CN103370262A - 带式夹防护件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于保护热回收系统中的管道的系统。这种管道通常由通过多个带式夹附接至其的遮护件保护。每个带式夹与防护件附连，所述防护件保护管道免受经过管道区的热气体的影响。另外，还提供了一种用于对围绕遮护件的带的张力进行调整的自动操作工具。该自动操作工具允许带式夹以优选方式适当地互连至遮护件。

Description

带式夹防护件

本申请要求享有序列号为61/382,830、于2010年9月14提交的、名称为“Band Tensioning Tool”的美国临时专利申请和序列号为61/382,833、于2010年9月14提交的、名称为“Band Clamp Guard”的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用被加入本申请中。

技术领域

一般而言，本发明的一些实施例涉及带式夹，其用于将保护性的遮护件固定在用于高温和恶劣环境中的管道、管路或其他结构（下文称为“管道”）上。带式夹采用保护性的防护件，该防护件有助于维持带式夹的一体性。本说明书中描述的带式夹可利用便于使用的手持式张力调整（tensioning）工具围绕遮护件固定。

背景技术

燃料燃烧动力装置采用蒸汽锅炉从煤、油、气体或其他燃料燃烧产生的排气中移除热量。从排气中获得的热量常用于通过从热的、快速运动的排气气体向水或其他传热流体传递热量而产生蒸汽，所述水或其他传热流体在定位在排气路径中的一系列水平或垂直取向的管道中流动。这样的排气含有高速地与管道接触的被加热气体和呈碳、酸性物质、腐蚀性物质形式的相当数量的颗粒，等等。另外，随着时间的推移，管道往往被烟灰覆盖或结有烟灰块、隔热物，它们对热量传递和锅炉性能产生不利影响。烟灰通过吹灰机移除，吹灰机采用一系列喷嘴，这些喷嘴在管道处引导高速蒸汽，以移除烟灰。与所述颗粒、及通过煤燃烧过程和烟灰移除过程产生的热气体持续接触将腐蚀管道和使管道不耐用，最后将导致管道泄漏或爆裂。通过不可接受的冷却剂压力降可以证实很多管道恶化到这种程度。当这种情况发生时，炉子必需停工而锅炉必需免除服役，以便对系统中的管网进行昂贵的和耗时的维修。

为了解决腐蚀问题，可通过覆盖管道外表面的波状遮护件来保护管道。在大多数情况中，遮护件覆盖和保护管道大约一半的表面，即处于由炉子产生的颗粒的直达路径中的管道表面。遮护件通常保护由管道长度和围绕管道外表面大约120至220度所限定的区域。在一些情况中，多个遮护件邻接或互锁，以保护更长的管道范围。为使存在遮护件时的热传递最大化，可将遮护件配置为使得其内表面紧密地和完全地接合管道的外表面。可以通过支撑构件（包括带、软管夹、金属箍）或所属领域已知的其他方法（将支撑构件焊接或用其他方式互连至遮护件）将管道保持在位。在一些应用中，遮护件被直接焊接至管道。因为支撑构件也暴露在与管道相同的高温和恶劣条件中，期望保护支撑构件免受颗粒冲击和提高的热量影响，随着时间的推移，颗粒冲击和提高的热量可能导致出现故障和引起遮护件与管道分离，从而使管道暴露在恶劣条件中。

带式夹通常包括带，带具有自由端部和相对端部，该相对端部具有用于接纳自由端部的扣件或其他构件。操作中，带围绕管道和附连的遮护件缠绕，自由端部被置于扣件内。利用电动或手动操作工具围绕遮护件使带张紧（tension）。在已经达到预定张力后，扣件和带被互连或互锁，从扣件伸出的多余的带长度在邻近扣件的某点处从带切断。扣件通常被定位在被遮护的管道之后，远离引起磨损的流。即，带和扣件之间的互连部是主要屈服点，因此，希望将带式夹的互锁部分放置在暴露于较少热量和碎屑的位置处。于是，可指示操作者或安装者将扣件定位在颗粒的直达路径之外的管道下游侧。遗憾的是，管道的尺寸和管道之间的间隔往往使其令操作者难以正确地将张力调整工具定位在被遮护的管道的后面或下游侧上。此外，通过已有工具进行的切割操作并非十分精确，带的锋利的被切断部分常在安装者试图张紧附近的带或在这些带附近工作时伤及安装者。

