CN113167410B - 夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹具(1000)，其设计成通过施加径向作用(力)轴向阻挡轴对称体(CA)，并设置有多个夹持装置(1)，这些夹持装置(1)围绕轴线(AX)同心分布并沿给定方向(D)伸展以施加以所述中心轴线(AX)为中心的径向作用(力)；每个装置(1)包括支撑组件(10)和夹持组件(20)，该夹持组件借助于板件(22)联接，该板件支撑在前部的至少一个保持单元(200)；每个保持单元(200)包括至少一个以可自由旋转和轴向固定方式承载的带齿的滑动块(202)，以及布置在板件(22)和每个滑动块(202)之间并沿方向(D)分布的轴向铰链联接构件(30)。

Description

夹持装置

技术领域

本发明涉及一种夹持装置。特别地，本发明涉及一种可以用于轴向地阻挡承受轴向应力的轴对称体的夹持装置。更详细地，本发明涉及一种夹持装置，该夹持装置可用于借助于具有径向作用并沿周向布置的多个夹持构件来轴向阻挡承受轴向应力的轴对称体。

背景技术

在陆地或海洋环境中的用于运输流体、电力或数据的管道的构造领域中，已知使用给定长度的管道，该管道在各自的端部处连接以获得管道的连续性。在海底管道的情况下，管道由设置有夹持装置的船舶铺设下水，该夹持装置用于保持已经铺设下水的最后一段管道的末端，必须将另一根仍要铺设下水的管道连接到该末端。通常，每根管子都由金属材料制成，在外部涂有塑料材料，或者更简单地用一层厚的环氧漆保护。

在这些情况下，作用在铺设下水的最后的管道上的轴向应力会特别显著，甚至达到接近2000吨(Mg)的值，该轴向应力通过各自的悬挂质量的组合以及由铺设管道的船舶的运动所施加的纵向作用来示意性地给出。在这种情况下，保持是通过向通过至少一个夹具铺设的管道施加径向载荷来实现的，该夹具包括多个夹持装置，这些夹持装置沿周边布置并且依次布置在多层上。由这些径向作用(力)产生的轴向力与在使用中的夹持装置的滑动块和在外部覆盖管道的护套之间产生的摩擦系数成比例，并且这些滑动块与护套配合。

申请人已经在专利IT1405435、相应的专利申请PCT/IB2018/051655和专利申请WO2018/167660中处理了该主题，因此认为其教导是已知的，正如从背景技术的专利中得到的其他教导。

在这些夹具的使用中发生的问题之一(尤其是在高载荷时)，是由夹具在管道的纵向方向和径向方向上的尺寸所代表的，超过这些尺寸，根据上述方法施加径向载荷和切向载荷后，必须考虑管道的劣化，尤其是其塑料涂层的退化。

容易理解的是，具有设置有多个夹持装置的夹具是有利的，该夹具成形为最大化夹持构件与管道之间的摩擦系数(以便减小这些夹具的整体尺寸)并最小化要建造的管道线的管道的外部护套的劣化。在其他条件相同的情况下，具有设置有多个夹持装置的夹具也将是有用的，这些夹持装置具有减小的径向尺寸，并且允许径向施加到管道的多个段上的载荷的均匀分布。

发明内容

本发明涉及一种夹持装置。特别地，本发明涉及一种可以用于轴向地阻挡承受轴向应力的轴对称体的夹持装置。更详细地，本发明涉及一种夹持装置，该夹持装置可用于通过具有径向作用并且周向地布置的多个夹持构件轴向地阻挡承受轴向应力(力)的轴对称体。

