CN110023220B - 用于展开盘管的可扩张的滚筒组件及其使用方法 - Google Patents
用于展开盘管的可扩张的滚筒组件及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种滚筒组件包括支撑杆、远离支撑杆延伸的可扩张辐条、安装到可扩张辐条的滚筒段、设置在支撑杆上的支撑支架、在支撑支架之间延伸的主机械致动器、以及从支撑支架延伸的辅助机械致动器。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月10日提交的美国临时申请62/406,239和2016年12月12日提交的美国临时申请62/432,769的权益和优先权,它们的公开内容通过引用以其整体结合于此。
背景技术
柔性管在无数环境中是有用的,包括在石油和天然气工业中。柔性管可以是耐用的并且可以在恶劣的操作条件下操作,并且可以适应高压和高温。柔性管可以捆扎并布置成一个或多个盘卷,以便于运输和使用管道。
管的盘卷可以定位成“孔眼朝向侧面(eye to the side)”或“孔眼朝向天空(eyeto the sky)”定向。当柔性管盘绕并且其内部通道面向上而设置,使得盘卷处于水平定向时,则管的盘卷被称为处于“孔眼朝向天空”定向。相反,如果将柔性管盘绕并设置成使得内部通道不朝上,使得盘卷处于直立或竖直定向,那么管的盘卷被称为处于“孔眼朝向侧面”定向。
柔性管可以作为盘卷运输到各个场所以进行展开(也称为卷开或解开)。目前使用不同类型的装置和车辆来装载和运输管的盘卷,但是通常在装载或卸载这种盘卷以进行运输和/或展开的过程中涉及额外的设备和人力劳动。这种管盘卷通常非常大且重。因此,存在对一种用于装载和卸载管盘卷的改进方法和装置的需要。
发明内容
提供本发明内容是为了介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些构思。本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征,也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
在一个方面,本公开的实施例涉及一种滚筒组件,其包括支撑杆,该支撑杆具有第一端和第二端;以及远离支撑杆的第一端延伸的第一多个可扩张辐条。第一多个可扩张辐条中的每一个的远端可在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括远离支撑杆的第二端延伸的第二多个可扩张辐条。第二多个可扩张辐条中的每一个的远端可在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括多个滚筒段,每个滚筒段安装到第一多个可扩张辐条中的一个的远端和第二多个可扩张辐条中的一个的远端。该多个滚筒段中的每一个平行于支撑杆延伸。滚筒组件还包括:第一支撑支架,其设置在支撑杆上,接近支撑杆的第一端,并且可沿支撑杆的第一纵向部分移动;第二支撑支架,其设置在支撑杆上,接近支撑杆的第二端,且可沿支撑杆的第二纵向部分移动;以及主机械致动器,其在第一支撑支架和第二支撑支架之间延伸。主机械致动器能够移动第一支撑支架、第二支撑支架中的至少一个或两者。滚筒组件还包括第一多个辅助机械致动器,它们各自在第一支撑支架和第一多个可扩张辐条中的一个或多个滚筒段中的一个之间延伸。第一多个辅助机械致动器能够使第一多个可扩张辐条的位置在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括第二多个辅助机械致动器,它们各自在第二支撑支架和第二多个可扩张辐条中的一个或多个滚筒段中的一个之间延伸。第二多个辅助机械致动器能够使第二多个可扩张辐条的位置在缩回位置和伸出位置之间移动。
在另一方面,本公开的实施例涉及一种使滚筒组件与柔性管的盘卷接合的方法,该方法包括将滚筒组件设置在柔性管的盘卷的内部区域内。滚筒组件包括:支撑杆,支撑杆具有第一端和第二端;以及远离支撑杆的第一端延伸的第一多个可扩张辐条。第一多个可扩张辐条的每一个的远端可在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括远离支撑杆的第二端延伸的第二多个可扩张辐条。第二多个可扩张辐条中的每一个的远端可在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括多个滚筒段,每个滚筒段安装到第一多个可扩张辐条中的一个的远端和第二多个可扩张辐条中的一个的远端。该多个滚筒段中的每一个平行于支撑杆延伸。滚筒组件还包括:第一支撑支架,其设置在支撑杆上,接近支撑杆的第一端,并且可沿支撑杆的第一纵向部分移动;第二支撑支架,其设置在支撑杆上,接近支撑杆的第二端,且可沿支撑杆的第二纵向部分移动;以及主机械致动器,其在第一支撑支架和第二支撑支架之间延伸。主机械致动器能够移动第一支撑支架、第二支撑支架中的至少一个或两者。滚筒组件还包括第一多个辅助机械致动器,它们各自在第一支撑支架和第一多个可扩张辐条中的一个或多个滚筒段中的一个之间延伸。第一多个辅助机械致动器能够使第一多个可扩张辐条的位置在缩回位置和伸出位置之间移动。滚筒组件还包括第二多个辅助机械致动器,它们各自在第二支撑支架和第二多个可扩张辐条中的一个或多个滚筒段中的一个之间延伸。第二多个辅助机械致动器能够使第二多个可扩张辐条的位置在缩回位置和伸出位置之间移动。该方法还包括使用主机械致动器,第一多个辅助机械致动器、第二多个辅助机械致动器或其任何组合中的至少一个将第一多个可扩张辐条和第二多个可扩张辐条从缩回位置移动到伸出位置,并使柔性管的盘卷与多个滚筒段中的至少两个接触,使得滚筒组件固定在柔性管的盘卷的内部区域中。
