽的描述，其中一些实施例是通过附图来说明的。但是，需要注意的是，鉴于本发明允许其他同等有效的实施例，因此所附附图仅用于说明本发明典型的实施例，不应视为对本发明范围的限制。
图1为现有技术的管道铺设机的主视图；
图2为根据本发明一个实施例的管道铺设机的立体图；图2A为根据本发明一些实施例的管道铺设机的配置示意图，其中吊臂枢轴在管道铺设机的矩形焊垫(footprint)和矩形倾卸支点(tipping fulcrum)的范围内；
图3示出了根据本发明另一实施例装载管道铺设机以进行运输的方法；
图4示出了根据本发明另一实施例的管道铺设操作；
图5为根据本发明另一实施例的管道铺设机的正交视图；
图6A至图6D示出了根据本发明另一实施例的可拆卸配重系统(RCW，Removable CounterWeight)；图6A为处于配重块和主机架啮合的第一位置的RCW的侧视图；图6B为处于配重块脱离主机架并放置在地上的第二位置的RCW的侧视图；图6C为配重块的主视图；图6D为沿图18C中线180-180的剖视图；
图7A为根据本发明另一实施例示出了驾驶室升降机操作的管道铺设机的示意图；图7A至图7D为驾驶室升降机处于升高位置的管道铺设机的各种视图；图7E示出了根据本发明一些实施例配置为水平移动的驾驶室升降机；图7F示出了根据本发明一些实施例配置为在水平方向和垂直方向移动的驾驶室升降机；
图8A为根据本发明一些实施例的驾驶室升降机的侧视图；图8B为根据本发明一些实施例的驾驶室升降机的细节图；图8C为根据本发明一些实施例的固定在测试工作台上的处于升高位置的驾驶室升降机的照片；图8D为根据本发明一些实施例的固定在测试工作台上的处于降低位置的驾驶室升降机的照片；图8E为根据本发明一些实施例的锁定机构的示意图；
图9为根据本发明一些实施例示出了可调履带系统的操作的管道铺设机的示意图；
图10为根据本发明另一实施例的驾驶室控制装置的照片。
具体实施方式
图2为根据本发明一个实施例的管道铺设机100的立体图。该管道铺设机100包括安装在底架150b上的主总成150a，这样，主总成150a可相对于底架150b旋转。在如图所示的位置，主总成150a的纵轴Lmf与底架150b的纵轴Luc垂直。
主总成150a可包括主机架105、接合器110、驾驶室115、吊臂120、活塞和汽缸总成125、绞车130、滑轮组(pulley block)135、负载滑轮组(load block)140、配重块145和发动机147。主机架105具有第一侧面105a和位于第一侧面105a远端的第二侧面105b。接合器110和驾驶员的驾驶室115连接于第一侧面105a。吊臂120的第一纵轴端在120p处与接合器110枢接。如本发明所述，术语“枢接的”或“枢轴”包括单轴枢轴，比如：铰链，以及双轴枢轴，比如：万向节。活塞和汽缸总成(PCA，Piston and Cylinder Assembly)125也枢接于接合器110和吊臂120，这样，活塞和汽缸总成(PCA)125伸长将降低吊臂，活塞和汽缸总成(PCA)缩短将升高吊臂120。接合器110可拆卸地与机架110连接以能够用挖掘机吊臂(图中未示出)或起重机吊臂(图中未示出)替换吊臂120。或者，吊臂120和活塞和汽缸总成(PCA)125可直接枢接于主机架105，而省去接合器110。
绞车130连接在吊臂120的第一纵轴端附近，并包括周围缠绕有钢索132(仅部分显示)的卷筒。所述卷筒可相对于绞车的外壳旋转。卷筒可通过液压马达或电动马达(图中未示出)驱动。滑轮组135枢接于吊臂120的第二纵轴端。负载滑轮组140通过钢索132悬挂在滑轮组135上。每个滑轮组135、140包括两个以上滑轮(pulley)或槽轮(sheave)。钢索132从绞车的卷筒沿着吊臂120并围绕滑轮组135和负载滑轮组140的槽轮延伸以实现机械效能。通过从卷筒松开钢索132来降低负载滑轮组140，通过绕卷筒周围缠绕钢索132来升高负载滑轮组140。
吊臂120可为A型架并可包括两个主要的结构部件120a、120b和两个横杆。吊臂120可为非对称结构，其中一个主要的结构部件120a可从主机架105与垂直轴成第一角度延伸，另一个主要的结构部件120b从主机架与垂直轴成第二角度延伸，所述第一角度小于第二角度。非对称的设计为驾驶员提供了更好的可视性，且与对称设计相比提高了吊臂的负载特性。结构部件120a、120b可由高强度方形钢管构成。或者，吊臂可为对称的A型架或仅包括单个结构部件。
