CN108861739B - 一种连续供带的水平供带装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种连续供带的水平供带装置，包括水平放带盘和储带器，钢带由水平放带盘经校直结构供给到储带器；所述储带器上分为外部缓存区和内部直供区，所述外部缓存区和所述内部直供区中的钢带能单独控制其绕进和绕出，两者之间采用弓型反向储带进行连接。本申请实现了水平地连续供带，解决了现有技术中垂直供带方式的操作复杂、对操作空间要求高、精确度差的问题。同时通过设计新型的储带器，将钢带分为通过弓型反向储带方式连接的外部缓存区与内部直供区，使得即便在水平放带盘停止工作时，也不会中止向制管机供带，满足了连续油管的持续生产要求。

Description

一种连续供带的水平供带装置

技术领域

本申请涉及一种连续供带的水平供带装置，适用于管件制造的技术领域。

背景技术

连续油管(coiled tubing)，又称挠性油管，一卷可长达万米，能够代替常规油管进行很多作业。连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低。二十世纪九十年代开始，连续油管技术得到了突飞猛进的发展。连续油管作业装置已被誉为“万能作业机”，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，贯穿了油气开采的全过程。连续油管的作业环境决定了其将面临严重的耐腐蚀问题，尤其是地层环境中的酸和碱金属对连续油管的腐蚀。

申请人在先公开的多件专利申请，例如201610003514.1、201610003513.7、201610004312.9、201610008224.6中均公开了连续油管的制造方法，采用钢带焊接成型。而现有技术中钢带的供带盘绝大多数都是采用竖直供带的方式。例如，中国专利申请201720910936.7公开了一种立式钢带供料装置，包括供料控制箱和与供料控制箱侧壁转动连接的供料盘，所述供料盘中心垂直供料盘向外伸出设有中心轴，以所述中心轴为圆心圆周阵列设有张紧臂，所述供料盘的下方、贴合地面设有上料架和驱动上料架升降的驱动机构。使用时，只需要将钢带盘放置在上料架上，再利用驱动机构将上料架提升，然后将钢带盘推向供料盘方向使其固定在供料盘上，就可以使工作人员在无叉车条件下也能够进行钢带盘上料工作。

采用竖直供带方式的缺点是操作非常不便，尤其是对于大直径的带盘来说，所需空间的高度需要非常大，对生产车间的要求比较高。当把如此重量的钢带立起来放置时，操作的难度大大增加，而且精确度也不好控制。

另外，当利用钢带生产如上所述的连续油管时，最佳地是保证连续油管的生产过程不中断。但是利用现有技术中的供带盘进行供带时，在一整盘钢带供给完毕以后，需要暂停连续油管的生产，以留出时间将下一盘钢带放入供带，这样才能保证生产的继续进行。由此，造成了供带的中顿。

因此，现有技术中需要一种操作简单、对操作空间要求不高、精确度好的连续供带装置。

发明内容

本申请为克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种连续供带的水平供带装置，其操作简单、对操作空间要求不高、精确度好，并且能够向制管机连续供带。

根据本申请的一种连续供带的水平供带装置，包括水平放带盘和储带器，钢带由水平放带盘经校直结构供给到储带器；所述储带器上分为外部缓存区和内部直供区，所述外部缓存区和所述内部直供区中的钢带能单独控制其绕进和绕出，两者之间采用弓型反向储带进行连接。

优选地，所述水平放带盘包括支架、水平转盘、定心套、盘制动器组件和带制动器组件，卷好的钢带盘放置在所述水平转盘上，钢带盘的中心圆圈区域套在所述定心套上，所述盘制动器组件能够夹持水平转盘的周边，所述带制动器组件能够夹持在钢带盘的两侧。