根据以下描述,所要求保护的主题的其它方面和优点将显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的滚筒组件的图。
图2是根据本公开的实施例的可缠绕管的盘卷的透视图。
图3是根据本公开的实施例的设置在缩回位置的滚筒组件的侧视图。
图4是根据本公开的实施例的处于伸出位置的滚筒组件的侧视图。
图5是根据本公开的实施例的处于缩回位置的滚筒组件的透视图。
图6是根据本公开的实施例的处于缩回位置的滚筒组件的透视图。
图7是根据本公开的实施例的处于缩回位置的滚筒组件的透视图。
图8是根据本公开的实施例的滚筒组件的一部分的透视图。
图9是根据本公开的实施例的滚筒段的透视图。
图10是根据本公开的实施例的滚筒组件的一部分的透视图。
图11是根据本公开的实施例的处于缩回位置的滚筒组件的透视图。
图12是根据本公开的实施例的处于部分伸出位置的滚筒组件的透视图。
图13是根据本公开的实施例的处于伸出位置的滚筒组件的透视图。
图14是根据本公开的实施例的滚筒组件的一部分的透视图。
图15是根据本公开的实施例的滚筒组件的一部分的透视图。
图16是根据本公开的实施例的具有多个延伸臂的滚筒组件的透视图。
图17是根据本公开的实施例的具有处于伸出位置的多个延伸臂的滚筒组件的透视图。
图18是根据本公开的实施例的具有容纳凸缘的滚筒组件的侧视图。
图19是可以与根据本公开的实施例的滚筒组件一起使用的制动器的侧视图。
图20是根据本公开的实施例的滚筒段的透视图。
具体实施方式
本公开的实施例大体涉及用于展开柔性管的盘卷的***。管的盘卷可以是自支撑的,例如,使用带将盘卷保持在一起。根据本公开的实施例的盘卷处理滚筒组件可包括支撑杆、远离支撑杆延伸的可扩张辐条、安装到可扩张辐条上的滚筒段、设置在支撑杆上的支撑支架、在支撑支架之间延伸的主机械致动器、以及从支撑支架延伸的辅助机械致动器。
下面将参考附图描述本公开的实施例。在一个方面,本文公开的实施例涉及使用可扩张的滚筒组件处理盘卷的实施例。
如本文所使用的,术语“联接”或“联接到”可以指示建立直接或间接连接,并且除非明确地如此引用,否则不限于这两者中的任一个。术语“组”可以指一个或多个项目。在可能的情况下,在附图中使用相似或相同的附图标记来标识共同或相同的元件。附图不一定按比例绘制,并且为了清楚起见,图中的某些特征和某些视图可能显示为按比例放大。
图1示出了滚筒组件10的实施例的框图。如下面详细描述的,可缠绕管12可围绕滚筒组件10设置,以使得能够处理可缠绕管12。可缠绕管12可指能够弯曲成盘卷的任何类型的柔性管或管道。与不能弯曲成盘卷的刚性管相比,这种可缠绕管12的盘卷可以减少在制造、运送、运输和展开期间由管占据的空间量。
如本领域普通技术人员所理解的,管可以是用于输送或转移任何水、气、油或本领域技术人员已知的任何类型的流体的管子。可缠绕管12可由任何类型的材料制成,包括但不限于塑料、金属、它们的组合、复合材料(例如,纤维增强复合材料)、或本领域已知的其它材料。可缠绕管12的柔性管经常用于许多应用中,包括但不限于陆上和海上石油和天然气应用两者。柔性管可包括柔性复合管(FCP)或增强热塑性管(RTP)。FCP或RTP管本身通常可以由若干层组成。在一个或多个实施例中,柔性管可包括具有增强层和HDPE外覆盖层的高密度聚乙烯(“HDPE”)管。因此,柔性管可以包括不同的层,这些层可以由多种材料制成,并且还可以进行耐腐蚀处理。例如,在一个或多个实施例中,用于构成管盘卷的管可具有设置在另一层钢增强件上的防腐蚀保护层。在这种钢增强层中,螺旋缠绕的钢带可以放置在由热塑性管制成的衬里上。柔性管可以设计成用来处理各种压力。此外,在耐腐蚀性、柔韧性、安装速度和可重复使用性方面,与钢/碳钢管相比,柔性管可提供独特的特征和优点。
图1的滚筒组件10还包括具有第一端16和第二端18的支撑杆14。支撑杆14用于处理滚筒组件10,并且多种部件联接到支撑杆14,如下面进一步详细描述的。在某些实施例中,第一多个可扩张辐条20接近第一端16联接到支撑杆14,且第二多个可扩张辐条22接近第二端18联接到支撑杆14。此外,多个滚筒段24中的各个安装到第一多个可扩张辐条20中的一个的远端26和第二多个可扩张辐条22中的一个的远端28。滚筒段24平行于支撑杆14延伸。为清楚起见,图1中仅示出了一个可扩张辐条20、一个可扩张辐条22和一个滚筒段24。多个滚筒段24用于支撑可缠绕管12,并且第一和第二多个可扩张辐条20和22的远端26和28可在缩回和伸出位置之间移动,如下面更详细描述的。因此,滚筒组件10构造成易于从可缠绕管12的盘卷***和取出,并与不同内径的可缠绕管12的盘卷一起使用。