配重块145连接于第二侧面105b。发动机147安装在主机架的第二侧面105b内。发动机147可驱动液压泵(图中未示出)和发电机或交流发电机(图中未示出)以对驾驶室的感应器、活塞和汽缸总成(PCA)125、绞车130等部件提供液压或电能。本发明还提供了与这些部件相连的相关液压线路和电路(图中未示出)。所述发动机可以是柴油发动机或代用燃料发动机。代用燃料发动机的实例包括柴油-电力混合发动机以及氢燃料电池发动机。所述柴油-电力混合发动机可采用小型柴油发动机以及电池组(图中未示出)，以便在不运行柴油发动机的情况下运行管道铺设机100。
通过旋转式驱动机构(图中未示出)和轴承(图中未示出)使主总成150a相对于底架150b旋转并受到底架150b的支撑。所述旋转式驱动机构可包括与主机架连接、并且和小齿轮(图中未示出)旋转耦合的液压或电动马达(图中未示出)，所述小齿轮与旋转耦合于底架150的齿轮(图中未示出)啮合。运行马达可使主总成150a相对于底架150b旋转。所述旋转式驱动机构可进一步包括回转锁定机构(图中未示出)以相对于底架150b选择性地旋转耦合主总成150a。所述回转锁定机构可包括通过运行液压汽缸或电动马达(图中未示出)与齿轮选择性啮合的齿轮齿(图中未示出)，以及用于检验齿轮齿和齿轮啮合情况的接近开关。齿轮和齿轮齿的啮合使主总成150a和底架150b旋转耦合。通过接近开关检验啮合情况还能阻止马达的运行。所述回转锁定机构对在陡坡上操作管道铺设机100非常有用。
或者，回转锁定机构可包括并入马达中的圆盘(图中未示出)以及用于保持所述圆盘的保持机构。所述回转锁定机构用于当旋转马达停止工作时，通过保持机构保持圆盘以固定马达的转子不产生旋转，并且当启动马达的时候，圆盘通过液压或电能与马达脱离，以释放转子。
驾驶室115包括外壁、顶板以及窗户，以保护驾驶员免受天气状况影响并为驾驶员提供视野。驾驶室115位于主机架105a上，可使驾驶员的前方、左侧和/或右侧的视野不受阻挡。所述驾驶室115进一步包括座位(图中未示出)、操作仪器(图中未示出)和操作控制装置(图中未示出)。所述驾驶室可进一步包括负载管理系统(LMS，Load Management System)。所述LMS为基于微处理机的系统，并且包括各种与微处理机控制器保持通信的感应器以计算和显示吊臂的角度、吊臂的负载容量和/或负载滑轮组的负载。所述LMS可包括在各种运行位置和地表坡度下吊臂负载容量的数据库。所述LMS可在临近、达到和/或超过额定负载容量的情况下通过声音和/或图像警告来提醒驾驶员。
所述LMS可使驾驶员在进行操作之前模拟多种位置情况下的管道铺设操作。驾驶员可在多个预设的操作位置移动管道铺设机并记下各个位置的负载容量。或者，所述LMS可编程记录各个位置的负载容量并在得知实际负载后马上模拟操作。然后，驾驶员可提起负载并估计在任一预设位置负载是否会超过负载容量。如果是，驾驶员可重新配置预设位置直到可安全操作所述负载为止。所述LMS也可提醒驾驶员两个滑轮组即将碰撞的情况(当负载滑轮组和滑轮组相接触时)。
所述LMS系统也可记录管道铺设机100的升降操作历史，并且这项数据可下载到电脑用于以后的分析。所述LMS可包括外置的安装在吊臂上的发光板作为简单的目视指示器，以指示吊钩上的大概负载。所述发光板可包括光的颜色配置。比如，绿色的光表示吊车处于轻负载，黄色表示较重的负载，红色表示高负载的情况。所述LMS还可监控管道铺设机操作处的地表坡度，并计算和显示对应该坡度的合适的负载值。所述LMS可与第二个管道铺设机100的LMS通信，并指示两个管道铺设机之间的负载分布以共同完成管道铺设。通过上述信息，驾驶员可协调操作以确保保持最优的负载分布。
另外，所述LMS可包括微摆(fine swing)系统。所述微摆系统可包括一个或多个用于检测由负载滑轮组140和/或吊臂120吊起的偏心负载的感应器。所述感应器可与LMS控制器进行数据通信。偏心负载对轴承施加力矩，并可能造成主总成105a相对底架105b晃动，由此造成非常危险的情况。如果回转锁定机构处于啮合的状态，并且在有偏心负载的情况下回转锁定机构被驾驶员无意松开，类似的危险情况也会发生。通过微摆感应器，LMS控制器可检测偏心负载并自动旋转主总成来使负载处于受控状态下的中心位置。通过这样的方法，如果回转锁定机构处于啮合的状态，LMS可超驰控制(override)回转锁定机构。或者，LMS可简单提示驾驶员负载偏离中心，使驾驶员可以手动调节负载至中心位置。
LMS可包括手动超驰控制部件，以超驰控制其单个或多个部件。当超驰控制LMS的时候，仍可记录操作历史。