由此，长期以来，人们需求提供一种用于将能够承受恶劣环境且便于安装的遮护件固定在管道上的系统。长期以来还有一种需求是，提供一种以减少被切割带的锋利边缘暴露的方式切割带的系统。一般而言，以下的公开内容针对一种防护件和一种工具，该防护件保护与其互连的带式夹，所述工具有利于将带式夹适当地互连到管道。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种采用保护性防护件的带式夹。本发明的一些实施例的带式夹包括自由端部和相对端部，该相对端部包括用于接纳和固定带的扣件。为了围绕遮护件和管道固定带式夹，带被围绕遮护件和管道缠绕至少一次，且使自由端部置于扣件内。转向和锁定带以相对于管道接触的方式固定地接合遮护件，使得能够横过遮护件和管道的厚度产生有效的热转递。本发明的一个实施例中所使用的带式夹可提供大约400-900lbs的保持力，以及大约1,750lbs的环形张力。

某些实施例中采用的保护性防护件保护带式夹免受热的、高速的、夹杂颗粒的排气气体影响。防护件可由能够承受高达约880°F的温度且与带式夹的材料类似的材料制成，使得热量能横过防护件和带的厚度有效传递到管道和内部冷却剂。在一个实施例中，防护件由310不锈钢、碳钢、铬镍铁合金或其他类似材料制成，且约为0.090英寸厚。所属领域技术人员可以理解，防护件的制造材料、厚度、宽度、材料性质等可作为遮护件和带式夹尺寸、材料等的函数而改变。进一步地，在一些实施例中，防护件可由容易与遮护件的外形一致、即弯曲成曲线形状的材料制成，以有利于与围绕被遮护管道定位的弯曲带式夹接合。防护件可以预先弯曲或以其他方式成型。一些实施例的防护件被粘附、联结、或焊接、或以其他方式互连至带式夹。在一个实施例中，防护件具有开口，这些开口接纳带的自由端部，以有利于带式夹和遮护件的互连（参考下面将讨论的附图这将是很明显的）。以此方式，确保防护件与带式夹正确附连。根据本发明的另一方面，提供一种防护件，该防护件在某些时候将其用于难以接近的地方时便于安装。

根据本发明的相关方面，所述防护件能够适应各种类型和/或尺寸的带式夹。更具体地说，由于用于热回收蒸汽发生器的管道尺寸不同，因而更需要将遮护件固定至管道的带式夹。据此，在本发明的另一实施例中，防护件的宽度大到足以可使用不同宽度的各种带式夹而不被暴露至流动蒸汽中的磨损性物质。

根据本发明的另一方面，提供一种紧凑且重量轻的工具，其可促进围绕被遮护的管道的带的互连。普遍使用的工具采用具有用于接纳带的自由端部的开口的切割构件。该开口进一步由上和下切割构件限定，所述上和下切割构件可选择地一起运动，以切断带。带通过开口之后，其自由端部与缠绕心轴附连且被张紧。在达到预定张力后，用切割机械在邻近扣件的某点处切断和弯曲带。

如上面简要地提到的那样，用当前使用的手持工具往往难以接近位于被遮护的管道后面的扣件。更具体地说，因为邻近的管道之间的间隔和周围结构通常很小，难以定位和使用传统工具来使带式夹围绕被遮护的管道张紧，所述管道具有位于管道的下游侧的扣件。结果，带式夹往往沿不正确的方位被紧固至被遮护的管道，使扣件和带暴露至加速带式夹磨损的磨损性环境，还可能使带的被切断部分以增大割伤风险的方式定位。另外，当使用人工促动的手持式工具时，缺乏间隙或扣件和带的自由端部的合适接近口还可能影响对带施加合适的张紧力量。为了解决这些问题，提供了一种自动操作工具。