滚筒组件10还包括在第一端16附近设置在支撑杆14上的第一支撑支架30和在第二端18附近设置在支撑杆14上的第二支撑支架32。第一支撑支架30可沿着支撑杆14的第一纵向部分34移动,且第二支撑支架32可沿支撑杆14的第二纵向部分36移动。主机械致动器38可在第一支撑支架30和第二支撑支架32之间延伸。主机械致动器38可用于移动第一支撑支架30、第二支撑支架32或支架30和32两者。第一多个辅助机械致动器40可在第一支撑支架30和多个滚筒段24中的一个之间延伸。第二多个辅助机械致动器42也可以在第二支撑支架32和多个滚筒段24中的一个之间延伸。为了清楚起见,图1中仅示出了一个辅助机械致动器40和一个辅助机械致动器42。在某些实施例中,第一多个辅助机械致动器40可以在第一多个可扩张辐条20中的一个和第一支撑支架30之间延伸,并且第二多个辅助机械致动器42可以在第二多个可扩张辐条22中的一个与第二支撑支架32之间延伸。如下面详细描述的,第一和第二多个辅助机械致动器40和42分别可用于使第一和第二多个可扩张辐条20和22在缩回位置和伸出位置之间移动。
图2示出了可缠绕管12的盘卷60的实施例的透视图。盘卷60可以由轴向轴线或方向62、径向轴线或方向64以及圆周轴线或方向66限定。盘卷60可以通过将可缠绕管12圈成盘卷而形成,其中内部通道68轴向地62通过其而形成,其中盘卷60可以作为单个包装或盘管束而移动,如图2所示。盘管的每一个完整的匝可以称为管包裹。盘卷60中的多个管包裹可以沿着盘卷60的轴向方向62成列构造,和/或沿着盘卷60的径向方向64成层构造。例如,可以沿着盘卷60的轴向方向62形成多列包裹,其中,盘卷60的轴向尺寸70基于管12的直径以及形成盘卷60的包裹的数量和轴向62位置。此外,可以沿着盘卷60的径向方向64形成多层包裹,其中盘卷60的径向尺寸72基于管的直径和形成盘卷60的包裹的数量和径向64位置。在某些实施例中,盘卷60的重量可能超过40000磅(18144千克)。
如图2所示,可缠绕管12的盘卷60可以是包装或捆扎成盘卷60的管的一个或多个层(例如,层74和76)。盘卷60可包括已盘绕成特定的形状或布置的至少一或多层管。如图2所示,盘卷60盘绕成基本上圆柱形的形状,其具有形成在盘卷60的每个端部上的基本上圆形的基部78和80,其中盘卷60的轴向尺寸70在两个基部78和80之间测得。
如本领域普通技术人员所知,用于构成图2中所示的盘卷60的可缠绕管12可以使用适合用于这种功能的缠绕器或其它卷绕机来卷绕。本领域普通技术人员将认识到,本公开不限于可用于将管形成盘卷的任何特定形式的卷绕器或其它装置。在一个或多个实施例中,将管卷绕成管的盘卷(例如60)在输送管时是有帮助的,管长度可以是几百英尺。此外,盘卷60可以组装成盘卷以便于盘卷的展开。如本文所使用的,展开可以指将可缠绕管12从盘卷60解开或松开的动作。
在被组装成盘卷之后,图2中所示的盘卷60可以包括通过该盘卷60沿轴向62形成的内部通道68。内部通道68是大致设置在盘卷60的中心的孔。内部通道68基本上是圆形的。盘卷60可具有外径(OD)和内径(ID),其中内径由内部通道68限定。
图3示出了设置在盘卷60的内部通道68中的滚筒组件10的实施例的第一端16的侧视图,其中第一多个可扩张辐条20的每个远端26处于缩回位置。因此,滚筒组件10也可以描述为处于缩回位置。如图3所示,缩回的滚筒组件10朝向搁置在多个滚筒段24中的两个上的内部通道68的底部设置。多个滚筒段24中的另外两个不与盘卷60接触。滚筒组件10的缩回位置可使得滚筒组件10能够以足够的间隙容易地***内部通道68中,以避免在***期间与盘卷60接触,从而避免对可缠绕管12的任何可能的损坏。滚筒组件10可以是使用各种不同的机械和技术而***内部通道68中,如下面更详细描述的。在某些实施例中,多个辐条框架90可用于为第一多个可扩张辐条20提供交叉支撑。多个辐条框架90可以是杆、梁、柱或联接在第一多个可扩张辐条20中的每个之间以便在滚筒组件10的处理、运输、扩张和缩回期间为可扩张辐条20提供支撑的类似物体。尽管上面的讨论涉及第一端16,但它同样适用于第二端18以及滚筒组件10的设置在第二端18的部件,例如第二多个可扩张辐条22。另外,尽管图3中示出了四个滚筒段24,但滚筒组件10的其它实施例可包括不同数量的滚筒段,例如但不限于两个、六个或八个滚筒段24。
图4示出了设置在盘卷60的内部通道68中的滚筒组件10的实施例的第一端16的侧视图,其中第一多个可扩张辐条20的每个远端26处于伸出位置。因此,滚筒组件10也可以描述为处于伸出位置。如图4所示,所有多个滚筒段24利用在内部通道68上的足够的压力与盘卷60接触,使得盘卷60固定到滚筒组件10。多个滚筒段24的外表面可具有大体与内部通道68的弯曲形状相符的截面形状,从而将压力均匀地分布在内部通道68上。换句话说,滚筒段24可具有半圆形形状,以对应于内部通道68的半圆形形状。因此,扩张的滚筒组件10可用于完全支撑盘卷60,例如在盘卷60的处理和展开期间。特别地,扩张的滚筒组件10和盘卷60可以按照类似于设置在卷轴或卷筒上的可缠绕管12的方式被处理。然而,一个滚筒组件10可用于处理许多盘卷60,而没有与空的卷轴或卷筒相关的后勤。另外,由于不涉及卷轴或卷筒的重量,因此使用滚筒组件10使得能够处理和运输较重的可缠绕管12的盘卷60。与图3相同,尽管上面的讨论涉及第一端16,但是它同样适用于第二端18和设置在第二端18处的滚筒组件10的部件,例如第二多个可扩张辐条22。
