CN1154863C - 缆线传送设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种缆线传送设备(20)和方法在管道(26)中通过施加由一个驱动组件(40)产生的推力而布设缆线(1)。缆线(22)的速度和驱动组件(40)的速度受到监测,其中当驱动组件和缆线的速度超过了一个预定的差值时驱动组件被关闭。缆线传送设备包括一个吹风机(44)和与缆线的前端(32)相连的一个发射体(34),其中发射体(34)以可封闭和可滑动的方式与管道(26)接触,从而使吹风机(44)和发射体(34)相结合而在缆线上产生一个拉力,该力与驱动组件的推力相配合。

Description

缆线传送设备和方法
技术领域
本发明涉及用于在管道或诸如地下管道的其他通道中安装诸如光纤通信缆线的缆线的方法和设备。
背景技术
有多种已知的技术,用于在管道或其他通道中设置缆线,该通道可以是地下的、地上的或在建筑中的。有时地下的管道被称为“内管道”。第一种技术,是借助事先设置的、与缆线的前端相连的连线或绳把缆线拉过管道。
用高速运动的空气把轻的柔性光纤部件拉过管道,也是已知的,如授予Reeves等人的美国专利第4,691,896号中所描述的。根据Reeves等人的专利,高速空气产生沿着光纤部件分布的一种流体牵引力,以把光纤部件拉过管道。
授予Griffioen等人的美国专利第4,850,569和4,934,662号描述了把高速空气流与加在管道的进入端的推动力相结合,以布设缆线。授予Griffioen等人美国专利第5,197,715和5,474,277号进一步描述了使用与缆线的前端相连的泄漏导弹,它除了经过高速运动的空气加到缆线上的运动力之外,还把一种张力加到缆线的前端。
与封闭导弹、降落伞或其他装置在缆线的前端处产生压强差的,是已知的。这种压强差在导弹或其他装置上产生一个推动力,它把缆线的前端拉过管道。
当在管道中布设缆线时,产生了各种考虑。一种考虑是布设的容易。另一种考虑是避免布设期间对缆线的损坏。损坏可以是以各种方式的,包括:1)缆线沿着径向碰撞到了布设设备上;2)由于沿着纵向施加了过度的力而使缆线受到了弯曲损坏或列损坏(可被称为“摺式损坏”);以及,缆线保护罩的损坏,诸如外保护层的磨损、破碎或切割。另一种考虑是减少缆线布设所需的时间。另外,还有进可能避免缆线的分段的考虑。分段是消耗时间的,并可导致缆线性能的降低。因此,所希望的是布设进可能长的缆线,以减少所希望的缆线连接所需的段数。
在现有技术中,需要满足上述考虑和其他考虑的进一步的系统和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种布设容易,并可有效避免布设期间对缆线的损坏的缆线传送设备和方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于把缆线传送过诸如管道以把缆线布设在该管道中的设备。该设备可用于在诸如地下管道中布设光纤缆线。该缆线具有沿着缆线的纵向方向延伸的纵轴,该设备包括:
一个驱动组件,包括用于与缆线的外表面接触咬合的可移动驱动部件(60),该驱动部件在该缆线上施加法向的夹紧力,使得该缆线与该驱动部件一起运动,该驱动部件在该缆线上施加纵向摩擦力从而使该缆线沿纵向方向移动;
一个驱动组件检测器和信号发生器,用于检测该驱动组件的可移动驱动部件的运动速度,并用于产生表示检测到的驱动部件的运动速度的信号;
一个缆线检测器和信号发生器,用于检测缆线的运动速度并用于产生表示检测到的缆线运动速度的信号;当缆线的前进遇到阻碍导致所述驱动部件相对于缆线滑动时,该缆线的运动速度和该驱动部件的运动速度彼此不同,以及
一个控制系统,它控制摩擦驱动组件的可移动部件的运动,该控制系统包括用于接收来自驱动组件检测器和信号发生器的信号以及来自缆线检测器和信号发生器的信号的电路,该控制系统进一步包括用于对这些信号进行比较从而比较驱动组件和缆线随着时间的运动速度,其中如果在驱动组件和缆线之间的相对速度差超过一个预定值时,则控制系统产生一种驱动组件关闭信号从而关闭驱动组件。
监测相对速度在防止缆线罩的损坏上是特别有用的,这种损坏在驱动组件相对于缆线滑动或运动太快,或当缆线由于管道中的障碍而停止,从而造成列或摺式损坏时,都可能发生。
较好地,该缆线驱动组件与一种缆线吹送组件以及一种封闭发射体结合使用,该发射体以可封闭和可滑动的方式与管道的内壁表面相接触。该缆线吹送和发射体在缆线的前端处产生一种压强差,从而在缆线上产生一种拉力。缆线驱动组件与发射体和缆线吹送组件的结合使得能够方便地在诸如地下管道的管道中布设缆线。
较好地,该控制系统包括一种高速缆线关闭系统,以及一种低速缆线关闭系统,它们在缆线超过了一定的预定最大或低于一个预定最小速度时,能够关闭驱动组件。