所述底架150b可包括与轴承155连接的下机架160和两个履带总成175。每个履带总成175与下机架160可拆卸连接且包括履带架以及一个或多个辊轴180a、180b，比如链轮，与履带板或传动带185操作耦合。履带板185绕着履带架延伸并可相对于履带架移动。履带架支撑辊轴180a、180b，使辊轴可相对于履带架旋转。辊轴180a、180b中的一个可以是驱动链轮，另一个可以是惰辊(idle roller)。电动或液压履带马达的转子(图中未示出)可与驱动链轮旋转耦合，履带马达的外壳可连接于履带架。管道，比如电缆或液压软管，可从主机架105延伸到履带马达。所述管道可通过快速连接接头(quick-connect fitting)与履带马达连接。运行履带马达，使履带板185相对于履带架移动。
图2A为管道铺设机100的配置示意图，其中，吊臂枢轴120p在管道铺设机100的矩形外焊垫(OFP，Outer FootPrint)、矩形倾卸支点(TF，Tipping Fulcrum)和矩形内焊垫(IFP，Inner FootPrint)的范围内。矩形外焊垫OFP由履带板185的外侧限定。倾卸支点TF由每个履带板185的纵轴中心线和辊轴180a、180b的纵轴中心线限定。矩形内焊垫IFP由履带板185的内侧限定。由于吊臂枢轴120p在垂直和平行方向上位于焊垫OFP、IFP以及倾卸支点TF的范围内，那么在主机架相对于底架旋转的任意位置上(用虚线圈表示)，吊臂枢轴120p也在焊垫和倾卸支点的范围内。或者，所述吊臂枢轴120p也可位于外焊垫OFP和倾卸支点TF之间或内焊垫IFP和倾卸支点TF之间。
图3示出了根据本发明另一实施例对管道铺设机100进行部分拆卸，并在两个或多个牵引式拖车200a(为简单起见，仅示出一个拖车并且省略了鹅颈管)上装载管道铺设机以通过公路在工地之间运输管道铺设机100的方法。拖车200a可以是标准的低平台拖车。图3示出了处于延伸位置的外部支架165和装载在第一拖车200a上的其中一个履带总成175。
为了便于管道铺设机100拆卸运输和重新组装送达到下一个工地，每个履带总成175可包括一个或多个与履带架连接的托架(1ug)190。每个托架190可包括钩190a和孔190b。每个托架190都被容纳在下机架160的支架总成195的开口195a内。所述支架总成195可包括两个隔开的板195d以限定开口195a，每个板195d与下机架160连接。紧固件195b、195c(比如：螺栓或轴销)各自可通过对应的孔安装于板195d。为了将每个履带总成175和下机架160连接，卸除紧固件195c，将钩190a与紧固件195b啮合，通过板195d上的孔和孔190b插入紧固件195c并将紧固件195c锁定于履带架(比如：通过螺母或夹子)。所述履带管道110可通过快速连接接头与履带马达连接。或者，托架190可与下机架160连接，并且支架总成195可与履带架连接。或者，每个履带总成175按照常规方式与下机架160连接。
为了便于管道铺设机100拆卸运输和重新组装送达，底架150b可包括选择性地相对于下机架160枢接的一个或多个外部支架165。每个外部支架165可包括第一臂部165a、第二臂部165b、第三臂部165c和衬垫165d。第一臂部165a选择性地相对于下机架160枢接。第二臂部165b选择性地相对于第一臂部枢接并可收缩到第一臂部165a内。第三臂部165c选择性地与第二臂部165b纵向耦合并可收缩到第三臂部165c内。衬垫165d与第三臂部165c枢接。可在延伸位置和收缩位置之间操作所述外部支架165。
从收缩位置开始(图2)，第一臂部165a从背离下机架160的一侧的收缩位置枢转到大约与下机架160的该侧面垂直的延伸位置。然后可将第一臂部165a锁定在该位置。然后第二臂部165b从第一臂部165a向外延伸。第二臂部165b可在延伸时开始向下枢转或锁定到与第一臂部平行的位置。当第二臂部165b充分延伸后，其枢转到与第一臂部165a垂直的位置或解除锁定以枢转到该位置。然后将第二臂部165b锁定到所述垂直位置。第三臂部165c和衬垫165d可从第二臂部165b向外延伸。第三臂部165c延伸的时候，衬垫165d将会接触地面并开始升高管道铺设机使管道铺设机脱离履带板185。臂部165可协同工作，以便同时操作所有的臂部。一旦第三臂部165c完全伸展后，即可将第三臂部165c锁定到位。外部支架165则完全启用。