图5示出了处于缩回位置的滚筒组件10的实施例的第一端16的透视图。与前面的图一样,涉及第一端16的讨论大体同样适用于第二端18。如图5中所示,支撑杆14轴向地62延伸穿过滚筒组件10的中心。在某些实施例中,第一毂100设置在第一端16处,并且第一毂100包括第一毂轴102,其可具有圆形截面形状。尽管未在图5的透视图中示出,单滚筒组件10还可包括设置在第二端18处的第二毂和第二毂轴,类似于第一毂100和第一毂轴102。在某些实施例中,第一毂100和第二毂可称为集成毂,因为第一毂100和第二毂可以消除使用具有沿滚筒组件10的轴向轴线62的开口端的中空支撑杆,其用于***杆或棒以提升和展开滚筒组件10。相反,诸如第一毂100和第二毂的集成毂可以与支撑杆14一起作为相对于滚筒组件10的固定轴来起作用。此外,第一毂轴102和第二毂轴为用户用手或用叉车而不使用杆、棒或其它类似的提升设备抓住或操纵滚筒组件10来提供固定位置。
特别地,第一毂100和第二毂可用于处理和移动滚筒组件10。此外,当滚筒组件10放置在适当的框架、拖车或其它部署装置中时,第一毂轴102和第二毂轴可用于使滚筒组件10能够旋转。换句话说,第一毂轴102和第二毂轴可以装配在框架、拖车或其它部署装置的圆形开口内,以允许滚筒组件10旋转。在某些实施例中,一个或多个垫板孔眼104可设置在第一和第二端16和18处,以便能够处理滚筒组件10。例如,带、绳索、链或类似的固定装置可以联接到垫板孔眼104以有助于滚筒组件10的移动。垫板孔眼104可以联接到支撑杆14、可扩张辐条20或22、辐条框架90或滚筒组件10的其它适当位置。在另外的实施例中,滚筒组件10可包括至少两个叉形通道106,其沿支撑杆14轴向地62或径向地64延伸。叉车、卡车或类似机械的叉或尖头可***叉形通道106中,以使得能够提升和移动滚筒组件10。例如,轴向地62延伸的叉形通道106可用于从盘卷60的内部通道68***和移除滚筒组件10。径向地64延伸的叉形通道106可用于从卡车、有轨车或类似的运输工具提升或设置滚筒组件10,或者在进入轴向地62延伸的叉形通道106受到限制或约束时使用。叉形通道106可以联接到支撑杆14、可扩张辐条20或22、辐条框架90或滚筒组件10的其它适当位置。
在某些实施例中,滚筒组件10可包括笼110,其至少部分地覆盖滚筒组件10的一个或多个部件。例如,笼110可在滚筒组件10通过叉形通道106移动或处理时帮助保护滚筒组件10的部件。笼110可由扩张的金属或网状物制成并联接到支撑杆14、可扩张辐条20或22、辐条框架90、叉形通道106或滚筒组件10的其它适当的位置。
图6示出了处于缩回位置的从一侧起的滚筒组件10的实施例的透视图。如图示实施例所示,支撑杆14包括第一毂100和第二毂120以及第二毂轴122。支撑杆14轴向地62延伸穿过滚筒组件10的中心。叉形通道106可径向地64延伸穿过滚筒组件10,用于通过叉车或类似装置进行操作。在所示实施例中,提供了四个叉形通道106,其中两个在支撑杆14下方,而两个在支撑杆14上方。因此,可以使用支撑杆14上方的两个叉形通道106拾取滚筒组件10,使得滚筒组件10的质量中心低于叉车的叉或尖头。如果翻转滚筒组件10,则可以使用另外两个叉形通道106。因此,在支撑杆14的上方和下方两处放置叉形通道106使得滚筒组件10能够以任一定向被处理。在另外的实施例中,可以提供不同数量的叉形通道106,例如,两个、六个或更多个叉形通道106。图6中所示的滚筒组件10还包括多个液压软管124,其可以联接到滚筒组件10的一个或多个液压缸,如下面更详细描述的。如这里所使用的,液压缸也可以称为线性液压马达。当滚筒组件10通过叉形通道106移动或处理时,笼110还可以帮助保护液压软管124。
图7示出了处于缩回位置的从前端16起的滚筒组件10的实施例的透视图。在某些实施例中,一个或多个液压连接件140可以设置在第一和第二端16和18中的一个或两个上,以使液压流体能够被提供给液压软管124和滚筒组件10的液压部件。液压连接件140可以放置在任何方便的位置,例如靠近支撑杆14、可扩张辐条20或22、辐条框架90、叉形通道106或滚筒组件10的其它适当位置。滚筒组件10的液压部件可以通过独立的液压动力单元(HPU)或连接到安装拖车(installation trailer)的HPU进行操作。此外,例如,在某些说明性实施例中,滚筒组件10可以手动操作或通过带限位开关的电子控制器操作。
图8是滚筒组件10的实施例的一部分的透视图。省略了多个滚筒段24以更好地示出滚筒组件10的内部细节。特别地,第一和第二多个可扩张辐条20和22包括多个刚性辐条150(例如,中空管),其可由方钢管或类似组合物制成。如下面更详细描述的,刚性辐条150在滚筒组件10的伸出期间不移动。相反,多个滚筒段24可包括分别在滚筒组件的伸出和缩回期间滑入和滑出多个刚性辐条150的内部的方管。在其它实施例中,刚性辐条150可以具有其它截面形状,例如圆形或矩形。在所示实施例中,支撑杆14可以由方形钢管或类似组合物制成。在其它实施例中,支撑杆14可以具有其它截面形状,例如圆形或矩形。辐条框架90也可以由钢管或具有方形或其它截面形状的类似组合物制成。
如图8所示,滚筒组件10可包括围绕第一和第二毂轴102和122设置的毂衬垫152。毂衬垫152可在滚筒组件10旋转时帮助阻挡第一和第二多个可膨胀辐条20和22接触框架、拖车或其它部署装置的固定部件。径向地64延伸的叉形通道106可以通过一个或多个叉形支管154联接到轴向地62延伸的叉形通道,叉形支管154可以由钢管或具有方形或其它截面形状的类似组合物制成。尽管图8中示出了滚筒组件10的一个实施例,但提供相同或类似功能的其它构造也是可行的。
