管道加工设备及其操作方法
【专利说明】管道加工设备及其操作方法
[0001]相关申请
[0002]本申请主张于2013年I月14日提交的共同待审的美国临时专利申请第61/752，163号的权益，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本申请中。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及管道加工设备，并且更具体地讲，涉及用于加工管道的拼合架管道加工设备。
【背景技术】
[0004]各种不同类型的管道加工设备用于对管道执行各种加工工艺。这两种工艺包括分开管道并且在管道上切槽。分开管道包括完全切穿管道从而将管道分成多个部分。在管道上切槽包括在管道端部的一定距离处穿过管道的厚度切割凹槽部分。需要两个不同的管道加工设备来执行这两个工艺。也就是说，一个设备使管道分开，并且第二个设备在管道端部的一定距离处在管道上切槽。
[0005]此外，用于在管道上切槽的管道加工设备通常从管道的外径向外伸出相当大的距离，从而限制了在管道的外径与相邻物体(例如，其他管道、壁等)之间的低间隙的环境中使用这种管道加工设备。
【发明内容】
[0006]一方面，提供了一种用于加工管道的设备。
[0007]另一方面，提供了一种用于加工管道的设备，并且所述管道加工设备包括被适配成支撑分开工具和凹槽工具的工具支架。
[0008]在另外的方面，提供了一种用于加工管道的设备，并且所述管道加工设备包括低的径向间隙。
[0009]在又另一个方面，提供了一种用于管道加工设备的工具支架，所述工具支架包括基部、被适配成旋转的进给构件以及与所述进给构件连接并且被适配成与所述进给构件一起旋转的进给轴。所述进给轴包括螺纹部分。所述工具支架还包括:滚子外壳，可螺纹连接到所述进给轴上，并且随着所述进给轴旋转与所述进给轴一起活动；以及工具外壳，连接到所述滚子外壳上，并且与所述滚子外壳一起活动。所述工具外壳被适配成支撑分开工具和凹槽工具。所述工具外壳进一步包括:滚子，被适配成接合管道的外表面；以及止动构件，可与所述滚子外壳接合，并且被适配成在至少一个方向上阻止所述滚子外壳的运动。
[0010]所述工具支架可以进一步包括与所述滚子连接的滚子支撑构件。所述滚子支撑构件和所述滚子可以相对于所述基部、所述滚子外壳和所述工具外壳活动。
[0011]所述工具支架可以额外地包括与所述滚子支撑构件连接的螺纹紧固件，使得所述螺纹紧固件的旋转使所述滚子支撑构件移动。
[0012]所述工具支架的凹槽工具可以是多个凹槽工具之一，并且所述多个凹槽工具被适配成在管道上加工多个不同构造的凹槽。
[0013]所述分开工具可以仅仅是所述工具支架的分开工具，并且所述分开工具可以结合所述多个凹槽工具的任何一个使用。
[0014]在又另外的方面，提供了一种管道加工设备，并且所述管道加工设备包括框架、与所述框架连接并且被适配成相对于所述框架移动的工具载体、以及连接到所述框架上并且可与所述工具载体一起相对于所述框架移动的工具支架。所述工具支架被适配成支撑分开工具和凹槽工具，并且所述分开工具被适配成分开管道并且所述凹槽工具被适配成在管道上加工凹槽。
[0015]在又另一个方面，提供了一种用管道加工设备加工管道的方法。所述方法包括:使所述管道加工设备的框架连接到管道上；使工具载体和连接到所述工具载体上的工具支架相对于所述框架旋转；使所述管道加工设备的进给机构与所述工具支架的进给构件接合；并且由于所述进给机构与所述进给构件接合而使分开工具和凹槽工具朝着所述管道移动。所述分开工具和所述凹槽工具由所述工具支架支撑。
【附图说明】
[0016]参照以下附图和描述可以更好地理解本公开。附图中的元件未必按比例绘制，而是将重点放在说明本公开的原理上面。
[0017]图1是根据一个实施例的与示例性管道连接的示例性管道加工设备的轴测图。
[0018]图2是根据一个实施例的沿着图1的线2-2截取的管道加工设备和管道的剖视图。
[0019]图3是根据一个实施例的一对示例性管道以及使这两个管道连接起来的示例性连接机构的轴测图。
[0020]图4是根据一个实施例的图1所示的管道加工设备的示例性工具支架的轴测图，其中工具支架被图示为在向前或前进位置。
[0021]图5是根据一个实施例的图4所示的工具支架的分解图。
[0022]图6是根据一个实施例的图4所示的工具支架的一部分的轴测图。
