专利名称：一种紧凑型硬质管子捆扎装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于管子储存、搬运装卸、运输和使用的装置。
背景技术：
为了实现野战钢质输油管线的机械化跃升，提高野战管线的快速铺设能力，需要将野战输油管线集装成束，适应机械化作业的要求。为了解决管线的快速铺设问题，现有技术是采用定型装备2004-100/150硬质管线布管车来实现，一车6米长的DN100钢管有150根(10层，每层15根)，重达6.3吨(每根42kg)。如果不进行管子集束，管子只能一根一根地靠人力搬运到布管车上，不仅劳动强度大，更不适应快速铺设要求。另外，这些在平时的储存中，如果不集束，则储存中通常采用单管十字交叉堆垛存放，管子长期受单向点接触重力影响容易变形。为防止管子变形，要定期对管子进行倒垛处理，单管堆垛的管子在倒垛过程中只能使用人力，费时费力。现有的DN100钢管集束后的宽度为2370mm，能实现机械化布管，但引出一个运输问题，现在的普通运输车车厢内宽度约2300mm且长度不低于6000mm。而现有技术采用的定型装备2004-100/150硬质管线布管车的尺寸和结构使得被集束钢管的底面投影尺寸已达6000mm2206mm,且布管子车的结构使得捆扎装置只能放置于与钢管轴线垂直的平面内。普通运输车车厢内部长度超过6000mm的很多，但是其车厢内宽度通常只有2300mm，因此捆扎装置的总宽度必须在2300mm以下，这样留给设计者的操作空间只有94mm，同时还必须保证强度和使用的方便。这对捆扎装置的设计提出了更高的要求。
发明内容
本实用新型的目的就在于针对现有捆扎装置存在的不能同时与布管车和普通运输车匹配、定位精度不足、接触处有变形、需多人操作、附件散乱等问题，提供一种度最小化的紧凑型硬质管子捆扎装置，减小其宽度，使其在与布管车匹配的同时还可以与普通运输车匹配，定位精度高，压力均匀分布从而避免管子受压变形，单人即可操作，附件设施齐全，形成一个整体；并且与现有捆扎装置一样，能提高装卸搬运效率，不用倒垛，省时省力，可机械化作业,也可人工操作。为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案。本实用新型设计的紧凑型硬质管子捆扎装置由上梁、下梁、定位隔管、紧固部件和附件设施等组成。对上梁、下梁和紧固部件进行结构和尺寸的优化设计，使捆扎装置的宽度控制在2288mm以内，比普通运输车的车厢内部宽度2300mm小12臟，如对DN100钢管，按照本专利设计的集束器宽度为2288mm，比现有集束器宽度2370mm要小82mm。在整束钢管吊入时只需要打开车厢侧板、运输前再合上即可，保证了运输的安全性，同时，钢管的排列与2004-100/150硬质野战管线布管车完全匹配，保证了机械化布管和撤收的实现。附件设施置于下梁内，配置齐全，使用方便。本实用新型设计的管子捆扎装置的上梁和下梁各有两根，分别在管子的顶面和底面的水平方向相互平行布置，下梁从底部支撑承载整束管子，上梁从顶部压住被集束的最上层管子，一根上梁和一根下梁上下平行放置；在所述下梁上表面沿梁的长度方向均匀等间距分布支撑管子的管位槽，同样在上梁下表面沿梁的长度方向也以同样的间距均匀分布压住管子的管位槽；所述定位隔管位于两层管子之间，分隔定位各层被集束管子，每层定位隔管平行布置两根，在所述每根定位隔管的上下表面沿隔管的长度方向均匀间距分布有定位槽，所述定位槽之间的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致；集束后的管子的间距与2004-100/150硬质管线布管车的要求一致，使得集束后的整束管子可以直接吊装到布管车上。所述上梁和下梁的管位槽以及定位隔管上的定位槽是在梁或管上开出的弧形槽口上焊接弧形板而形成，所述弧形板的弧度为120°。在所述管位槽和定位槽中装有防滑垫。所述上梁和下梁最好采用工字梁，定位隔管最好采用方管。定位隔管上冲压成弧度120°的定位槽。