更具体地说，提供一种采用有动力的缠绕心轴的自动张力调整工具。优选地，该工具由电池提供动力，但是所属领域技术人员可以理解，该工具可通过电缆获取动力或由液压驱动。与一个实施例的工具附连的动力源是可更换的电池，其允许用于安装约60至70个带式夹。在本发明的一个实施例中，心轴通过齿轮系统互连至旋转轴，该齿轮系统可确保将合适的张力施加至带。此外，为了改进带的切割，本发明的一些实施例的切割机械从心轴的纵向轴线横向（相反于与其同轴）延伸。通过按压位于手持部上或手持部附近的按钮，使心轴开始缠绕。带达到预定张力后，利用便于接近的切割机械切断带的自由端部。可通过能够滑动的离合器控制张力的预定量，借此当达到了预设张力水平时可阻止进一步进行张力调整。一些实施例的切割机械具有减少从扣件伸出的被切断的带量的优点，从而减少切割边缘的暴露。

根据本发明的又一方面，提供一种张力调整工具，其采用的齿轮箱可增大通过马达提供的扭矩。更具体地说，常规的、市场上可买到的钻具提供约以磅计（in lbs.）的扭矩。然而，为了有效地使带张紧，需要大约1800至3000lbs.的扭矩。本发明的一些实施例的齿轮箱产生所需的扭矩的增加。

本发明的再一方面是提供一种带张力调整和切割工具，其包括：用于向轴提供旋转运动的动力源；与该轴机械附连的齿轮箱；与齿轮箱附连的旋转心轴；和邻近心轴定位的切割机械，其中，轴的旋转可使心轴旋转；该心轴适于接纳带并使带张紧，齿轮箱具有用于阻止过度调整带的张力的器件；切割机械也适于接纳带的一部分。

本发明的另一方面是提供一种带张力调整和切割工具，其包括：具有旋转轴的钻具；用适配器互连至钻具的齿轮箱，该齿轮箱与缠绕心轴操作地附连致使轴的旋转导致心轴旋转；离合器，其阻止过度调整带的张力；和邻近心轴定位的切割机械，该切割机械还适于接纳带的一部分。

本发明的又一方面是提供一种有保护的带式夹，其将遮护件保持在管道上经历多次加热和冷却循环。在一个实施例中，采用No.6,014,792的美国专利（其通过引用被合并于本申请中）中描述的

带式夹，或类似的带式夹，以将遮护件固定至管道。这种设想的工具使带张紧到这种程度：即使被保持的力由于反复的热循环而随时间减小，将维持遮护件牢固地接合于管道上。此外，一个实施例的有保护的带式夹将工作约5至8年。另外，由带提供的带张力将抵制弯曲或变形的遮护件，并迫使所述遮护件与遮护件和管道的外形一致。这种功能确保遮护件与管道接触，从而增强热传递。

本发明的再一方面是提供一种张力调整工具，与以一系列周到的步骤提供递增的、棘齿型张力调整相反，该工具能提供平稳、连续的张力调整。如所属领域技术人员可以理解的，棘齿型机械采用仅可以沿一个方向旋转的有齿的轮。通过有齿的轮与可动的棘爪之间的相互作用，可防止相反方向的旋转。本发明的一些实施例的工具和附连的齿轮箱没有这种限制，因为张力调整增量非常小或不存在，且由单向离合器轴承提供。

本发明的又一方面是提供一种用于保护暴露至极端温度、运动的颗粒和其他恶劣环境的管道的系统。一个实施例的系统包括带式夹、附连的防护件、用于使有保护的带式夹围绕锅炉的被遮护的管道进行张力调整的工具。本发明一个实施例的系统用于约1至4英寸直径的管道，该管道约0.1至0.3英寸（约3、5、和7mm）厚，其180度地保护管道。

本发明的另一方面是提供一种带式夹和防护件的组合，该组合包括：带式夹，其包括带和防护件，带具有与一个端部附连的扣件和自由端部，防护件具有第一端部和第二端部，防护件的第一端部邻近扣件定位，第二端部与第一端部隔开，其中防护件接触带的至少一部分。

本发明的再一方面是提供一种遮护管道的方法，包括：提供围绕管道的至少一部分的遮护件；提供具有第一自由端部和具有扣件的第二端部的带式夹；提供互连至带式夹的夹紧防护件；围绕遮护件放置带式夹和防护件；将带的自由端部置于扣件内；和，相对于扣件拉带的自由端部，以使带围绕遮护件张紧。