图9是多个滚筒段24中的一个的实施例的透视图。具体地,图9所示的滚筒段24可以与图8所示的那部分滚筒组件10一起使用。滚筒段24可以由单独的部件制成,以提供可以支撑盘卷60的一部分重量而不损坏盘卷60的组件。例如,滚筒段24可以包括横向构件(cross member)170,其可以由具有方形或其它截面形状的钢管或类似组合物制成。横向构件170为滚筒段24的一个或多个其它部件提供支撑,例如角撑板172、滚筒片174、端板176、支撑辐条178(例如,刚性构件)和机械致动器连接器180。角撑板172可以由金属板制成并且用于为滚筒段24提供结构支撑和稳定性。滚筒片174也可以由金属板制成并且具有弯曲的外表面,该外表面大体与盘卷60的内部通道68的弯曲表面相符。因此,滚筒片174的弯曲表面有助于减小盘卷60损坏的可能性,并且还使盘卷60的重量均匀地分布在滚筒段24的表面区域上。除了覆盖滚筒段24的端部之外,端板176可以由金属板制造,并且用于与角撑板172相似的用途。支撑辐条178可以由钢管或具有方形或其它截面的类似组合物制成,并构造成装配在滚筒组件10的刚性辐条150内。换句话说,支撑辐条178可以具有与刚性辐条150相同的截面形状,并且还具有比该弹性辐条150的直径或截面积更小的直径或截面积,以便使得在滚筒组件10的伸出和缩回期间,支撑辐条178能够可伸缩地滑入和滑出刚性辐条150。最后,机械致动器连接器180可以为第一和第二多个辅助机械致动器40和42提供连接点。例如,第一和第二多个辅助机械致动器40和42可以通过U形夹连接件或其它类型的紧固装置联接到机械致动器连接器180,以使得第一和第二多个辅助机械致动器40和42能够在滚筒组件10的伸出和缩回期间围绕机械致动器连接器180旋转。在某些实施例中,机械致动器连接器180可以设置在支撑辐条178上而不是横向构件170上。
图10示出了从第一端16起的滚筒组件10的实施例的一部分的透视图。下面讨论设置在第二端18处的某些元件以及设置在第一端16处的相应元件,尽管图10中未示出。如图10中所示,第一支撑支架30围绕支撑杆14设置。支撑杆14可以由钢管或具有方形或其它截面形状的类似组合物制成。在所示实施例中,支撑杆14由方管制成。因此,第一支持支架30还具有方形内部形状以适合支撑杆14。第一支撑支架30包括支架连接器190,其为第一和第二多个辅助机械致动器40和42提供连接点。例如,第一和第二多个辅助机械致动器40和42可以通过U形夹连接件或其它类型的紧固装置联接到支架连接器190,以使第一和第二多个辅助机械致动器40和42能够在滚筒组件10的伸出和缩回期间绕支架连接器190旋转。另外,主机械致动器38可以联接到第一支撑支架30,以使第一支撑支架30能够沿支撑杆14的第一纵向部分34移动。在某些实施例中,主机械致动器38可以是液压缸。在各种实施例中,两个、三个、四个或更多个主机械致动器38可以联接到第一支撑支架30并围绕第一支撑支架30均匀地间隔开。
在某些实施例中,第一支撑支架30可包括支撑杆接触表面192,支撑杆接触表面192构造成提供低摩擦或不粘表面,以使第一支撑支架30能够在支撑杆的外表面上自由滑动。例如,支撑杆接触表面192可以由超高分子量(UHMW)塑料或类似材料制成。在另外的实施例中,滚筒组件10包括流分配器194,流分配器194构造成将液压流体的流分配到第一和第二多个辅助机械致动器40和42中的一个或多个。具体地,流分配器194用作通往第一和第二多个辅助机械致动器40和42的液压流体流的均衡器,使得多个滚筒段24在滚筒组件10的伸出和缩回期间均匀地移动。换句话说,流分配器194允许滚筒段24以相同的配速伸出或缩回,从而确保滚筒段24的第一和第二端16和18两者都移动,而不会接合。流分配器194还允许对所有滚筒段24的运动进行适当的排序。如前面的图所示,尽管上面的讨论涉及第一端16,但它同样适用于第二端18和滚筒组件10的设置在第二端18处的部件,例如第二支撑支架32。
图11-13是从图11中的完全缩回位置扩张到图13中的完全伸出位置的滚筒组件10的实施例的透视图。反转下述步骤将导致滚筒组件返回完全缩回位置。在图11中,支撑辐条178(未示出)设置在刚性辐条150内,并且第一支撑支架30沿第一纵向部分34设置在离第一端16最远的位置。此外,主机械致动器38和第一和第二多个辅助机械致动器40和42都可以处于完全缩回位置。这样,滚筒组件10的外径210可以足够小,以使滚筒组件10***盘卷60的内部通道68中。在图12中,滚筒组件10示出处于部分伸出位置。因此,外径210大于图11中所示的外径。此外,主机械致动器38已经延伸以将第一支撑支架30移动到靠近第一端16的位置。例如,第一支撑支架30可以靠着刚性辐条150的后侧设置。由于第一支撑支架30的移动,第一和第二多个辅助机械致动器40和42可以从相对于轴向轴线62倾斜移动到大致与径向轴线64对齐(即,垂直于轴向轴线62)。第一和第二多个辅助机械致动器40和42的这种对齐可以使多个滚筒段24至少部分地延伸,使得支撑辐条178的小部分是可见的。在图13中,第一和第二多个辅助机械致动器40和42都可以处于完全伸出位置,从而延伸多个滚筒段24。这样,外径210大于图12所示的外径,且与盘卷60的内部通道68的直径一致。因此,滚筒组件10可以用于移动和处理可缠绕管12的盘卷60。此外,当滚筒组件10完全伸出时,支撑辐条178的较大部分可见。与前面的附图一样,尽管上面的讨论主要涉及第一端16,但是它同样适用于第二端18和设置在第二端18的滚筒组件10的部件。