在最佳实施例中,缆线驱动组件包括两个相对的牵引驱动组件,每一个都包括一个连续的链和多个用塑料制成并安装在该链上的缆线啮合台。较好地,该牵引驱动组件受到液压马达的驱动。在最佳实施例中,该牵引驱动组件以预定的空间间距设置,并通过采用液压夹缸把预定的压强加到缆线上。该夹缸按照操作者的希望,把一个牵引驱动组件移向或移离其他的牵引驱动组件。该夹缸使所希望的法向力被牵引驱动组件加到缆线上,从而施加适当的摩擦力以向前驱动缆线,但由不超过缆线的压缩极限。液压使这种法向力能够被预设,并可在操作期间得到一致的重复。
本发明还涉及用于在管道中布设缆线的一种方法,包括以下步骤:提供一包括驱动部件的驱动组件,该驱动部件在该缆线上施加法向的夹紧力,使得该缆线与该驱动部件一起运动,该驱动部件在该缆线上施加纵向摩擦力从而使该缆线沿纵向方向移动;产生表示驱动部件的运动速度的第一信号;产生表示缆线的运动速度的一个第二信号;当缆线的前进遇到阻碍导致所述驱动部件相对于缆线滑动时,该缆线的运动速度和该驱动部件的运动速度彼此不同;把第一和第二信号进行比较;以及如果驱动部件和缆线的相对速度超过了一个预定的差值,产生一个驱动组件关闭信号,该驱动组件关闭信号关闭该驱动组件。
该方法较好地包括为缆线提供一种以可封闭和可滑动的方式与管道的内壁接触的密封发射体,并进一步地把空气压强施加到发射体上,从而使发射体在缆线上产生拉力。该方法还较好地包括监测缆线的高速和低速条件,并在缆线速度超过了一个预定的最大值或低于一个预定的最小值时产生一个驱动组件关闭信号。
附图说明
图1是根据本发明的一种缆线传送设备的示意图,显示了借助该设备正在管道中布设的缆线。
图2是根据本发明的缆线传送设备的一个实施例的立体图。
图3是图2所示的设备的顶视图。
图4是图2所示的设备的正视图,其中外壳的一部分被除去了。
图5是图2所示的设备的后视图,其中外壳的一部分被除去了。
图6是图2所示的设备的端视图。
图7是图2所示的设备的下牵引驱动组件的立体图。
图8是该下牵引驱动组件的分解图。
图9是图2所示的设备的上牵引驱动组件的立体图。
图10是该上牵引驱动组件的分解图。
图11是一个链台的立体图。
图12是图2所示的设备的缆线计数器组件的立体图。
图13是该缆线计数器组件的分解图。
图14是图2所示的设备的空气阻挡组件的部分的分解立体图。
图15是图2所示的设备的管道安装组件的部分的分解立体图。
图16是图14和15的空气阻挡组件和管道安装组件的调节组件的分解立体图。
图17显示了在缆线和管道就位的情况下的空气阻挡组件和管道安装组件,且其中空气阻挡组件的上部被除去了。
图18显示了在没有管道和缆线的情况下其上部被除去的空气阻挡组件和管道安装组件。
图19是图2所示的设备的缆线速度控制系统的示意显示。
图20是图2所示的设备的液压控制系统的示意表示。
图21是图2所示的设备的框架的立体图。
图22是图21的框架的立体图,包括了控制系统的部分。
图23是图22所示的框架和控制系统的底视图。
图24是可用于图2的缆线传送设备的发射体的一个实施例的侧视图。
具体实施方式
本发明一般地涉及一种缆线传送设备和产生一种运动力并把该力施加到缆线上以用于在管道中布设缆线的方法。较好地,该运动力是由在管道的进入端与缆线摩擦接触的驱动组件所产生的推力。本发明的缆线传送设备和方法较好地通过把一个与缆线的一端相连的一个发射体吹送过管道而产生一个进一步的运动力。这种运动拉力与来自驱动组件的运动推力相结合,能够被用于把诸如光纤缆线的缆线布设到诸如地下内管道的管道中。
通过监测系统部件的速度和运动力,可减小或避免对缆线的损坏,并能够布设具有适当性能的缆线。例如,通过监测缆线驱动组件所施加的法向力,可减小或避免沿着缆线的径向的压缩力损坏(压坏)和列损坏。通过还监测缆线驱动组件和缆线的速度,还可以减小或避免缆线外罩的损坏,诸如在缆线驱动组件在缆线上滑动并比缆线运动得快的情况下(就象在缆线在受到阻挡停止的情况下开始减慢时)可能发生的损坏。通过监测缆线速度,在过高的缆线速度或过低的缆线速度的情况下,该缆线得到了进一步的保护。过快的缆线,诸如在过高速度的情况下,是不希望的,而过低的速度也是不希望的,那可能表示缆线即将停止。
本发明减小了缆线损坏的危险,诸如在法向力太大、缆线滑动太大、且缆线速度太高或太低的情况没有得到监测时可能发生的。损坏通过自动监测和控制,产生了有利的设备和方法,从而能够改善缆线布设的成功率。另外,通过自动监测和控制,经验不太多的布设者也能够顺利地布设缆线。
现在参见图1-6,其中显示了根据本发明的缆线传送设备20的一个实施例(图2-6)和一个示意表示(图1)。图7-24更详细地显示了设备20的部件。设备20产生用于将要从卷轴24或其他缆线源上拉下并被插入管道26内的缆线22的布设的运动力。管道26可以是任何已知的管道,诸如聚乙烯,它适合于在缆线22的使用期间长期地接收缆线22以发送或传导信号。缆线22可以是任何已知的发送或传导缆线,包括具有一或多个光纤的光纤缆线,并较好地是具有圆形的外周边。设备20在入口36处接受缆线22,且缆线22在出口38处退出设备20。管道26从设备20延伸到距设备20几百英尺或更近或几千英尺的远端30。