然后可以卸除所述履带总成175。为了将外部支架165运行到收缩位置，可反向进行上述过程。操作外部支架165可以是全自动的，并且由驾驶室控制和/或由遥控器(图中未示出)无线控制，这样，驾驶员可从地面上观察外部支架165的操作。外部支架165操作的自动化可通过提供液压或电动马达或活塞(图中未示出)以使第一臂部165a枢转，及提供液压或电力线路(图中未示出)启动第二臂部165b和第三臂部165c及锁定机构来实现。
操作外部支架165以便升高管道铺设机100，使管道铺设机100脱离履带板185。卸除紧固件195c。吊臂120和负载滑轮组140用于从下机架160升高履带总成175。为了完成上述过程，可将吊臂120升高到基本垂直的位置，并可将负载滑轮组140降低到被卸除的履带总成175上。可通过连接与履带总成175的边缘紧扣的夹具250做好装载履带总成175的准备，并且履带总成175具有用于连接负载滑轮组140的提升托架。或者，可用带钩的链条(图中未示出)来代替夹具250。可升高负载滑轮组140以从下机架160提起履带总成175。然后则可降低吊臂120以通过拖车移动履带总成175。然后则可降低负载滑轮组140以将履带总成175放置在拖车200a上。卸除第二个履带总成175与卸除第一个履带总成175类似，额外的步骤有，旋转主总成150a，以使驾驶室115正对第二个履带总成175，然后在固定好第二个履带总成175后，再旋转回去，以将第二个履带总成175放置在拖车200a上。或者，也可将拖车200a移动到与第二个履带总成175邻近的位置。
在把履带总成175卸除而装载在第一拖车200a上后，第二拖车在管道铺设机100的剩余部分下面对齐以用于支撑。定位第二拖车使其纵轴与底架150b的纵轴Luc垂直。这是因为下机架160的长度可小于等于或基本上小于等于第二拖车的宽度，而下机架160的宽度可大于或基本上大于第二拖车200b的宽度。可定向主总成150a使驾驶室115正对第二拖车，以使驾驶员可观察第二拖车的支撑情况。或者，可定向主总成150a使驾驶室115背对第二拖车，这样驾驶员可离开驾驶室115并从地面上观察拖车的支撑情况。
然后开始第二拖车的支撑。外部支架165为第二拖车的车轴提供了足够的空间以从管道铺设机100的剩余部分下面穿过。在完成第二拖车的支撑前，主总成150a可旋转180度(或已经处于旋转后的位置)以使机车驾驶员可将配重块145或主机架105的第二侧面105b放置在与第二拖车的前端(离牵引车最近的一端)基本垂直对齐的位置。
一旦管道铺设机100的剩余部分与第二拖车的前端对齐后，收缩外部支架165直到下机架160位于第二拖车上为止。外部支架165则完全启动到用于运输的收缩位置。然后可降低吊臂120到水平或近似水平的位置。吊臂120可悬在第二拖车的后端。刺型(stinger)或翻转(flip)拖车(图中未示出)可连接在第二拖车的后端以容纳悬垂的部分(取决于悬垂部分的长度和当地的运输法规)。或者，可使用较短的吊臂以避免出现悬垂部分。管道铺设机100则通过两个牵引式拖车200a运送到另外一个工地。
或者，可卸掉配重块145和吊臂120，并可用第三拖车(图中未示出)运送。或者，配重块145和吊臂120可在将管道铺设机100的剩余部分装载到第二拖车上之前卸除。刺型(stinger)拖车将不会用作第二拖车。可装载吊臂120并使该绞车130正对第三拖车并支撑吊臂120的第一端。或者，可装载吊臂120并使绞车130背对第三拖车，可使用滑轮组(图中未示出)来支撑吊臂120的第一端。
活塞和汽缸总成(PCA)125可留在管道铺设机100的剩余部分上，可随吊臂120一起卸除，或从吊臂120和管道铺设机100的剩余部分上卸下。如果活塞和汽缸总成(PCA)125留在管道铺设机100的剩余部分上，可由支架(图中未示出)支撑自由端。如果活塞和汽缸总成(PCA)125从吊臂120和管道铺设机100的剩余部分卸下，则活塞和汽缸总成(PCA)125可通过第二拖车或第三拖车运送。或者，如果使用接合器110，将接合器110和吊臂120一起(需要处理以拆卸活塞和汽缸总成(PCA)125)装载在第三拖车上(装载有配重块145)或将吊臂120与接合器110分离后再装载。或者，仅将吊臂120和配重块145中的一个从管道铺设机100的剩余部分卸除再装载在第三拖车上。
图4示出了根据本发明另一实施例通过一个或多个管道铺设机100进行的管道铺设操作。图4示出了管道铺设作业的短管道运输操作。可进行的替代或新增的管道铺设作业操作包括短管道集中/连接操作，长管道集中/连接操作和在斜坡上的集中/连接操作。
