用于在管道元件中形成槽的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在管道元件中形成周向槽的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 管道元件包括任何管道状物品，诸如管坯以及配件，包括:例如，弯管、T形接头和 直管以及诸如阀门、滤网、端盖、栗进口和出口等部件，管道元件可以通过使用机械管道联 轴器以首尾相连的关系密封地结合起来，美国专利第7,086，131号中公开了其中一种示例。 联轴器由两个或多个通过螺纹紧固件首尾相连结合的部段形成。在使用中，联轴器部段定 位为包围管道元件并且通过收紧螺纹紧固件而彼此靠近并且与管道元件接合。管道元件可 以具有周向槽，该周向槽通过管道联轴器上径向突出的键条接合，以便在管道元件处于来 自内部流体的内部压力下时为管道元件经受的轴向载荷提供有利约束。通常成环状形式的 弹性垫圈定位在联轴器部段与管道元件之间以便确保接头的流体密封性。垫圈可以具有密 封压盖，其使用管道元件内的内部流体压力来增加最大压力以有效地防止泄漏。在联轴器 部段与管道元件之间径向地压缩垫圈以实现期望的液密密封件。
[0003] 为了通过使用具有槽管道元件的机械联轴器形成液密接头，需要控制管道元件的 周向槽的尺寸以便使槽恰当地与联轴器元件的键条接合并且还允许部段朝向彼此移动以 及充分地压缩垫圈以实现液密密封件。可以通过对位于对立的辊筒之间的管道元件的侧臂 进行冷加工来形成槽，当对立的辊筒围绕大体上平行的旋转轴转动时，迫使其朝向彼此以 便使管道元件的材料移位(通常通过液压构件）。管道元件相应地旋转(或者围绕管道元件 的辊筒轨道)并且围绕管道元件周长形成槽。由于允许管道尺寸有公差，所以很难控制槽的 尺寸。例如，对于钢管，直径上的公差可以最大为+/-1%，壁厚公差是-12.5%没有固定上限， 并且不圆度公差是+/-1%。在通过冷加工形成周向槽时，这些较大的尺寸公差带来了挑战。 有利地是研发一种方法和设备来积极地测量诸如槽直径等参数并且在形成槽时使用这些 测量值来控制槽形成辊筒(在其形成槽时）的运动。这将避免现有技术的试验槽和测量/调 节程序。
【发明内容】
[0004] 本发明涉及一种用于在具有纵向轴线的管道元件中形成周向槽的方法。通过使用 驱动辊和开槽辊来实现该方法。在一个示例性实施例中，该方法包括： 使管道元件与驱动辊接合； 使开槽辊与管道元件接合； 通过在迫使开槽辊抵靠管道元件时使管道元件围绕纵向轴线旋转以便使管道元件的 材料移位而形成槽； 当使管道元件旋转时，测量槽的周长； 通过使用槽的周长来确定槽的直径； 将槽的直径与期望的公差范围进行比较； 重复迫使、测量、确定和比较的步骤直到槽直径处于期望的公差范围内。
[0005] 该示例性方法可以还包括： 确定管道元件的直径； 将管道元件的直径与管道元件的直径的公差范围进行比较； 如果管道元件的直径不在管道元件的直径的公差范围内，则在在管道元件中形成槽之 前拒绝管道元件。
[0006] 在该方法的特定示例中，确定管道元件的直径可以包括： 当管道元件与开槽辊接合时，使管道元件旋转，开槽辊响应于管道元件而旋转； 了解与管道元件接合的开槽辊的表面的直径； 确定开槽辊在管道元件每转一圈时的转数，包括其分数部分;以及 计算管道元件的直径、开槽辊的转数，包括其分数部分，管道元件的每圈转数与管道元 件的直径成比例。
[0007] 举例来说，确定开槽辊的转数，包括其分数部分，可以包括:针对管道元件的至少 一圈，对开槽辊的转数进行计数，包括其分数部分。
[0008] 在示例性方法实施例中，确定管道元件的至少一圈通过如下步骤来实现： 使用与管道元件的外表面形成对照的光反射表面来标记管道元件的外表面； 将光照射到管道元件的外表面上； 当使管道元件旋转时，感测来自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0009] 在特定示例性实施例中，使开槽辊与管道元件接合包括:使用足够力将管道元件 挤压在开槽辊与驱动辊之间以便将管道元件固定在其间。该方法的示例性实施例包括:使 管道元件的内表面与驱动辊接合并且使管道元件的外表面与开槽辊接合。
[0010] 举例来说，该方法还可以包括:基于管道元件的至少一个特性来选择用于使管道 元件旋转的旋转速度。管道元件的至少一个特性可以选自由如下参数组成的组:管道元件 的直径、壁厚和材料以及其组合。
[0011] 相似地，举例来说，该方法可以还包括:基于管道元件的至少一个特性来选择用于 迫使开槽辊与管道元件相抵的力。管道元件的至少一个特性可以选自由如下参数组成的 组:管道元件的直径、壁厚和材料以及其组合。
[0012] 再次举例来说，该方法可以包括:基于管道元件的至少一个特性来选择开槽辊的 用于在管道元件中形成槽的进给速率。管道元件的至少一个特性可以选自由如下参数组成 的组:管道元件的直径、壁厚和材料以及其组合。
[0013] 在该方法的示例性实施例中，确定槽的直径包括： 了解与管道元件内的槽接合的开槽辊的表面的直径； 确定开槽辊在管道元件每转一圈时的转数，包括其分数部分； 计算槽的直径、开槽辊的转数，包括其分数部分，管道元件的每圈转数与槽的直径成比 例。
[0014] 此外，举例来说，确定开槽辊的转数，包括其分数部分，包括:针对管道元件的至少 一圈，对开槽辊的转数进行计数，包括其分数部分。
