CN113165124B - 用于非旋转对接接头和管道的端部的轨道加工的装置 - Google Patents

Abstract

本装置被配置为安装于待加工的管道的外表面上并移动，包括夹持装置和由至少两个能够围绕铰接连接的栓枢转的铰接连接的部件组成的柔性复合滑架，该铰链连接平行于待加工的管道的轴，其中每个部分包括一组至少两个同轴支撑辊，其轴位于距铰接连接的距离小于或等于部件铰链之间距离1/3的距离处，并平行于要加工的管道的轴。部件连续地连接，使得每个部分对两组支撑辊施加压力，其中一个安装在部件部分上，另一个部分安装在相邻部件部分上。将柔性复合滑架部件中的一个安装在诸如安放在附加支撑辊组上。至少一个部件部分设置有支撑和驱动辊，并且具有具有扭矩源的驱动机构，并且至少一个部件部分具有至少一个处理装置。

Description

用于非旋转对接接头和管道的端部的轨道加工的装置

技术领域

本发明涉及用于轨道加工的装置-焊接、切割、加边(edging)，管道的非旋转对接接头的清洁，包括预绝缘管。该装置可用于现场和工厂环境，包括受限的空间。

背景技术

已知一种用于管道对接焊接的焊接装置，其包括至少一个焊接滑架(carriage)，该焊接滑架包括至少一个具有至少一个焊炬的焊接头，其中所述焊接装置安装在焊接管道之间的对接连接平面上，并且通过轨道固定器可移动。固定器配置为沿着形成的管线调动(translate)和移动，转换并沿着焊接管道之间的对接接头平面移动和定位所述焊接装置。轨道固定器的环形段(ring segments)配置成在垂直于焊接管道的轴向平面中沿着引导件将其分开，和/或将它们旋转至其沿着管道移动的位置。[RU2441738，B23K37/053；B23K37/02.包括彼此连接的环形段的至少两个元件的轨道固定器；包括这种轨道固定器的用于管道形成的对接焊接装置/都彭·蒂埃里(Dupont Thierry)(法)等；Serimax公司(法).-2008141709/02；申请于28.03.2007；公布于10.02.2012][1]。

已知装置的重量和尺寸大。因此，不适用于在有限空间内、以及用于在隧道(channel)和沟槽中焊接。更换轨道固定器需要重新调整不同直径，并需要花费很多时间。实际上，该装置是固定的。

已知一种用于管道的非旋转对接接头的多道焊接的装置，包括底座、带有焊炬的齿轮板、用于齿轮板旋转的可逆驱动，控制系统具有控制单元，用于经过的滚子(beads)对准，以及以减速齿轮的形式经过对接接头(butt)的布置(disposition)。减速齿轮箱安装在底座上。[RU2049633，B23K37/053；B23K9/028；B23K 31/02；管道非旋转对接接头的多道焊接装置/E.I戈尔夫(Gorlov)等，造船技术中央研究所.-申请号5030201/08，申请于04.02.1992,公布于10.12.1995.][2]。

该装置可用于任何有限空间中的重型壁管道对接接头的多道焊接。

已知技术方案的缺陷特征如下：由于存在减速齿轮和驱动器，该装置的机械结构复杂,焊接管道的每个直径都需要都需要安装相应直径的齿轮轮缘的面板。将装置调节到每个直径的对接接头是复杂的，并且在焊接期间这种调节的参数无法更改。齿轮轮缘的面板相对于焊接对接接头平面的精确定位需要大量的时间，并且由于装置重量大而变得复杂。

轨道焊接设备作为用于焊接直通管道和弯曲管道的装置的一部分，其数据是已知的。该装置包括用于管道的固定支撑台、管道支撑台关于位于支撑轴上的管道的垂直轴周围的水平面是可旋转的。每个台包括配有轨道的底座。轨道焊接装置也安装在配有轨道的台上。环形焊接导轨的环(ring)垂直安装并配置成可滑动。环通过电动机垂直移动。环包括可枢转连接和固定的两个部件。环的上部旋转以插入管道。焊接设备接合环形环的凹槽，并通过齿轮啮合的电动机在围绕环形环驱动。炬和管道的导轨辊一起垂直移动。焊接丝从滚筒(drum)输送到炬。[GB1465959(A)，三井造船工程公司，B23K37/053；B23K9/0280,02.03.1977][3]。

已知用于管道轨道焊接的装置重量和尺寸大，是固定的，不适用于有限空间中的焊接和预绝缘管的焊接。用于不同直径的焊接管道的重新调整需要更换引导环。

已知一种用于管道的轨道气体-火焰切割的装置，其包括辊(roller)的滑架、具有手柄的驱动器、具有固定机构的切割器、柔性金属带及其张紧装置。切割器固定机构相对于滑架横向平面对称定位，张紧机构的螺钉位于滑架纵向轴上，张紧机构紧固元件由构造成旋转的辊。[专利号2179099，IPC B23K7/10,B23K37/02管道氧气切割器]。该装置围绕在由柔性金属带按压下的管道周围移动。该装置没有配备有固定在管道上的引导装置或引导模板，因此，当装置围绕管道旋转时，由于带的柔性，装置滑架可能发生相对于切口(cutting)的横向位移。这些装置需要精确地安装处于张紧的带。