在管道铺设作业中，会重复下列操作：(a)短管道运输：将堆放在物料搬运车335上的短管道336运送到沟槽337附近并对齐；(b)短管道集中/连接：将已通过短管道运输操作在沟槽337附近对齐的足够数量的短管道336焊接成长管道(图中未示出)；以及(c)长管道集中/连接操作：将由短管道集中/连接操作得到的长管道(图中未示出)焊接到正在建设的管线(图中未示出)。
在挖好的沟槽337右侧形成短管道运输操作的工作区域WF。在所述工作区域WF，管道铺设机100的移动空间RS1和物料搬运车335的移动空间RS2按次序沿着挖好的沟槽337的一边设置，因此，管道铺设机100和物料搬运车335可一起沿着与挖好的沟槽337平行的操作方向移动。在底架150b通过自力推进使管道铺设机100移动一定的距离后，该距离对应于在所述作业方向对齐的短管道336的预定距离，主总成150a向回旋转以从物料搬运车335上卸下一根短管道336并放在挖好的沟槽337旁边。每个短管道336通过在其周围缠绕吊索T以准备进行铺设。通过重复这样的操作，将堆放在物料搬运车335上的部分或者全部短管道336移动到挖好的沟槽337旁边并对齐。
在短管道集中/连接操作中，在挖好的沟槽337旁边对齐的短管道336被升高到适合焊接操作的高度并集中，以使相邻短管道的纵轴互相接合。短管道336的集中是在吊车司机的指导下由多个管道铺设机100共同配合完成的。
在长管道集中/连接操作中，长管道的一端和正在修建的管线的一端被升高到适合焊接操作的高度并集中，使两个端部的纵轴互相接合。所述端部的集中是在吊车司机的指导下由多个管道铺设机100共同配合完成的。
如果集中/连接操作中的任何一个是在有坡度的情况下进行的，则由枢接的滑轮组135来补偿坡度，以使钢索132的一部分和负载滑轮组140在重力方向上对齐。
图5为根据本发明另一实施例的管道铺设机400的正交视图。第二绞车430代替活塞和汽缸总成(PCA)125来升高吊臂120。第二绞车430与接合器110连接或直接与主机架105连接并且包括周围缠有第二钢索432的第二卷筒。所述第二卷筒可相对于第二绞车430的第二外壳旋转，并可通过液压或电动马达(图中未示出)驱动。第一槽轮组435a枢接吊臂120的第二纵轴端。第二槽轮组435b枢接于第二绞车外壳和接合器110，或直接枢接于主机架105。每个槽轮组435a、435b包括多个滑轮或槽轮。钢索132从第二卷筒围绕槽轮组435a、435b的槽轮延伸以实现机械效能。从第二绞车卷筒松开钢索432来降低吊臂120，通过围绕第二绞车卷筒缠绕钢索432以升高吊臂120。管道铺设机400的装载与管道铺设机100的装载类似。如果使用第三拖车200c，可简单卸除第一槽轮组435a并与管道铺设机400的剩余部分一起装载在第二拖车200b上(取决于是否使用接合器110，如前文所述)。管道铺设机400的使用和装载与管道铺设机100的使用和装载类似。
图6A至图6C示出了根据本发明另一实施例的可拆卸配重系统(RCW，Removable CounterWeight)500。图6A为处于配重块545和主机架105(在第二侧面105b)可拆卸连接的第一位置的可拆卸配重系统(RCW)500的侧视图。图6B为处于配重块545从主机架105拆除并放置在地上的第二位置的可拆卸配重系统(RCW)500的侧视图。为清晰起见，在图6C至图6D中单独示出了配重块545。图6C为配重块545的主视图。图6D为沿图6C中线6D-6D的剖视图。
可拆卸配重系统(RCW)500可安装在管道铺设机100、400、700上来代替配重块145，并且可在第一位置和第二位置之间通过液压操作可拆卸配重系统(RCW)500。可拆卸配重系统(RCW)500可通过驾驶室115和/或位于主机架105上的控制装置(图中未示出)进行操作。当管道铺设机100(或400)需要在陡坡上运行的情况下，可拆卸配重系统(RCW)500可快速、自动、独立地卸除配重块545。在陡坡上操作时，配重块145/545造成了管道铺设机100在主总成150a相对于底架150b的某些旋转方向，和/或装载情形下的不稳定。卸除配重块545使管道铺设机100在陡度上更灵活地操作。可选地或除此之外，可通过增加重物(图中未示出)或增加结构部件的厚度来增加下机架160的重量以补偿卸除的配重块545的重量和/或增加管道铺设机100在陡坡上操作的稳定性。可选地或除此之外，在陡坡上操作使用RCW时，可拆卸配重系统(RCW)500可用于把配重块545装载在第三拖车200c上(如上所述)。或者，管道铺设机100在没有可拆卸配重系统(RCW)500的情况下可通过LMS在陡坡上进行操作，以安全地限制管道铺设机100在不稳定位置的移动。
