CN105880062B - 用于涂覆管的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于涂覆管的装置，包括可旋转地围绕管的喷涂装置。该喷涂装置包括围绕管安装的引导环，和被安装到引导环上的支架，该支架由电机驱动，该电机封闭在支架中，并且该支架包括可调节装置，以可拆卸地安装在引导环上。

Description

用于涂覆管的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆管的装置和方法，并且特别地，但不排他地涉及用于在现场正在铺设的石油和天然气管道上涂覆环焊缝的装置和方法。石油和天然气管道通常由许多段外部涂覆的钢管在铺设前被焊接在一起形成。管已经被焊接；需要涂层新形成的焊缝，而邻近区域不需要任何管道本身被旋转。

背景技术

现有技术中的装置用于涂覆不规则形状，并且需要重装置安装在管道周围的焊缝处。例如，我们从GB2285592知道对于熔结环氧涂层的低压喷涂设备。这种装置主要包括两半的支撑框架，容纳两半旋转框架；旋转框架上可旋转地安装在支撑框架内。支撑框架提供用于粉末的环形储室，该粉末通过在管道的方向上向内定向的旋转框架的输送口被输送。

已被授权的专利GB2370800中描述用于涂覆的另一种类型的装置，其致力于采用高压输送喷嘴分配至少两种液体的混合物。这种设备也包括一个支撑框架和保持在支撑框架中的旋转框架。

难以环绕管安装，这种类型的装置需要专用升降系统，以在每一个期望涂覆的位置带来并安装支撑框架和旋转框架。

需要一个解决方案，其能够克服现有技术的缺点。例如，需要一种解决方案，其能够提高每天涂覆焊缝的数量。还需要降低现场涂覆操作的整体成本；例如，在人和设备的数量方面，如需要现场操作的升降系统。还需要一种方法，在每次涂覆前可避免通过喷嘴的溶剂的冲洗；并且因此能限制整体涂覆整个管道的焊缝所需溶剂的量。

发明内容

为此，本发明提供的涂覆装置，包括用于安装在引导环上的支架，该引导环被安装在要被涂覆的管上，沿着所述引导环用于驱动支架的驱动装置，至少一个输送头，安装在支架上用于施加涂层至货物上，涂层材料的供应容器，和在容器的供给口和输送头之间连通的一个连通软管，从而使得当支架由驱动装置旋转时，涂层材料的供给被提供给输送头，以使涂层施加到所述管，其中，所述驱动装置包括马达，该马达被封装在支架中；支架包括可调节装置，以可拆卸地安装在引导环上。

优选地，所述输送头从引导环的外周延伸；所述输送头被布置以朝向装置的中心输送涂层材料。因此，输送头从管的外周容易进入。此外，支架可以是低重量的，以减少从引导环移除它所需要人的数量。

更优选地，该装置包括支架沿引导环的方向控制单元。引导环垂直管，该支架顺时针或逆时针环绕管移动。该涂覆装置围绕管任一方向行进，并且方向可以是逆转的，从而执行多个行程，并且因此几层材料迅速沉积。

另外，根据本发明的涂覆装置可包括以下特征的一个或多个：

一混合室和两个容器，每个容器以每个容器容量的确定比供给混合室，混合室通过鞭端软管连接到输送头；

输送控制单元为了控制传送的涂层材料，并且允许停止向输送头供应材料，当至少一个参数超过预定的可接受范围时；

一泵送单元在压力下供应给输送头涂层材料，优选涂层材料可以在高压下被喷射，例如超过2000psi；

一空气驱动马达，或者任何合适的替代的驱动装置。

为此，单个的压缩机都可连接到马达和泵送单元，以分别管理电机的速度和方向，以及通过泵送单元泵送的液体量。如果空气被使用，但电系统是可用的。

为了帮助沿着引导环运行支架，它包括辊，该辊可以对管或对引导环本身直接作用。

为了便于从引导单元移除支架，支架包括一个锁扣以调节辊的位置。锁扣允许该辊保持在环形侧缘轮廓下。可选地容易移除支架，类似的保持系统，如具有V形边缘轮廓的V型辊可被使用。

本发明的进一步的目的是一种用于涂覆管的组件，包括根据本发明的涂覆装置以及引导环，其中所述引导环被安装围绕管的外周，以为了支架涂覆该管的外表面的360度部分。

例如，根据这样的组件的第一实施例，以两个刚性两部分形成引导环，该两部分被枢转地连接，以使装置能打开，以接收或释放物品；该两部分通过键锁的方式关闭。该引导环由多于两部分形成。