借助于根据所附权利要求中的至少一项的本发明克服了上述问题。

根据一个实施例，本发明涉及一种用于夹具的夹持装置，该夹具具有中心轴线，并且被设计成通过施加以所述中心轴线为中心的径向作用而轴向地阻挡轴对称体；所述装置具有给定的角延伸(angular extension)，在平行于所述轴线的给定方向上延伸，并且包括通过板件联接的支撑组件和夹持组件，所述板件在后部定界所述夹持组件并支撑在前部的至少一个保持单元；每个所述保持单元包括至少一个带齿的滑动块，其相对于所述方向以可自由旋转和轴向固定的方式被承载；每个所述保持单元包括沿所述方向轴向分布并在所述板件和每个所述滑动块之间布置的铰链联接装备。

根据一个实施例，所述联接装备包括：凸件，在前部的凸件由所述板件承载；和邻接元件，在后部的邻接元件由所述滑动块承载并且与所述凸件形状配合。

根据一个实施例，所述凸件由所述板件以可移除的方式承载，以限定沿所述方向分布的多个第一间隔区(compartment)，并且所述邻接元件沿所述方向分布，并且每个邻接元件轴向接合所述第一间隔区；每个所述邻接元件由部分圆柱形表面定界，该部分圆柱形表面以支点轴线为中心并面向所述板件。

根据本发明的可能的设计变型，每个所述凸件在前部具有圆柱形的凹形座；所述邻接元件轴向分布，并纵向，两两地定界第二间隔区，第二间隔区由与所述支点轴线同心的部分圆柱形的护套定界，而且该护套具有轴向延伸，该轴向延伸近似于(超过)所述第一间隔区的轴向延伸。

根据本发明的一个实施例，所述夹持装置包括径向参考装备，该径向参考装备包括由所述板件在纵向相对侧上的其端部处承载的一对盖，以及在与所述支点轴线同轴的各自的端部处接合每个所述滑动块的一对销。

根据一个实施例，所述轴向铰链联接装备包括细长构件，该细长构件在后部包含所述邻接元件和所述第二间隔区，并且与在所述板件一侧的所述滑动块制成一体或与之刚性联接。

根据一个实施例，所述凸件由钢或具有抗摩特性的材料制成，如果在使用中，该材料与钢联接；所述邻接元件由钢或具有抗摩特性的材料制成，其中，如果在使用中，该材料与钢联接。

根据一个实施例，所述联接装备包括插入在所述板件和所述滑动块之间的带肋状部的主体(ribbed body)；所述带肋状部的主体成形为用于铰接联接至所述板件和所述细长构件以及在所述凸件和所述邻接元件之间。

根据一个特定实施例，所述带肋状部的主体在后部具有第三齿构件，每个第三齿构件被设计成接合所述第一间隔区，所述带肋状部的主体还具有被设计成形状配合于所述凹形座的凹口，并且所述带肋状部的主体在前部具有多个容纳座，该多个容纳座的每一个以类似于所述第一间隔区的方式成形，用于容纳所述邻接元件。

根据一个实施例，每个所述滑动块在前部由一个面定界，该面设置有相对于所述给定方向横向布置的多个齿，用于所述滑动块的整个横向延伸；每个所述齿具有大体上三角形或甚至矩形的横截面。

根据一个实施例，所述面具有大体上棱柱形和凹形的形状，并且在前部具有通过纵向凹槽连接的两个纵向部分；每个所述纵向部分是平坦的或凸出的或凹入的，并具有与所述板件的纵向负担(encumbrance)大体上相同的纵向延伸。

本发明还涉及一种通过施加径向作用而轴向阻挡轴对称体的夹具；所述夹具包括多个夹持装置，所述多个夹持装置围绕轴线同心地分布并且沿着给定方向伸展；每个所述夹持装置具有借助于连接装备的插入而联接的支撑组件和夹持组件；所述夹具具有用于每个所述夹持装置的驱动组件；每个所述驱动组件被设计成在缩回的非活动位置和前进的活动位置之间横向于所述给定方向交替地移动各自的所述支撑组件；每个所述夹持装置具有通过球形接头联接到各自的所述驱动组件的支撑件。