要求保护的发明的最近的技术方案是用于焊接管道的装置。已知的用于焊接管道的装置包括滑架，其在管道对接接头处围绕管道移动，连接到滑架的柔性张紧元件，并且构造成用于将滑架保持在管道以围绕管道经过，用于在管道周围移动的滑架和张紧元件的滑架电源装置。当滑架围绕管道移动时，该装置包括安装在滑架上的焊头，以用于接缝焊接[US3102187.焊接管道的装置/乔治A.柯西亚(George A.Coscia),权利要求要求6-8,-号69025；申请于14.11.1960；公布于27.08.1963.][4]。该装置具有一个安装了具有焊炬的焊接滑架。上述装置的特征是焊接滑架连同柔性张紧元件围绕管道的旋转，即没有固定在管道上的引导装置或引导模板。由于张紧元件的柔性、管道的微小变形、管道上的纵向焊接的可用性、在管道外表面上的金属飞溅、焊接滑架的管道椭圆度与柔性张紧元件一起将不可避免地偏离焊接路径，导致焊接质量无法保证，以及必须不断纠正焊接炬位置。

发明内容

所要求保护的发明的目的是制造用于加工管道的非旋转对接接头的装置，其具有简化的从/在管道上安装/拆卸装置的步骤，考虑到可能的管道缺陷，确保了装置沿对接接头的运动的精度，其径向和轴向的装置尺寸减小。

所要求保护的发明的技术效果是从/在管道上安装/拆除该装置的简化步骤，在不使用引导环或引导模板的情况下，考虑到可能的管道缺陷，确保对接接头的装置运动的精度，从而减少了装置在径向和轴向方向上的尺寸，能够安装各种应用的功能单元-焊接、切割、倾斜等，避免了装置的滑动。

所要求保护的发明的技术效果通过如下方式获得：用于管道的端部和非旋转对接接头轨道加工的装置，被配置为围绕在管道的外表面安装和运动，包括加持装置和柔性复合滑架，该柔性复合滑架包括至少两个部件，通过枢转连接并配置成仅围绕平行于管道的轴枢纽连接的枢轴栓枢转，其中柔性复合滑架的每个部件包括一组至少两个同轴支撑辊，其轴位于距枢转连接的距离小于或等于部件的铰链之间距离的1/3，并且平行于管道的轴，并且其中柔性复合滑架的部件以彼此串联连接，使得每个部件对两组支撑辊施加压力-其中一组支撑辊安装在部件本身，另一组支撑辊安装在相邻部件上，并且滑架的两个端部部件中的一个对在安装在所述部件上的附加支撑辊组施加压力，或对分开链节(chain)的开放链(open link)的夹持装置施加压力，并且其中柔性复合滑架的至少一个部件配备有支撑驱动辊和驱动机构，该驱动机构具有扭矩源，该扭矩源被配置为通过驱动辊，围绕其轴沿管道表面移动柔性复合滑架，并且至少柔性复合滑架的一个部件具有至少一个用于管道加工的功能单元。

在所要求保护的技术方案的一个特定实施例中，所述夹持装置由两端部连接到所述滑架的端部部件的开放链节的开口链制成，所述链节配有支撑辊，其中至少一个链和柔性复合滑架的连接是可拆卸的并且可移动的，并且柔性复滑架的至少一个部件配备有张紧机构，所述张紧机构通过张紧元件确保柔性复合滑架对于管道外表面的所需的压紧压力，张紧元件的形式为柔性开放链节，具有借助于弹性元件控制压紧压力的能力。

在所要求保护的技术方案的另一个特定实施例中，配重附加安装在夹持装置上。

在所要求保护的技术方案的特定实施例中，所述夹持装置由分开链节的柔性封闭链或柔性带制成，配置成将管道与安装于所述管道上的柔性复合滑架封闭，其中所述夹持装置具有至少一个可拆卸链节，柔性复合滑架的至少一个部件配备有张紧机构，所述张紧机构通过张紧元件确保柔性复合滑架对于管道外表面的所需的压紧压力，张紧元件的形式为柔性封闭链节，具有借助于弹性元件控制压紧压力的能力。

在所要求保护的技术方案的特定实施例中，所述柔性复合滑架的部件还包括如下：上部辊或链轮，所述上部辊或链轮位于柔性复合滑架的顶部角点中；侧辊或链轮，所述侧辊或链轮定位在柔性复合滑架部件的侧表面上，当所述夹持装置实施为柔性金属带时，在柔性复合滑架的端部部件中安装了附加链轮，并且当通过所述链轮和管道外表面之间时，所述链围绕这些链轮弯曲。

在所要求保护的技术方案的特定实施例中，夹持装置被制成安装在柔性复合滑架部件中并配备有机械系统的磁体系统，通过改变磁体相对于钢管道表面的磁体位置，改变磁体和加工钢管道之间的吸引力。