较好地,设备20产生的运动力包括通过缆线与一个运动驱动组件的摩擦接触所产生的推力。设备20包括与缆线22摩擦接触的一个缆线驱动组件40,从而提供一个运动推力。在最佳实施例中,缆线驱动组件40受到通过管线42a联结到驱动组件40的一个液压压力源的液压驱动。
较好地,该运动力进一步包括空气压强所产生的一个拉力。设备20较好地还包括一个缆线吹送组件44,它使空气压力进入管道26。在引导端32与缆线22相连的一个发射体34以可滑动和可封闭的方式把管道26与大气隔离,从而在发射体34附近产生一个压强差。缆线吹送组件44与一种气压发生器相连,后者产生适当的空气压强,该气压发生器例如可以是一个吹风机或空气压缩机46。空气管线46a和阀46b(图2)把吹风机46与缆线吹送组件44相连。发射体34与设备20之间的管道26中的空气压力使发射体34移向管道26的退出端30。发射体34之后的管道26中的空气压力在缆线22的前端32处产生一个运动拉力。
设备20较好地进一步包括一个缆线计数器组件48,它在工作期间监测缆线22的速度。较好地,缆线计数器组件48还监测从卷轴24通过设备20的缆线的长度。
设备20较好地还包括一个框架50,它可以受到腿的支撑,以把框架50支撑在地面之上的一个方便的高度。这种支撑结构还可包括用于把设备20在不同的位置之间方便地移动的轮。框架50还支撑缆线驱动组件40、缆线吹送组件44、以及缆线计数器组件48。框架50还支撑一个控制组件(图2),它监测和/或控制设备20的各种部件的操作。框架50使各种组件能够作为一个单元而方便地得到使用和运输。
缆线吹送组件44包括一个空气阻挡组件54,后者把从缆线驱动组件40接收的缆线22和来自吹风机46的压缩空气源与管道26相连。管道安装组件56形成了缆线吹送组件44的一部分,并以可靠的方式把管道26安装到设备20上。缆线吹送组件44之下的调节组件58也形成了缆线吹送组件44的一部分,并允许进行空气阻挡组件54和管道安装组件56相对于框架50的纵向调节。这种调节是相对于缆线驱动组件40的。这种纵向调节允许用设备20布设不同直径的缆线。当缆线的直径变化时,缆线的中心轴的位置在其退出缆线驱动组件40时也将变化。这种高度变化得到调节,以允许空气阻挡组件54中的适当密封,如将在下面详细描述的。
缆线驱动组件40包括下和上牵引驱动组件60、62。较好地,每一个都受到一个液压马达64、66的驱动。各个牵引驱动组件60、62都包括一个可移动部件。在一个最佳实施例中,各个组件60、62中的一个无端链分别受到液压马达64、66的驱动,从而与缆线22摩擦接触并把运动推力施加到缆线22上。在所示的最佳实施例中,牵引驱动组件60、62彼此相对,并沿着纵向方向对准。除了相对的无端链之外的其他的可移动驱动部件也是可能的,包括轮和/或带。进一步地,可移动部件可以被设置成V形,诸如在美国专利第4,285,454号中所示的。
一个下驱动计数器68监测下牵引驱动组件60的运动,它表示了缆线驱动组件40的速度。这种速度监测对于防止滑动期间缆线驱动组件40与缆线22之间的过度的相对速度是重要的。
缆线驱动组件40进一步包括一个压下系统,诸如最佳实施例中的液压夹缸70,它通过管线42a而与压力源42相连。这在下和上牵引驱动组件60、62之间的缆线22上产生了预定的法向力。某些滑动是可接受的。太大的滑动可能造成缆线外罩损坏。如果产生的推力不足够大,太大的滑动还可能限制设备20的使用。管道26通常包含某些不规则、接合部和弯曲,它们会阻止缆线22和发射体34的顺利移动。除非产生适当的法向力(不太大的滑动),推力可能不足以克服这种不规则,且滑动的出现可能会太频繁,造成不必要的缆线外罩损坏或不足够的缆线推动。另一方面,太大的法向力会使缆线有受到破碎损坏和滑动不适当的危险,因而在缆线驱动组件40在缆线22在管道26中被减慢或停止时继续移动缆线22的情况下就可能发生列损坏。当在施加了大的法向力而不发生滑动的情况下,可能发生缆线外罩损坏。通过借助设备20提供一种预定的法向力,预定的滑动可得到监测。这产生了适当程度的滑动,从而不会在缆线损坏不是显著的危险但过度的滑动比较显著的情况下造成设备20的太多关闭,并导致设备20的关闭以防止损坏情况。
设备20平衡了与驱动组件40有关的好处和危险,该驱动组件40从与缆线摩擦接触的运动部件产生推力。设备20减小或避免了缆线损坏(破碎、列、和滑动),但允许足够长期的连续缆线得到布设。这种平衡是来自对施加于缆线22的法向力、缆线22的速度、以及缆线驱动组件40的速度的监测和控制。
如将在后面详细描述的,设备20的控制系统包括用于以下功能的控制子系统:监测和控制下和上牵引驱动组件60、62的速度;监测缆线22的速度;监测和控制系统空气压强;以及,监测和控制压下系统,诸如夹缸70。