作为替代方案，根据该组件的第二个实施例，所述引导环是柔性可调节的带。

除了上述之外，本发明的目的还在于提供一种用于涂覆的新的方法，允许每天涂覆更高数量的焊缝，还可以避免先前每个涂覆操作的溶剂冲洗。

为此，本发明限定了采用根据本发明的组件涂覆管的方法，

其中，其包括以下步骤：

-在第一位置处围绕管放置至少一个引导环；

-固定机动支架到第一引导环；

-在第一位置喷涂涂料；

-从第一引导环移除机动支架；

-控制自喷停材料后经过的时间；并授权少量的涂料喷涂在合适的区域或容器，直到下一次涂覆操作发生。

为了有助于操作的效率，至少第二引导环可能已经在第二位置围绕管放置，此处，所述机动支架可以固定在第二引导环上，并且在第二位置开始涂覆。

根据这个新方法，涂覆装置围绕管的外周旋转超过360度，优选围绕管大约370度，并且然后旋转回初始位置，当涂覆装置相对于所述引导环改变方向时，该涂料输送被停止。优选地，涂覆操作移动支架围绕管超过400度，以助于供给软管环绕管的长度的管理。

例如，输送的涂层材料是至少两种液体组分的混合物。尤其，输送头喷涂多组分液体，例如，由专业聚合物涂层有限公司提供的。例如至少一种组分是基础，与另外的成分混合，催化剂，例如，固化剂。当施加作为护膜时，沉积在管焊缝上的涂层寻求腐蚀保护，和或机械保护。涂层材料可以是环氧树脂或聚氨酯涂层。

附图说明

通过以下由对非限制性示例的方式作出的一些具体实施例的具体描述和在附图中示出，本发明将更容易理解，其中：

-图1示出根据本发明的用于涂覆管的组件；

-图2示出了根据本发明的支架的子单元的剖视图；

-图3a和3b示出了采用根据本发明的涂覆装置来喷涂的涂层材料层的示意图；

-图4示出了环绕管安装的根据本发明的组件的横向视图；

-图5示出根据本发明的组件的引导环的外表面的外观图；

-图6示出本发明的组件在图4中所示的剖面A-A的剖视图；

-图7示出了本发明的支架在其连接到一个引导环之前的下视图；

-图8示出了本发明的支架在其连接到一个引导环之前的上视图；

-图9示出了根据本发明的组件的第二替代实施例的横截面图；

-图10示出了组件在图9中所示的剖面B-B的剖视图。

具体实施方式

图1描绘了管子1的一部分，其包括至少两个端和端焊接的管状区段2和3。焊接区4限定在区段2和3之间。根据本发明的组件5的目的是提供装置以涂覆从其外周环绕全部的焊接区。

该组件5包括涂覆装置6，可沿一个引导环7包围管1，远离焊接区4。引导环7被固定环绕管。涂覆装置6包括机动支架8。在本例中，机动支架8由空气压缩机单元9空气驱动。两路的输入和输出软管10在空气压缩机单元9和机动支架8之间设置。

该组件5包括方向控制单元11，其选择该两路软管10中的一个通过空气压缩机单元9提供加压空气，以确定机动支架8是否将沿引导环7顺时针或逆时针移动。方向控制单元11也可以作为停止和启动控制单元，其允许启动或停止支架沿着环的位移。

操作者可以使用远程控制单元12，无论是有线或无线的，以命令方向控制单元11。

为了降低支架8的重量，空气压缩机9和方向控制单元11被分别保持。例如，它们可以一起保持在卡车13上。卡车可以包括额外的控制单元12′以命令该控制单元11。

涂覆装置6包括一个输送头14，输送头14被臂15托举，以链接到机动支架8。因此该输送头14被提供远离支架8和环7，输送头14被导向以允许焊接区4的涂覆。优选地，输送头14是朝向管的中心。由所述输送头输送的产品将被径向向内喷射到管道外壁上。

根据图1的例子，输送头14被供应由两个组分分别为A和B的混合物。因此，该组件包括两个分别为16和17的容器。只要组分A和B两者的混合物是非常反应性的，并且可非常迅速固化，它们几乎在输送头14处混合。两个容器16和17都分别供给混合室18，其是由一个鞭端19连接到输送头14。

为了达到降低涂覆装置6的重量的相同的目标，这两个容器16和17，以及混合室18被分别保持。例如，容器被保持在同一卡车13上。只要该卡车可能站在远离涂覆装置6位置，混合室18被保持在卡车13和涂覆装置之间，以限制所述鞭端19的长度，此处，当未分配时，混合成分可以固化所有在一起。