在所要求保护的技术方案的特定实施例中，所述柔性复合滑架驱动机构的扭矩源是电动马达、液压马达或气动马达。

在所要求保护的技术方案的特定实施例中，所述张紧机构的弹性元件配置为经由弹簧系统、气动缸或气动肌肉来控制夹持装置的张力。

在要求保护的技术方案的特定实施例中，用于管道加工的功能单元由MIG/MAG或TIG焊接的焊炬和炬运动机构，或气体-火焰或等离子体切割的切割头以及切割头移动机构，或具有驱动器和铣刀切割器移动机构的铣刀切割器，或诊断装置和诊断装置运动机构制成。

要求保护的实施例的优点是，它使得装置在管轴周围工作运动中，螺旋运动成为不可能，并且该装置不需要安装引导环或引导模板，其他优点还包括简化了将装置安装到管道上的步骤，减少安装的时间。使用气动张紧系统还可以减少从/在管道上安装/拆卸装置的时间，免除了引导环，将装置分离成不同的部件，使装置在径向和轴向上尺寸减小，几乎排除了装置在垂直区域移动时，在安装配重时打滑的可能，装置结构使得可以安装各种应用的一个或多个功能单元-焊接、切割、斜切等。

附图说明

本发明的细节、特征和优点来自使用如下附图说明的要求保护的技术方案的实施例的以下描述：

图1-安装在管道周围的打开状态下的装置。

图2-安装在带有封闭柔性夹持装置的管道上的装置。

图3-安装在封闭夹持装置下的管道上的两个柔性复合滑架。

图4-没有柔性夹持装置的装置。

图5-具有磁性夹持装置的装置。

以下附图标记在附图中指定为：

1-管道；2-配有张紧机构的滑架部件；3-配备有焊炬(14)的滑架部件及其运动和定位机构；4-配备有驱动机构的滑架部件，5-柔性复合滑架的枢转连接；6-支撑辊；7-支撑驱动辊；8-夹持装置的元件；9-连接夹持装置的两个元件的轴；10-夹持装置的支撑辊；11-夹持装置和滑架的非可拆卸连接；12-安装在滑架部件2上的挂钩；13-安装在柔性张紧元件上的用于接合挂钩12的轴；14-焊炬；15-视频摄像机；16-金属链或带形式的夹持装置；17-上部辊或链轮；18-侧辊或链轮；19-管道(1)由夹持装置16封闭的部分；20-管道(1)不被夹持装置16封闭的部分；21-夹持装置16的可拆卸连接；22-等离子体管；23-不包括张紧和驱动机构的柔性复合滑架部件，不配备功能单元；24-磁性支撑辊，25-凸轮，26-杠杆；27-磁铁，28-磁铁27的支撑体；29-轴；30-杠杆；31-磁铁，32-磁铁31的支撑体；33-偏心盘(eccentric)；34-偏心盘33的杠杆。

具体实施方式

用于管道端部和非旋转对接接头的轨道加工装置，可绕处理管道移动，由安装在管道外表面上的、由彼此枢转连接的两个和更多个部件和夹持装置组成的柔性复合滑架制成。

滑架部件的枢转连接仅确保两个相邻的滑架部件仅围绕平行于加工管轴的枢轴栓转动。

柔性复合滑架的每个部件包括一组至少两个同轴支撑辊，用于安放在管道外表面上。支撑辊的轴距枢转连接的距离小于或等于部件的枢轴之间的距离的1/3，并且平行于加工管道的轴。柔性复合滑架的部件以一个顺序串联连接，使得每个部件安放在两组支撑辊上-其中一组支撑辊安装在部件本身上，并且第二组支撑辊-在相邻的部件上，滑架两个端部部件中的一个安放在能安装于部件本身上的附加支撑辊组上，如同在所要求保护的技术方案的本实施例中的分开链节的开放链的夹持装置上。

具有支撑辊轴的这种位置的部件的定位保证了在一个稳定的结构上以一个顺序串联连接，当每个经受压紧压力的部件都稳定地安放在两组支撑辊上-其中一组支撑辊位于待检验的部件上，和第二组支撑辊-位于相邻的部件上。在限制性情况下，当支撑辊组的轴位于中间，在部件枢轴之间形成不稳定的结构-例如，当改变一个部件的位置时，在管道纵向焊接期间运行支撑辊时，所有其他部件的位置也发生了变化。然而，根据杠杆效果，支撑辊的轴距离部件枢轴越近，相邻部件的偏差越小。因此，如果支撑辊的轴和枢轴被对准，则一个部件位置的变化不会影响相邻部件的位置。

夹持装置可以通过三种方法来实施：

-作为分开链节的开放链，这种链节的端部连接到滑架部件端部并在装置运行期间与滑架一起围绕管道旋转。在这样的实施例中，封闭的夹持装置是柔性的。链的链节配有辊以减少摩擦。链和柔性复合滑架的至少一个连接是可拆卸的，例如以挂钩的形式-用于便于从/在管道上移除/安装。夹持装置和滑架的连接是可移动的。柔性复合滑架和这种柔性夹持装置周向封闭管道；

-作为分开链节的封闭链或柔性带的封闭链，这种夹持装置封闭了管道和安装在其上的柔性复合滑架。在这样的实施例中，封闭的夹持装置是柔性的，柔性夹持装置不在管道周围旋转，不需要在柔性夹持装置上安装辊子以减少摩擦，可以安装两个更柔性的复合滑架，彼此独立地移动，具有一个柔性夹持装置。如果使用用于焊接管道的装置，则柔性夹持装置采用至少一个可拆卸链节制成，以在管道对接焊接之后移除张紧元件；