可拆卸配重系统(RCW)500可包括活塞和汽缸总成(PCA)505、基座510、头部520、一个或多个前臂525a、一个或多个后臂525b和配重块545。所述基座510通过托架与主机架105连接。一个或多个滑轮组(为清晰起见，图中未示出)可与靠近基座510的主机架105连接。活塞和汽缸总成(PCA)505通过托架与主机架105枢接，并且与头部520枢接。前臂525a通过托架与主机架105枢接，并且与头部520枢接。后臂525b通过托架与主机架105枢接，并且与头部520枢接。一个或多个叉状部件515也与头部520枢接，且叉状部件515通过容纳与配重块545连接的各个孔眼545e使配重块545与头部520枢接。一旦穿过叉状部件的孔与穿过孔眼545e的各个孔对齐后，将轴销(图中未示出)插入每个叉状部件和孔眼，以把配重块545固定在头部520上。叉状部件515可绕其纵轴自由旋转。
配重块545包括在内部形成有凹室545r的主体，一个或多个与主体连接并安装在凹室545r内的滑轮组545b，以及与主体连接并安装在凹室内的孔眼545e。所述孔眼545e可通过滑轮组545b与主体连接。当配重块545处于第一位置时，活塞和汽缸总成(PCA)505、基座510、臂525a、525b和叉状部件515可安装在凹室545r内。头部520可向上延伸到凹室545r之外或也可安装在凹室545r内。
从活塞和汽缸总成(PCA)505充分延伸的第一位置开始，通过收缩活塞和汽缸总成(PCA)505铰接头部520(以及配重块545)使其在水平方向上远离主机架105并垂直向下移动，直到将配重块545放置在地面上为止。前臂525a和后臂525b在头部520铰接在第一位置和第二位置之间时支撑头部520。一旦配重块545放置在地面上，轴销可以卸除，头部520可回到第一位置，以便在没有配重块545的情况下进行装载以用于管道铺设机的操作。需要重新连接配重块545时，则反向进行上述过程。头部520铰接到第二位置，插入轴销，延伸PCA。通过延伸PCA铰接头部520(以及配重块545)使其垂直上升，并在水平方向上接近主机架105，直到滑轮组545b的底部位于基座510上并且滑轮组545b的表面与基座滑轮组邻接为止。一旦配重块545放置在基座510上，则可以启用(手动或自动)一个或多个安全锁紧机构(图中未示出)。另外，还提供了接近感应器，用来检验配重块已经恰当地放置。
根据本发明的一些实施例的管道铺设机装配有驾驶室升降机。驾驶室升降机可改变驾驶员的位置，这样驾驶员在各种管道铺设操作过程中可获得不同的以及更好的视线位置。图7A为根据本发明另一实施例示出了驾驶室升降机800操作的管道铺设机700的示意图。图7B至图7D为驾驶室升降机800处于升高位置的管道铺设机700的各种视图。除了驾驶室升降机800以及另有说明的以外，管道铺设机700与管道铺设机100类似。驾驶室升降机800可与主机架105连接并可通过操作驾驶室升降机800在升高位置和降低位置之间垂直移动驾驶室115。借由这样的方式，驾驶员可相对于主机架调节驾驶室的高度以获得最佳的视野。所述驾驶室升降机800可将驾驶室从主机架底部升高最大距离X(见图7C)，比如：1-6英尺，如约2.5英尺。
驾驶室升降机可调节驾驶室的垂直高度，以使驾驶员可俯视放置管道的沟槽。另外，可以考虑到的是，驾驶室升降机可使驾驶室做其他的移动(比如：水平移动，有角度的或曲线移动)，这样，驾驶员可使自己位于沟槽附近或上方，或其他位置以试图获得更好的视线位置，或将驾驶室移动到无障碍物的地方，或移动到没有管道或其他设备预期或可能途经的地方。参照图7E，所述驾驶室升降机可装配为在X方向水平移动，这样，驾驶员可直接观察沟槽。参照图7F，所述驾驶室升降机可装配为在有角度或曲线方向的轨道上移动，这样，驾驶室可在水平和垂直方向上移动，比如：X和Y方向。当然，根据本发明，显而易见的是，驾驶室也可安装在履带或联动装置上以朝着沟槽向前，或向前向上移动。
图8A为根据本发明一些实施例的驾驶室升降机的侧视图。图8B为驾驶室升降机800的细节图。图8C为固定在测试工作台上的处于升高位置的驾驶室升降机的照片。图8D为固定在测试工作台上的处于降低位置的驾驶室升降机的照片。图8E为根据本发明一些实施例的与驾驶室升降机一起使用的锁定机构的示意图。