优选地，所述盘制动器组件包括第一制动杆、第一制动摇臂和制动片，所述第一制动杆和所述第一制动摇臂均可转动地设置在基座上，所述制动片与所述第一制动摇臂铰接设置；所述带制动器组件包括第二制动杆、第二制动摇臂和制动辊，所述第二制动杆和所述第二制动摇臂均可转动地设置在基座上，所述制动辊设置在第二制动摇臂的端部。

优选地，所述水平放带盘还包括驱动系统，驱动系统包括动力组件、离合器、动力传送机构、小锥齿轮、大锥环形齿轮和旋转套；动力组件通过离合器和动力传送机构驱动小锥齿轮，小锥齿轮和大锥环形齿轮啮合，大锥环形齿轮固定连接到旋转套的周边，定心套固定到旋转套的中心位置。更优选地，所述动力传送机构包括中空的轴筒和挡圈，所述轴筒通过轴承固定到传送轴上，所述挡圈设置在传动轴的外部，所述定心套的上部设有间隔开的四个扇形翼部。

优选地，所述储带器包括底座、外盘、内盘和中间轴，所述外盘和所述内盘设置在所述底座上，通过所述中间轴与底座固定连接；所述外盘包括外盘导轮座和外环座，所述外盘导轮座设置在外环座的外周，外转动辊沿径向设置在所述外环座上并向外倾斜，外导轮辊竖直设立在所述外盘导轮座上；所述内盘包括内盘导轮座和内环座，所述内盘导轮座设置在内环座的中心区域，内转动辊沿径向设置在所述内环座上并向内倾斜，内导轮辊竖直设立在所述内盘导轮座上。更优选地，所述内盘导轮座的顶部设有凹槽，所述凹槽内设置有内旋转盘；所述内旋转盘可以具有倾斜表面。

本申请中通过使用水平放带盘和储带器组成的供带装置，实现了水平地连续供带；同时通过设计新型的储带器，将钢带分为通过弓型反向储带方式连接的外部缓存区中的钢带盘与内部直供区中的钢带盘，可以分别控制其转动，使得钢带可以先储存在外部缓存区上，然后再供向内部直供区。这样，即便在水平放带盘停止工作时，也不会中止向制管机供带，满足了连续油管的持续生产要求。

附图说明

图1显示了本申请的一种连续供带的水平供带装置。

图2显示了本申请的水平供带装置的水平放带盘的立体图。

图3显示了本申请的水平供带装置的水平放带盘的俯视图。

图4显示了本申请的水平供带装置的水平放带盘的侧视图。

图5显示了本申请的水平放带盘部分组件的结构示意图。

图6显示了驱动系统的细节示意图。

图7显示了储带器的立体图。

图8显示了储带器的俯视图。

图9显示了储带器的细节图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，本申请所使用的方位术语，例如上下左右等，均为对照附图描述的方便，并不代表对保护范围的任何限定。

如图1所示，根据本申请的一种连续供带的水平供带装置，包括水平放带盘1和储带器2，钢带由水平放带盘1经校直结构3供给到储带器2，水平放带盘1和储带器2的结构在下面的说明中详细描述。水平放带盘1上放置有整盘卷好的钢带，储带器2分为外部缓存区21和内部直供区22。外部缓存区21和内部直供区22中的钢带可单独控制其绕进和绕出，两者之间采用弓型反向储带23的方式进行供带，既保证了连续供带，又防止了钢带锁死现象的发生。钢带最终从内部直供区22的内侧供出至连续油管的生产线。优选地，水平放带盘1和储带器2的直径比可以是0.1-10。

如图2-4所示，其中分别显示了本申请的水平供带装置的水平放带盘1的立体图、俯视图和侧视图。如图所示，水平放带盘包括支架10、水平转盘11、定心套12、盘制动器组件13和带制动器组件14，支架10起到支撑整个放带盘的作用，卷好的钢带盘放置在水平转盘11上，钢带盘的中心圆圈区域套在定心套12上。盘制动器组件13通过夹持水平转盘11的周边产生制动效果，用于在需要使水平转盘降速时对其进行制动。带制动器组件14可以设置有两个，从两边对钢带盘施力进行夹持，防止钢带散开。