本发明的发明内容部分既非意欲也不应解释为描述了本发明的全部内容和范围。此外，应将本说明书中所提及的“本发明”或其的一些方面的相关内容理解为表示本发明的某些具体实施例，而不应理解为将全部实施例限制为某一具体描述。在本发明的发明内容、对所附附图的说明和发明的具体实施方式中，以不同层次阐述了本发明的细节，而并非意欲通过本发明的发明内容部分中或者包括或者不包括的元件、部件等限制所提及的本发明范围。从结合附图对具体实施方式的描述中可以更加容易地显现出本发明的其他方面。

附图说明

加入本说明书中并组成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一些实施例，这些附图和上文给出的本发明的概述及下文给出的附图的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1的局部透视图示出了用带有加防护的带式夹将遮护件互连至管道的情况；

图2是图1所示的正视图；

图3的透视图示出了被加载带式夹上的防护件；

图4是加防护的带的正视图，该加防护的带围绕被遮护的管道定位；

图5是本发明的一个实施例的防护件透视图；

图6是图5所示的正视图；

图7是本发明的一个实施例的自动操作的带张力调整工具示意图；

图8是本发明的一个实施例的采用钻具的自动操作的带张力调整工具透视图；

图9是图8所示的正视图；

图10的透视图示出了多个被遮护的管道的一些部分，这些被遮护的管道利用定位在相邻管道之间的一个实施例的工具可以沿锅炉的排气路径取向；

图11是图10所示的俯视平面图；

图12是用于图8所示的本发明实施例中的齿轮箱的剖面图；

图13是图12所示的分解透视图。

应理解的是，这些附图不一定成比例。在某些例子中，可省略对于理解本发明而言是不必要的细节或使得其他细节难以察觉的细节。当然，应理解，本发明不限于本说明书中阐述的那些具体实施例。

具体实施方式

图1和2示出了与锅炉附连的管道2。所属领域技术人员可以理解，锅炉管道2可以以不同位置取向，包括垂直取向、水平取向和处于二者之间的取向。管道2由遮护件6保护，由间隔开地定位的多个带式夹10将遮护件6互连至管道。优选将带式夹10的扣件14和被切断的端部18定位在相对于经过锅炉的热气体的来流22的下游。在一些锅炉系统中，管道2被大约1.3英寸×8英寸间隔隔开，因而难以以优选的方式互连带式夹10。为了围绕被遮护的管道固定带式夹18，将带式夹18的自由端部64置于扣件14中，并使用工具使带42张紧。张力调整之后，从带中切断多余的带且防护件26维持在位以保护带式夹10。

图3-7示出了与本发明一个实施例的防护件26附连的带式夹10，该防护件具有第一端部30和第二端部34。示出的带式夹10可以是包括带有互连扣件的带的任何类型的带式夹，或所属领域公知的用于互连的其他器件。槽38邻近每个端部定位，所述端部适于接纳带式夹10的带42。此外，可使槽38位于防护件26的凹凸部（jog）44或转换区域中。带式夹10的带42被接纳在槽38内，且被定位为使得带42的外表面48紧靠防护件26的内表面52。防护件的第一端部30邻近带式夹10的扣件14定位，在带式夹10被张紧时这有助于将防护件26维持在位。此外，防护件通过点焊56或其他方式固定至带，这在张力调整期间可确保维持防护件相对于扣件14的位置。

如图4所示，一个实施例的防护件26被弯曲，以大致匹配遮护件的轮廓。操作中，防护件26被可回弹地朝外偏斜，并接合于遮护件6上。凹凸部44被设计成与遮护件6的边缘60一致并与其接合，这可维持防护件26在遮护件6上的位置。另外，由于焊点56维持扣件14相对于遮护件的位置，凹凸部44在遮护件的边缘60上的接合将使扣件14定位在管路的下游侧，大致在流动蒸汽的外部。