两种成分的混合比例是通过相应的阀20和21，在与作为方向控制单元11相同的计算机的控制下被管理。分配物通过输送头被加压，从而像定向云粒喷射该混合物，两种组分A和B在压力下被提供给混合室。该压力由空气压缩机单元9提供，空气压缩机单元9包括额外的输出供应阀20和21，除了为机动支架8提供输出外。

控制单元11控制每种组分的流速和相关的比例。除此之外，容器16和17的温度还通过控制单元11计算机控制。

图2中，臂15通过固定在机动支架8上的安装板22保持。臂15可以在高度和长度上调节，以便调节输送头相对于要被涂覆的所述焊接区4的范围的位置。因此，臂15包括一个可调节的竖立臂23，从安装板升起，以相对于管径向向外站立。臂15包括喷洒臂24，正交固定到竖立臂23。与竖立臂相反，喷洒臂24保持输送头14。为了允许喷洒臂24在输送头14的重力作用下不弯曲，所述臂15包括加强臂25。鞭端19可以固定到竖直臂23和喷洒臂25。

臂15可包括附加的臂，以保持鞭端19在支架8沿环的运动期间远离引导环7和管1。除此之外，软管导轨可被添加，以管理软管长度，以避免软管躺在地上。这些特征允许被喷涂部件的更好的温度管理。

优选地，所述臂15保持单一的输送头。该输送头是安装在有轻微可调轴向位置的喷洒臂上。优选地，输送头包括一个开/关阀26和喷嘴前端27。该开/关阀包括连接到鞭端19的输入端口。开/关阀26输送经混合的产品到喷嘴前端27。喷嘴前端27例如是

反向清洗端，帮助清除堵塞。这种喷嘴包括一个尖端护罩和一个可拆卸地安装在尖端护罩上的可旋转的尖端。可旋转的尖端优选地提供一个线性喷涂形状。例如，尖端的内几何形状是这样的，开口分布的圆形孔是9/100英寸，并从圆形孔打开纵向狭缝27度的孔口。

喷洒臂24要足够长，以防止由机动支架沿引导环的运动产生的旋涡，不会改变输送头的校准喷雾风扇。因此，臂的长度被选择为足够长，以使该喷雾风扇的颗粒将不会污染引导环或机动支架和连接支架到环的装置。

即使喷雾风扇被有意保持远离支架8，但涂覆装置6还可以包括一个保护罩28。该保护罩28可在一塑料片中被切割，并且制成圆形，以环绕喷雾风扇至少覆盖60度。该保护罩28可以从喷雾臂的自由端来把持，并且被保留在安装板上。

如图2中示意性地表示的，涂覆装置6要远比现有技术的装备轻得多，并更容易操作。该装置至少小于20千克，优选小于15千克，并且更优选小于10千克，不需要专用的起重系统。单人能够举起这些装置。

图3a和3b表示支架沿着引导环顺时针和逆时针运行期间，涂层喷涂的式样。

涂覆操作都是由电脑控制，例如通过控制单元9控制。控制单元9可以记录喷洒数据(时间、混合、喷雾比例、泵送流量、在各自容器中的材料的温度、将混合物的各组分带到混合室的供给软管的温度、支架的转数、支架的速度、装置信息(支架序号、引导还参数、喷嘴前端尺寸...)，除了有关的操作的环境的数据(温度、湿度风速和方向...)。

控制单元9可包括惊人的特征，一旦连续控制数据(比率控制是自动关闭)的选择不是在可接受范围中。操作的资格条件将在现场进行控制，每次涂覆涂料，这也保证涂料应用的质量最好。

支架与喷嘴前端一起定义的速度可以允许材料喷涂的高度控制。可接受的喷涂层将被设置在100和500微米之间；优选在200至400之间。相对薄的层被需要，以避免材料在固化到管上之前由于重力下垂。

例如，图3a所示的第一图案表明该支架总是在围绕所述管的最上方位置时开始喷涂涂覆材料，当。然后多于360度以上的运行由支架完成，在此期间涂覆连续执行。该支架6在相同方向上运行附加度数。例如高达370度。然后控制单元9被编程以在支架改变方向期间停止喷涂。由于惯性，在方向严格变更前仍然在同一方向有轻微移动，并且启动支架的新的方向，在此期间输送头可能会停止涂覆。这个特征将允许抑制重叠层的大小，并因此降低下垂的风险。该特征是有利的，当涂层材料需要以若干层喷涂时。