图14示出了滚筒组件10的实施例的一部分的透视图。为清楚起见,多个滚筒段24中的大多数已被移除,仅留下横向构件170的部分。在所示实施例中,使用齿条(rack)和小齿轮(pinion)220代替上述的流分配器194。特别地,齿条和小齿轮220包括小齿轮222和两个齿条224。两个齿条224中的一个联接到第一支撑支架30,另一个齿条224联接到第二支撑支架32。因此,在滚筒组件10的伸出期间,齿条和小齿轮220便于第一和第二支撑支架30和32彼此远离地移动,而在滚筒组件10的缩回期间,齿条和小齿轮220便于第一和第二支撑支架30和32朝向彼此移动。换句话说,齿条和小齿轮220有助于防止滚筒段24的接合。在另外的实施例中,除了流分配器194或齿条和小齿轮220之外,可以使用其它装置或技术来提供多个滚筒段24的均匀移动,或这些部件可以省略。此外,滚筒组件10的所示实施例将第一和第二多个辅助机械致动器40和42示为液压缸。在其它实施例中,第一和第二多个辅助机械致动器40和42可以使用如下所述的不同技术。
图15示出了滚筒组件10的实施例的一部分的透视图。为清楚起见,多个滚筒段24中的大多数已被移除,仅留下横向构件170的部分。在所示的实施例中,第一和第二多个辅助机械致动器40和42被示出为剪式升降机构,而不是图14中所示的液压缸。因此,除了多个滚筒段24的伸出之外,主机械致动器38的伸出也可以使第一和第二支撑支架30和32移动。图示的滚筒组件10包括齿条和小齿轮220,但是在在其它实施例中,可以省略齿条和小齿轮220,或者使用不同的技术来提供滚筒段24的均匀移动。
图16示出了滚筒组件10的实施例的透视图,其中第一多个延伸臂230设置在第一端16处,第二多个延伸臂232设置在第二端18处。第一和第二多个延伸臂230和232可以在设置在滚筒组件10上的同时用于帮助容纳盘卷60,并且处于图16中示出的缩回位置。第一和第二多个延伸臂230和232由方钢管或类似组合物制成。在所示实施例中,第一和第二多个延伸臂230和232可包括沿径向方向64延伸的径向臂234和沿轴向方向62延伸的轴向臂236。如图16中所示,径向臂234可以在未展开时至少部分地包含在径向臂支架238中,并且轴向臂236可以在未展开时至少部分地包含在轴向臂支架240中。径向臂支架238和轴向臂支架240可以联接到可扩张辐条20或22、辐条框架90或滚筒组件10的其它适当位置。
图17示出了滚筒组件10的实施例的透视图,其中第一和第二多个延伸臂230和232处于伸出位置,从而阻止盘卷60的可缠绕管12移动或移过多个滚筒段24端部。例如,滚筒组件10的相对的径向64侧上的径向臂234可以彼此远离地移动,并且使用径向臂支架238和适当的紧固件(例如但不限于螺钉,螺栓,销等)固定到伸出位置。轴向臂236可以最初在轴向方向62上延伸,直到完全从轴向臂支架240移除,且然后轴向臂236可以旋转直到在相反的径向方向64上伸出。轴向臂236可以使用辅助轴向臂支架250和适当的紧固件(例如但不限于螺钉,螺栓,销等)固定到伸出位置。
图18示出了滚筒组件10的实施例的侧视图,其具有设置在第一侧16处的容纳凸缘26。为清楚起见,省略了容纳凸缘260后面的滚筒组件10的细节和其它部件。在所示的实施例中,容纳凸缘260包括联接到第一毂轴102的中心毂262。具体地,第一毂轴102具有与形成在中心毂262中的开口264的截面形状相匹配的截面形状。例如,第一毂轴102和开口264两者都可以具有方形截面形状,但是其它形状也是可能的,例如三角形、矩形、多边形、椭圆形等。第一毂轴102和开口264的相应形状使得容纳凸缘260能够与第一毂轴102一起移动。换句话说,容纳凸缘260与滚筒组件10的其它旋转部件一起旋转。也可以说第一毂轴102或支撑杆14的旋转驱动容纳凸缘260的旋转。此外,第一毂轴102和开口264的相应形状使得部件能够可拆卸地彼此联接,以减小滚筒组件10的整体尺寸和重量,例如用于运输。在其它实施例中,容纳凸缘260和第一毂轴102可以通过其它技术(例如螺钉、螺栓、夹具、焊接、钎焊或其它紧固技术)可拆卸地或不可拆卸地联接在一起。容纳凸缘260可以提供与上述第一和第二多个延伸臂230和232类似的功能。例如,容纳凸缘260可包括外环266、一个或多个内环268、以及一个或多个肋270,当它们联接在一起时可用于在设置在滚筒组件10上时帮助容纳盘卷60。换句话说,容纳凸缘260可以帮助阻止盘卷60的可缠绕管12在容纳空间260之间移动或移动到该空间之外。由外环266、一个或多个内环268以及一个或多个肋270提供的开放结构可以帮助减小容纳凸缘260的总重量,但是在其它实施例中,可以将实心圆形结构用于容纳凸缘260。如同之前的附图,尽管上面的讨论主要涉及第一端16,它同样适用于第二端18和设置在第二端18处的滚筒组件10的部件。具体地说,类似于图18中所示的容纳凸缘的第二容纳凸缘260可联接到第二毂轴122。另外,尽管前面的讨论已经将容纳凸缘260描述为联接到第一和第二毂轴102和122,但是在其它实施例中,容纳凸缘260可以联接到支撑杆14的其它部分。