-夹持装置被制成安装在柔性复合滑架部件中的磁体系统，并且通过改变磁体相对于高导磁性的钢管道表面的磁体位置，改变磁体和加工钢管道之间的吸引力。选择磁体的数量和位置，使得柔性复合滑架的每组支撑和支撑驱动辊受到压到管道的所需的力。来自磁体系统的夹持装置具有两个位置：安装位置，此处磁体和钢管道之间的吸引力最小，并且可以在/从管道上安装/拆下装置；工作位置，此处选择磁体和钢管之间的吸引力，使得管外表面和驱动辊之间的摩擦力超过驱动辊在管道外表面所需的力，该力使得装置在管轴周围的柔性复合滑架的所有区域运动，并且超过作用在柔性复合滑架部件上的重力，从而排除了在管道下部移动时柔性复合滑架的拆卸。

除了碰撞之外，这种夹持装置能够安装多个可组装的滑架，该滑架可以彼此独立地移动。

滑架的至少一个部件配备有具有扭矩源的驱动机构，例如，电动马达，通过驱动辊使得柔性复合滑架在管道表面绕其轴移动。当使用封闭或开放链形式的封闭张紧元件时，至少一个滑架部件配备有张紧机构，该张紧机构确保柔性复合滑架相对于管道外表面所需的压紧压力(hold-down pressrue)，通过弹性元件，例如弹簧系统，具有控制压紧压力的能力。至少一个滑架部件由以下功能单元中的至少一种：

-焊炬MIG/MAG或TIG焊接及其运动机构；

-切割气体或等离子体的切割头及其运动机构；

-带有驱动及其运动机构的铣刀；

-诊断装置及其运动机构。

给定的列表不限于上述功能单元。

柔性复合滑架中的部件布置序列可能是不同的。

该装置的区别特征是柔性复合滑架，直接安放在管道表面上，并且由彼此可枢转地连接的两个和更多个部件组成。每个滑架部件包括至少两个同轴支撑辊的组，所述同轴支撑辊构造成安放在管道外表面上，所述部件以一个顺序彼此串联连接，使得每个部件安放在两组支撑辊上-其中一组支撑辊安装在部件本身上，第二组支撑辊-在相邻部件上，并且滑架的两个端部件中的一个安放在附加支撑辊组上，该附加支撑辊组上可以安装在部件本身上，也可以安装在由柔性开放链制成的夹持装置上。滑架部件的枢转连接仅确保两个相邻的滑架部件仅围绕平行于焊接管轴的枢轴栓转动。这种滑架结构使得能够实现几种技术结果：

-由安装在管道外表面上的至少两个部件组成的柔性复合滑架，将管道周长封闭，包括至少三组支撑辊并通过夹持装置压于管道表面，如在引导件中那样在管道上移动，即使管道具有几何缺陷，例如在纵向焊接中，出现微小压痕和凹坑、椭圆度、圆锥度、金属飞溅。因此，不需要固定的引导环或引导模板，即显著简化了管道上装置安装的步骤-即，在加工管道上的引导环或引导模板无需精确定位；

-滑架部件的枢转连接使得同一滑架部件可以安装在在不同直径的管道上，仅需要根据加工管道直径选择夹持装置的长度和型号；

-由多个枢转连接的部件制成的滑架结构使得能够通过增加柔性复合滑架的周向的长度来分配所有必要的组件和滑架单元，但同时在径向方向和沿着管轴向减小其尺寸-可以在有限空间和预绝缘的管道上处理对接接头和管道；

-滑架部件可包括不同的功能单元-焊炬、等离子体管、斜切机、诊断装置。

因此，该装置可用于不同的操作-管道对接焊接、堆焊、管道切割、管道边缘斜切、金属诊断和环形焊缝；

-当使用开口链形式的夹持装置，开口链的两端部连接到柔性复合滑架并且围可绕其轴在管道表面一起移动，可以在夹持装置上安装配重-以减少驱动机构和支撑驱动辊上的负荷，并降低垂直部分打滑的可能性。

图1示出了由三个枢转连接的部件(2、3和4)组成的组装滑架。这些部件通过枢轴(5)彼此连接。每个部件(3和4)具有一组至少两个同轴支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)。

部件(2)具有两组支撑辊(6)。夹持装置采用分开链节(8)的形式制成，彼此通过轴(9)彼此连接，每个链节(8)配备有支撑辊(10)以减少摩擦。夹持装置的两端部通过轴(11)和可拆卸连接的方式连接到滑架(carriage)上，该可拆卸连接是挂钩(12)和与挂钩(12)接合的轴(13)的形式。可拆卸连接可以通过其他方法制成-以穿过安装在滑架部件上的孔眼的轴和夹持装置的挂钩和钩眼或开口形式的链环(link)的的形式。