现在参见图7-11,其中显示了缆线驱动组件40的进一步的细节。图7和8更详细地显示了下牵引驱动组件60。下牵引驱动组件60包括一个无端驱动链80,后者受到具有与驱动链轮86相连的一个输出转轴84的液压马达64的驱动。马达64被装在外壳88的一端,在外壳88的相对一端上,借助带螺线的杆和螺帽91,以可运动的方式安装了一个拉紧器90以调节驱动链80的张力,并包括以可旋转的方式安装的、用于支撑驱动链80的链轮92。链80包括多个金属连接链96,它们带有向外的、安装到链80的凸缘99上的台98。安装凸缘99在链80的各侧上从链条96向外延伸。
链80被适当地安装,以通过驱动链轮86在马达64的作用下的转动,而作相对于外壳88的运动。链80的长形的区100受到安装在外壳88上的一个中心链引导板102的支撑。导向器104被安装到链80的相对侧上的中心链导向板102。导向器104每一个都包括一个缘106-它在操作期间当被定位在长形的部分100中时覆盖了各个台98的侧部。较好地,导向板102和导向器104用具有良好的滑动和磨损特性的材料制成,诸如塑料。Nylatron塑料是一个例子。
参见图4,计数器链轮108被装在与马达64相连的链轮转轴86a的一端上。链轮108受到一个检测器组件112的检测-该检测器组件诸如检测链轮齿并产生相应的表示运动的齿的信号的一个磁拾取器。外壳114(见图2)保护链轮108和检测器组件112。该信号被输入到控制系统以监测输出转轴84的运动(速度)。对输出转轴84的速度的监测使得能够对受到输出转轴84的直接驱动的链80的速度进行监测。检测器组件112包括一个永久磁铁、一个极部件、以及一个检测线圈,它们都被包含在一个保护罩中。链轮108的齿(用铁、钢或其他磁性材料制成)使通过检测线圈和极部件的磁通量场发生畸变,这又产生了由控制系统处理的波形信号。也可以根据需要在设备20中使用其他的近程检测器和其他的速度检测器。
现在参见图9和10上牵引驱动组件62包括一个驱动链80a,它的构造与下牵引驱动组件60的驱动链80类似。液压马达66驱动一个输出转轴124,后者又驱动链轮126。链轮126直接与驱动链80a接触,从而以与驱动链80类似的方式运动驱动链80a。一个外壳128围绕着链80a,并支撑包括马达66的各种部件和在外壳的一端的输出转轴124。在外壳128的相对一端的一个可调节拉紧器130支撑可转动的链轮132,后者还支撑驱动链80a。链80a包括受到安装在外壳128上的一个中心链导向板136的支撑的一个长形区134,并沿着一个相对方向对着下牵引驱动组件60的驱动链80的长形区100。导向板136用与导向板102类似的材料制成。长形区100、134把一个法向力加到缆线22并施加运动推力。
参见图2-10,其中显示了下和上牵引驱动组件60、62之间的连接。该连接包括一端安装到下牵引驱动组件60的外壳88上且相对一端安装到上牵引驱动组件62的外壳128上的液压夹缸70。液压夹缸70包括一个延伸转轴142和在远端的一个挂钩144。一个缸安装支架146把缸70安装到外壳88上。缸70的缸凸缘145在下端的一个支架安装凸缘147上安装到支架146上。支架146进一步包括分开的沟道148和在上端的一个中心突出部150。
与上牵引驱动组件62相关的结构分别与挂钩144、沟道148和中心突出部150相配合,以安装上牵引驱动组件62以进行运动。具体地,一个凸缘152从外壳128延伸以接收挂钩144。一个销154(图5)把挂钩144连接到凸缘152。从外壳128延伸的导向块156、158是分开的,从而被接收在沟道148中,而突出部150则位于它们之间。保护台157、159从导向块156、158向支架146延伸。
当缸70工作以使转轴142在各个位置之间运动时,挂钩链条使上牵引驱动组件62作向着或离开下牵引驱动组件60的相对运动。相配合的导向块156、158和沟道148和中心突出部150使下和上牵引驱动组件60、62始终是对准的。
夹缸70是较好的,因为它具有可重复性且使用方便。根据本发明,可手动调节的夹持系统是可能的,但如果法向力和滑动不得到适当的监测以避免或减小破碎损坏、列损坏、和外罩损坏的可能性,就可能出现困难。
参见图11,其中更为详细地显示了一个示例性的链台98。一个外表面160限定了一个中心V形沟道162。两个相对的凸缘164各包括两个安装装置166-它们通过其延伸以接收用于把台98安装到链条96上的固定器168(见图8和10)。较好地,台90用可模制塑料制成并包括插入模制锁定螺帽169。在使用中,V形沟道162以自对中的方式接收缆线22。
参见图12和13,其中更为详细地显示了缆线计数器组件48的细节。入口端170接收将要在从缆线源(诸如图1所示的卷轴24)至管道的引入期间被计数或监测的缆线22。缆线计数器组件48包括安装在下牵引驱动组件60上的主外壳172、一个大体水平的前下支撑辊174、以及两个纵向的对中辊176。输出辊178在使用中位于缆线22之下。输出辊178被用来产生有关缆线速度的信息,且较好地还有缆线长度的信息。输出辊178包括一个输出转轴180和一个链轮182(图5)。装到外壳172上的一个检测组件184检测链轮齿,以产生表示运动的齿的相应信号。检测组件184的构造与用于监测驱动组件速度的检测器组件112类似。缆线计数器组件48依靠与输出辊178的摩擦接触,以产生来自检测组件184的适当信号。顶压力辊186在使用期间把向下的压力加到缆线22上,从而实现与输出辊178的适当的摩擦接触。在附图中在输出辊178的上游侧只显示了一个压力辊186。第二个压力辊位于辊178的下游侧。