如图3所示，盘制动器组件13包括第一制动杆131、第一制动摇臂132和制动片133，第一制动杆131可以是液压杆或电控制动杆，第一制动杆131和第一制动摇臂132均可转动地设置在基座上，例如可以是支架10上或者直接设置在地面上。制动片133与第一制动摇臂132铰接设置。当第一制动杆131伸长时，会推动第一制动摇臂132向水平转盘11的方向移动，从而使制动片133抵接到水平转盘11的侧部，产生制动效果。类似地，带制动器组件14包括第二制动杆141、第二制动摇臂142和制动辊143，第二制动杆141可以是液压杆或电控制动杆，第二制动杆141和第二制动摇臂142均可转动地设置在基座上，例如可以是支架10上或者直接设置在地面上。制动辊143设置在第二制动摇臂142的端部。当第二制动杆141伸长时，会推动第二制动摇臂142向水平转盘11的中心方向移动，从而使制动辊143抵接到钢带盘的外侧，产生制动效果。

如图5所示，其中显示了本申请的水平放带盘部分组件的结构示意图。驱动系统包括动力组件19、离合器15、动力传送机构191、小锥齿轮16、大锥环形齿轮17和旋转套18。动力组件19通过离合器15和动力传送机构191驱动小锥齿轮16旋转，小锥齿轮16和大锥环形齿轮17啮合，从而带动大锥环形齿轮17在水平面内转动。如图5所示，大锥环形齿轮17固定连接到旋转套18的周边，定心套12固定到旋转套18的中心位置，由此使得大锥环形齿轮17能够带动旋转套18和定心套12在水平面内旋转，带动钢带盘转动，从而将钢带供出。如图6所示，其中显示了驱动系统的细节示意图。动力传送机构191包括中空的轴筒192和挡圈193，轴筒192通过轴承194固定到传送轴上，挡圈193设置在传动轴的外部，防止杂物进入其内部。优选地，定心套12的上部设有间隔开的四个扇形翼部121，使得其能够弹性地被压缩，从而适应钢带盘中空内径的细微差异。

如图1所示，校直结构3包括夹持辊31、驱动器32和导向辊33，钢带经过相对设置的夹持辊31时受力而校直，驱动器32驱动夹持辊31旋转，校直后的钢带经过多排相对设置的导向辊33被引向储带器2。

如图7-9所示，分别显示了储带器2的立体图、俯视图和细节图。储带器2包括底座28、外盘24、内盘25和中间轴29，外盘24和内盘25设置在底座28上，通过中间轴29与底座28固定连接。外盘24包括外盘导轮座243和外环座244，外盘导轮座243设置在外环座244的外周。外转动辊241沿径向设置在外环座244上，外导轮辊242竖直设立在外盘导轮座243上。内盘25包括内盘导轮座253和内环座254，内盘导轮座253设置在内环座254的中心区域。内转动辊251沿径向设置在内环座254上，内导轮辊252竖直设立在内盘导轮座253上。如图9所示，内盘导轮座253的顶部设有凹槽，其内设置有内旋转盘27。安装时，将内环座254装到外环座244内，然后通过中间轴29安装到底座28上。在外环座244的周边安装外盘导轮座243，并沿径向安装多个外转动辊241，同时在外盘导轮座243上安装多个外导轮辊242。在内环座254的中心区域安装内盘导轮座253，并沿径向安装多个内转动辊251，同时在内盘导轮座253上安装多个内导轮辊252。最后，将内旋转盘27的旋转轴安装在内盘导轮座253内，内旋转盘27可绕其旋转轴旋转。其中，外转动辊241向外倾斜，例如3-10度；内转动辊251向内倾斜，例如3-10度。外转动辊241和内转动辊251可分别驱动旋转。