部件(2)配备有张紧机构(图1中未示出)，其通过其改变枢轴(5)和挂钩(12)之间的部件(2)的长度。增加枢轴(5)和挂钩(12)之间的部件(2)的长度使得可以打开和关闭可拆卸连接。张紧机构配备有弹簧、气动缸或气动肌肉的形式的弹性元件，使得当枢轴(5)和挂钩(12)之间的部件(2)的长度减小时，由于在柔性复合滑架和夹持装置中的封闭可拆卸连接，确保支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)的压紧(holding-down)，并增加弹簧、气动缸或气动肌肉的势能，从而具有控制夹持装置张力的能力。

用于气体保护焊的焊炬(14)和用于焊炬(14)的驱动机构(未示出)的移动和定位安装在部件(3)上。一个或多个功能单元可以安装在滑架部件上。它可以是用于在可消耗或不可消耗的电极的气体保护焊中的焊炬、等离子电弧焊炬、火焰切割、等离子体管焊炬、电动马达、液压马达或气动马达形式的扭矩源，以及用于边缘铣削或管道切割的铣刀切割器、超声波探伤仪。通常，除了功能单元本身之外，还需要沿管轴、在径向方向上的定位和移动，并改变相对于管道(1)表面的倾斜角度的机构。根据功能单元的型号和数量，组装的滑架可以具有不同的功能，包括多功能性。

部件(4)包括电动马达、液压马达或气动马达形式的扭矩源，扭矩传递到支撑驱动辊(7)，组装的滑架在管道(1)表面上围绕它的轴移动。

为了便于加工观察，组装的滑架的部件(2和4)配备有将图像传输到装置操作员显示器的视频摄像机(15)。

安装在加工管道上的装置如下所示：

柔性复合滑架安装在管道(1)的外表面上，该柔性复合滑架包括部件(2、3和4)，通过轴(11)与夹持装置的链节(8)连接，链节(8)通过轴(9)连接，并配备有辊(9)，所述辊(9)是由挂钩(12)和夹持装置的轴(13)组成的开放连接。松弛部件(2)的张紧机构。柔性复合滑架和夹持装置将管(1)封闭。轴(13)接合挂钩(12)，挂钩(12)和枢轴(5)之间的部件(2)的长度通过控制张紧机构来减小，直到所有支撑辊(6)和(10)和支撑驱动辊(7)的组接触管道(1)外表面，之后控制张紧机构势能。

对于弹簧张紧机构，通过将弹簧压缩到一定的值或一定的力来控制其势能，对于气动缸或气动肌肉-通过减小枢轴(5)和挂钩(12)之间的部件(2)长度，以及通过控制至气动弹性元件压力空间的压缩空气供给和通过气动弹性元件压力空间中的空气压力，来控制其势能。

在加工后，以相反的顺序从管道(1)移除装置：-松弛张紧机构的弹性元件，将枢轴(5)和挂钩(12)之间的部件(2)的长度增加到足以拆卸挂钩(12)和轴(13)的连接，拆卸该连接，从管道(1)移除装置。

当装置处于运行过程中并围绕管道(1)的轴旋转时，可能的情况是，当一个或多个支撑辊(6、10)或支撑驱动辊(7)经过管道(1)表面上的局部几何缺陷(例如纵向焊缝、椭圆度、圆锥度、微小椭圆度或凸起、金属飞溅等)时，枢轴(5)与挂钩(12)之间的部件(2)的长度改变，以补偿装置长度的改变，由于弹性元件的势能，维持支撑辊(6、10)和支撑驱动辊(7)压紧管道(1)表面所需的压紧力。

支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)的轴的位置距枢转连接的距离小于或等于部件枢轴之间距离的1/3，这允许改变从管道表面到仅以枢轴(5)形式连接的栓的距离，或经过支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)的情况下，柔性夹持装置与滑架的连接(的距离)。这种情况下，从支撑辊(6)的或支撑驱动辊(7)的轴到枢轴的距离越小，在辊(6和7)经过局部几何缺陷区域时，部件的长度的变化越小，因此，更容易保持夹持装置所需的张力。

选择夹持装置的张力，使得管道外表面和驱动辊之间的摩擦力超过驱动辊的外表面上所需的力，该力使得装置在柔性复合滑架运动的所有区域内，绕管轴移动。

所要求保护的技术方案的优点是，在没有引导环或引导模板的情况下，即使在加工管道的局部几何缺陷的情况下，装置也有严格地围绕管轴移动的能力，排除了螺旋运动。

限制组装滑架在管轴周围移动、排除螺旋运动的能力的因素如下：

-围绕垂直于枢轴(5)栓并穿过它们的轴的滑架部件的扭转刚度；

-与管轴上的顶点、由两条穿过组装滑架的支撑或支撑驱动辊的两个端部的轴的两条线(arms)形成的角度；

-柔性复合滑架向管道表面的的压紧压力；

-支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)的外部轨道宽度；

-支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)轴的数量实际上等于柔性复合滑架部件数加一个轴的数量。