以上结构设计使得本装置具有定位精确化和压力均布化的特点:定型列装油料装备2004-100/150硬质管线布管车对钢管的水平定位和竖直对齐有较严格的要求，否则集束后的钢管不能顺利到达布管车的对应位置。为此，本装置采用在下梁、上梁和定位隔管上均加工内径与钢管外径完全相同的定位弧，形成定位槽，使定位弧与管子密合，利用大小适中的120°圆心角，完成了每一行在水平方向上的准确可靠定位。同时以下梁上的管位槽为基准，利用重力完成了每一列在竖直方向的对齐。在定位弧上扣合橡胶垫，避免横向和纵向滑移。上梁、下梁和水平定位隔管三位一体，共同达成精确定位功能。本装置的定位槽设计，使钢管与定位槽形成面接触，增大了接触面积，减小了应力，使压力较均匀地分布于接触处,压力均布化有效防止压力引起的管身变形。上梁和下梁的两端分别焊接有上梁立板和下梁立板，立板上开有缺口，下梁立板的缺口还兼有起吊的功能。所述紧固部件分别连接在上梁和下梁的端头之间，拉紧上梁和下梁。紧固部件由两根拉杆、双向螺母和两个U形环组成。所述拉杆一端与双向螺母连接，拉杆的另一端通过适当弯曲的U形环连接上梁或下梁。U形环套在立板缺口中通过上梁立板和下梁立板与上梁、下梁连接。所述U形环均与拉杆不在同一个空间平面内，而是从与拉杆连接处开始适度向内侧即上梁或下梁的中间方向弯曲，弯曲半径约2000mm，使U形环的端部向内侧平移30mm，有效地减少了集束器的宽度。所述附件设施包括双向螺母配套工具及其存放机构，进行了一体化设计，利于捆扎装置的使用和保管。所述双向螺母配套工具及其存放机构是由于外尺寸的限制而设计弓I入。由于双向棘轮的外径大，紧固部件中不能使用，使用双向螺母是恰当的选择，而使用双向螺母，则应配备与其配套的松紧工具，为解决双向螺母配套工具丢失和运输时的可靠性问题，本实用新型设计了双向螺母配套工具及其存放机构。所述双向螺母配套工具由一根长度400mm、直径IOmm的不锈钢棒加工而成,平时在下梁两端各存放一支,所述双向螺母配套工具存放机构位于下梁两端便于取放的位置，带弹性结构，利用预置弹性的方法，保证存放的可靠和方便。[0015]所述存放机构设置于下梁工字钢两端的外侧，由L形支架、前挡块、侧挡块、盖板、弹簧和带螺纹的销轴组成，L形支架、前挡块、侧挡块和盖板围成存放空间，L形支架是一个90°弯折金属板，焊接在下梁的工字钢结构外侧的下直角位置，前挡块焊接于L形支架的水平面的前方，侧挡块由两个相同的长方体金属块共同构成，焊接于L形支架中水平面上并紧靠L形支架的竖直面，盖板是一向上弯折成120°角的金属板，通过带螺纹的销轴与L形支架的竖直面的上部连接，形成合叶结构，在盖板靠L形支架竖直面的的下方连接有弹簧，弹簧的另一端与L形支架的水平面相连，弹簧采用预置弹性方式；所述存放机构在下梁的两端对称设置，分别各装一套双向螺母配套工具。采用本钢管捆扎装置，可以通过定位隔管将管子分层布置并可靠定位，通过下梁支撑承载所有管子，并通过上下梁和紧固部件将管子集束在一起，形成一个整体，具有定位精确化和压力均布化的特点；该装置既能方便地将钢管集束，又能方便地拆除捆扎装置；既能在仓库中将钢管集束储存，又能整装整卸运输装卸；既能与布管车直接匹配，实现机械化布管，又能适应人工布管的需要，还能用普通运输车进行运输，降低了对运载工具的要求，达到了运输性与使用性的统一。该捆扎装置结构简单、使用方便、可重复使用，能在仓库或野外，不需要借助其它设备方便地用人力或机械将管子集装成束。尤其是在使用2004-100/15硬质管线布管车时，直接吊装到布管车上进行布管，从而提高野战管线的铺设效率。适合用普通运输车运输，进一步保证了野战管线的铺设效率。按照这种技术依据各种管子尺寸，还能设计满足相应要求的管子捆扎装置。