作为另一种替代模式，如图3b中所示，控制单元9可以编程在确定的角度变化中以启动和停止喷涂，即移动开始和停止的位置，以进一步降低重叠层的大小。图3b示出在区域“a”具有重叠部的管上的第一层。该第一层是由第二层覆盖，其是比360度略少的层。第二层的端部在区域“b”。然后施加第三层，该第三层也可能有不重叠的端，但端位于区域“a”。然后施加第四层。该第四层表示在区域“b”中的重叠端部。然后最终第五层，具有在区域“a”的重叠端部被形成。根据本发明，该涂层图案可以提出连续层，在管的最上表面的两个不同的区域开始交替，某些层是重叠的，一些其他层不重叠。优选地，最终的最外层建议端部重叠。

图4示出一个管段的侧视图，其中一个引导环7和涂覆装置6被安装。在涂覆装置6和引导环之间的可移除装置被保持。引导环优选地以垂直于管轴线安装。

引导环7包括两个半部40和41，环绕枢转轴线42平行于管1的长度可枢转地安装。在枢转轴的相对侧，两个半部包括一个结43，以允许引导环保持在管周围的关闭位置。引导环设置有规律地布置的压在管外壁的弹簧44。弹簧44允许中心管1在引导环7中。附图5，在管外壁相反侧，引导环7设置带齿45的轨道，与在附图6中所示的机动支架8中的链轮46的齿啮合。

引导环本身的重量也由两个人合作通过手来操作。不需要专门的升降系统。

图7中，机动支架8包括至少一个辊50接合引导环7，辊50是围绕支架的一个固定轴51可自由旋转的。支架被安装在引导环上，并容易从引导环上拆卸。

例如，图7和8所示；支架8包括由于弹簧53的作用，在限定的距离内保持的两个辊50和52。两个辊50和52作用相应的引导环的侧轴承表面54和56。两个轴承表面54和56径向导向管的外周。引导环包括两个相对的横向环形侧边缘58和60，覆盖两个轴承表面54和56，以相对于所述引导环限制辊的径向位置。在它们的外周，横向环形侧缘58和60存在表面与支架8的端部61接触。端部61是套着链轮46的轴62的大号的末端位置。

可选择地，辊子50和52可以通过弹簧张力被链接，该弹簧可以在操作棒63的致动下延伸，以将它们间隔开，为了中断引导环的相对的承载表面的接触。在这两种情况下，下压缩或拉伸任一弹簧，该操作棒63是由双手操作，例如通过至少1/4的旋转，操作棒可从引导环释放支架。由于安全的原因，当在管的顶部时，支架从引导环移除。

辊位置的电子控制可由控制单元11保证，以控制支架在引导环上的正确位置。电子控制可能是执行在操作棒63上的辊或扭矩值之间的距离的控制。

优选，如图7和8中所示，支架8包括两个带齿的轴62和62′，两者都与引导环上的齿条45啮合。两个齿轴被分别机动化。为此支架包括两个电机64和64′：通过皮带65、65′，每个电机传输旋转运动到它们各自的齿轴62、62′。两个气动马达从空气压缩机9供应压缩空气。

例如气动马达允许支架沿着引导环的速度达到约20到40米/分钟。可选地，电机可能是电动马达。

可选的，如图9和10所示，引导环7是一个可调节的带。该调节环是一个宽松围绕管的带，以允许支架的一个辊直接与管的外周接触；相对于管在带的下面或周围的位置。这种情况下，为了可拆卸的安装，辊的轴可以通过至少一端从支架断开，以允许支架从所述带是可移除的。

支架也沿着引导环快速移动，本发明的有利的方面在于，可以在相应的发展过程中，根据其限制在环境中对溶剂冲洗。

为了在两个轴向不同位置涂覆管，而在两个位置之间不对溶剂进行冲洗，该方法包括以下步骤：

-将至少两个引导环在管道周围在它们各自不同的位置处放置；

-固定机动支架到第一引导环；

-在第一位置喷涂涂料；

-从第一引导环移除机动支架；

-控制自喷停后经过的时间；并授权一个少量的涂料喷涂在合适的区域，直到下一次涂覆操作发生；

-在第二引导环上固定机动支架，并且在第二位置开始喷涂该涂层。

例如，一个合适的区域可直接在管的外表面上，远离待涂覆的焊接区域，或在一个罐中，其已固定在输送头周围，在第一位置处喷涂后，之前或以后从引导环移除支架。

经过时间的控制可被手动控制或计算机控制，例如，通过控制单元11。在这种情况下，在两个位置之间的涂层材料的分配可能由计算机控制自动命令。此外，报警器可能振铃通知操作者会发生涂层的分配，或者需要他们手动作用于它们远程控制单元12或在卡车单元12’上的分配命令的致动。