图4还示出了一个实施例的带42，其具有带端部64和68，所述带端部有助于将带穿引在扣件14中和在使用工具进行最后的紧固及完成安装之前用手固紧。更具体地说，带端部64允许自由端部末端穿过扣件14且不被凹凸部44的妨碍。此外，扣件14附近的带端部68（其沿与自由端部64相反的方向弯曲）允许牵拉带42，而不被埋入（dig into）端部68，这在安装期间可减小摩擦。

现在参考图8-11，它们示出了本发明的一个实施例的自动操作的张力调整工具100，该张力调整工具使用旋转式张力调整装置（例如钻具102）来使缠绕心轴（winding mandrel）106旋转。旋转式张力调整装置102经由离合器114、齿轮箱118和轴承122与工具头部110和缠绕心轴106附连。

现在参考图8和9，在本发明的一个实施例中，采用传统电池供电的手动钻具102。钻具102经由适配器126互连至齿轮箱118。通过适配器126支撑齿轮箱118的重量，齿轮箱118被互连至钻具102。齿轮箱118还与包括缠绕心轴106的头部110附连。操作中，被卷绕的带（wrapped band）的一部分通过切割机械138的前槽130或侧槽134放置，进而被定位在缠绕心轴106的槽142内。按钮或其他开关的促动引导钻具102开始围绕心轴106缠绕带。与齿轮箱118附连的离合器确保向心轴106提供的缠绕扭矩不使带式夹过紧或不够紧。在达到期望的张力之后，如所属领域所公知的，与齿轮箱118附连的可调节的扭矩限制离合器滑动，并阻止带张力的过度调整。滑动离合器可产生噪音，以通知操作者已经达到了合适的张力量。切割臂150旋转，以使刀片154切断带的多余部分。切割机械可以是自动操作的，其中达到预定张力后，带被自动切断。替换地，在完成张力调整后，操作者可例如促动按钮，以使得切割机械切断带。

图10和11示出了锅炉160的垂直取向管道2。

如上所述，管道2可以沿几乎任何取向定位。管道2通过遮护件6保护，该遮护件通过多个隔开的带式夹10互连至管道。优选地，带式夹10的扣件14和被切断的端部18被定位在相对于通过锅炉160的颗粒和热气体的来流22的下游。在一些情况中，管道2以约1.3英寸间隔隔开，由此难以以优选方式互连带式夹10。

现在具体参考图12和13，本发明的一个实施例的齿轮箱118具有与钻具附连的输入轴170。输入轴170也与行星齿轮系统174附连，该行星齿轮系统把合适的扭力提供至缠绕心轴。行星齿轮系统174被设计用于高张力工作载荷，其中通过钻具输入到齿轮箱118内的扭矩量可以超过100倍地被递送至心轴106。在一个实施例中，该工具能够提供大约1200至1500lbs.的张力。本发明的一个实施例的工具使用普遍用于由Warn Industries制造的车辆绞盘的齿轮箱。尽管本说明书中示出和描述的是行星齿轮系统，所属领域技术人员应理解，在不超出本发明范围的前提下可以采用其他扭矩增加机械。工具可采用将心轴保持在位并阻止其重绕的保持离合器轴承和张力离合器轴承。

在本发明的一个实施例中，适于将大约3mm厚×约1.75英寸直径的半月形低碳钢遮护件张紧至管道。另外，本说明书中公开的本发明的一些实施例是电池操作的，因而没有电缆或气动管线。本发明的一些实施例提供的最大夹紧力约为690lbs.。回顾附图，也很明显的是，通过将带穿引至切割机械138中径直地处于前槽130中，或通过侧槽134侧向加载（这允许工具适配在受限的可用空间内），可将带加载于工具中。另外，无论工具抓持部178的取向如何，心轴106可接受带。更具体地说，一些实施例的心轴106采用至少两个用于接纳带的槽142。例如，可将抓持部178定位在时钟的三点或九点之处，且可使心轴106选择性地旋转，以合适地对准槽142而接纳带。可将带侧面地插入对准的槽142中，或可将带的自由端部径直地穿引通过切割机械，进入心轴106中。具有任选的侧向或直接加载可允许在紧凑空间中操作。端部加载还允许带被接纳在沿带的长度的任何点处。为了进一步帮助操作者，本发明一些实施例的工具采用可移除的停止手柄（cut off handle）150，其中可根据工作空间而使用不同的停止手柄。