本发明的任何其他实施例由权利要求书限定。

附图说明

从以下对附图中所示的各自的非限制性实施例的描述，根据本发明的夹具和各自的夹持装置的其他特征和优点将变得更加明显，其中，相同装置的相同或相应部分通过相同的参考数字标识。特别地：

-图1是根据本发明的夹具的示意性平面图，其中为了清楚起见去除了一些部分；

-图2是图1的装置的第一优选实施例的在放大比例上的示意性立体图，为清楚起见未示出一些部分；

-图3是图2的在放大比例上的分解图；

-图4是图1的装置的第二优选实施例的在放大比例上的示意性立体图，为清楚起见未示出一些部分；

-图5是图2的第三优选实施例的在放大比例上的示意性立体图；

-图6是图5的在放大比例上的平面图，为清楚起见未示出一些部分；

-图7是图5的第一分解图，为清楚起见未示出一些部分；

-图8是图5的第二分解图，为清楚起见未示出一些部分；

-图9是从图8截取的第一个细节的示意性立体图；

-图10是从图8截取的第二个细节的示意性立体图；

-图11是从图8截取的又一细节的示意性立体图；

-图12是图2的第四优选实施例的在放大比例上的示意性立体图；

-图13是图2的第五优选实施例的在放大比例上的示意性立体图；

-图14是图13的第一平面图，为清楚起见未示出一些部分；

-图15是图13的第二视图，为清楚起见未示出一些部分；

-图16是从图14截取的第二个细节的示意性三维前视图；以及

-图17是图16的示意性三维后视图。

具体实施方式

在图1中，数字1000总体上表示具有中心轴线AX的夹具，该夹具通过施加以轴线AX为中心的径向作用(力，特别是推力和/或压力)，可用于轴向阻塞轴对称体CA。这些轴对称体CA可以是圆柱形、脐带形或类似形状的管，而不会限制本发明的范围。该夹具1000包括多个夹持装置1，每个夹持装置1具有给定的角延伸，以给定的角距离围绕轴线AX周向分布，并且沿着大体上平行于中心轴线AX的给定方向D延伸。在图1中，夹持装置1的数量为六(6)，并且以恒定的角度间距布置，这纯粹是为了描绘的方便，而不限制本发明的范围。

特别参照图2，每个夹持装置1具有支撑组件10和夹持组件20，该支撑组件10和夹持组件20借助于大体上金字塔形的板件22联接，板件22的上、下表面彼此平行，以在后部定界夹持组件20。每个夹持组件20支撑在前部的至少一个保持单元200，每个保持单元200均设置有至少一个带齿的滑动块202，该滑动块202沿方向D伸展并且相对于所述方向D以可自由旋转和轴向固定的方式被承载，如下文更详细描述。

再次参照图1，夹具1000把每个夹持装置1与驱动组件500相关联，该驱动组件500径向地(因此横向于轴线AX)定向，并且借助于球形接头502的插入联接到各自的夹持装置1。每个驱动组件500被设计成在缩回的非活动位置和前进的活动位置之间横向于轴线AX交替地移动各自的支撑组件10，其中，夹持装置1的滑动块202与被夹持的主体CA的外部护套接触。

特别参照图2和图3，每个保持单元200包括形状类似于轴向铰链的联接构件30，该联接构件30布置在所述板件22和每个滑动块202之间，并且沿着所述方向D规则地间隔分布开。这些联接构件30包括大体上平行六面体形状的，并且垂直地由平坦的侧表面33定界的扁平棒32，因此被设计成类似于凸件的操作，如在下文中详细阐明的。在前部的凸件32由板件22规则地间隔承载，以及对于邻接元件34，在后部的邻接元件34由滑动块202承载并且成形为与凸件32形状配合，特别是在轴向和径向上形状配合，如下文更好地描述的。