所有上述因素都是相互依存的。

当滑架部件的一个辊在夹持装置的压紧压力下经过局部几何缺陷区域时，这种滑架部件可能围绕垂直于枢轴(5)栓并穿过它们的轴扭转。因此，这种滑架部件的支撑辊(6)或支撑驱动辊(7)的轴失去了管轴的平行度，并且可能偏离装置运动轨迹。滑架部件的扭转刚度越大，夹持装置的压紧压力越大，这种组件可以不具备扭转和轨迹偏离。夹持装置的压紧压力越大，柔性复合滑架越难以偏离至螺旋运动-管道上的对准效果越明显。柔性复合滑架具有的组件(相应地，支撑辊(6)或支撑驱动辊(7)组的轴)越多，辊位于管道局部几何缺陷中的区域的可能性越小。对于图1中的装置，当其中一个部件的辊经过局部几何缺陷区域时，另一个辊将与没有缺陷的管道(1)外表面接触并维持直线运动。当在运行时，柔性复合滑架依次通过局部几何缺陷区域，并且滑架相邻组件将相对于连接它们的枢轴(5)的栓相对于彼此轻微旋转，同时保持所有支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)对于管道(1)外表面的压紧压力。

顶点在加工管道(1)轴上的，由两条穿过柔性复合滑架的支撑辊组的两个端部轴的臂(arms)形成的角度越大，且支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)的外轨道越宽，通过夹持装置压至管道(1)表面的柔性复合滑架偏离至螺旋运动所需的力越多。

图2示出了由两个可枢转连接的部件(2和3)组成的柔性复合滑架。部件通过枢轴(5)彼此连接。部件(3)具有一组至少两个同轴支撑辊(6)。部件(2)具有两组支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)。夹持装置(16)是具有至少一个锁连接(21)的金属链或封闭金属带。夹持装置(16)将管道(1)和安装在其上的滑架封闭。夹持装置(16)在上部辊(17)、侧辊(18)围绕滑架弯曲，并在从滑架的端部支撑辊(6)下方通过。如果夹持装置(16)是金属链的形式，则上部辊(17)和侧辊(18)可以由链轮代替，并且附加的链轮安装在柔性复合滑架的端部部件上；链围绕这些在链轮和管道外表面之间通过的链轮弯曲。具有安装装置的管道(1)具有由夹持装置(16)-(19)覆盖的部分，以及不被夹持装置(16-20)覆盖的部分。

部件(2)配备有张紧机构(图2中未示出)，其用于改变夹持装置(16)围绕其弯曲的辊或链轮的轴之间的距离，并用于张力或松弛夹持装置(16)以及压紧支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)。

张紧机构配备有弹簧、气动缸或气动肌肉形式的弹性元件，以在滑架通过管道(1)的局部几何缺陷区域时保持夹持装置(16)所需的张力。

用于气体保护焊的两个焊炬(14)和用于焊炬(14)的驱动机构(未示出)的移动和定位安装在部件(3)上。

部件(2)包括电动马达、液压马达或气动马达形式的扭矩源，扭矩传递到支撑辊(7)，柔性复合滑架在管道(1)表面上围绕它的轴移动。来自扭矩源的扭矩可以传递到部件(2)的任何辊或链轮，并且这种技术方案使滑架围绕加工管道(1)运动，然而，最佳的技术方案是滚轮的扭矩仅传递到辊(7)，鉴于它们直接接触加工管道外表面，并且它们可以涂有橡胶或硅树脂或其他类似的涂层，并确保摩擦系数0.6-0.8，而管道外表面和金属夹持装置之间的摩擦系数位于0.15-0.3的范围，这需要增加夹持装置张力以传递所需的扭矩，特别是当滑架沿垂直部分通过时。当来自扭矩源的扭矩同时传递到支撑驱动辊(7)和到部件(2)的任何其他辊或链轮时，可以有更复杂的结构。

安装在加工管道(1)上的装置如下所示：

滑架安装在管道(1)上，该滑架由部件(2和3)组装，夹持装置(16)安装在其上。松弛部件(2)的张紧机构。夹持装置(16)被锁定装置(21)锁定，并且部件(2)的辊的轴之间的距离，亦即夹持装置(16)弯曲的距离改变，直到所有滑架支撑辊(6)和支撑驱动辊(7)组接触管道(1)外表面，之后控制夹持装置(16)张力。以与附接到柔性复合滑架的分开链节的链的形式的夹持装置类似的方式控制夹持装置(16)的张力。

在加工后，以相反的顺序从管道(1)移除装置：-松弛张紧机构的弹性元件，改变由具有张紧机构的部件的张紧元件(16)封闭的辊的中心距离，至一定值，以拆卸连接(21)，连接(21)的拆卸将装置从管道(1)移除。

如果夹持装置是柔性金属链或带(由安装在其上的柔性复合滑架将管道封闭)，则可以在一个封闭的夹持装置(16)下安装几个柔性复合滑架是可能的-见图3。例如，除了可能的碰撞之外，每个滑架可以独立地移动。图3中所示的滑架之一配备有两个焊头(14)及其运动和定位机构，另一具有等离子体管(22)及其运动和定位机构。

功能单元定位机构需要相对于管道部分的表面定位功能单元。功能单元移动机构用于在装置运行期间相对于管道部分表面移动或旋转功能单元。与定位机构相比，运动机构配备有线性或周向运动的电源。