此外，通过在形成和带的截断（cut off）期间阻止扣件从刀片中滑出，可将带式夹的扣件锁定在位。更具体地说，切割机械138备有抓住扣件的特征部，且不允许扣件在截断期间运动离开切割机械。切割机械向下推扣件，迫使带向下抵靠刀片和承剪板，以切断该带。带被切断时，带还伸展，这允许为扣件运动离开刀片和承剪板留出空间。扣件捕抓于切割机械上将不允许扣件运动离开刀片和承剪板，这可改进截断操作。也就是说，刀片维持刀片的切削平面和扣件之间的适当对准，以在没有张力的情况下进行切割，因为当缠绕停止时齿轮箱中的单向轴承将维持带的张力。

尽管已经详细描述了本发明的各种实施例，显然，所属领域技术人员可以对这些实施例进行修改和替换。然而，应明确理解，如所附权利要求陈述的那样，这些修改和替换应落入本发明的范围和构思内。此外，本说明书中描述的发明能够具有其他一些可以实施或以不同方式实现的实施例。另外，应理解，本说明书中所使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应认为是限制性的。本说明书中所使用的“包括”、“包含”或“具有”和它们的各种变形意指包含之后列出的款项及其等同物，也包含附加款项。

Claims (15)

1.一种带式夹和防护件的组合，包括：

带式夹，其包括具有扣件和自由端部的带，所述扣件与一个端部附连；

防护件，其具有第一端部和第二端部，所述防护件的所述第一端部邻近所述扣件定位，所述第二端部与所述第一端部隔开，其中所述防护件接触所述带的至少一部分。

2.如权利要求1所述的组合，其中，邻近所述扣件的所述带端部和所述带的所述自由端部包括弯曲部分。

3.如权利要求1所述的组合，其中，所述防护件还包括邻近所述第一端部定位的第一凹凸部，和邻近所述第二端部定位的第二凹凸部。

4.如权利要求1所述的组合，其中，所述防护件被促动和适于与围绕锅炉中的管道定位的遮护件的外表面接合，所述凹凸部与该遮护件的外边缘接合。

5.如权利要求1所述的组合，其中，所述防护件包括与所述第一端部隔开的第一开口和与所述第二端部隔开的第二开口，所述第一开口和所述第二开口接纳所述带，使得所述防护件的大部分位于所述带式夹的一侧上。

6.如权利要求1所述的组合，其中，所述防护件和所述带由相同材料制成。

7.如权利要求1所述的组合，其中，所述防护件和所述带互连。

8.如权利要求7所述的组合，其中，所述带和防护件被焊接在一起，致使所述防护件相对于所述带的位置被维持。

9.一种遮护管道的方法，包括：

围绕管道的至少一部分设置遮护件；

提供带式夹，该带式夹具有第一自由端部和带有扣件的第二端部；

提供夹紧防护件，其互连至所述带式夹；

围绕所述遮护件放置所述带式夹和防护件；

将所述带的所述自由端部置于所述扣件内；和

相对于所述扣件牵拉所述带的所述自由端部，以使带围绕所述遮护件张紧。

10.如权利要求9所述的方法，还包括切断所述带的所述自由端部。

11.如权利要求9所述的方法，其中，通过工具提供所述张力调整，所述工具将所述带的自由端部接纳在心轴内，该心轴选择性地转动以围绕遮护件和附连的管道张紧带和防护件。

12.如权利要求9所述的方法，其中，所述防护件和所述带被焊接在一起，因此在张力调整期间，所述防护件相对于所述带的位置被维持。

13.如权利要求9所述的组合，其中，所述防护件包括与所述第一端部隔开的第一开口和与所述第二端部隔开的第二开口，所述第一开口和所述第二开口接纳所述带，使得所述防护件的大部分定位在所述带式夹的一侧上。

14.如权利要求9所述的组合，其中，所述防护件还包括邻近所述第一端部定位的第一凹凸部，和邻近所述第二端部定位的第二凹凸部。

15.如权利要求14所述的组合，其中，所述防护件呈弓形且适于接合遮护件的外表面，所述凹凸部接合该遮护件的外边缘。

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