CN109807261A - 一种手动式钢丝张力加载与测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输油胶管钢丝缠绕技术领域，具体地说是一种手动式钢丝张力加载与测量装置，包括输入导线机构、手动加载机构、底座、仰角调整机构、张力测量装置和输出导线机构，其中手动加载机构包括箱体、手动加载轮和走线轮，所述手动加载轮可升降地设置于箱体内，所述走线轮以及张力测量装置固设于箱体内的底面上，输入导线机构设置于箱体的入线端，在箱体的出线端设有加载输出调整机构和走线槽座，输出导线机构可移动地设置于所述走线槽座中，所述箱体下端与所述底座铰接，在所述底座上设有调整所述箱体俯仰角度的仰角调整机构。本发明在输油胶管的钢丝缠绕过程中，能够实时控制和检测钢丝张力，有效提高钢丝缠绕质量和输油胶管的使用寿命。

Description

一种手动式钢丝张力加载与测量装置

技术领域

本发明涉及输油胶管钢丝缠绕技术领域，具体地说是一种手动式钢丝张力加载与测量装置。

背景技术

海上输油管道属于一种特殊的橡胶管道，它与其他橡胶管道有很大的区别，是一种技术含量高且附加值大的海工产品。海上输油管道连接在采油平台与油船之间并用于海上石油运输。海上输油技术已经成为油气勘探研发领域中的一项日益完善的技术，而输油胶管的使用寿命是制约整个装备的关键。海上输油胶管属于粘结管，其结构复杂，主要由多层橡胶、钢丝与其它复合材料如网布、帘布等经硫化而成为整体。在胶管的加工制造过程中，钢丝的缠绕是比较关键的工序之一，但目前采用的缠绕方式多为人工操作，缠绕时无法控制钢丝张力大小。

在钢丝缠绕过程中，钢丝被缠绕到输油胶管管体上，其弯曲半径远小于最小弹性弯曲半径，因此钢丝在加工过程中的弯曲半径一般情况下小于钢丝的屈服半径，钢丝在输油胶管管体上的缠绕，都会发生塑性变形，并且因为存在多次连续缠绕成型，这种塑性应变会累积，使最终生产出的钢丝层中留有较小的应变，从而增大实际胶管的疲劳性能。另外，钢丝在缠绕时为拉弯受力，拉力将引起钢丝的轴向拉伸变形，不但引起钢丝中性层的偏移，变形增大，而且由于残余应力影响，使得钢丝与输油胶管管体上产生正压力，对输油胶管的使用寿命和脱模工艺产生较大影响。因此钢丝的张力大小对于输油胶管的钢丝缠绕质量至关重要，也在很大程度上影响输油胶管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手动式钢丝张力加载与测量装置，在输油胶管的钢丝缠绕过程中，能够实时控制和检测钢丝张力，有效提高钢丝缠绕质量和输油胶管的使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种手动式钢丝张力加载与测量装置，包括输入导线机构、手动加载机构、底座、仰角调整机构、张力测量装置和输出导线机构，其中手动加载机构包括箱体、手动加载轮和走线轮，所述手动加载轮可升降地设置于箱体内，所述走线轮以及张力测量装置固设于箱体内的底面上，输入导线机构设置于所述箱体的入线端，在所述箱体的出线端设有加载输出调整机构和走线槽座，输出导线机构可移动地设置于所述走线槽座中，所述箱体下端与所述底座铰接，在所述底座上设有调整所述箱体俯仰角度的仰角调整机构。

所示输入导线机构包括固定轮架和摆动轮架，在所述箱体的入线端设有轮架铰接轴，所述摆动轮架的上端铰接于所述轮架铰接轴上，在所述摆动轮架的侧边设有固定板，且所述固定板通过一个锁定螺栓与所述箱体固连。

所述手动加载机构包括浮动丝杆、主动丝杆和加载轮座，加载轮座设置于所述箱体内并通过所述浮动丝杆和主动丝杆驱动升降，在所述箱体的顶板上分别设有与所述浮动丝杆和主动丝杆相配合的丝母，手动加载轮安装在所述加载轮座上。

在所述浮动丝杆和主动丝杆之间设有导向杆，且所述导向杆伸入至箱体内的一端与所述加载轮座固连，所述导向杆在箱体外侧的部分套设有导向弹簧。

所述加载输出调整机构包括输出调整螺栓、输出导向板和输出弹簧，所述输出调整螺栓与所述箱体螺纹连接，所述输出调整螺栓下端与所述输出导向板固连，在所述箱体顶板内侧设有一个固定支板，所述输出导向板通过所述输出弹簧与所述固定支板相连。