从图3可以看出，凸件32由板件22承载在座220内，该座220借助于螺钉以可拆卸的方式以规则的间隔布置，并且在前部在板件22中制成。以这种方式，在图3中垂直定界凸件32的水平的侧表面33限定了用于邻接元件34的轴向的邻接表面，并且轴向定界了沿方向D分布的多个第一横向间隔区320。为了简化附图，在图3中仅示出了侧表面33之一。

此外，邻接元件34也沿方向D规则地间隔分布，并且它们中的每个轴向接合第一间隔区320。每个邻接元件34由面对板件22的表面340定界。所述解决方案允许作用在主体CA上的轴向载荷在凸件32和邻接元件34之间均匀地分布。

容易理解的是，特别有利的是：将凸件32和/或邻接元件34由钢、铜或任何具有抗摩特性的材料制成，任何具有抗摩特性的材料是考虑了使用条件并考虑到制成凸件32和相对的邻接元件34所使用的材料。

再次参照图3，每个凸件32具有凹形座322，该凹形座在前部具有大体上圆柱形的形状。邻接元件34轴向地分布并且纵向地，两两地定界第二间隔区343，反过来，第二间隔区343由部分圆柱形的护套344横向地定界，该护套344在形状上接合座322。该护套344与支点轴线342同心，并且具有的角延伸近似于(超过)座322的角延伸。

每个夹持装置1包括轴向参考构件40，该轴向参考构件40包括由所述板件22在其纵向相对侧上的端部处承载的一对盖42和一对销44，所述销44在与支点轴线342同轴的各自的端部2020中接合每个滑动块202。

再次参照图2和图3，联接构件30包括细长构件346，该细长构件346在后部包含邻接元件34和第二间隔区343，并且借助于选择性地可移动类型的多个联接构件347在板件22的侧面上刚性地联接到滑动块202。为了描绘的方便，在图3中示出了该细长构件346，其被分成两个大体上相同的半部，而这并不限制本发明的范围。

每个滑动块202在前部由面2026定界，该面2026设置有多个齿2028，这些齿沿方向D横向布置，以用于滑动块202的整个横向延伸。根据使用的类型，每个齿2028(在图12和13中更清楚地示出)可以具有大体上为三角形，甚至矩形的横截面。

每个面2026具有大体上棱柱形和凹形的形状，并且可以通过纵向中间凹槽20262划分为两个纵向部分20260。在附图中，每个部分20260已经被表示为平坦的，但是根据夹具1000的使用要求，它们可以无差别地是平坦的、凸出的或凹入的。

从上面的描述中可以容易地理解夹具1000和由其构成的夹持装置1的使用，并且不需要进一步的解释。然而，可能有用的是，明确规定以相对于板件22的接合/倾斜的方式联接每个滑动块202的特定的选择，使得可能将由每个夹持装置1径向地施加在主体CA上的载荷以大体上均匀的方式周向地分布在接合夹持主体CA的夹具1000的滑动块202的面2026上。以这种方式，载荷对于每个面2026均匀地分布，因此，其中主体CA的外部护套的应力在周向上均匀。

此外，如图2所示，面2026以与如附图所示夹持装置1的板件22的纵向延伸大体上相同的方式延伸；因此，施加在主体CA的护套上的径向作用分布在针对每个夹持装置1的整个横向和纵向延伸伸展的区域上。以此方式，可以在轴向接触的情况下实质上使用多个夹具1000，而不会引起各自的滑动块202之间的干涉，并且具有使与被夹持的主体CA的护套接触的区域的横向和轴向延伸最大化的效果。

最后，很明显，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这里描述和示出的夹具1000以及每个各自的夹持装置1进行修改和变型。