参照图8A，驾驶室升降机800可包括基座805、机架810、提升机构801和对齐机构802。提升机构801推动基座805向上移动的距离为Y。作为非限制性示例，升降机基座80可作为驾驶室的一部分可与驾驶室一体成型，也可作为独立的部分连接驾驶室，或以任何合适的方式连接驾驶室和升降机机架810。借由这样的方式，可以考虑到的是，升降机基座805可为模块化的，这样，在不需要驾驶室升降机和驾驶室时或在其他各种挖掘操作过程中可以将驾驶室升降机和驾驶室从管道铺设机上卸下。
参照图8B，提升机构801可为活塞和汽缸总成(PCA)815，活塞和汽缸总成(PCA)815纵向耦合于机架810，并可通过注入或移出液压流体而相对于机机架105升高或降低升降机机架810。活塞和汽缸总成(PCA)815的汽缸可在连接点830与主机架105纵向耦合，并通过枢接的方式与主机架连接，使活塞和汽缸总成(PCA)815能够移动以避免汽缸内的活塞错位。活塞和汽缸总成(PCA)815的活塞可与升降机机架810连接。活塞和汽缸总成(PCA)815可通过液压管道，比如：软管，与管道铺设机700的液压系统流体连通。当液压流体注入到活塞和汽缸总成(PCA)815的汽缸中时，液压流体可使活塞和汽缸总成(PCA)815的活塞滑出汽缸，以升高升降机机架810和驾驶室升降机。当液压流体从活塞和汽缸总成(PCA)815的汽缸中排出时，活塞和汽缸总成(PCA)815的活塞滑回汽缸内，从而降低升降机机架810和驾驶室升降机。
或者，升降机构801可为电动马达，用于升高或降低基座805而不是活塞和汽缸总成(PCA)815。电动马达可使用比如螺旋千斤顶或钢索使基座相对于主机架升高或降低。
参照图8E，所述驾驶室升降机还可包括独立操作的锁定机构以将基座805保持在选定的高度上。所述锁定机构可采用轴销803的形式，该轴销803从驾驶室升降机滑入机架的支撑孔804中，以将升降机锁定在选定的高度上。或者，所述锁定机构可以是与驾驶室升降机连接的凸轮装置，该凸轮装置在达到选定高度时可旋转以避免驾驶室升降机移动。
所述对齐机构802在各种高度调节过程中保持驾驶室升降机的同轴度。对齐机构802可采用任何形式，包括比如：图8B所示的一个或多个导向套820以及一个或多个导向柱825。一个或多个导向套820与机架810连接。每个导向套820横向耦合于对应的导向柱825，并且可沿对应的导向柱825自由地垂直滑动。每个导向柱825与主机架105连接。尽管所述驾驶室升降机800与管道铺设机700一起示出，但所述驾驶室升降机800可装配在管道铺设机100和/或管道铺设机400上。
或者，对齐机构802可与驾驶室升降机的提升机构作为一个整体。比如：与上述关于可拆卸的配重块的联动装置类似的升降联动装置，可用于在保持同轴度的同时提升驾驶室升降机。虽然所示实施例中的驾驶室相对于机车旋转固定，但驾驶室也可安装轴承或其他能够使其旋转或回转的部件。比如：驾驶室可改变为在升高时前倾(作为提升机构的一部分或者通过独立控制)，或可左右回转。
图9为示出了可调履带系统900的操作的管道铺设机700的示意图。所述管道铺设机700包括可调履带系统900，以替代外部支架165和可拆卸履带系统190、195。可通过操作所述可调履带系统900使每个履带总成175远离下机架160延伸到延伸位置或使每个履带总成朝向下机架收缩到收缩位置。在延伸位置，吊臂枢轴120p在外焊垫OFP的范围内，以增加管道铺设机700的负载容量。在收缩位置，管道铺设机700安装在拖车200a上，则不需要进行任何拆卸就可进行运输。所述可调履带系统900可包括与下机架160和每个履带总成175纵向耦合的一个或多个PCA，可调履带系统900还可包括在下机架和履带总成之间转移重量的导向装置。所述可调履带系统还可包括用于将履带总成保持在选定位置的可独立操作的锁定机构。所述可调履带系统900可单独控制每个履带总成和/或同时运行两条履带。单独控制用于其中一个履带总成靠近不稳定的沟槽的情况。或者，所述可调履带系统900可通过电动马达运行。或者，可以省去所述可调履带系统，特别是如果管道铺设机为较轻容量模式时，在这种情况下，管道铺设机仅需要在拖车200a上安装一个焊垫就足以吊起较轻的额定负载。
图10为根据本发明另一实施例的驾驶室控制装置1000的照片。所述驾驶室控制装置可位于驾驶室115内，并提供对管道铺设机700的各种部件的控制装置，比如：按钮。所述驾驶室控制装置可包括用于旋转锁定、旋转解锁、微摆启动/停止、LMS操驰控制、驾驶室升降机启动/停止、驾驶室升降机升高、驾驶室升降机降低、可调履带启动/停止、履带延伸(用于每个履带总成)和履带收缩(用于每个履带总成)的按钮。所述按钮也可变亮来显示进行双按钮选择时应该选择哪个按钮或用于多功能按钮，比如：启动/停止按钮。所述驾驶室升降机和可调履带的启动/停止按钮可与各种锁定机构连接和脱离，如上所述。另外，管道铺设机100、400可包括类似的控制装置1000。