功能单元线性运动机构可以制成线性或杠杆引导元件和机械传动装置，例如螺栓-螺母、齿轮架-小齿轮、带齿轮、齿形带齿轮、绳和辊系统，并且配备了扭矩源-电动马达，液压马达或气动马达。此外，线性运动机构可以作为线性脉冲马达，气动或气动肌肉或液压驱动器-在这种情况下，不需要扭矩源。

旋转机构可以作为扭矩源-由电动马达、液压马达或气动电机制成，并且可以配备有机械减速齿轮，用于扭矩增加。

具有用于气体保护焊的具有焊炬的柔性复合滑架部件配备有沿管轴的炬运动机构、在径向方向上的焊炬高度定位机构、在对接接头平面中的炬倾斜角定位机构。出于焊接质量改进的目的，具有焊炬的部件可以配备有旋转机构，该旋转机构改变对接接头平面中的焊炬倾斜角，并且具有径向管道表面的焊炬高度定位机构。

具有等离子体或火焰切割器的部件配备有沿管轴的切割器定位机构、相对于管道表面的高度定位和切割器，定位在垂直于对接接头平面并穿过切割器轴的倾斜角。为达到等离子体切割器寿命改进的目的，使用这种配备有相对于管道部分表面具有切割器高度移动机构的切割器，并且当在切割开始，烧穿管道时，刀具高度在短时间增加，然后减少到工作值。

具有等离子体或火焰切割器的部件配备有沿管轴的切割器定位机构、相对于管道表面的高度定位和切割器，定位在垂直于对接接头平面并穿过铣刀切割器轴的切割器倾斜角。为方便起见，当在数个通道内加工管道时，具有铣刀切割器的部件可以配备有相对于管道部分表面的铣刀切割器高度运动的机构。

由诊断装置型号和结构限定了以具有定位和移动机构的诊断装置的部件。

在一些情况下，不包括张紧元件，柔性复合滑架的长度可以足以将组装的滑架围绕管道封闭，参见图4。图4中的柔性复合滑架由6个部分组成-(2、3、4和23)。部件(2)配备有张紧机构、部件(3)具有焊炬(14)及其运动和定位机构，部件(4)-具有将扭矩从扭矩源传递到支撑驱动轴(7)的驱动机构。该装置不配备夹持装置，并围绕管道周向封闭，部件(2和23)的枢转连接以在部件(23)上安装在部件(2)上的挂钩(12)和安装在部件(23)上的轴(13)的形式可拆卸。

从技术上讲，以磁体系统形式安装在柔性复合滑架部件中的夹持装置，配备有改变磁体和高导磁性的加工钢管道之间的吸引力的机械结构，可通过以下实施例实施：

-柔性复合滑架的支撑辊由磁性材料制成，并在钢管外表面上安放。磁体和钢管道之间的距离通过轻微上提柔性复合滑架部件而改变，在柔性复合滑架上安装磁体辊，通过凸轮或偏心盘或楔形，或气动或液压缸或气动肌肉或机械传动，如螺栓-螺母或齿条，安装于钢管道表面的上方。

-磁体为矩形块或盘或圆柱体形式，在柔性复合滑架部件上固定，距加工管道表面一定距离，在此处确保所需的压紧压力。通过轻微上提柔性复合滑架部件(磁体固定于其上)，改变磁体和钢管道之间的距离，磁体通过凸轮或偏心盘或楔形或气动或液压缸或气动肌肉或螺栓-螺母或齿条等机械传动，安装于钢管道表面上方。

-磁体为矩形块或盘或圆柱体形式，与柔性复合滑架部件具有可移动连接，并且构造成围绕未与磁体轴对齐的轴旋转。

通过磁体围绕与未磁体轴对齐的这种轴旋转来改变吸引力。磁体可以通过旋转磁体轴(磁体固定于其上)，通过杠杆或推动器或气动或液压缸或气动肌肉或电动执行器，通过电动马达、气动马达或液压马达传递扭矩。

-磁体为矩形块或盘或圆柱体形式，具有与柔性复合滑架部件的可移动连接，并且被配置为相对于柔性复合滑架部件(磁体安装于其上)线性地移动，钢管道与磁体之间的距离被改变。磁体可以通过杠杆系统或偏心盘或楔形或气动或液压缸或气动肌肉或机械传动装置，例如螺栓-螺母或齿轮架移动。

选择磁体的数量和位置，使得柔性复合滑架的每组支撑和支撑驱动辊受到按压到管道的力。

磁铁系统的夹持装置的若干实施例可以在一个柔性复合滑架中实现。

出于环保的目的，磁体可以由钢、聚合物材料、橡胶或硅树脂制成的保护壳涂覆。

图5示出了由两个可枢转连接的部件(2和3)组成的柔性复合滑架。部件通过枢轴(5)彼此连接。夹持装置由磁体系统制成，配备有机械系统，通过改变磁体相对于加工钢管道表面的位置，来改变磁体和高导磁性的加工钢管道之间的吸引力。当所通过的磁场的距离(磁场具有低磁导率的空气)增加，磁体和钢管道之间的吸引力减小。

图5示出了磁体在一个柔性复合滑架上的若干可能的实施例-辊和固定磁体，机械系统改变磁体和钢管道之间的吸引力-以凸轮、偏心盘和固定磁体的形式，构造成围绕未与磁体轴对齐的轴旋转。