所述输出导线机构包括导向轮、移动座和限位螺栓，其中所述移动座与所述走线槽座滑动连接，所述导向轮设置于所述移动座的自由端，在所述移动座下侧设有限位螺栓。

所述底座包括座体和设置于所述座体上端的铰接座，所述箱体下端设有铰接板，所述铰接板通过一个连接铰轴与所述铰接座铰接。

所述仰角调整机构包括顶升螺栓、连接杆和锁紧螺母，所述铰接座靠近走线槽座一侧设有顶台，所述顶升螺栓与所述顶台螺纹连接，并且所述顶升螺栓上端与所述箱体下端相抵，在所述顶台的自由端设有一个安装板，在所述安装板上设有凹口，所述连接杆上端铰接于所述走线槽座下侧，且所述连接杆垂直时处于所述安装板的凹口内，在所述连接杆上设有锁紧螺母。

在所述铰接座上设有刻度盘，所述刻度盘设置于所述连接铰轴端部上侧，在所述连接铰轴端部设有与所述刻度盘配合的指示针。

在所述底座上设有显示所述张力测量装置测量值的显示屏。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明采用了手动压紧方式，减少了设备所需的零部件，且输出导线机构的导向轮位置以及手动加载机构的仰角可调，提高了设备使用的可靠性与灵活性，避免输油胶管在做钢丝缠绕时发生设备动力不足的现象。

2、本发明把手动加载机构、输入导线机构、输出导线机构、张力测量装置和底座有机的结合起来，便于维护，简化了整体设备结构，安装方便，工作安全可靠。

3、本发明的检测方法操作简单，工作效率高。

附图说明

图1为本发明的立体结构图，

图2为图1中本发明的主视图，

图3为图1中本发明的左视图，

图4为图1中本发明的俯视图，

图5为图4中的A-A剖视图。

其中，1为输入导线机构，101为固定轮架，102为摆动轮架，103为轮架铰接轴，104为锁定螺栓，2为手动加载机构，201为浮动丝杆，202为导向杆，2021为导向弹簧，203为主动丝杆，204为箱体，205为走线槽座，206为加载输出调整机构，2061为输出调整螺栓，2062为输出导向板，2063为输出弹簧，207为加载轮座，208为手动加载轮，209为走线轮，3为底座，301为座体，302为显示屏，303为连接铰轴，304铰接座，3041顶台，3042为安装板，305为指示针，306为刻度盘，4为仰角调整机构，401为顶升螺栓，402为连接杆，403为锁紧螺母，5为张力测量装置，6为输出导线机构，601为导向轮，602为移动座，603为限位螺栓，7为钢丝，8为输油胶管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括输入导线机构1、手动加载机构2、底座3、仰角调整机构4、张力测量装置5和输出导线机构6，其中手动加载机构2包括箱体204、手动加载轮208和走线轮209，所述手动加载轮208可升降地设置于箱体204内，所述走线轮209以及张力测量装置5固设于箱体204内的底面上，输入导线机构1设置于所述箱体204的入线端，在所述箱体204的出线端设有加载输出调整机构206和走线槽座205，且所述加载输出调整机构206设置于所述走线槽座205上方，输出导线机构6可移动地设置于所述走线槽座205中，所述箱体204下端与所述底座3铰接，在所述底座3上设有调整所述箱体204俯仰角度的仰角调整机构4。本实施例中，所述张力测量装置4型号为WPED-500，生产厂家为Betten。

如图1～5所示，所示输入导线机构1包括固定轮架101和摆动轮架102，在所述固定轮架101和摆动轮架102上均设有竖直的导向轮，在所述箱体204的入线端设有轮架铰接轴103，所述摆动轮架102的上端即铰接于所述轮架铰接轴103上，在所述摆动轮架102的侧边设有一个固定板，所述固定板通过一个锁定螺栓104与所述箱体204侧壁固连，卸下所述锁定螺栓104，所述摆动轮架102即可摆动打开。

如图1～5所示，所述手动加载机构2除所述箱体204和走线槽座205外还包括浮动丝杆201、主动丝杆203、导向杆202和加载轮座207，其中加载轮座207设置于所述箱体204内并通过所述浮动丝杆201和主动丝杆203驱动升降，在所述箱体204的顶板上分别设有与所述浮动丝杆201和主动丝杆203相配合的丝母，手动加载轮208即安装在所述加载轮座207上。如图5所示，在所述浮动丝杆201和主动丝杆203之间设有导向杆202，且所述导向杆202伸入至箱体204内的一端与所述加载轮座207固连，在箱体204外部的导向杆202上套设有导向弹簧2021，所述导向杆202作用在于防止手动加载轮208摆动，导向弹簧2021在手动加载轮208的提升过程中起到助力作用。

