一种复合材料单臂吊环的制作方法

1.本发明涉及吊环技术领域，尤其涉及一种复合材料单臂吊环。


背景技术：

2.单臂吊环是石油、天然气钻、修井作业过程中不可缺少的井口悬挂工具，由一个吊杆和分别设置在吊杆两端的两个吊耳组成，一个吊耳挂于提升设备上，另一个吊耳挂在作业设备上，主要用于实现作业设备的升降和悬挂。
3.现有技术中的单臂吊环为了保证结构强度，通常采用金属材料制作而成，并且吊杆和吊耳的内部均为实心的结构，随着对单臂吊环长度要求的增加，传统金属结构的单臂吊环重量也会大幅度的增加，最终和设备的重量相加就超过了提升设备的安全载荷极限，形成较大的安全隐患。
4.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，设计一种复合材料单臂吊环，有效降低吊环的重量。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种复合材料单臂吊环，解决现有技术中的金属材质的单臂吊环重量过重，会形成较大的安全隐患的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括吊杆以及设置在所述吊杆两端的吊耳；其中，所述吊耳包括吊圈以及向所述吊圈外侧延伸的连接部；所述吊杆包括连接结构和外蒙皮；所述连接结构用于连接两个所述吊耳的连接部；所述外蒙皮包裹住所述连接结构和所述连接部的外侧表面；所述吊耳为金属材料结构或复合材料结构，所述外蒙皮为复合材料结构。
8.进一步地，所述连接结构包括芯杆和复合材料线；所述芯杆的两端分别与两个所述吊耳的所述连接部的端面抵接；所述连接部上设置贯通侧面的通孔，所述复合材料线同时穿过两个所述连接部的所述通孔。
9.进一步地，所述通孔的中心轴线与所述连接部的中心轴线相互垂直且相交。
10.进一步地，所述通孔至少设置两个，且均布在所述连接部侧面周向。
11.进一步地，所述芯杆的侧面与所述复合材料线相互抵接。
12.进一步地，所述连接结构包括芯杆、内蒙皮和复合材料线；所述芯杆的两端分别与两个所述吊耳的所述连接部的端面抵接；所述连接部的侧面设置若干个凹槽；所述内蒙皮的两端分别包裹两个所述连接部；所述复合材料线缠绕在所述内蒙皮两端，并将缠绕处的所述内蒙皮挤入所述凹槽中。
13.进一步地，若干个所述凹槽均呈环形且相互间隔地设置在所述连接部侧面。
14.进一步地，所述凹槽的侧壁与所述连接部的中心轴线相互垂直。
15.进一步地，若干个所述凹槽均呈螺旋型盘绕设置在所述连接部侧面。
16.进一步地，所述连接结构包括两个预埋螺套；所述外蒙皮的两端分别包裹住两个所述预埋螺套；所述连接部侧面设置螺纹并旋入所述预埋螺套中。
17.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：设计的一种复合材料单臂吊环，通过新设计的吊耳连接结构，采用大量的复合材料结构替换传统的金属结构，在保证单臂吊环强度的情况下能有效地减轻重量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中复合材料单臂吊环的结构示意图；图2为本发明实施例中复合材料单臂吊环第一实施例的正面剖视图；图3为本发明实施例中图2的a处放大图；图4为本发明实施例中图3的b处放大图；图5为本发明实施例中复合材料单臂吊环第二实施例的正面剖视图；图6为本发明实施例中图5的c处放大图；图7为本发明实施例中复合材料单臂吊环第二实施例的吊耳2的俯视图；图8为本发明实施例中复合材料单臂吊环第三实施例的吊耳2的俯视图；图9为本发明实施例中复合材料单臂吊环第四实施例的正面剖视图；图10为本发明实施例中图9的d处放大图；附图标记：吊杆1、外蒙皮11、芯杆12、复合材料线13、吊耳2、吊圈21、连接部22、通孔23、内蒙皮24、凹槽25、预埋螺套26。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例1一种复合材料单臂吊环，如图1~4所示，包括吊杆1以及设置在吊杆1两端的吊耳2；其中，吊耳2包括吊圈21以及向吊圈21外侧延伸的连接部22，吊耳2用于与外界设备进行连接；吊耳2可为金属材料结构或复合材料结构，金属材料结构可以便于在连接部22上加工出连接结构所需的形状；复合材料结构可以更进一步地减轻单臂吊环整体的重量；吊杆1包括连接结构和外蒙皮11；连接结构用于连接两个吊耳2的连接部22；外蒙皮11为复合材料结构，用于包裹住连接结构和连接部22的外侧表面，用于保护连接结构不会收到外界物体的干扰，从而保证连接结构与连接部22连接的可靠性。