所有附图均以DN100钢管集束器为例。图1是本捆扎装置将管子集束于其中后的结构示意图(为清楚起见，拉杆和双向螺母均放大了一倍)。图2是定位隔管结构示意图。图3和图3B是紧固部件的结构示意图。图4A和图4B是紧固部件的拉杆与上梁连接的结构示意图。图5A和图5B是紧固部件的拉杆与下梁连接的结构示意图。图5是下梁、下梁定位管和其上的附件设施的结构示意图。图6是上梁及其定位管的结构示意图。图8A、图8B是双向螺母配套工具存放设施的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的结构:参见图1，管子捆扎装置由上梁1、下梁3、定位隔管5、紧固装置2和附件设施4组成；所述捆扎装置的宽度在2288mm以内，小于普通运输车的车厢内部宽度2300mm。上梁I和下梁3各有两根，分别在顶面和底面水平方向相互平行布置，下梁从底部支承被集束的最下层管子，上梁从顶部压住被集束的最上层管子。紧固装置2连接在上梁和下梁的端头之间，拉紧上梁和下梁，上梁和下梁沿长度方向上均匀间距分布有定位管子的管位槽。定位隔管5分布于两层管子6之间，每根的上下表面沿隔管的长度方向均匀间距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽之间的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致。为使用方便，附件设施4全置于下梁两端外侧。参见图2，定位隔管5的主体为边长50mm的方管，其长度取2206mm，恰与管身左右
对其，既可靠又整齐美观。弧形板51由内径102mm的钢管的1/3为主体，在其上扣合橡胶垫而成。其长度取80mm,比方管大30mm,两端多出的15mm主要是为扣合橡胶垫而预留，同时也增大了钢管与橡胶垫的接触面积，减小了压强。参见图3A和图3B，紧固部件由双向螺母23、上拉杆22、下拉杆24和U形环21构成。由于拉杆及与其相连接的U形环具有上下结构相同的特点，为图形更清晰，图3只展示了其中一个U形环与拉杆的连接。双向螺母直径为40_，其两端分别攻有左旋和右旋两种螺纹，取出放置于下梁内的双向螺母配套工具，用其的一端插入螺母上的旋动双向螺母用的通孔，带动双向螺母旋转，即可将集束拉紧或松开，在旋动双向螺母用的通孔附近，标有“松”、“紧”标志，以提示使用者。拉杆由直径20mm的元钢制成，拉杆的一端攻有螺纹，与双向螺母连接，其另一端通过焊接的方式，与U形环连接。U形环也由直径20mm的元钢制成，其U字形底部弯成半径20mm (R20)的1/4圆弧，故其内空尺寸为28.2mm,比立板的厚度(20mm)大，以便于与立板的连接和取出。参见图4A、图4B、图5A和图5B，U形环与拉杆并不在同一个平面内，而是从焊接结束处开始适度向内弯曲(通过计算，弯曲半径约2000_)，从而使U形环的底部向内侧平移30mm,以使立板能向集束的内侧平移约30mm，从而实现减小集束宽度，达到普通运输车能够运输的目的。同时能够保证足够的强度和使用的方便性。这是本实用新型的一个核心内容。参见图6和图7，上梁1、下梁3都在两端焊接比工字钢的竖板更厚的钢板(厚度为20mm)作为立板12和32，以增加强度，同时也增强了加工的方便性(只需对小尺寸的立板进行加工，再焊接于工字钢上，不需要对两米多长的工字钢进行加工)。在立板上切出深度合适的凹槽(缺口)11和31，拉杆上的U形环21在凹槽(缺口)处与立板相连。由于U形环适度向内弯曲，解决了立板向外支出的问题，有效减小了集束后的宽度，整个装置最宽处出现在左侧双向螺母的左端与右侧双向螺母的右端，也能控制在2288_。立板上最重要的加工是缺口 11和31。缺口是U形环与梁的连接处，上梁缺口 11的宽度以便于U形环的放入与取出为度，下梁缺口 31由于兼有起吊的作用，应稍宽。立板缺口外侧留有40mm宽的挡块，以保证足够的强度使缺口不损坏。对于下梁，为使U形环和起吊钢索能进入缺口和从缺口取出，挡块的下沿比工字钢下沿高30mm。上梁采用10.5号工字钢为主体材料，由于其上的立板缺口不兼起吊的功能，其宽度取30mm，因此工字钢的长度为2060mm，比下梁工字钢长20mm。下梁总长度为2280mm，主体材料采用12号工字钢，长度为2040mm ;其两端各焊接厚20mm、长120mm的下梁立板，在其上方焊接型号为50、长度为2206mm的方管33，方管的上侧焊接弧形板作为定位管槽，是整个捆扎装置中钢管定位的基础。