图19示出了可与滚筒组件10一起使用的制动器280的实施例的侧视图。例如,制动器280可被构造为盘式制动器或卡钳制动器,其具有抵靠转子284设置的一个或多个卡钳282。在某些实施例中,转子284可以是容纳凸缘260的一部分或滚筒组件10的单独部件。转子284可以具有围绕第一毂轴102或支撑杆14的另一部分的开口286。如图19中所示,开口286和第一毂轴102可具有对应的截面形状,以使转子284能够与第一毂轴102一起移动。例如,第一毂轴102(或其一部分)可具有平坦侧288,其对应于开口286的平坦侧290。换句话说,转子284与滚筒组件10的其它旋转部件一起旋转。制动器280可用于通过使卡钳282与转子284接合来减慢或停止滚筒组件10的旋转。在另外的实施例中,可以使用其它制动技术来控制滚筒组件10的旋转。例如,制动器280可以是滚筒式制动器或者可以具有与转子284旋转地接合的齿轮或辊子292。在一些实施例中,制动器280可以使用液压马达制动。与前面的附图一样,尽管上面的讨论主要涉及第一端16,但是它同样适用于第二端18和设置在第二端18处的滚筒组件10的部件。
图20示出了多个滚筒段24中的一个的实施例的透视图。滚筒段24的所示实施例类似于图9中所示的实施例,但是,支撑辐条178没有设置在端板176近端。相反,支撑辐条178设置在距端板176距离310处。因此,第一和第二多个延伸臂230和232或容纳凸缘260也可以设置在距端板176距离310处,从而减小第一和第二多个延伸臂230和232或容纳凸缘260之间的盘卷距离312。因此,即使盘卷60的轴向尺寸70小于滚筒段24的总宽度314,第一和第二多个延伸臂230或容纳凸缘260也可以提供对盘卷260的充分容纳。在某些实施例中,第一和第二多个延伸臂230和232或容纳凸缘260可以轴向地62运动或移动62,以适应不同轴向尺寸70的盘卷60。
虽然已经关于有限数量的实施例描述了本公开,但是受益于本公开的本领域技术人员将理解,可以设计出不脱离本文描述的公开的范围的其它实施例。因此,本公开的范围应仅由所附权利要求限制。
Claims (20)
1.一种滚筒组件,包括:
支撑杆,所述支撑杆具有第一端和第二端;
第一多个可扩张辐条,所述第一多个可扩张辐条远离所述支撑杆的第一端延伸,其中,所述第一多个可扩张辐条中的每一个的远端能够在缩回位置和伸出位置之间移动;
第二多个可扩张辐条,所述第二多个可扩张辐条远离所述支撑杆的第二端延伸,其中,所述第二多个可扩张辐条中的每一个的远端能够在缩回位置和伸出位置之间移动;
多个滚筒段,所述多个滚筒段各自安装到所述第一多个可扩张辐条中的一个的远端和所述第二多个可扩张辐条中的一个的远端,其中,所述多个滚筒段中的每一个平行于所述支撑杆延伸;
第一支撑支架,所述第一支撑支架接近所述支撑杆的第一端设置在所述支撑杆上,并能沿所述支撑杆的第一纵向部分移动;
第二支撑支架,所述第二支撑支架接近所述支撑杆的第二端设置在所述支撑杆上,并能沿所述支撑杆的第二纵向部分移动;
主机械致动器,所述主机械致动器在所述第一支撑支架和所述第二支撑支架之间延伸,其中,所述主机械致动器能够移动所述第一支撑支架或所述第二支撑支架或两者;
第一多个辅助机械致动器,所述第一多个辅助机械致动器各自在所述第一支撑支架和所述第一多个可扩张辐条中的一个或所述多个滚筒段中的一个之间延伸,其中,所述第一多个辅助机械致动器能够使所述第一多个可扩张辐条的位置在所述缩回位置和所述伸出位置之间移动;和
第二多个辅助机械致动器,所述第二多个辅助机械致动器各自在所述第二支撑支架和所述第二多个可扩张辐条中的一个或所述多个滚筒段中的一个之间延伸,其中,所述第二多个辅助机械致动器能够使所述第二多个可扩张辐条的位置在所述缩回位置和所述伸出位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的滚筒组件,其中,所述主机械致动器或所述辅助机械致动器中的一个或多个包括液压缸。
3.根据权利要求2所述的滚筒组件,包括流分配器,所述流分配器构造成将液压流体流分配到所述液压缸。
4.根据权利要求1所述的滚筒组件,其中,所述第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条中的每一个包括:
连接到所述支撑杆的中空管;和
可伸缩可滑动地设置在所述中空管中的刚性构件。
5.根据权利要求1所述的滚筒组件,其中,所述第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条中的每一个包括剪式升降机构。
6.根据权利要求1所述的滚筒组件,其中,所述主机械致动器包括齿条和小齿轮致动器。
7.根据权利要求1所述的滚筒组件,包括设置在所述支撑杆的第一端处的第一毂和设置在所述支撑杆的第二端处的第二毂,其中,所述第一毂包括第一毂轴,并且所述第二毂包括第二个毂轴。
8.根据权利要求1所述的滚筒组件,包括设置在所述支撑杆的第一端处的第一多个延伸臂和设置在所述支撑杆的第二端处的第二多个延伸臂,其中,所述第一多个延伸臂和所述第二多个延伸臂可移动到伸出位置,该伸出位置构造成容纳在所述第一多个延伸臂和所述第二多个延伸臂之间设置在滚筒组件上的柔性管。