下面结合图1、7和8说明本申请的储带器2的工作过程。经过矫直结构3矫直后的钢带首先沿着外导轮辊242进入外盘24，并在外盘24上形成位于外部缓存区21中的钢带盘。由于外转动辊241和内转动辊251可分别驱动旋转，所以可以先驱动外转动辊241转动，以将钢带不断地缠绕在外盘24上形成外部钢带盘。同时，由于外转动辊241向外倾斜，钢带盘在自重作用下会滑向外导轮辊242，形成紧密的外部缓存盘。外部缓存区21与内部直供区22之间的钢带通过弓型反向储带23的方式相连。同理，由于内转动辊251向内倾斜，内部直供区22在自重作用下会滑向内导轮辊252，形成紧密的内部直供盘。钢带的出线端则从内转动辊251的内部沿着内旋转盘27的表面供向制管机。优选地，内旋转盘27可以具有倾斜状表面，以符合钢带的供出轨迹。

本申请中通过使用水平放带盘和储带器组成的供带装置，实现了水平地连续供带，解决了现有技术中垂直供带方式的操作复杂、对操作空间要求高、精确度差的问题。同时通过设计新型的储带器，将钢带分为通过弓型反向储带方式连接的外部缓存区中的钢带盘与内部直供区中的钢带盘，可以分别控制其转动，使得钢带可以先储存在外部缓存区上，然后再供向内部直供区。这样，即便在水平放带盘停止工作时，也不会中止向制管机供带，满足了连续油管的持续生产要求。

下面通过实施例说明利用本申请的连续供带的水平供带装置生产连续油管的方法，包括以下步骤：

(1)焊接钢带，以形成所需长度的连续钢带；

(2)采用硬度检测设备，对焊接后的焊接位置和热感应区进行检测以确保钢带无损伤；

(3)把短盘钢带连接到指定米数，由放带盘进行储存和转运；

(4)通过矫直机和传送机构，对上述钢带进行开卷矫直，采用如上所述的连续供带的水平供带装置供给钢带；

(5)供给的钢带经过清洗装置进行清洗，以去除表面的杂质；

(6)钢带经过辊压装置，以产生初步的变形，便于形成连续油管的形状；然后使钢带

经过管成型装置，以形成连续油管的形状；

(7)采用激光焊接将连续油管的对缝焊接在一起并打磨；

(8)对连续油管进行热处理、精整和无损检测，涂覆保护膜，收卷。

所述钢带可以是超级双相不锈钢钢带，各组分的百分含量为：Cr:24-26％、Ni:6-8％、Mo:3-5％、Mn≤1.2％、S≤0.02％、P≤0.035％、N:0.24-0.32％、C≤0.03％、Si≤0.80％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢带的制造方法为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1300℃，保温时间为15分/毫米，取决于板坯的厚度，粗轧15道次，轧制速度为8米/秒；第三，终轧温度控制范围为980℃，精轧8道次，轧制速度为2.5米/秒，轧制后的钢带宽度为88.8mm、厚度为1.55mm；第四，空冷至室温后卷取。热处理的方式是采用中频加热炉和马弗炉相结合的复合加热方式对管材进行加热。具体地，先用中频加热炉在1000±10℃下进行预热处理，再用马弗炉在1070±20℃下保温2-3min，减少了马弗炉的长度。通过中频感应快速加热到指定温度，效率更高。

所述钢带还可以是镍基合金钢钢带，各组分的百分含量为：Ni:40-45％、Cr:20-23％、Mo:2-3％、Cu:1.8-2.8％、Mn≤1.0％、Al≤0.2％、S≤0.02％、Ti:0.7-1.0％、C≤0.04％、Si≤0.45％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢带的制造方法为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比投入真空感应冶炼炉中冶炼并浇铸成板坯；第二，在温度为1090℃下进行固溶处理3小时，空冷；第三，在1020℃下进行过渡处理6小时，空冷；第四，在800℃下进行第一次时效处理24小时，空冷；在750℃下进行第二次时效处理12小时，空冷；第五，将板坯加热到1130℃，保温时间为15分/毫米，取决于板坯的厚度，粗轧15道次，轧制速度为8米/秒；第六，终轧温度控制范围为920℃，精轧8道次，轧制速度为2.5米/秒，轧制后的钢带宽度为118.3mm、厚度为3.2mm；第七，空冷至室温后卷取。热处理的方式是采用马弗炉在1000±20℃下对管材保温2-3min。