上梁同样，其方管是13。[0045]参见图8A、图8B和图9，在下梁两端布置有双向螺母配套工具和存放机构。双向螺母配套工具47是一根质量约0.4kg的不锈钢棒，虽然轻，由于必须考虑运输时的振动，存放必须可靠，平时存放于双向螺母配套工具存放机构内。存放机构由L形支架46、前挡块44、侧挡块42、弹簧43、盖板41、带螺纹的销轴45组成，除弹簧和带螺纹的销轴外，其余材料建议采用铝合金。L形支架46可用金属板弯折90°而成。L形支架是整个装置的基础，除最后要与下梁工字钢焊接外，前挡块、侧挡块、弹簧和带螺纹的销轴都要与之连接。L形支架与盖板的连接采用合叶结构，使盖板能绕销轴自由转动。以下对左侧的结构进行说明:前挡块44焊接于L形支架46中水平面的右前方，是有一截面为直角梯形、其余截面均为矩形的金属块。前挡块44的斜面与双向螺母配套工具47的圆形侧面相切，以防止双向螺母配套工具的前后滚动。侧挡块42由两个相同的长方体金属块共同构成。其中，靠右的侧挡块焊接于L形支架中水平面的中部，紧靠L形支架的竖直面，其右侧与双向螺母配套工具的坐端相切，防止双向螺母配套工具向左移动，其上端面在装有双向螺母配套工具时与盖板的下端留有足够的间隙(此时盖板在弹簧的拉力作用下压住双向螺母配套工具，防止其上下移动)，在双向螺母配套工具被取走时与盖板的下端相接触(防止盖板下降过多，为双向螺母配套工具的下次装入做好准备)。靠左的侧挡块焊接于L形支架中水平面的左侧，也紧靠L形支架的竖直面，与靠右的侧挡块一起，在双向螺母配套工具取走时与盖板的下端相接触，提高了该功能的稳定性。弹簧43采用预置弹性的方法，一直存储有弹性势能，其一端与L形支架中的水平面相连，另一端与盖板中部靠左处相连。没有双向螺母配套工具时，在弹力(及盖板重力)作用下，盖板压在侧挡块上，此时弹性势能最小，盖板与前挡块之间的距离也最小；放入双向螺母配套工具时，双向螺母配套工具的圆形侧面从盖板前端下表面与前挡块上表面间预留的空隙进入，在人手的推力作用下，盖板绕轴转动，逐渐上升，双向螺母配套工具逐渐向里移动，弹簧逐渐伸长，当双向螺母配套工具接触前挡块的斜面时，弹簧伸长量达到最大，弹力最大，此时，再稍用力向里推，则在重力和弹力的共同作用下，双向螺母配套工具自动向里、向下运动，直至达到最低点，成为稳定平衡；取出过程是放入的逆过程，只不过全部取出时，盖板在重力和弹力的共同作用下，有一个突然压向侧挡块的过程。盖板41又金属板弯折成夹角120°的两个平板而成。盖板靠里平板的上端加工成凸起，凸起处钻有轴线与折痕平行的通孔，带螺纹的销轴从通孔穿过，再与L形支架的竖直面的上部相连。形成合叶结构。在盖板靠里平板的下端适当位置，弹簧的上端与盖板连接。带螺纹的销轴45是盖板转动的转轴。其左端的螺纹与L形支架竖直面上部的螺纹相连，其右端穿过通孔，不需要螺纹。以下是一个配合2004-100/150硬质管线布管车的捆扎装置的具体例子:1、捆扎装置技术指标1.1 自重上梁26kg、下梁39kg、拉杆4.2kg/对、隔离定位装置IOkg/根。每个捆扎装置总自重约为250kg。[0059]1.2力学机械性能力学机械性能:钢管最大净重63000N，最大起吊加速度1.0m/s2，拉杆最大应力37MPa，螺纹最大应力12MPa，起吊缺口强度20000N/个。2、使用方法2.1人工集束在一长度不小于6m、宽度不小于3m的平整地面上，将两根下梁平行正对放置(可用测量对角线长度的方法检测是否平行正对，也可在地面预先做定位线)，然后放置第一层钢管，再防第一层(两根)定位隔管(分别对正各自的下梁)，然后放置第二层钢管、第二层定位隔管，依次类推，最后放置上梁后，再将上下拉杆用双向螺母连接起来，将上下拉杆的U形环套入上下梁缺口，最后用双向螺母配套工具旋紧拉杆，形成一整束即可。2.2人工撤束与人工集束步骤相反。2.3机械化布管将整束钢管吊入布管车后，然后用双向螺母配套工具旋松拉杆，直至下拉杆的U形环可以从下梁缺口取出，此时取走上下拉杆，再取走上下梁，按照布管车的结构设计，即可布设最下层钢管；该层补完后，取走最下层的定位隔管，开始布设下方第二层；以此类推，即可布完整束钢管。2.4机械化收管利用布管车，按照与机械化布管相反顺序执行即可。