24.复合材料通常指碳纤维、玻璃纤维或碳玻混合纤维等材料，与传统的金属材料相比，具有密度小、强度高、模量高等明显优势，本单臂吊环通过新设计的结构，采用大量的复合材料结构替换传统的金属结构，在保证单臂吊环强度的情况下能有效地减轻重量。
25.本实施例的连接结构包括芯杆12和复合材料线13；芯杆12的两端分别与两个吊耳2的连接部22的端面抵接；连接部22上设置贯通侧面的通孔23，复合材料线13同时穿过两个连接部22的通孔23。
26.本实施例的单臂吊环具体制作步骤如下：先在吊耳2的连接部22上加工出通孔23；之后将两个吊耳2放置在芯杆12两端，并使芯杆12端面与连接部22端面相抵；之后将复合材料线13穿过两个通孔并尽可能地缠绕更多圈数，并且使复合材料线13收紧使芯杆12端面与连接部22端面相互顶紧；之后再在芯杆12以及连接部22的外侧包裹上复合材料织物形成外蒙皮11；最后将单臂吊环内的复合材料部件通过固化成型工艺形成一体，完成单臂吊环的加工。
27.具体的，复合材料线13为碳纤维线或玻璃纤维线，其在线的长度方向有着极高的抗拉强度，本实施例通过将复合材料线13穿过两个连接部22的通孔23的连接方式，单臂吊环在工作时，两个吊耳2就会主要通过复合材料线13进行传力，并且力的方向与复合材料线13的长度方向相同，因此可以充分利用复合材料线13的高抗拉强度的特性，提升单臂吊环的承载强度。芯杆12仅用于对两个吊耳2进行限位，并不参与传力，因此可以将芯杆12设置为泡沫结构或者轻木结构，进一步地减轻单臂吊环的重量。
28.本实施例优选将通孔23的中心轴线与连接部22的中心轴线设置成相互垂直且相交，从而保证复合材料线13上每段的受力均相等。若通孔23仅设置一个，则复合材料线13在穿入通孔23后就会形成与铰接结构相似的、能够产生转动的结构，容易导致吊耳2发生转动，因此通孔23至少设置两个，且均布在连接部22侧面周向，从而提升连接结构与连接部22的连接稳定性。
29.芯杆12的侧面优选设置为与复合材料线13相互抵接，与外蒙皮11共同作用将复合材料线13进行夹紧，防止复合材料线13因悬空产生抖动影响单臂吊环的正常传力。
30.实施例2如图5~7所示，与实施例1不同的是，连接结构包括芯杆12、内蒙皮24和复合材料线13；芯杆12的两端分别与两个吊耳2的连接部22的端面抵接；连接部22的侧面设置若干个凹槽25；内蒙皮24的两端分别包裹两个连接部22；复合材料线13缠绕在内蒙皮24两端，并将缠绕处的内蒙皮24挤入凹槽25中。
31.本实施例的单臂吊环具体制作步骤如下：先在吊耳2的连接部22上加工出凹槽25；
之后将两个吊耳2放置在芯杆12两端，并使芯杆12端面与连接部22端面相抵；之后将复合材料织物包裹住芯杆12和连接部22形成内蒙皮24；之后在内蒙皮24的两端缠绕复合材料线13，并拉紧复合材料线13使其将内蒙皮24挤入凹槽25内；之后再在内蒙皮24外侧包裹复合材料织物形成外蒙皮11；最后将单臂吊环内的复合材料部件通过固化成型工艺形成一体，完成单臂吊环的加工。
32.本实施例的若干个凹槽25优选均呈环形且相互间隔地设置在连接部22侧面，则内蒙皮24和复合材料线13就会对凹槽25形成完整的周向卡接，凹槽25的侧壁优选与连接部22的中心轴线相互垂直，则凹槽25的侧壁能够最大程度地防止内蒙皮24与连接部22向外滑出，从而有效地防止内蒙皮24与连接部22脱落，提升单臂吊环的承载能力。
33.实施例3如图8所示，与实施例2不同的是，若干个凹槽25均呈螺旋型盘绕设置在连接部22侧面，复合材料线13采用相同的方式盘绕在内蒙皮24外侧，则可以最大程度地提升复合材料线13的长度，方便人员操作，同时也能增加复合材料线13的承重能力，从而有效提升单臂吊环的承载能力。凹槽25优选设置在连接部22的侧面中段，使凹槽25的两端不与连接部22端面连通，有效地防止内蒙皮24与连接部22脱落。
34.实施例4如图9~10所示，与实施例1不同的是，连接结构包括两个预埋螺套26；外蒙皮11的两端分别包裹住两个预埋螺套26；连接部22侧面设置螺纹并旋入预埋螺套26中。优选使预埋螺套26内的螺纹腔体与外界连通，从而可以实现连接部22与预埋螺套26的便捷拆装，方便人员可以根据使用需求更换合适大小的吊耳2。
35.本实施例的单臂吊环具体制作步骤如下：先在吊耳2的连接部22上加工出螺纹；之后用复合材料织物形成杆体的形状，并在杆体的两端埋入预埋螺套26；之后将杆体通过固化成型工艺形成一体，复合材料部分形成外蒙皮11，外蒙皮11和预埋螺套26形成一体结构的吊杆1；最后将连接部22旋入预埋螺套26即可组合成单臂吊环。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。