因此，溶剂的冲洗只会在开始和或一天结束时需要。引导环被轻易操作，操作人员在涂覆期间在第二位置处可以将引导环从第一位置放置到第二位置。有很少的设备，这意味着至少一个组件和附加的引导环，操作人员可以在相同的一天涂覆大量的焊缝。

控制单元11可以允许操作者选择以下选项的至少一种：

-开始或停止涂层步骤；

-选择涂层步骤；

-在涂层步骤结束后或者在两个涂层步骤之间迫使喷涂继续；

涂层步骤包括，当至少两个不同的部件在一起使用时，支架围绕引导框架的旋转的速度限定、部件化学、相应的混合比的限定、围绕管运行360度的数量、喷嘴的尺寸、喷嘴相对于管的距离。

Claims (15)

1.涂覆装置包括：

－用于安装在引导环上的支架，该引导环被安装在要被涂覆的管状物品上，

－沿着所述引导环用于驱动所述支架的驱动装置，

－至少一个输送头，其具有喷嘴前端，所述输送头安装在支架上用于施加涂层至货物上，其中，当支架安装在引导环上时，输送头在管状物品的长度方向上与支架的任何部分间隔开足够的距离，使得支架沿引导环的运动产生的任何空气扰动不会改变从喷嘴前端喷出的校准喷雾风扇，

－涂层材料的供应容器，和在容器的供给口和输送头之间连通的一个连通软管，使得当支架由驱动装置旋转时，涂层材料的供给被提供到输送头，并从喷嘴前端喷出为校准喷雾风扇，以使涂层能够被施加到所述管状物品，

其中，所述驱动装置包括一马达，该马达被封装在支架中；

所述支架包括：

可调节装置，以可拆卸地安装在引导环上，

辊，用于帮助支架沿引导环运行，所述辊可以对管状物品或对引导环本身直接作用，以及

锁扣，用于调节辊的位置，以允许从引导环除去支架。

2.根据权利要求1所述的涂覆装置，其中所述输送头从引导环的外周延伸；所述输送头被布置以朝向装置的中心输送涂层材料。

3.根据权利要求1或2所述的涂覆装置，其中它包括支架沿引导环的方向控制单元。

4.根据权利要求1或2所述的涂覆装置，其中它包括混合室和两个容器，每个容器以每个容器容量的确定比例而供给混合室，混合室通过鞭端软管连接输送头。

5.根据权利要求1或2所述的涂覆装置，其中它包括输送控制单元，以控制输送涂层材料，并且当至少一个参数超过预定的可接受范围时，允许停止向输送头供应材料。

6.根据权利要求1或2所述的涂覆装置，其中它包含泵送单元，以在压力下供应输送头涂层材料。

7.根据权利要求6所述的涂覆装置，其中，所述涂层材料在高压下被喷涂。

8.根据权利要求7所述的涂覆装置，其中，所述高压超过2000psi。

9.用于涂覆管状物品的组件，包括根据任一项前述权利要求中的涂覆装置以及引导环，其中所述引导环被安装围绕管状物品的外周，以为了支架涂覆该管状物品的外表面的360度部分。

10.根据权利要求9所述的组件，其中在两个刚性半部中形成引导环，该两个半部被枢转地连接，以使装置能打开，以接收或释放货物；该两个半部通过键锁的方式保持关闭。

11.根据权利要求9所述的组件，其中，所述引导环是柔性可调节的带。

12.用于涂覆管的方法，该管具有根据权利要求9至11中的任一项所述的组件，

其中，它包括以下步骤：

－在第一位置处围绕管放置至少一个引导环；

－固定机动支架到第一引导环；

－在第一位置喷涂涂料；

－从第一引导环移除机动支架；

－控制自停止输送材料后经过的时间；并将少量的涂料喷涂在合适的区域或容器，直到下一次涂覆操作发生。

13.根据权利要求12所述的方法，其中涂覆装置围绕管的外周旋转超过360度，并且然后旋转回初始位置，当涂覆装置相对于所述引导环改变方向时，该涂料输送被停止。

14.根据权利要求13所述的方法，其中涂覆装置围绕管的外周旋转370度。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中输送的涂层材料是至少两种液体组分的混合物。

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