如图5所示，在所述箱体204的出线端设有加载输出调整机构206，所述加载输出调整机构206包括输出调整螺栓2061、输出导向板2062和输出弹簧2063，所述输出调整螺栓2061与所述箱体204螺纹连接，所述输出调整螺栓2061下端与所述输出导向板2062固连，旋拧所述输出调整螺栓2061即可调整所述输出导向板2062高度，在所述输出导向板2062下端设有供钢丝7通过的U型槽，在所述箱体204顶板内侧设有一个固定支板，所述输出导向板2062通过所述输出弹簧2063与所述固定支板相连，当所述调整螺栓2061向下旋转时，所述输出导向板2062拉伸所述输出弹簧2063，当所述调整螺栓2061向上旋转时，所述输出弹簧2063助力带动输出导向板2062上移。

如图5所示，所述输出导线机构6包括导向轮601、移动座602和限位螺栓603，其中所述移动座602与所述走线槽座205滑动连接，所述导向轮601设置于所述移动座602的自由端，钢丝7由所述导向轮601下侧绕过，在所述移动座602下侧设有限位螺栓603，当所述移动座602位置确定后，旋拧所述限位螺栓603使所述限位螺栓603与移动座602固连限定位置。

如图1～2和图5所示，所述底座3包括座体301和设置于所述座体301上端的铰接座304，所述箱体204下端设有铰接板，所述铰接板通过一个连接铰轴303与所述铰接座304铰接。

如图1～2和图5所示，所述底座3上设有仰角调整机构4，且所述仰角调整机构4设置于所述箱体204的出线端下方。所述仰角调整机构4包括顶升螺栓401、连接杆402和锁紧螺母403，所述底座3上端的铰接座304在靠近走线槽座205一侧设有一个顶台3041，所述顶升螺栓401与所述顶台3041螺纹连接，且所述顶升螺栓401上端与所述箱体204下端相抵，通过旋拧所述顶升螺栓401即可实现调整所述箱体204仰角目的，在所述顶台3041的自由端设有一个安装板3042，在所述安装板3042上设有一个凹口，所述连接杆402上端铰接于所述走线槽座205下侧，且所述连接杆402垂直时处于所述安装板3042的凹口内，在所述安装板3042下侧的连接杆402部分上设有所述锁紧螺母403，旋拧所述锁紧螺母403向下,即放开所述连接杆402，所述连接杆402摆出安装板3042凹口，此时所述箱体204可调，当箱体204仰角位置确定后，所述连接杆402摆进安装板3042凹口内，并旋拧所述锁紧螺母403与所述安装板3042相抵，实现固定所述箱体204位置的目的。

如图1～2所示，所述张力测量装置5设置于箱体204底面中部，在所述张力测量装置5两侧均设有走线轮209，在所述底座3上设有用于显示所述张力测量装置5测量值的显示屏302。另外在所述底座3的铰接座304上还设有用于显示手动加载机构2仰角情况的刻度盘306，所述刻度盘306呈弧形且设置于所述连接铰轴303的端部上侧，在所述连接铰轴303端部设有指示针305与所述刻度盘306配合指示所述箱体204的仰角情况。

本发明的工作原理为：

操作时，首先打开箱体204入线端的锁定螺栓104并向外转动输入导线机构1中的摆动轮架102，并向上旋拧箱体204出线端的输出调整螺栓2061，使加载输出调整机构206中的输出导向板2062上移，然后将钢丝7穿过手动加载机构2的箱体204，然后将摆动轮架102复位固定，向下移动输出导向板2062，使钢丝7进入输送导向板2062下端的U型槽中，钢丝7沿着走线轮209由所述输出导向板2062输出后，再由输出导向机构6中的导向轮601下侧绕出并缠绕在输油胶管8上，手动旋转浮动丝杆201和主动丝杆203，使手动加载轮208下降将钢丝7压在张力测量装置5上，钢丝7的张力随着手动加载轮208的下移逐渐加大，张力测量装置5实时测量出的钢丝7张力通过底座3上的显示屏302显示。

实际操作中，根据输油胶管8管体直径的大小，会选用不同直径的钢丝7，而不同直径的钢丝7也会产生不同的张力，这些张力的大小都是通过手动旋转浮动丝杆201和主动丝杆203控制手动加载轮208实现控制。