顶压力辊186被安装在与一个张力器190相连的可移动安装板188上,用于调节压力辊186在缆线22上的压力。张力器190较好地是加载的弹簧,从而防止加到输出辊178与压力辊186之间的缆线22上的压力过大。一个块194以可作螺线转动的方式与一个转轴196啮合。一个弹簧198把块194向下偏置。当缆线22具有一个扭结时,或当操作者造成了转轴196的过度弯曲时,块194抵抗弹簧198而向上运动。压力辊186较好地是V形的,从而有助于实现缆线对中的特征。缆线22在出口端192退出缆线计数器组件48,在出口端192缆线22与缆线驱动组件40发生作用。出口端192用适当的螺栓或其他固定装置193(图2和3)安装到下牵引驱动组件60上。
参见图14-18,其中显示了缆线吹送组件44的进一步的细节。图14、17和18中显示的空气阻挡组件54接收来自缆线驱动组件40的缆线22和来自吹风机46的空气压力,并将两者引入管道26。空气阻挡组件54包括上和下块200、202、两个定位销203、以及四个安装螺栓204。螺栓204与在各个角附近的下块202绞接,且这些螺栓在使用中处于通过上块200的纵向开口中。带螺线的螺帽205在使用中把上块200固定于下块202上。C夹片(C-clip)205a防止螺帽205与螺栓204分离。位于上和下块200、202之间的,是入口封闭部件206,它们在使用中以可滑动和可封闭的方式与缆线22接触,从而防止或限制空气流出缆线22所进入的空气阻挡组件。出口封闭部件208把空气阻挡组件54和管道26与大气分开。槽211中的一个周边封闭部件210把入口封闭部件206与出口封闭部件208之间的空气阻挡组件54的其余部分与大气封闭分隔。下块200中的一个空气入口216连接到吹风机46,从而向空气阻挡组件54提供加压的空气。
参见图17和18,空气阻挡组件54中包含有入口插入部件212和出口插入部件214-它们分别使得能够进行尺寸调节以容纳不同的缆线尺寸和不同的管道尺寸。入口插入部件212和出口插入部件214以可拆下的方式被安装到下块202的下主块215上。上块200以类似的方式构造,包括一个上主块217。入口插入部件212、出口插入部件214在图14中未显示。入口插入部件212和出口插入部件214每一个都包括分别用于接收封闭部件206、208的内槽206a、208a。另外,下主块215包括槽212a、214a,且入口插入部件212、出口插入部件214包括沿着安装表面的突出环212b、214b,用于进行固定。固定器、销或螺杆212c、214c把入口插入部件212、出口插入部件214进一步对准和固定到下主块215上。为上主块217提供了类似的构造。一个分流或分支管线213使得系统空气压强能够得到监测并与控制组件52相连。可提供一种不同尺寸和可选择的入口插入部件212、出口插入部件214的附件(kit),以使设备20能够被用于不同尺寸的缆线和管道。
在空气阻挡组件54内,内部腔的内部配置提供了一种文氏管(venturi)效应。压力环217被用来与封闭部件206相结合地进一步把运动缆线22与大气封闭分离。环217被确信在缆线22附近产生了交替的高和低压区,且这有助于在空气阻挡组件54与大气之间产生良好的密封。
现在参见图15、17和18,其中更详细地显示了管道安装组件56。管道安装组件56包括下和上块218、220,它们被与下块218绞接的两个螺栓222保持在一起。螺栓222还处于上块220中的开口224中。带螺线的螺帽223把上块218固定在下块220上。C夹片223a防止螺帽223与螺栓222分离。各个块218、220具有至少一个抓环225(图18),用于抓住管道26的外表面以把管道26固定在管道安装组件56上。在所示的最佳实施例中,各个块218、220有五个环225。定位销228有助于块218、220的适当对准。
为了使不同尺寸的管道能够被用于设备20,抓环插入部件226、227以可拆下的方式被固定在下和上块218、220的下和上主块219、221上。插入部件226具有位于一个内表面上的抓环225,以及在一个外表面上的突出环。突出环位于下主块219上的一个槽226a中,用于固定安装在一起。一个固定器、销或螺杆226c进一步把插入部件226与下主块219对准和固定在一起。为上主块221和插入部件227提供了一种类似的构造。插入部件226、227在图15中未被显示。为插入部件226、227提供了类似的尺寸控制成套附件(sizing kit)。