例如，参照图4，可能通过增加滑动块202的旋转自由度来修改图3的夹持装置1，以便提高复制能力或适应于要被保持的主体CA的外表面——相对于夹持它们的保持单元200的位置——的位置的能力。特别地，在这种情况下，联接构件30包括插入在板件22与滑动块202之间的带肋状部的主体36。在凸件32和邻接元件34之间的该带肋状部的主体36被成形为用于铰接联接到板件22以及铰接联接到细长构件346。带肋状部的主体36和板件22之间的联接通过凸件32和通过与参照图2-3所描述的先前版本的盖42功能上相同的盖以及通过销31来保证，并且出于这个原因(图4中只有一个)用相同的参考数字表示。此外，每个滑动块202通过两个螺钉41和两个销44以及连接它们的小板件43相对于带肋状部的主体36保持在铰接位置，其余的包含在带肋状部的主体36和滑动块202的端部形状中，以免增加夹持装置1的纵向尺寸。图5示出了具有图4的两个保持单元200的版本。参照图6至11显示了这些解决方案的更多构造细节，这些图以分解的不同角度表示了图5的版本，其目的是提高由夹具1000施加在主体CA的外部护套上的载荷分布的均匀性。

参照图6至11，带肋状部的主体36具有细长构件346的邻接元件34的双后邻接元件34’，其以规则的间隔散布在细长构件346的第二间隔区343的双凹口37中。此外，在该版本中，带肋状部的主体36在前部具有间隔区320’和凹形座322’(图9)，间隔区320’和凹形座322’在带肋状部的主体36中获得并且分别相当于与板件22相关联的第一间隔区320(其在图2和图3的解决方案中容纳邻接元件34)和凸件32的凹形座322(其在图2和图3中联接到第二间隔区343)。图8、图10和图11示出了邻接元件34的平坦的前表面348，其散布在其他平坦的前表面349间，以及在后部制成并规则地间隔布置在该版本的滑动块202中的各自的平坦座208。

图12和图13示出了本发明的另一种结构变型，特别是图4和图5所示的实施例的变型，根据该变型，每个滑动块202包含细长构件346成为一体。在图14至图17中更好地看到了该解决方案，其中可以看到带肋状部的主体36的构造特征和包含了细长构件346的滑动块202的构造特征。自然地，在这种情况下，细长构件346的邻接元件34和第二间隔区343在后部被包含在滑动块202中。

根据以上描述，根据本发明的夹具1000以及构成夹具1000的每个夹持装置1解决了最小化通过将径向力施加到由于保持单元200而保持的每个主体CA的外部护套上所确定的影响的问题，还基于通过将主体CA夹持在与每个夹持装置1的延伸部和因此与包括其的夹具1000的延伸部大体上相同的延伸部上而有效地示出的变形，该保持单元200的滑动块202可以自由地定向。以此方式，径向施加到受制于要保持的径向载荷的应用的主体CA的各部分上的压力的均匀性被最大化，因此经受轴向载荷的能力也被最大化，并且限制了主体CA和各自的外部护套的劣化。此外，通过与侧表面33沿着板件22的整个轴向延伸所确定的接触，轴向载荷在由凸件32和邻接元件34组成的多对上的分布，以及因此根据上述说明还用于滑动块202的整个轴向延伸，允许凸件32和邻接元件34之间的接触中的特定压力被限制，以及因此限制了夹持组件20的径向尺寸，以及因此从整体上限制了夹持装置1的径向尺寸。

Claims (11)