柔性复合滑架的辊(24)是磁性的。部件(3)配备有凸轮(25)和与其连接的杠杆(26)以改变管道(1)和磁性辊(24)之间的距离，并减小磁性辊(24)和管道(1)之间的吸引力。杠杆(26)顺时针旋转，凸轮(25)凸起进入管道(1)并略微上提管道表面上方的部件(3)。

部件(2)具有两个磁体(27)和(31)。磁体(27)安装在磁体固定器(28)中，磁体固定器(28)构造成围绕轴(29)旋转。具有磁体(27)的磁体固定器(28)借助于杠杆(30)围绕轴(29)旋转。当杠杆(30)顺时针或逆时针旋转时，空气中的磁场通过的距离改变，磁体(27)和管道(1)之间的吸引力相应地改变。旋转轴(29)可以与支撑辊(6)或支撑驱动辊(7)组的轴对准。

磁体(31)固定在配备有偏心盘(33)的磁体固定器(32)中。当杠杆(34)旋转时，磁体固定器(32)被移位，并且磁体(32)和管道(1)之间的距离改变。

包括部件(2、3)的组装滑架如下安装在管道(1)上。磁体(24、27、31)处于与钢管(1)吸引力最小的状态。该装置安装在管道(1)上，将磁体(24、27、31)放入位置，通过杠杆(26、30、34)的方式确保磁体(24、27、31)和管道(1)之间所需的吸引力。

以相反的顺序从管道(1)移除装置：

为了增加吸引力的目的，夹持装置的磁体可以配备由高磁导率材料制成的开放磁导体，例如钢、铁氧体或镍铁导磁合金，其开放部分面向管道(1)，并形成具有至少两个气隙的磁路-磁导导体-管道。

Claims (9)

1.一种用于管道的端部和非旋转对接接头轨道加工的装置，其特征在于，被配置为围绕所述管道的外表面安装和运动，包括夹持装置和柔性复合滑架，所述柔性复合滑架包括至少两个部件，通过枢转连接结合并配置成仅围绕平行于所述管道的轴枢纽连接的枢轴栓枢转，其中柔性复合滑架的每个部件包括一组至少两个同轴支撑辊，其轴位于距枢转连接的距离小于或等于所述部件的铰链之间距离的1/3，并且平行于所述管道的轴，并且其中所述柔性复合滑架的部件彼此串联连接，使得每个部件对两组支撑辊施加压力-其中一组支撑辊安装在部件本身，另一组支撑辊安装在相邻部件上，并且柔性复合滑架的两个端部部件中的一个对安装在所述部件上的附加支撑辊组施加压力，或对分开链节的开放链的夹持装置施加压力，并且其中所述柔性复合滑架的至少一个部件配备有支撑驱动辊和驱动机构，该驱动机构具有扭矩源，该扭矩源被配置为通过驱动辊，围绕其轴沿管道表面移动所述柔性复合滑架，并且至少所述柔性复合滑架的一个部件具有至少一个用于管道加工的功能单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持装置由两端部连接到所述柔性复合滑架的端部部件的分开链节的开放链制成，所述链节配有支撑辊，其中至少一个开放链和柔性复合滑架的连接是可拆卸的并且可移动的，并且柔性复合滑架的至少一个部件配备有张紧机构，所述张紧机构通过所述夹持装置确保柔性复合滑架对于所述管道外表面的所需的压紧压力，并且被配置为借助于弹性元件控制所述压紧压力。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，配重附加地安装在所述夹持装置上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持装置由分开链节的柔性封闭链或柔性带制成，配置成将所述管道与安装于所述管道上的所述柔性复合滑架封闭，其中所述夹持装置具有至少一个可拆卸链节，所述柔性复合滑架的至少一个部件配备有张紧机构，所述张紧机构通过所述夹持装置确保所述柔性复合滑架对于所述管道外表面的所需的压紧压力，并且被配置为借助于弹性元件控制所述压紧压力。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述柔性复合滑架的部件还包括上部辊或链轮，所述上部辊或链轮位于所述柔性复合滑架的顶部角点中；侧辊或链轮，所述侧辊或链轮定位在所述柔性复合滑架部件的侧表面上，当所述夹持装置实施为柔性金属带时，在所述柔性复合滑架的端部部件中安装附加链轮，并且当通过所述链轮和所述管道外表面之间时，柔性金属带围绕这些链轮弯曲。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持装置被制成安装在所述柔性复合滑架的部件中并配备有机械系统的磁体系统，配置为通过改变磁体相对于所述管道表面的位置，改变所述磁体系统和所述管道之间的吸引力，其中所述管道表面由钢制成。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性复合滑架驱动机构的扭矩源是电动马达、液压马达或气动马达。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述张紧机构的弹性元件配置为经由弹簧系统、气动缸或气动肌肉来控制所述夹持装置的张力。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于管道加工的所述功能单元由MIG/MAG或TIG焊接的焊炬和炬运动机构，或气体-火焰或等离子体切割的切割头以及切割头移动机构，或具有驱动器和铣刀切割器移动机构的铣刀切割器，或诊断装置和诊断装置运动机构制成。

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