尽管上述内容直接用于说明本发明的实施例，但在不脱离本发明的基本范围的情况下也可对本发明作出其他和进一步的实施例，本发明的范围由所附权利要求确定。

Claims (16)

1.一种管道铺设机，其特征在于，包括：
底架，具有至少两条履带，每条履带包括与该底架耦合的履带架，以及由该履带架支撑并可围绕该履带架移动的履带板；以及
由该底架支撑并可相对于该底架旋转的主总成，该主总成包括主机架、通过枢轴安装于该主机架的吊臂、驾驶室以及连接该驾驶室和该主机架的驾驶室升降机，可操作该驾驶室升降机以相对于该主机架选择性地升高和降低该驾驶室，所述驾驶室升降机包括：
可活动地连接到所述主机架的升降机基座；
用于选择性地升高和降低该升降机基座的提升机构；
用于确保该升降机基座的同轴度和移动的导向机构；以及
高度锁定机构，用于在一个或多个选定的位置机械连接所述升降机基座和所述主机架，可操作该高度锁定机构将该升降机基座保持在选定的高度而不受所述提升机构操作的影响。
2.根据权利要求1所述的管道铺设机，其特征在于，所述提升机构包括升降机液压系统。
3.根据权利要求2所述的管道铺设机，其特征在于，所述管道铺设机进一步包括管道铺设机液压系统，其中所述升降机液压系统与该管道铺设机液压系统流体连通，其中该升降机液压系统包括：
至少一个内部具有内腔的汽缸；以及
至少一个活塞，具有设置在该至少一个汽缸内腔内的第一端部和从该内腔伸出的第二端部，其中，该至少一个汽缸的内腔与该升降机液压系统液压连通，使液压流体可注入该内腔中以使该至少一个活塞滑出该内腔。
4.根据权利要求3所述的管道铺设机，其特征在于，所述汽缸连接所述主机架和所述升降机基座中的一个；所述活塞连接所述主机架和所述升降机基座中的另一个。
5.根据权利要求1所述的管道铺设机，其特征在于，所述升降机构包括电动马达。
6.根据权利要求1所述的管道铺设机，其特征在于，所述导向机构包括：
至少一个导向套；以及
至少一个导向柱，其中，该至少一个导向柱与该至少一个导向套耦合，使该至少一个导向套可沿着该至少一个导向柱自由滑动。
7.根据权利要求6所述的管道铺设机，其特征在于，所述至少一个导向套包括至少两个导向套，所述至少一个导向柱包括至少两个导向柱。
8.根据权利要求6所述的管道铺设机，其特征在于，所述至少一个导向套与所述升降机基座连接，其中所述至少一个导向柱与所述主机架连接。
9.根据权利要求1所述的管道铺设机，其特征在于，所述升降机基座独立于所述驾驶室单独形成，所述升降机基座与所述驾驶室连接。
10.根据权利要求1所述的管道铺设机，其特征在于，可进一步操作所述驾驶室升降机以相对于所述主机架选择性地横向移动所述驾驶室。
11.一种采用管道铺设机铺设管道的方法，该管道铺设机装配有用于调节驾驶室高度的驾驶室升降机，其特征在于，该方法包括：
采用该管道铺设机的吊臂来吊起管道；
相对于该管道铺设机底架旋转该吊臂和管道；
相对于该管道铺设机底架调节驾驶室的位置以获得针对放置该管道的沟槽的不同视野；以及
采用该管道铺设机降下该管道并放入该沟槽中；
其中，调节驾驶室的位置包括：
在垂直方向上相对于所述管道铺设机底架移动所述驾驶室；并且
在水平方向上相对于所述管道铺设机底架平移所述驾驶室。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，调节驾驶室的位置包括向内腔或液压汽缸内注入液压流体以驱动活塞吊起所述驾驶室。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，调节驾驶室的位置在吊起所述管道之前进行。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，调节驾驶室的位置在旋转所述吊臂之前进行。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：吊起所述管道后，相对于地面移动所述底架到与所述沟槽邻近的位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，调节驾驶室的位置在移动所述底架之后进行。
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