权利要求1.一种紧凑型硬质管子捆扎装置，其由上梁、下梁、定位隔管、紧固装置和附件设施组成； 所述上梁和下梁各有两根，均以工字钢为主体，分别在顶面和底面水平方向相互平行布置，下梁从底部支承被集束的最下层管子，上梁从顶部压住被集束的最上层管子，紧固装置连接在上梁和下梁的端头之间，拉紧上梁和下梁，上梁和下梁沿长度方向上均匀间距分布有定位管子的管位槽； 所述定位隔管分布于两层管子之间，每根的上下表面沿定位隔管的长度方向均匀间距分布有定位管子的定位槽，所述定位槽之间的间距与上梁和下梁上的管位槽的间距一致； 其特征在于: 所述捆扎装置的宽度在2288mm以内； 所述上梁和下梁的两端分别焊接有上梁立板和下梁立板，上梁立板和下梁立板上开有缺口 ； 所述紧固装置采用结构相同的四套，分别连接前后的上梁和下梁的两端；每套紧固装置由两根拉杆、一个双向螺母和两个U形环组成；所述拉杆一端与双向螺母连接，另一端通过U形环连接上梁或下梁，U形环套在立板缺口中通过上梁立板和下梁立板与上梁、下梁连接；所述U形环从与拉杆连接处开始向内侧即上梁或下梁的中间方向弯曲，弯曲半径为2000mm,使U形环的端部向内侧平移30mm ； 所述附件设施包括双向螺母配套工具和存放机构；所述双向螺母配套工具采用不锈钢棒，配套有两根；所述存放机构设置于下梁两端的外侧，由L形支架、前挡块、侧挡块、盖板、弹簧和带螺纹的销轴组成，L形支架、前挡块、侧挡块和盖板围成存放空间，L形支架是一个90°弯折金属板，焊接在下梁的工字钢结构外侧的下直角位置，前挡块焊接于L形支架的水平面的前方，侧挡块由两个相同的长方体金属块共同构成，焊接于L形支架的水平面上并紧靠L形支架的竖直面，盖板是一向上弯折成120°角的金属板，通过带螺纹的销轴与L形支架的竖直面的上部连接，形成合叶结构，在盖板靠L形支架竖直面的的下方连接有弹簧，弹簧的另一端与L形支架的水平面相连，弹簧采用预置弹性方式；所述存放机构在下梁的两端对称设置，分别各装一套双向螺母配套工具。
2.根据权利要求1所述的紧凑型硬质管子捆扎装置，其特征在于:所述上梁和下梁总长度为2280mm，其主体采用10.5号和12号工字钢，并在主体上平行焊接型号为50的方管，所述定位管子的管位槽均匀设置在方管上。
3.根据权利要求1或2所述的紧凑型硬质管子捆扎装置，其特征在于:所述U形环的U字形底部弯成半径20mm的1/4圆弧。
4.根据权利要求1或2所述的紧凑型硬质管子捆扎装置，其特征在于:所述上梁和下梁的管位槽以及定位隔管上的定位槽是在梁或管上开出的弧形槽口上焊接弧形板而形成；在所述管位槽和定位槽中装有防滑垫。
5.根据权利要求4所述的紧凑型硬质管子捆扎装置，其特征在于:所述弧形板的弧度为 120。。
专利摘要一种紧凑型硬质管子捆扎装置，由上梁、下梁、定位隔管、紧固部件和附件设施组成。上梁和下梁各有两根，在水平方向相互平行布置，下梁从底部支承被集束的最下层管子，上梁从顶部压住被集束的最上层管子，上梁和下梁分别与紧固部件通过U形环连接。定位隔管分布于两层管子之间。该捆扎装置利用对紧固部件结构的合理设计使整个装置的宽度最小化，降低了对运载工具内宽度的要求，特别适合于因管子排列限制而致使用普通集束器集束后尺寸超过普通运输车内宽度70mm以下的情形，结构紧凑、使用方便，能在仓库或野外不需要借助其它设备方便地用人力或机械将管子集装成束，显著减轻钢管存储、搬运、使用等过程的劳动强度，提高效率。
文档编号B65B27/10GK203158263SQ20132018318
公开日2013年8月28日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者朱霞, 陈俊斌, 姚晓玲, 赵萍, 马武彪, 杜玉豹 申请人:中国人民解放军后勤工程学院