1.一种夹持装置（1），其用于具有中心轴线（AX）的夹具（1000），所述夹具（1000）设计成通过施加以所述中心轴线（AX）为中心的径向作用而轴向地阻挡轴对称体（CA）；所述装置在平行于所述轴线（AX）的给定方向（D）上延伸，并且包括借助于板件（22）联接在一起的支撑组件（10）和夹持组件（20），所述板件（22）在后部定界所述夹持组件（20）并支撑在前部的至少一个保持单元（200）；每个所述保持单元（200）包括至少一个带齿的滑动块（202），所述带齿的滑动块（202）相对于所述方向（D）以可自由旋转和轴向固定的方式被承载；其中每个所述保持单元（200）包括沿所述方向（D）轴向分布并在所述板件（22）和每个所述滑动块（202）之间布置的铰链联接装备（30），其特征在于，所述铰链联接装备（30）包括凸件（32），在前部的凸件（32）由所述板件（22）承载；和邻接元件（34），在后部的所述邻接元件（34）由所述滑动块（202）承载并且形状配合所述凸件（32）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凸件（32）由所述板件（22）以可拆卸的方式承载，以限定多个轴向邻接表面（33），所述多个轴向邻接表面（33）轴向定界沿所述方向（D）分布的用于所述邻接元件（34）的第一间隔区（320）；每个所述邻接元件（34）由面对所述板件（22）的表面（340）定界。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个所述凸件（32）在前部具有圆柱形的凹形座（322）；所述邻接元件（34）轴向分布并纵向地两两定界第二间隔区（343），所述第二间隔区由与支点轴线（342）同心的部分圆柱形的护套（344）横向地定界，而且所述护套具有近似于超过所述凹形座（322）的角延伸。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置包括径向参考装备（40），所述径向参考装备（40）被设计成将参考的工件保持在适当的位置，并且包括由所述板件（22）在其纵向相对侧上的端部承载的一对盖（42），以及在与所述支点轴线（342）同轴的各自的端部（2020）处接合每个所述滑动块（202）的一对销（44）。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述轴向铰链联接装备（30）包括细长构件（346），所述细长构件在后部包含所述邻接元件（34）和所述第二间隔区（343），并且与在所述板件（22）一侧的所述滑动块（202）制成一体或与之刚性地联接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述铰链联接装备（30）包括插入在所述板件（22）和所述滑动块（202）之间的带肋状部的主体（36）；所述带肋状部的主体（36）成形为用于与所述板件（22）和所述细长构件（346）铰接联接，以及成形在所述凸件（32）和所述邻接元件（34）之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述带肋状部的主体（36）在后部具有第三齿构件（35）和凹口（37），每个所述第三齿构件（35）被设计成与所述第一间隔区（320）接合，凹口（37）用于使得能够与所述凹形座（322）形状配合，并且所述带肋状部的主体（36）在前部具有多个容纳座（38），每个所述容纳座以类似于所述第一间隔区（320）的方式成形，用于容纳所述邻接元件（34）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，每个所述凸件（32）由钢或具有抗摩特性的材料制成，如果在使用中，则所述材料与钢联接；所述邻接元件（34）由钢或具有抗摩特性的材料制成，如果在使用中，则所述材料与钢联接。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，每个所述滑动块（202）在前部由面（2026）定界，所述面（2026）设置有多个齿（2028），所述多个齿（2028）横向于所述给定方向（D）布置，以用于所述滑动块（202）的整个横向延伸；每个所述齿（2028）具有大体上三角形或甚至矩形的横截面。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述面（2026）具有大体上棱柱形的或凹入的或凸出的形状，并且在前部具有至少两个纵向部分（20260）；每个所述纵向部分（20260）是平坦的或凸出的或凹入的，并且具有与所述板件（22）的纵向负担大体上相同的纵向延伸。

11.一种夹具（1000），其用于通过施加径向作用轴向阻挡轴对称体（CA）；所述夹具（1000）的特征在于，所述夹具（1000）包括多个根据前述权利要求1至10中任一项所述的夹持装置（1），所述多个夹持装置围绕轴线（AX）同心分布并且在给定方向（D）上伸展；每个所述夹持装置（1）具有借助于连接装备（12）的插入而联接的支撑组件（10）和夹持组件（20）；所述夹具（1000）具有用于每个所述夹持装置（1）的驱动组件（500）；每个所述驱动组件（500）被设计成在缩回的非活动位置和前进的活动位置之间横向于所述给定方向（D）交替地移动各自的所述支撑组件（10）；每个所述夹持装置（1）具有通过球形接头（502）联接到各自的所述驱动组件（500）的支撑构件（100）。

Images