设备工作时，应尽量让输出导线机构6中的导向轮601接近于输油胶管8管体表面，以保证缠绕在输油胶管8管体上的钢丝7螺旋线螺距均匀，所述输出导线机构6可移动调整与输油胶管8间的距离，另外整个手动加载机构2也可以通过设置于底座3上的仰角调整机构4调整仰角位置，且仰角角度可通过底座3上的刻度盘306直观显示，从而实现精确调整的目的，保证各部分处于最佳位置。

本发明在使用时，以缠绕出的钢丝7不损伤输油胶管8管体表面质量为前提，手动控制该装置的各个运动部件，对钢丝7做相应的张力测试与控制，根据每个输油管道8管体直径不同，所用的钢丝7直径不同，测试出相应的输油管道管体所需要的钢丝7张力数据。

Claims (10)

1.一种手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：包括输入导线机构(1)、手动加载机构(2)、底座(3)、仰角调整机构(4)、张力测量装置(5)和输出导线机构(6)，其中手动加载机构(2)包括箱体(204)、手动加载轮(208)和走线轮(209)，所述手动加载轮(208)可升降地设置于箱体(204)内，所述走线轮(209)以及张力测量装置(5)固设于箱体(204)内的底面上，输入导线机构(1)设置于所述箱体(204)的入线端，在所述箱体(204)的出线端设有加载输出调整机构(206)和走线槽座(205)，输出导线机构(6)可移动地设置于所述走线槽座(205)中，所述箱体(204)下端与所述底座(3)铰接，在所述底座(3)上设有调整所述箱体(204)俯仰角度的仰角调整机构(4)。

2.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所示输入导线机构(1)包括固定轮架(101)和摆动轮架(102)，在所述箱体(204)的入线端设有轮架铰接轴(103)，所述摆动轮架(102)的上端铰接于所述轮架铰接轴(103)上，在所述摆动轮架(102)的侧边设有固定板，且所述固定板通过一个锁定螺栓(104)与所述箱体(204)固连。

3.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述手动加载机构(2)包括浮动丝杆(201)、主动丝杆(203)和加载轮座(207)，加载轮座(207)设置于所述箱体(204)内并通过所述浮动丝杆(201)和主动丝杆(203)驱动升降，在所述箱体(204)的顶板上分别设有与所述浮动丝杆(201)和主动丝杆(203)相配合的丝母，手动加载轮(208)安装在所述加载轮座(207)上。

4.根据权利要求3所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：在所述浮动丝杆(201)和主动丝杆(203)之间设有导向杆(202)，且所述导向杆(202)伸入至箱体(204)内的一端与所述加载轮座(207)固连，所述导向杆(202)在箱体(204)外侧的部分套设有导向弹簧(2021)。

5.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述加载输出调整机构(206)包括输出调整螺栓(2061)、输出导向板(2062)和输出弹簧(2063)，所述输出调整螺栓(2061)与所述箱体(204)螺纹连接，所述输出调整螺栓(2061)下端与所述输出导向板(2062)固连，在所述箱体(204)顶板内侧设有一个固定支板，所述输出导向板(2062)通过所述输出弹簧(2063)与所述固定支板相连。

6.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述输出导线机构(6)包括导向轮(601)、移动座(602)和限位螺栓(603)，其中所述移动座(602)与所述走线槽座(205)滑动连接，所述导向轮(601)设置于所述移动座(602)的自由端，在所述移动座(602)下侧设有限位螺栓(603)。

7.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述底座(3)包括座体(301)和设置于所述座体(301)上端的铰接座(304)，所述箱体(204)下端设有铰接板，所述铰接板通过一个连接铰轴(303)与所述铰接座(304)铰接。

8.根据权利要求7所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：所述仰角调整机构(4)包括顶升螺栓(401)、连接杆(402)和锁紧螺母(403)，所述铰接座(304)靠近走线槽座(205)一侧设有顶台(3041)，所述顶升螺栓(401)与所述顶台(3041)螺纹连接，并且所述顶升螺栓(401)上端与所述箱体(204)下端相抵，在所述顶台(3041)的自由端设有一个安装板(3042)，在所述安装板(3042)上设有凹口，所述连接杆(402)上端铰接于所述走线槽座(205)下侧，且所述连接杆(402)垂直时处于所述安装板(3042)的凹口内，在所述连接杆(402)上设有锁紧螺母(403)。

9.根据权利要求7所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：在所述铰接座(304)上设有刻度盘(306)，所述刻度盘(306)设置于所述连接铰轴(303)上侧，在所述连接铰轴(303)端部设有与所述刻度盘(306)配合的指示针(305)。

10.根据权利要求1所述的手动式钢丝张力加载与测量装置，其特征在于：在所述底座(3)上设有显示所述张力测量装置(5)测量值的显示屏(302)。