参见图16,其中更详细地显示了调节组件58。一个主安装块230被安装到下牵引驱动组件60(图2-5)上。一个上安装板232可相对于主安装块230作纵向运动。调节装置234使得上安装板232能够相对于主安装块230作纵向调节。上安装板232支撑空气阻挡组件54和管道安装组件56。这种纵向调节使得空气阻挡组件54和管道安装组件56能够使用各种尺寸的缆线,其中中心线将相对于下牵引驱动组件60而变化。空气阻挡组件54和管道安装组件56均以适当的螺杆或其他固定装置并通过开口236a、b而被安装到安装板232上。类似地,主安装块230以接收在开口238中的适当的螺栓或其他固定装置被安装到下牵引驱动组件60中。旋钮234a可转动,以使上安装板232沿着带螺线转轴234b相对于主安装块230作上下运动。夹239在上安装板232的高度被调节好之后将其锁定到位。
现在参见图19,其中示意显示了控制组件52的缆线速度控制系统240。控制系统240控制缆线驱动组件40的操作,从而在缆线驱动组件40与缆线22之间有过度的相对速度差时终止工作。至缆线速度控制模块242的输入包括来自缆线检测器组件184和牵引机驱动检测器组件112的电子信号。缆线速度控制系统240包括用于比较检测器输入的电路,从而在出现了预定的速度差(例如牵引驱动速度比缆线速度快15%)的情况下,产生牵引驱动关闭信号。阈值的百分比差可以设置得更小,但这会导致更为频繁且不那样必要的系统关闭。更大的百分比差是可能的,但那会导致更少的系统关闭和更多的缆线外罩损坏。
如果控制模块242检测到了牵引机驱动器相对于缆线22的过大速度,控制模块242将激活一个液压马达控制开关,诸如一个螺线管244,从而关闭液压马达64、66和缆线驱动组件40。如果缆线速度超过了一个最大阈值或低于了一个最小阈值,控制模块242为螺线管244产生相同的关闭信号。不仅缆线速度得到监测,而且缆线距离也得到监测。控制模块242既有缆线速度显示器245又有缆线距离显示器246。控制模块242还包括系统电力开关243,和用于复置控制系统计数器和显示器(诸如上述显示器245、246)的各种按钮241。
控制模块242较好地是由软件控制的并是可编程的,以接受近程切换或其他表示缆线运动和牵引机驱动运动的监测检测器信号。控制模块242得到相应的编程,以根据从检测器接收的信号,产生适当的显示信号,即缆线22的速度和距离,和适当的螺线管激活信号(牵引驱动关闭信号)。可以使用具有编程能力的任何传统的控制模块242。控制模块242较好地是得到适当编程而在从检测器接收信号与产生关闭信号之间有所希望的延迟,从而只产生所希望的关闭。例如,缆线22被从卷轴24拉下时会发生跳动。这种跳动会产生来自缆线滑动检测器的滑动信号。然而,通过在模块242中进行适当的时间延迟编程,不会产生系统关闭,因为这种滑动是可接受的。跳动产生的滑动通常只是短时的滑动,且通常不会造成缆线损坏。因此,在这些情况下不需要关闭系统。
图2显示了用于控制模块242的电源线290,以及用于现场的不同电源的两种可选择的适配器插头线292、293。图2还显示了用于允许控制模块242与设备20的其余部分的分离的可拆下检测器线294、295。
现在参见图20,其中示意显示了用于控制组件52的液压控制系统247。具体地,液压控制系统247包括与一个固定的释放阀250相连的液压泵248(图1中的源42)和一个压力补偿的调节器252。螺线管244以及一个第一定向控制阀254连到液压马达64、66。一个降压器256、一个第二定向控制阀(四位置、三向)258、以及两个导向-打开检查阀(pilot-to-open check valve)259引到夹缸70。
现在参见图21,其中更详细地显示了框架50。各种长形的部件270a-g被用来组装框架50。框架50支撑设备20的各种部件,包括控制组件52和下牵引驱动组件60。支架272装到腿(未显示)上,以把部件270a-g支撑于地面之上。
参见图22和23,其中显示了相对于框架50的控制组件52的各种液压控制部件。一个液压控制模块276包括各种仪表278,用于显示夹缸系统的液压压强、系统空气压强、以及马达系统液压压强。控制模块276还包括手动操作的马达速度控制杆280,用于经过液压定向控制阀254(图20)控制马达64、66的速度。控制模块276还包括手动操作的上/下控制杆282,用于经过液压定向控制阀258(图20)来控制夹缸70。压力管线端口284和返回管线端口285-在图22和图23的显示中它们带有保护盖284a、285a-把控制模块276连接到液压泵248。马达64、66、夹缸70和仪表278a、c之间的各种液压管线286,根据图20的液压示意图,在图23和图5和6中得到了至少是部分的显示。控制模块242较好地是与液压控制模块276相分离,且较好地是位于液压控制模块276上的空间279中。通过提供分离的模块,模块240可根据需要而被拆下,从而在不使用它的期间里保护它不受天气的影响。