9.根据权利要求1所述的滚筒组件,包括设置在所述支撑杆的第一端处的第一容纳凸缘和设置在所述支撑杆的第二端处的第二容纳凸缘,其中,所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘构造成容纳在所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘之间设置在所述滚筒组件上的柔性管。
10.根据权利要求9所述的滚筒组件,其中,所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘可拆卸地联接到所述支撑杆。
11.根据权利要求9所述的滚筒组件,包括制动器,所述制动器构造成接合所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘中的至少一个,其中,所述制动器构造成在所述制动器被启动时减慢或停止所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘中的至少一个的旋转。
12.根据权利要求9所述的滚筒组件,其中,第一容纳凸缘设置得比第一多个可扩张辐条更靠近所述支撑杆的第一端,或者所述第二容纳凸缘设置得比多个所述第二多个可扩张辐条更靠近所述支撑杆的第二端,或两种情况都有。
13.根据权利要求1所述的滚筒组件,包括沿所述支撑杆轴向地或径向地延伸的至少两个叉形通道。
14.一种使滚筒组件与柔性管的盘卷接合的方法,包括:
将所述滚筒组件设置在所述柔性管的盘卷的内部区域内,所述滚筒组件包括:
支撑杆,所述支撑杆具有第一端和第二端;
第一多个可扩张辐条,所述第一多个可扩张辐条远离所述支撑杆的第一端延伸,其中,所述第一多个可扩张辐条中的每一个的远端能够在缩回位置和伸出位置之间移动;
第二多个可扩张辐条,所述第二多个可扩张辐条远离所述支撑杆的第二端延伸,其中,所述第二多个可扩张辐条中的每一个的远端能够在缩回位置和伸出位置之间移动;
多个滚筒段,所述多个滚筒段各自安装到所述第一多个可扩张辐条中的一个的远端和所述第二多个可扩张辐条中的一个的远端,其中,所述多个滚筒段中的每一个平行于所述支撑杆延伸;
第一支撑支架,所述第一支撑支架接近所述支撑杆的第一端设置在所述支撑杆上,并能够沿所述支撑杆的第一纵向部分移动;
第二支撑支架,所述第二支撑支架接近所述支撑杆的第二端设置在所述支撑杆上,并能够沿所述支撑杆的第二纵向部分移动;
主机械致动器,所述主机械致动器在所述第一支撑支架和所述第二支撑支架之间延伸,其中,所述主机械致动器能够移动所述第一支撑支架或所述第二支撑支架或两者;
第一多个辅助机械致动器,所述第一多个辅助机械致动器各自在所述第一支撑支架和所述第一多个可扩张辐条中的一个或所述多个滚筒段中的一个之间延伸,其中,所述第一多个辅助机械致动器能够使所述第一多个可扩张辐条的位置在所述缩回位置和所述伸出位置之间移动;和
第二多个辅助机械致动器,所述第二多个辅助机械致动器各自在所述第二支撑支架和所述第二多个可扩张辐条中的一个或所述多个滚筒段中的一个之间延伸,其中,所述第二多个辅助机械致动器能够使所述第二多个可扩张辐条的位置在所述缩回位置和所述伸出位置之间移动;
使用所述主机械致动器、所述第一多个辅助机械致动器、所述第二多个辅助机械致动器或其任何组合中的至少一个将所述第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条从所述缩回位置移动到所述伸出位置;和
使所述柔性管的盘卷与所述多个滚筒段中的至少两个接触,使得所述滚筒组件固定在所述柔性管的盘卷的内部区域内。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条中的每一个包括连接到所述支撑杆的中空管和可伸缩可滑动地设置在所述中空管中的刚性构件、或剪式升降机构。
16.根据权利要求14所述的方法,包括将液压流体流分配到所述主机械致动器或所述辅助机械致动器中的一个或多个,以控制所述第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条的移动,或者使用用于所述主机械致动器的齿条和小齿轮,以控制第一多个可扩张辐条和所述第二多个可扩张辐条的运动。
17.根据权利要求14所述的方法,包括通过设置在所述支撑杆的第一端处的第一毂和设置在所述支撑杆的第二端处的第二毂来提升所述滚筒组件。
18.根据权利要求14所述的方法,包括通过设置在所述支撑杆的第一端处的第一多个延伸臂和设置在所述支撑杆的第二端处的第二多个延伸臂来容纳设置在所述滚筒组件上的柔性管,或者通过设置在所述支撑杆的第一端处的第一容纳凸缘和设置在所述支撑杆的第二端处的第二容纳凸缘来容纳设置在所述滚筒组件上的柔性管。
19.根据权利要求18所述的方法,包括通过所述支撑杆的旋转驱动所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘的旋转,并且将所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘可拆卸地联接到所述支撑杆。
20.根据权利要求18所述的方法,包括通过与所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘接合的制动器来减慢或停止所述第一容纳凸缘和所述第二容纳凸缘的旋转。
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