[0015] 在示例性实施例中，确定管道元件的至少一圈可以通过如下步骤来实现： 使用与管道元件的外表面形成对照的光反射表面来标记管道元件的外表面； 将光照射到管道元件的外表面上； 当使管道元件旋转时，感测来自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0016] 此外，示例性方法可以还包括:测量当使管道元件旋转时接近管道元件中的周向 槽的多个尺寸。在示例性实施例中，测量多个尺寸包括:测量选自由如下参数组成的组中的 至少一个尺寸:从槽的端部至管道的端部的距离、槽的宽度、槽的深度、管道的拉平高度以 及其组合。
[0017] 本发明还涵盖一种用于通过使用驱动辊和惰棍对具有纵向轴线的管道元件进行 处理的方法。在示例性实施例中，该方法包括:通过如下步骤来确定管道元件的直径： 使管道元件与驱动辊接合； 使惰辊与管道元件接合； 当管道元件与惰辊接合时，使管道元件围绕纵向轴线旋转，惰辊响应于管道元件而旋 转； 了解与管道元件接合的惰辊的表面的直径或周长； 确定惰辊在管道元件每转一圈时的转数，包括其分数部分;以及 使用惰辊在管道元件每转一圈时的转数，包括其分数部分，来计算管道元件的直径。
[0018] 在本示例中，确定惰辊的转数，包括其分数部分，可以包括:针对管道元件的至少 一圈，对惰辊的转数进行计数，包括其分数部分。
[0019 ] 该示例性方法可以还包括： 将管道元件的直径与管道元件的直径的公差范围进行比较； 如果管道元件的直径不在管道元件的直径的公差范围内，则拒绝管道元件。
[0020]举例来说，可以通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 使用与管道元件的外表面形成对照的光反射表面来标记管道元件的外表面； 将光照射到管道元件的外表面上； 当使管道元件旋转时，感测来自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0021 ]在另一个示例性实施例中，可以通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 将磁体定位在管道元件的表面上； 当使管道元件旋转时，感测第一磁场和第二磁场。
[0022] 在特定示例性实施例中，惰辊可以用作开槽辊，以便通过如下步骤围绕纵向轴线 在管道元件中形成周向槽： 迫使开槽辊抵靠管道元件，以便在使管道元件旋转时使管道元件的材料移位； 当使管道元件旋转时测量槽的周长； 通过使用槽的周长来确定槽的直径； 将槽的直径与槽的直径的公差范围进行比较； 重复迫使、测量、确定和比较的步骤直到槽的直径处于公差范围内。
[0023] 举例来说，在使管道元件旋转时测量槽的周长可以包括： 了解与槽接合的开槽辊的表面的直径或周长； 确定开槽辊在管道元件每转一圈时的转数及其分数部分;以及 通过使用表面的直径或周长以及开槽辊在管道元件每转一圈时的转数及其分数部分 来计算槽的周长。
[0024] 在特定示例中，确定开槽辊的转数及其分数部分包括:针对管道元件的至少一圈， 对开槽辊的转数及其分数部分进行计数。
[0025] 另一个示例包括:通过在使管道元件旋转时第一次和第二次感测管道元件上的特 征，来确定管道元件的至少一圈。
[0026] 举另一个示例来说，可以通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 使用与管道元件的外表面形成对照的光反射表面来标记管道元件的外表面； 将光照射到管道元件的外表面上； 当使管道元件旋转时，感测来自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0027] 在另一个示例中，可以通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 将磁体定位在管道元件的表面上； 当使管道元件旋转时，感测第一磁场和第二磁场。
[0028] 在另一个示例性实施例中，开槽辊可用于通过如下步骤围绕纵向轴线在管道元件 中形成周向槽： 迫使开槽辊抵靠管道元件，以便在使管道元件旋转时使管道元件的材料移位； 当使管道元件旋转时，测量槽的周长； 通过使用槽的周长来确定槽的直径； 将槽的直径与槽的直径的公差范围进行比较； 重复迫使、测量、确定和比较的步骤直到槽的直径处于公差范围内。
[0029] 在特定实施例中，在使管道元件旋转时测量槽的周长可以包括： 使惰辊与管道元件在槽内接合； 了解在槽内与管道元件接合的惰辊的表面的直径或周长； 确定惰辊在管道元件每转一圈时的转数及其分数部分;以及 通过使用表面的直径或周长以及惰辊在管道元件每转一圈时的转数及其分数部分来 计算槽的周长。
[0030] 举另一个示例来说，确定惰辊的转数及其分数部分可以包括:针对管道元件的至 少一圈，对惰辊的转数及其分数部分进行计数。
[0031 ]另一个示例性实施例可以包括:通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 使用与管道元件的外表面形成对照的光反射表面来标记管道元件的外表面； 将光照射到管道元件的外表面上； 当使管道元件旋转时，感测来自光反射表面的所述光的第一次和第二次反射。
[0032]举另一个示例来说，可以通过如下步骤来确定管道元件的至少一圈： 将磁体定位在管道元件的表面上； 当使管道元件旋转时，感测第一磁场和第二磁场。
[0033]本发明进一步涵盖一种用于在具有纵向轴线的管道元件中形成周向槽的装置。在 一个示例性实施例中，该装置包括可围绕驱动辊轴旋转的驱动辊。当驱动辊轴定向为大体 上与管道元件的纵向轴线平行时，驱动辊可与管道元件的内表面接合。开槽辊可围绕定向 为大体上与驱动辊轴平行的开槽辊轴旋转。开槽辊具有已知的直径。开槽辊可朝向和背离 驱动辊移动以便强行接合管