现在参见图24,其中更详细地显示了一个示例性的发射体34。发射体34包括一个端部350和一个用于连接到缆线22的连接端352。通常一个旋轴(swivel)与缆线22相连,且发射体34与该旋轴相连。在端部350与连接端352之间设置有至少一个用于封闭管道26的内部的封闭部件354。发射体34具有两个封闭部件354。较好地,封闭部件354具有适当的尺寸,从而使发射体34产生足够的压强以通过管道26而运动,从而把缆线22拉过它,但该封闭部件与管道26不是那样紧密,因而它不至于在遇到管道26的通常的不规则时经常被粘住。用于封闭部件354的硅橡胶盘的工作是良好的。发射体34之外的其他封闭的发射体也可被用于设备20。
带有控制组件52的设备20防止了对正在被布设到管道中的缆线22的损坏。当缆线22减慢或停止了在管道26中的运动时,就会发生对光纤缆线的损坏。对缆线的损坏可以是由于列故障、过小的弯曲半径、或推动装置在缆线外罩上滑动而造成缆线外罩的磨损。该控制系统通过比较推动装置的速度和实际缆线速度,而监测滑动,从而实现了这种特征。如果该控制系统检测两个速度之差,它将通过激活一个旁路阀(螺线管244)而停止推动装置。通过当速度差(推动器与缆线之间的滑动)被检测到时停止推动装置,对缆线外罩的磨损将被减小至最小。为了保证推动装置与缆线之间发生了滑动,处在预定和固定的压强的缸70控制加到缆线上的夹持力。根据公式F=μN,向下的力与可施加到缆线上的推力成正比,其中:
μ=摩擦系数
N=法向力或夹持力
F=推力
通过限制夹持力,推动装置将在它能够施加足以造成列故障的力之前在缆线上滑动。这还保证了夹持力不超过缆线的受压极限。由于在缆线22完全停止之前可能发生滑动损坏,对相对速度的监测导致了一种有利的设备20。
该控制系统还较好地提供了两种附加的安全特征。如果缆线超过了一定的速度,在最佳实施例中诸如300英尺/分钟(91米/分钟),则提供高速保护,此时系统将通过激活旁路阀而停止推动装置,从而停止缆线。该高速条件通常表示了一种管道接合故障或缆线失去控制的情况。如果缆线速度下降到一个最小值,在最佳实施例中诸如25英尺/分钟(7.6米/分钟)之下,则提供低速保护,此时控制系统将通过激活旁路阀而停止推动装置,从而停止缆线。该低速条件通常表示了管道系统中的一种瞬时阻塞。虽然低速监测是重要,低速监测将不能防止由上述缆线滑动监测系统所要解决的某些缆线损坏情况。
某些工作例子如下。在最佳实施例中的链台材料是铸造聚氨酯(polyurethane,)具有95硬度计支柱“A”(95Durometer“A”)。一个示例性的材料是化合物6321-A-50D。示例性的光纤缆线包括一种聚乙烯(中等密度)外罩。已经发现,这两种材料之间的摩擦系数近似为0.393。缆线22的例子包括从3/8英寸(10毫米)至1又1/4英寸(32毫米)直径的缆线。Pirelli电缆公司,Outside工厂的Unarmored LooseTube缆或Customer Premise的Ribbon In Loose Tube缆是可由设备20布设的适当类型的缆线。在Pirelli Unarmored Loose Tube缆线的情况下,提供了以下的数据:
设计参数
参数/光纤范围 4-36  38-72  74-96  98-120  122-144  146-216
位置数 6  6  8  10  12  18
外径 mmin 12.00.47  13.20.52  14.90.59  16.60.65  18.50.73  18.90.74
缆线重量 kg/kmlb/1000ft 12383  14899  188126  232156  289194  298200
拉制眼外径 mmin 18.60.73  18.60.73  18.60.73  20.60.81  20.60.81  23.10.91
最大长度 mtrft 1200039370  1200039370  1200039370  1200039370  1000032808  1000032808
性能说明
测量 单位 说明
弯曲半径动态静态 X缆O.D.X缆O.D. 2010
额定拉伸布设残留 N(lbf)N(lbf) 2700(600)400(100)
抗破碎能力 N/cm(lbf/in) 220(125)
温度 存储 ℃°F -50~+70-60~+160
布设 ℃°F -30~+60-20~+140
工作 ℃°F -40~+70-40~+160
对于Pirelli Ribbon In Loose Tube缆线提供了以下数据:
设计参数
参数/光纤范围  288-432
位置数  6
外径 mmin  23.00.91
缆线重量 kg/kmlb/1000ft  460310
拉制眼外径 mmin  25.61.01
最大长度 mtrft  30009842
性能说明
测量 单位  说明
弯曲半径动态静态 X缆O.D.X缆O.D. 2010
额定拉伸布设残留 N(lbf)N(lbf) 2700(600)440(100)
抗破碎能力 N/cm(lbf/in)  440(250)
温度 存储 ℃°F  -50~+70-60~+160
布设 ℃°F  -30~+60-20~+140