[0023]图7是根据一个实施例的沿着图4的线7-7截取的剖视图。
[0024]图8是根据一个实施例的沿着图4的线8-8截取的剖视图。
[0025]图9是根据一个实施例的可与图1所示的管道加工设备一起使用的多个示例性工具的多个前视图。
[0026]图10是根据一个实施例的图1所示的管道加工设备的工具支架的轴测图，其中工具支架被图示为在缩回或设定位置。
[0027]图11是根据一个实施例的沿着图10的线11-11截取的剖视图。
【具体实施方式】
[0028]参见图1和图2，图示了被适配成加工各种直径的管道的管道加工设备20的示例性实施例。图1和图2示出了示例性管道22。应当理解的是，管道加工设备20被适配成加工各种直径的管道。在一些示例性实施例中，设备20被适配成加工6英寸与约14英寸之间的管道。在其他示例性实施例中，设备20被适配成加工3英寸与约30英寸之间的管道。设备20被适配成分开或完全切穿管道22，并且在管道22的外表面上加工凹槽或凹口23。通过用设备20分开管道22并且在管道22上加工凹槽23，设备20制备经由连接构件25与另一个管道连接的管道22。
[0029]图3示出了示例性的连接构件25。在图示的示例性实施例中，示出了两个管道22、22A，每个管道均具有限定在其端部附近的凹槽23、23A，凹槽被适配成接收连接构件25的凸起26、26A。连接构件25还包括覆盖两个管道22、22A的对接端以及两个管道22、22A之间可能存在的开口或间隙的衬垫或密封件27。一个或多个紧固构件29紧固以包围两个管道22、22A压缩连接构件25和密封构件27并且密封两个管道22、22A之间的开口。限定在两个管道22、22A中的凹槽23、23A的定位和尺寸对于确保连接构件25能正确地连接到两个管道22、22A上并且正确地密封两个管道22、22A之间的开口是重要的。此外，凹槽23与管道22的端部之间的距离、凹槽23的宽度和凹槽23的深度是凹槽23的所有重要特征。
[0030]现在参见图1和图2，设备20是由两个接合起来的分段24A、24B形成的，并且包括框架28和工具载体32。驱动机构与框架28的周边35连接，并且包括与一个或多个合适的驱动马达(例如，具有合适的齿轮减速装置的气动马达)分别连接起来的一个或多个小齿轮。框架28被适配成连接管道22并且相对于管道固定，并且工具载体32可相对于固定框架28和管道22旋转。马达被适配成通过齿轮系使工具载体32相对于框架28旋转。工具载体32具有圆形齿条，用于与连接到一个或多个马达上的一个或多个小齿轮啮合。因此，可以看到一个或多个驱动马达被适配成通过由一个或多个小齿轮和工具载体32上的圆形齿条提供的齿轮系使工具载体32相对于框架28旋转。
[0031]可旋转的工具载体32包括工具支架48，该工具支架支撑用于分开或完全切割管道22的分开工具52以及凹槽工具56，该凹槽工具用于在工具52、56围绕管道22周向旋转时在管道22上切割或加工凹槽或凹口 23。工具支架48通过多个夹具60和紧固件64连接到工具载体32上。
[0032]设备20进一步包括多个连接构件，这些连接构件可与管道22的外部接合，并且具有合适的可调性以连接管道加工设备并且将设备20同心或同轴地放置在管道22的外部。
[0033]工具载体32可旋转地安装在框架28上，并且通过多个滚子轴承由框架支撑。滚子轴承在工具载体32内部的圆形轴承滚道76 (参见图2)中滚动。
[0034]设备20还包括进给机构80，该进给机构可调整到与工具支架48连接的进给构件84的路径中和路径外，以使工具52、56朝着管道22前进。
[0035]继续参见图1和图2并且进一步参见图4-8，工具支架48包括基部88，该基部选择性地连接到具有夹具60和紧固件64的工具载体32上。基部88包括内表面92，该内表面具有弧形形状以适应并补充管道22的弧形外表面。工具载体48还包括一对内支撑构件96和彼此间隔开的外支撑构件100，并且相对于紧固件104全部连接到基部88上。一对支撑杆108与紧固件112连接，连接到并且位于内支撑构件96和外支撑构件100之间。内支撑构件96中还限定孔116，并且外支撑构件100中限定与限定在内支撑构件96中的孔116轴向对齐的孔120。限定在内支撑构件96和外支撑构件100中的孔116、120被适配成接收引导构件124并且允许在引导构件124与内、外支撑构件96，100之间移动。套管或其他低摩擦构件128设置在孔116、120中，