焊接钢带可以采用板板对接工艺焊接钢带，焊接方法采用氩弧焊，背面保护气的氩气流量为1-2L/min，喷嘴保护气的氩气流量为8-12L/min，焊接电流为90±10A，焊接速度为1mm/s，坡口采用I型坡口，对接口间隙≤0.1mm，电极间距为2mm，电极角度为10°；钨极的尺寸为φ2.4mm，喷嘴的直径为6.5mm。

上述激光焊接的功率为7000±500w，焊接速度为2.6±0.2m/min，焦距为232mm，离焦量为-3.2-0mm，熔合区外保护气流量为0.5-1.5m³/h，熔池后保护气流量0.5-1.5m³/h，内保护流量为2.0-2.5m³/h，保护气类型为氩气。

以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种连续供带的水平供带装置，其特征在于，包括水平放带盘和储带器，钢带由水平放带盘经校直结构供给到储带器；所述水平放带盘和所述储带器的直径比是0.1-10；

所述储带器上分为外部缓存区和内部直供区，所述外部缓存区和所述内部直供区中的钢带能单独控制其绕进和绕出，两者之间采用弓型反向储带进行连接；

所述水平放带盘包括支架、水平转盘、定心套、盘制动器组件和带制动器组件，卷好的钢带盘放置在所述水平转盘上，钢带盘的中心圆圈区域套在所述定心套上，所述盘制动器组件能够夹持水平转盘的周边，所述带制动器组件能够夹持在钢带盘的两侧；

所述水平放带盘还包括驱动系统，驱动系统包括动力组件、离合器、动力传送机构、小锥齿轮、大锥环形齿轮和旋转套；动力组件通过离合器和动力传送机构驱动小锥齿轮，小锥齿轮和大锥环形齿轮啮合，大锥环形齿轮固定连接到旋转套的周边，定心套固定到旋转套的中心位置；所述动力传送机构包括中空的轴筒和挡圈，所述轴筒通过轴承固定到传送轴上，所述挡圈设置在传动轴的外部，所述定心套的上部设有间隔开的四个扇形翼部；

所述储带器包括底座、外盘、内盘和中间轴，所述外盘和所述内盘设置在所述底座上，通过所述中间轴与底座固定连接；所述外盘包括外盘导轮座和外环座，所述外盘导轮座设置在外环座的外周，外转动辊沿径向设置在所述外环座上并向外倾斜，外导轮辊竖直设立在所述外盘导轮座上；所述内盘包括内盘导轮座和内环座，所述内盘导轮座设置在内环座的中心区域，内转动辊沿径向设置在所述内环座上并向内倾斜，内导轮辊竖直设立在所述内盘导轮座上；所述内盘导轮座的顶部设有凹槽，所述凹槽内设置有内旋转盘。

2.根据权利要求1所述的水平供带装置，其特征在于，所述盘制动器组件包括第一制动杆、第一制动摇臂和制动片，所述第一制动杆和所述第一制动摇臂均可转动地设置在基座上，所述制动片与所述第一制动摇臂铰接设置。

3.根据权利要求1或2所述的水平供带装置，其特征在于，所述带制动器组件包括第二制动杆、第二制动摇臂和制动辊，所述第二制动杆和所述第二制动摇臂均可转动地设置在基座上，所述制动辊设置在第二制动摇臂的端部。

4.根据权利要求1所述的水平供带装置，其特征在于，所述内旋转盘具有倾斜表面。