工作 ℃°F  -40~+70-40~+160
*数据是从Pirelli Cables North America-通信部(700Industrial Drive,Lexington,South Carolina,U.S.A.29072-3799)获得的。
管道26的例子从1英寸(25毫米)至2英寸(51毫米)直径,以及SDR 11和13.5。通常,气压在最大135磅每平方英寸(psi)并产生至少最小175立方英尺/分钟(cfm)(5立方米/分钟)和最大375cfm(11立方米/分钟)。液压工作压强通常为最大1500psi(103巴),最大流量8加仑/分钟(30升/分钟)且流量5加仑/分钟(19升/分钟)。示例性的检测器112、184包括Red Lion部件号MP37CA00磁拾取器。示例性的链轮108、182包括来自Madison Electric的部件号4000-0870的50齿直径2.570英寸的链轮。各个驱动链的长形区100、134是约8英寸(203毫米)长,且液压夹缸压强被适当设定以在缆线上产生约100lb/英寸(170牛顿/cm)的压力。
另一方面,应该理解的是,本发明的缆线传送设备20可被用作一种拉动机,它通过用驱动组件40与缆线22进行摩擦作用而以拉动的方式利用运动力。不论设备20是拉动机还是推动机,设备20的罩保护特征都是同样有利的。
应该理解的是,即使在以上描述中给出了本发明的众多的特性和优点和本发明的结构和功能的细节,这些公布只是说明性的,且在本发明的范围内可以对细节特别是对诸如形状、尺寸和部件的设置进行改变,而本发明的范围是由所附的权利要求书来限定的。

Claims (12)

1.用于把缆线(22)送过一个管道(26)的设备(20),该缆线具有沿着缆线的纵向方向延伸的纵轴,该设备包括:
一个驱动组件(40),包括用于与缆线的外表面接触的可移动驱动部件(60),该驱动部件在该缆线上施加法向的夹紧力,使得该缆线与该驱动部件一起运动,该驱动部件在该缆线上施加纵向摩擦力从而使该缆线沿纵向方向移动;
其特征在于该设备进一步包括:
一个驱动组件检测器和信号发生器(68,112),用于检测该驱动组件的可移动驱动部件的运动速度,并用于产生表示检测到的驱动部件的运动速度的信号;
一个缆线检测器和信号发生器(48,184),用于检测缆线的运动速度并用于产生表示检测到的缆线运动速度的信号;当缆线的前进遇到阻碍导致所述驱动部件相对于缆线滑动时,该缆线的运动速度和该驱动部件的运动速度彼此不同,以及
一个控制系统(240),它控制摩擦驱动组件的可移动部件的运动,该控制系统包括用于接收来自驱动组件检测器和信号发生器的信号以及来自缆线检测器和信号发生器的信号的电路,该控制系统进一步包括用于对这些信号进行比较从而比较驱动组件和缆线随着时间的运动速度,其中如果在驱动组件和缆线之间的相对速度差超过一个预定值时,则控制系统产生一种驱动组件关闭信号从而关闭驱动组件。
2.根据权利要求1的设备,进一步包括一种气压发生器。
3.根据权利要求1的设备,进一步包括一种高速缆线关闭系统。
4.根据权利要求1的设备,进一步包括一种低速缆线关闭系统。
5.根据权利要求4的设备,进一步包括一种高速缆线关闭系统。
6.根据权利要求1的设备,其中驱动组件包括两个可移动的驱动部件,其中各个可移动的驱动部件包括一个牵引驱动组件,其中各个牵引驱动组件包括一个连续的链,和安装在链上的多个缆线啮合台。
7.根据权利要求6的设备,其中驱动组件包括一个液压缸,该液压缸把所述两个牵引驱动组件保持在一个相隔的距离。
8.根据权利要求6的设备,其中驱动组件包括驱动各个牵引驱动组件的液压马达。
9.根据权利要求8的设备,其中驱动组件包括一个液压缸,该液压缸把所述两个牵引驱动组件保持在一个相隔的距离。
10.用于在一个管道(26)中布设缆线(22)的一种方法,包括以下步骤:
提供一包括驱动部件(60)的驱动组件(40),该驱动部件在该缆线上施加法向的夹紧力,使得该缆线与该驱动部件一起运动,该驱动部件在该缆线上施加纵向摩擦力从而使该缆线沿纵向方向移动;
该方法的特征在于以下的进一步的步骤:
产生表示驱动部件的运动速度的第一信号;
产生表示缆线的运动速度的一个第二信号;当缆线的前进遇到阻碍导致所述驱动部件相对于缆线滑动时,该缆线的运动速度和该驱动部件的运动速度彼此不同;
把第一和第二信号进行比较;以及
如果驱动部件和缆线的相对速度超过了一个预定的差值,产生一个驱动组件关闭信号,该驱动组件关闭信号关闭该驱动组件。
11.根据权利要求10的方法,进一步包括为缆线提供一个发射体,该发射体与管道的内壁以可封闭的方式相作用,并把空气压力施加于发射体上从而在缆线上产生一种拉力的步骤。
12.根据权利要求10的方法,进一步包括在表示缆线速度的第二信号高于一个预定的最大阈值或一个缆线速度低于一个预定的最小阈值时产生一个驱动组件关闭信号的步骤。
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